第1章概論1.1網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的基本概念1.2多媒體通信1.3多媒體通信網(wǎng)絡(luò)1.4網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用1.5本章小結(jié)思考練習(xí)題

21世紀(jì)人類已經(jīng)進(jìn)入信息化社會(huì)，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使信息社會(huì)發(fā)生著日新月異的變化，人類許多古老的夢(mèng)想正在逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)正是現(xiàn)代科技的最新成就之一，它的開發(fā)與應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)一改過去單一的人—機(jī)界面，而是集聲音、文字、圖像于一體，使用戶置身于多種媒體協(xié)同工作的環(huán)境中。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)打破了傳統(tǒng)的單一媒體通信方式和單一電信業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)格局，是未來通信發(fā)展的方向之一，有著巨大的發(fā)展空間。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用對(duì)人類的生產(chǎn)、工作及生活方式產(chǎn)生了巨大的影響，使人類進(jìn)入到一個(gè)前所未有的新時(shí)代。

本章主要介紹網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的基本概念、多媒體通信、多媒體通信網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用等內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)作為一門綜合技術(shù)，涉及許多概念。本節(jié)通過解釋一些相關(guān)的重要概念，來使讀者初步認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)。1.1網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的基本概念1.1.1媒體

媒體是指信息傳遞和存儲(chǔ)的最基本的技術(shù)和手段，即信息的載體。媒體的英文是medium，復(fù)數(shù)是media。根據(jù)原CCITT(國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì))的定義，媒體可劃分為以下五大類。

1. 感覺媒體(PerceptionMedium)

感覺媒體是指人類通過其感覺器官，如聽覺、視覺、嗅覺、味覺和觸覺器官等直接產(chǎn)生感覺(感知信息內(nèi)容)的一類媒體，這類媒體包括聲音、文字、圖像、氣味和冷、熱等。

2. 表示媒體(RepresentationMedium)

表示媒體是指用于數(shù)據(jù)交換的編碼表示，這類媒體包括圖像編碼、文本編碼、聲音編碼等。其目的是有效地加工、處理、存儲(chǔ)和傳輸感覺媒體。

3. 顯示媒體(PresentationMedium)

顯示媒體是指進(jìn)行信息輸入和輸出的媒體。輸入媒體包括鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、話筒、掃描儀、觸摸屏等，輸出媒體包括顯示器、打印機(jī)和揚(yáng)聲器等。

4. 存儲(chǔ)媒體(StorageMedium)

存儲(chǔ)媒體是指進(jìn)行信息存儲(chǔ)的媒體。這類媒體包括硬盤、光盤、軟盤、磁帶、ROM、RAM等。

5. 傳輸媒體(TransmissionMedium)

傳輸媒體是指承載信息并將信息進(jìn)行傳輸?shù)拿襟w。這類媒體包括雙絞線、同軸電纜、光纜和無線鏈路等。1.1.2常見的媒體類型

1.文本

文本包含符號(hào)、符號(hào)的字體、符號(hào)的尺寸、符號(hào)的格式與色彩，以及在數(shù)據(jù)傳送和操作管理中的符號(hào)編碼等。

目前，文本主要的國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括ISO646、ISO10646、T.101、ASCII以及GB2312等。

2. 圖形

圖形是指從點(diǎn)、線、面到三維空間的黑白或彩色幾何圖。它一般由圖形編輯器或程序產(chǎn)生，也常被稱做計(jì)算機(jī)圖形。計(jì)算機(jī)對(duì)圖形文件進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，實(shí)際上存儲(chǔ)的是繪圖指令和相關(guān)繪圖參數(shù)。圖形的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)放大，不會(huì)失真，且占用的存儲(chǔ)空間小；缺點(diǎn)是顏色不豐富，描述復(fù)雜圖形比較困難。

目前，圖形編碼主要的國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括T.101、T.150、ISO8632以及ISO7942等。

3. 圖像

圖像是指由像素點(diǎn)陣組成的畫面。它包括掃描靜態(tài)圖像和合成靜態(tài)圖像。掃描靜態(tài)圖像通過掃描儀、模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置或數(shù)字相機(jī)等捕捉；合成靜態(tài)圖像由計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)建或生成，即通過程序、屏幕截取等生成。圖像文件存儲(chǔ)的是像素點(diǎn)陣值，在文件格式中沒有任何結(jié)構(gòu)信息。

圖像編碼主要的國際標(biāo)準(zhǔn)有JBIG、JPEG以及JPEG2000。

4. 視頻與動(dòng)畫

視頻與動(dòng)畫利用人眼的視覺暫留特性，快速播放一連串靜態(tài)圖像(圖形)，在人的視覺上產(chǎn)生平滑流暢的動(dòng)態(tài)效果。關(guān)于視頻與動(dòng)畫，主要有以下幾個(gè)基本概念：

· 幀：是一個(gè)完整且獨(dú)立的窗口視圖，作為要播放的視圖序列的一個(gè)組成部分。它可能占據(jù)整個(gè)屏幕，也可能只占據(jù)屏幕的一部分。

· 幀速率：每秒播放的幀數(shù)。

· 視頻：以位圖形式存儲(chǔ)，需要較大的存儲(chǔ)容量，分為捕捉運(yùn)動(dòng)視頻與合成運(yùn)動(dòng)視頻。前者是通過普通攝像機(jī)與模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等捕捉的；后者是由計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)建，即通過程序、屏幕截取等生成的。

· 動(dòng)畫：是運(yùn)動(dòng)圖形，它存儲(chǔ)對(duì)象及其時(shí)空關(guān)系，因此帶有語義信息，在播放時(shí)需要通過計(jì)算才能生成相應(yīng)的視圖。它通常是通過動(dòng)畫制作工具或程序生成的。

運(yùn)動(dòng)圖像的數(shù)據(jù)量很大，通常都要經(jīng)過壓縮才能進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)，其壓縮標(biāo)準(zhǔn)種類繁多，目前主要包括H.261、H.263、H.264、MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)等。

5. 聲音

聲音指在聽覺范圍內(nèi)的語音、音樂、噪聲等音頻信息。語音編碼標(biāo)準(zhǔn)大部分由ITU-T提出，主要包括G.711、G.723、G.729等。1.1.3多媒體與多媒體技術(shù)

1. 多媒體

多媒體是融合兩種或者兩種以上媒體元素的信息交流和傳播媒體。多媒體元素指多媒體應(yīng)用中可顯示給用戶的媒體組成，目前主要包含文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫和視頻圖像等媒體元素。多媒體具有如下4個(gè)主要的特點(diǎn)：

(1)信息量巨大。信息量巨大表現(xiàn)在信息的存儲(chǔ)量以及傳輸量上。例如，640×480像素、256色彩色照片的存儲(chǔ)量為0.3MB；CD雙聲道的聲音每秒的存儲(chǔ)量為1.4MB；廣播質(zhì)量的數(shù)字視頻碼率約為216MB/s；高清晰電視數(shù)字視頻碼率在1.2Gb/s以上。

(2)數(shù)據(jù)類型具有多樣性與復(fù)合性。多媒體數(shù)據(jù)包括文本、圖形、圖像、聲音和動(dòng)畫等，而且還具有不同的格式、色彩、質(zhì)量等。媒體信息具有多樣化和多維化，通常不局限于單一媒體元素，而是多種媒體元素的有機(jī)組合，從而能夠更好地豐富和表現(xiàn)信息。

(3)數(shù)據(jù)類型間的區(qū)別較大。不同媒體間的存儲(chǔ)量差別較大；不同媒體間的內(nèi)容與格式不一，相應(yīng)的內(nèi)容管理、處理方法和解釋方法也不同。

(4)數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。為了能夠有效地對(duì)多媒體信息進(jìn)行存儲(chǔ)和在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，必須對(duì)多媒體信息進(jìn)行有效處理。數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術(shù)、語音識(shí)別、多媒體信息檢索、虛擬現(xiàn)實(shí)等處理技術(shù)都是多媒體研究中的重要課題。

2. 多媒體技術(shù)

在多媒體技術(shù)發(fā)展的這十幾年間，人們一直試圖通過一個(gè)準(zhǔn)確的定義來描述多媒體技術(shù)。但由于多媒體技術(shù)是一種融合技術(shù)，其中的計(jì)算機(jī)、彩色電視和通信技術(shù)具有復(fù)雜性和多樣性，由此融合起來而產(chǎn)生的多媒體技術(shù)，其覆蓋面更寬，技術(shù)更復(fù)雜，很難一言以蔽之。結(jié)果是人們從各自的角度出發(fā)，根據(jù)各自的研究方向給出了不同的多媒體技術(shù)的定義。目前公認(rèn)比較準(zhǔn)確的概念是由Lippincott和Robinson于1990年2月在《Byte》雜志上發(fā)表的兩篇文章中給出的“多媒體技術(shù)”的定義：多媒體技術(shù)就是計(jì)算機(jī)交互式綜合處理多媒體信息——文本、圖形、圖像和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)系統(tǒng)并具有交互性的技術(shù)。簡而言之，多媒體技術(shù)就是計(jì)算機(jī)綜合處理聲、文、圖等信息的技術(shù)，具有集成性、實(shí)時(shí)性和交互性的特點(diǎn)。

多媒體技術(shù)最簡單的表現(xiàn)形式就是多媒體計(jì)算機(jī)。多媒體計(jì)算機(jī)相對(duì)于普通計(jì)算機(jī)的一個(gè)根本不同點(diǎn)在于，在多媒體計(jì)算機(jī)中增加了對(duì)活動(dòng)圖像(包括伴音在內(nèi))的處理、存儲(chǔ)和顯示的能力，其硬件配以聲卡、視頻采集卡等。其主要特征體現(xiàn)在它能夠有效地對(duì)電視圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的壓縮和解壓縮，并能使在時(shí)間上有相關(guān)性的多種媒體保持同步。通常將數(shù)字化的活動(dòng)圖像信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，但當(dāng)數(shù)據(jù)庫與用戶多媒體計(jì)算機(jī)分開時(shí)，用戶就需要通過通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)用遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)庫中的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，這樣，多媒體技術(shù)便延伸至通信領(lǐng)域，多媒體通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。1.1.4超文本與超媒體技術(shù)

1. 超文本

1965年，TedNelson提出了“超文本”這個(gè)術(shù)語，而且開始在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法。超文本是一種按信息之間的關(guān)系非線性地存儲(chǔ)、組織、管理和瀏覽信息的計(jì)算機(jī)技術(shù)。超文本技術(shù)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的區(qū)別在于，它不僅注重所要管理的信息，更注重信息間關(guān)系的建立和表示。超文本為計(jì)算機(jī)與人的交流提供了一種新的、更符合人的習(xí)慣的方式。超文本的結(jié)構(gòu)形式非常類似于人類的聯(lián)想記憶結(jié)構(gòu)。人類大腦的記憶結(jié)構(gòu)是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且不同概念之間以聯(lián)想的方式連接起來。雖然我們對(duì)具體的客觀對(duì)象有相同的概念，但由于每個(gè)人有不同的教育背景和文化基礎(chǔ)，在不同的時(shí)間地點(diǎn)環(huán)境下，產(chǎn)生聯(lián)想的結(jié)果是千差萬別的，這種聯(lián)想的方式表明了信息在大腦中的結(jié)構(gòu)形式是互聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且具有動(dòng)態(tài)特性。比如，人們從“太陽”可以聯(lián)想到月亮、宇宙、草原、大海、森林等。對(duì)于這種互聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，用一般的文本管理方法是無法進(jìn)行管理的，需要采用一種比文本更高級(jí)的信息管理技術(shù)，這就是超文本技術(shù)。超文本技術(shù)充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使信息之間的聯(lián)系范圍擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)世界的眾多媒體，涉及海量的信息且傳輸速度極高。構(gòu)成超文本的節(jié)點(diǎn)和鏈可以動(dòng)態(tài)地改變，各個(gè)節(jié)點(diǎn)中的信息可以進(jìn)行更新，還可以在超文本結(jié)構(gòu)中加入新的節(jié)點(diǎn)和鏈，形成新的關(guān)系和新的組織結(jié)構(gòu)。

圖1-1為一完整的小型超文本結(jié)構(gòu)。由圖中可以看出，超文本結(jié)構(gòu)是由若干內(nèi)部互聯(lián)的文本信息塊(或其他信息)組成的，這些信息塊可以是計(jì)算機(jī)的若干屏、若干窗口、文件信息或更小的信息單元。這樣的信息單元就是超文本結(jié)構(gòu)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)不論大小，都會(huì)有若干指向其他節(jié)點(diǎn)或由其他節(jié)點(diǎn)指向該節(jié)點(diǎn)的指針，這些指針被稱為鏈。鏈的數(shù)量通常事先不固定。超文本中的鏈通常連接的是節(jié)點(diǎn)中有關(guān)聯(lián)的某個(gè)詞或詞組而不是整個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)用戶用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該詞或詞組時(shí)就會(huì)激活這條鏈，從而遷移到目的節(jié)點(diǎn)。上面的超文本結(jié)構(gòu)也被稱為Web，此超文本結(jié)構(gòu)是由一些節(jié)點(diǎn)和鏈組成的一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)。若讀者從A文本開始閱讀，其閱讀的路徑不是單一的，共有三條路徑可供選擇：到B、到E、到F。從其他文本進(jìn)行閱讀的順序也不是單一的。上面的例子說明，在超文本結(jié)構(gòu)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間有多條不同的路徑，讀者可以按照自己的需要來選擇最終的閱讀路徑。這就要求超文本的制作者要事先為讀者建立一系列可供選擇的路徑，而不能只建立單一的路徑。讀者在這樣的信息網(wǎng)絡(luò)中瀏覽，不僅強(qiáng)調(diào)瀏覽，更為重要的是可以主動(dòng)地來選擇閱讀的順序。圖1-1小型超文本結(jié)構(gòu)世界上第一個(gè)實(shí)用的超文本系統(tǒng)是美國布朗大學(xué)在1967年為研究及教學(xué)而開發(fā)的“超文本編輯系統(tǒng)(HypertextEditingSystem)”。從1985年以后，超文本在實(shí)用化方面取得了很大進(jìn)步，開始廣泛地應(yīng)用到各種信息系統(tǒng)。例如：1985年JanetWalker研制出了“符號(hào)文獻(xiàn)檢測(cè)器(SyMBolicsDocumentExaminer)”；1985年布朗大學(xué)推出了Intermedia系統(tǒng)，在Macintosh上運(yùn)行；1986年OWL(辦公工作站有限公司)引入Guide，這是第一個(gè)廣泛應(yīng)用的超文本；1987年Xerox公司推出了Notecards，它有一個(gè)良好的瀏覽工具，含有一個(gè)層次系統(tǒng)和組織復(fù)雜的Notecard網(wǎng)絡(luò)，還提供了用于網(wǎng)絡(luò)的組織以及用于顯示和管理的一組工具；1987年美國蘋果公司在Macintosh微機(jī)上推出了HyperCard軟件，這是一個(gè)十分形象的集圖、文、聲為一體的超文本系統(tǒng)；1991年美國Asymetrix公司推出ToolBook系統(tǒng)；1990年位于日內(nèi)瓦的歐洲量子物理實(shí)驗(yàn)室CERN的物理學(xué)家和工程師為了與其他協(xié)作機(jī)構(gòu)探討最新學(xué)術(shù)研究成果而建立的運(yùn)行于Internet網(wǎng)絡(luò)的WWW(Web)系統(tǒng)開始流行，成為當(dāng)前最重要的網(wǎng)絡(luò)多媒體信息管理系統(tǒng)，全面影響著人類的生活與工作方式。與此同時(shí)，超文本的學(xué)術(shù)理論研究也日益受到重視。1987年ACM超文本專題討論會(huì)(Hypertext’87Workshop)在北卡羅來納大學(xué)召開；1989年第一次超文本公開會(huì)議在英國約克郡召開；1990年第一屆歐洲超文本會(huì)議(ECOH)在法國Inria召開。這些活動(dòng)都成了系列性會(huì)議而被延續(xù)下來，這標(biāo)志著超文本技術(shù)的進(jìn)一步成熟。同時(shí)，ISO等國際組織也制定了超文本方面的標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)其商業(yè)化的快速發(fā)展，并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

2. 超媒體

超文本是一種以節(jié)點(diǎn)為單位的信息管理技術(shù)，節(jié)點(diǎn)可以是信息塊、某一字符文本集合、信息空間中的某個(gè)區(qū)域。節(jié)點(diǎn)的大小不固定，節(jié)點(diǎn)之間用鏈進(jìn)行連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，完成信息的組織，形成非線性文本結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)已經(jīng)不僅僅限于早期超文本的文本形式了，節(jié)點(diǎn)可以是圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻、視頻等，甚至是它們的組合，進(jìn)而形成了超媒體。超媒體意指多媒體超文本(MultimediaHypertext)，即以多媒體的方式呈現(xiàn)相關(guān)文件信息。超文本/超媒體技術(shù)的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)有效的多媒體信息綜合管理帶來了希望。尤其在Internet飛速發(fā)展的今天，超文本/超媒體技術(shù)已經(jīng)成為Internet上信息檢索的核心技術(shù)。

1.2.1多媒體通信概述

多媒體通信主要研究多媒體數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)、恢復(fù)和傳輸，是計(jì)算機(jī)、通信和多媒體技術(shù)的融合，目前它已經(jīng)成為通信的主要方式之一。

多媒體通信技術(shù)的發(fā)展打破了傳統(tǒng)的單一媒體通信方式和單一電信業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)格局，反映了通信向高層次發(fā)展的一種趨勢(shì)。1.2多媒體通信多媒體通信技術(shù)是多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互結(jié)合和發(fā)展的產(chǎn)物。在物理結(jié)構(gòu)上，由若干個(gè)多媒體通信終端、多媒體服務(wù)器經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起構(gòu)成的系統(tǒng)，就是多媒體通信系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，人們也將該系統(tǒng)稱為分布式多媒體系統(tǒng)。多媒體通信系統(tǒng)必須同時(shí)兼有多媒體的集成性、計(jì)算機(jī)的交互性、通信的同步性三個(gè)主要特征。

1.集成性

多媒體通信系統(tǒng)能夠處理、存儲(chǔ)和傳輸多種表示媒體，并能捕獲并顯示多種感覺媒體，因此多媒體通信系統(tǒng)集成了多種編/譯碼器和多種感覺媒體的顯示方式，能與多種傳輸媒體接口，并且能與多種存儲(chǔ)媒體進(jìn)行通信。

2.交互性

多媒體通信終端的用戶在與系統(tǒng)通信的全過程中具有完備的交互控制能力，這是多媒體通信系統(tǒng)的一個(gè)重要特征，也是區(qū)別多媒體通信系統(tǒng)與非多媒體通信系統(tǒng)的一個(gè)主要準(zhǔn)則。例如，在數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中，數(shù)字電視機(jī)能夠處理與傳輸多種表示媒體，也能夠顯示多種感覺媒體，但用戶只能通過切換頻道來選擇節(jié)目，不能對(duì)播放的全過程進(jìn)行有效的選擇控制，不能做到想看就看、想暫停就暫停，因此數(shù)字電視廣播系統(tǒng)不是多媒體通信系統(tǒng)。而在視頻點(diǎn)播(VOD)中，用戶可以根據(jù)需要收看節(jié)目，可以對(duì)播放的全過程進(jìn)行控制，所以視頻點(diǎn)播屬于多媒體通信系統(tǒng)。

3.同步性

同步性是指在多媒體通信終端上所顯示的文字、聲音和圖像是以時(shí)空同步方式工作的。同步性決定了一個(gè)系統(tǒng)是多媒體系統(tǒng)還是多種媒體系統(tǒng)，二者的含義完全不同。多種媒體是各種媒體的總稱，例如圖像、文本和聲音等，它們中的任何一種都不是多媒體，只有將它們?nèi)诤蠟橐惑w，使它們具有時(shí)空上的同步關(guān)系，這才是多媒體。同步性也是多媒體通信系統(tǒng)中最難解決的技術(shù)問題之一。1.2.2多媒體通信中的關(guān)鍵技術(shù)

多媒體通信技術(shù)是一門跨學(xué)科技術(shù)，它涉及的關(guān)鍵技術(shù)有多種，下面分別對(duì)這些技術(shù)作簡單介紹，其中某些內(nèi)容也是本書部分章節(jié)討論的主題。

1.多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

多媒體信息數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量非常巨大，尤其是視頻信號(hào)，數(shù)據(jù)量更大。例如，一路以分量編碼的數(shù)字電視信號(hào)，數(shù)據(jù)率可達(dá)216MB/s，存儲(chǔ)1小時(shí)這樣的電視節(jié)目需要近80GB的存儲(chǔ)空間，而要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，則需要占用108～216MHz的信道帶寬。顯然，對(duì)于現(xiàn)有的傳輸信道和存儲(chǔ)媒體來說，其成本十分昂貴。為節(jié)省存儲(chǔ)空間，充分利用有限的信道容量傳輸更多的多媒體信息，必須對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。目前，在視頻圖像信息的壓縮方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，這主要?dú)w功于計(jì)算機(jī)處理能力的增強(qiáng)和圖像壓縮算法的改善。有關(guān)圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)主要有JPEG、H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。JPEG標(biāo)準(zhǔn)是由ISO聯(lián)合攝影專家組(JointPictureExpertGroup)于1991年提出的用于壓縮單幀彩色圖像的靜止圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.261是由ITU-T第15研究組為在窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(N-ISDN)上開展速率為p×64kb/s的雙向聲像業(yè)務(wù)(例如可視電話、視頻會(huì)議)而制定的全彩色實(shí)時(shí)視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。H.263是由ITU-T制定的低比特率視頻圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，用于提供在30kb/s左右速率下的可接受質(zhì)量的視頻信號(hào)。MPEG標(biāo)準(zhǔn)是由ISO活動(dòng)圖像專家組(MPEG)制定的一系列運(yùn)動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)音頻信號(hào)的壓縮編碼技術(shù)基本上與圖像壓縮編碼技術(shù)相同，不同之處在于圖像信號(hào)是二維信號(hào)，而音頻信號(hào)是一維信號(hào),相比較而言，音頻數(shù)據(jù)壓縮難度較低。在多媒體技術(shù)中涉及的聲音壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)主要有ITU-T的G.711、G.721、G.722、G.728、G.729、G.723.1以及MPEG-1音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(ISO11172-3)、MPEG-2音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(ISO13818-3)和AC3音頻編碼等。

2.多媒體通信終端技術(shù)

多媒體通信終端是能夠集成多種媒體數(shù)據(jù)，通過同步機(jī)制將多媒體數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，具有交互功能的新型通信終端，是多媒體通信系統(tǒng)的重要組成部分。隨著多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出一系列多媒體通信終端的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備，它們又反過來促進(jìn)多媒體通信的發(fā)展。目前多媒體終端有H.320終端、H.323終端、SIP終端以及基于PC的軟終端等。

3.多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

能夠滿足多媒體應(yīng)用需要的通信網(wǎng)絡(luò)必須具有高帶寬、可提供服務(wù)質(zhì)量的保證、實(shí)現(xiàn)媒體同步等特點(diǎn)。首先，網(wǎng)絡(luò)必須有足夠高的帶寬以滿足多媒體通信中的海量數(shù)據(jù)傳輸，并確保用戶與網(wǎng)絡(luò)之間交互的實(shí)時(shí)性；其次，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)提供服務(wù)質(zhì)量的保證，從而能夠滿足多媒體通信的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求；最后，網(wǎng)絡(luò)必須滿足媒體同步的要求，包括媒體間同步和媒體內(nèi)同步。由于多媒體信息具有時(shí)空上的約束關(guān)系，例如圖像及其伴音的同步，因此要求多媒體通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能正確反映媒體之間的這種約束關(guān)系。在多媒體通信發(fā)展初期，人們嘗試著用已有的各種通信網(wǎng)絡(luò)(包括PSTN、ISDN、B-ISDN、有線電視網(wǎng)、Internet)作為多媒體通信的支撐網(wǎng)絡(luò)。每一種網(wǎng)絡(luò)均是為傳送特定的媒體而建設(shè)的，在提供多媒體通信業(yè)務(wù)上各具特點(diǎn)，同時(shí)也存在一些問題。隨著大量多媒體業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)，已有的各種網(wǎng)絡(luò)顯然無法滿足人們的需求。為了滿足人們對(duì)多媒體通信業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的要求，世界各國均在研究如何建立一個(gè)適合多媒體通信的綜合網(wǎng)絡(luò)以及如何從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為人們提供服務(wù)。以軟交換為核心的NGN網(wǎng)絡(luò)為多媒體通信應(yīng)用開辟了更廣闊的空間。NGN網(wǎng)絡(luò)所涉及的內(nèi)容十分廣泛，幾乎涵蓋了所有新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成了基于統(tǒng)一協(xié)議的由業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的分組網(wǎng)絡(luò)。它采用開放式體系結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)分布式的通信和管理。電信網(wǎng)絡(luò)向NGN過渡將成為必然趨勢(shì)，這是眾多標(biāo)準(zhǔn)化組織研究的重點(diǎn)，也是各大運(yùn)營商和設(shè)備廠商討論的熱點(diǎn)。

4.多媒體信息存儲(chǔ)技術(shù)

多媒體信息對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備提出了很高的要求，既要保證存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)容量足夠大，還要保證存儲(chǔ)設(shè)備的速度足夠快，帶寬足夠?qū)挕ＭǔＪ褂玫拇鎯?chǔ)設(shè)備包括硬盤、光盤、磁帶等。

磁帶是以磁記錄方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，它適用于需要大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但對(duì)數(shù)據(jù)讀取速度要求不是很高的某些應(yīng)用，主要用于對(duì)重要數(shù)據(jù)的備份。光盤則以光學(xué)介質(zhì)來存儲(chǔ)信息。光盤的種類很多，例如CD-ROM、CD-R、CD-WR、DVD、DVD-RAM等。硬盤及磁盤陣列則具有更快速的數(shù)據(jù)讀取速度。雖然硬盤的存取速度已經(jīng)得到了很大提高，但仍然滿足不了處理器的要求。為了解決這個(gè)問題，人們采取了多種措施，其中一種就是由美國加州大學(xué)伯克利分校的D.A.Patterson教授于1988年提出的廉價(jià)冗余磁盤陣列(RedundantArrayofInexpensiveDisks，RAID)。RAID將普通SCSI硬盤組成一個(gè)磁盤陣列，采用并行讀寫操作來提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的存取速度，并且通過鏡像、奇偶校驗(yàn)等措施提高系統(tǒng)的可靠性。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的讀取速度，同時(shí)獲得大容量的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork，SAN)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。SAN是一種新型網(wǎng)絡(luò)，由磁盤陣列連接光纖通道組成，以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用光纖通道有效地傳送數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理集中在相對(duì)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN極大地?cái)U(kuò)展了服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間的距離，擁有幾乎無限的存儲(chǔ)容量以及高速的存儲(chǔ)，真正實(shí)現(xiàn)了高速共享存儲(chǔ)的目標(biāo)，滿足了多媒體應(yīng)用的需求。

5.多媒體數(shù)據(jù)庫及其檢索技術(shù)

隨著多媒體數(shù)據(jù)在Internet、CAD(ComputerAidedDesign，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))系統(tǒng)和各種企事業(yè)信息系統(tǒng)中被越來越多地使用，用戶不僅要存取常規(guī)的數(shù)字、文本數(shù)據(jù)，還要存取聲音、圖形、圖像等多媒體數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的常規(guī)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以管理多媒體數(shù)據(jù)。但從20世紀(jì)70年代開始，人們將目光集中在基于圖像內(nèi)容的查詢上，即通過人工輸入圖像的各種屬性建立圖像的元數(shù)據(jù)庫來支持查詢，由此開展圖像數(shù)據(jù)庫的研究。但是隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，由于圖像和其他多媒體數(shù)據(jù)越來越多，對(duì)數(shù)據(jù)庫容量要求也越來越大，此時(shí)以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理多媒體數(shù)據(jù)的方法逐漸暴露出了它的局限性，基于內(nèi)容的多媒體信息檢索研究方案也應(yīng)運(yùn)而生。

目前，基于內(nèi)容的多媒體檢索在國內(nèi)外尚處于研究、探索階段，諸如算法處理速度慢、漏檢誤檢率高、檢索效果無評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等都是未來需要研究的問題。毫無疑問，隨著多媒體內(nèi)容的增多和存儲(chǔ)技術(shù)的提高，對(duì)基于內(nèi)容的多媒體檢索的需求將更加迫切。

6. 多媒體數(shù)據(jù)的分布式處理技術(shù)

隨著多媒體應(yīng)用在Internet上的廣泛開展，其應(yīng)用環(huán)境由原來的單機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈乩砩虾凸δ苌戏稚⒌南到y(tǒng)，需要由網(wǎng)絡(luò)將它們互聯(lián)起來共同完成對(duì)數(shù)據(jù)的一系列處理過程，從而構(gòu)成了分布式多媒體系統(tǒng)。分布式多媒體系統(tǒng)涉及了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和通信領(lǐng)域的多種技術(shù)，包括數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體同步技術(shù)等，并需考慮如何實(shí)現(xiàn)分布式多媒體系統(tǒng)的QoS保證，在分布式環(huán)境下的操作系統(tǒng)如何處理多媒體數(shù)據(jù)，媒體服務(wù)器如何存儲(chǔ)、捕獲并發(fā)布多媒體信息等問題，與這些問題相關(guān)的技術(shù)復(fù)雜而多樣，目前仍存在大量技術(shù)問題亟待解決。流媒體技術(shù)也是一種分布式多媒體技術(shù)，它主要解決了在多媒體數(shù)據(jù)流傳輸過程中所占帶寬寬、用戶下載數(shù)據(jù)等待時(shí)間長的問題。為了提高流媒體系統(tǒng)的效率，提出了流媒體的調(diào)度技術(shù)、流媒體的擁塞控制技術(shù)、代理服務(wù)器及緩存技術(shù)等。在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的時(shí)代，流媒體技術(shù)也日新月異，它的發(fā)展必然給人們的生活帶來深遠(yuǎn)影響。1.2.3多媒體通信的發(fā)展趨勢(shì)

20世紀(jì)80年代初，歐美及日本的一些計(jì)算機(jī)公司開始多媒體技術(shù)的研究，并將該技術(shù)應(yīng)用于PC機(jī)，即產(chǎn)生了多媒體計(jì)算機(jī)。同時(shí)，這些公司也建立了基于局域網(wǎng)的多媒體通信系統(tǒng)，如美國Xerox公司建立的Etherphone系統(tǒng)，為最早的多媒體通信系統(tǒng)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，一方面人們對(duì)多媒體的需求日益增長；另一方面，多媒體通信也成為現(xiàn)代運(yùn)營商以及企業(yè)新的利潤增長點(diǎn)。我們從下面三個(gè)方面討論多媒體通信的發(fā)展趨勢(shì)。

1.國際標(biāo)準(zhǔn)方面

從國際標(biāo)準(zhǔn)方面來看，初期的多媒體通信系統(tǒng)是基于面向連接的H.320協(xié)議，隨著協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，框架性協(xié)議轉(zhuǎn)向基于IP包交換的H.323協(xié)議和SIP協(xié)議。目前，隨著軟交換以及NGN技術(shù)的推進(jìn)，基于SIP協(xié)議的多媒體通信系統(tǒng)以及融入到NGN的多媒體通信系統(tǒng)日益受到重視，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與框架正在推進(jìn)中。

在多媒體壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)方面，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程也很快。兩大國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU-T和ISO-MPEG)相繼推出了一系列的圖像視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。它們聯(lián)合成立的視頻專家組(JVT)推出了視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264。由于H.264中加入了數(shù)據(jù)分區(qū)、數(shù)據(jù)恢復(fù)和差錯(cuò)隱藏技術(shù)，因此能夠在網(wǎng)絡(luò)條件不是很好的情況下得到較好的圖像質(zhì)量。另外，MPEG系列在MPEG-7等方面的推進(jìn)也十分引人關(guān)注。

2.網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)方面

多媒體通信系統(tǒng)協(xié)議從H.320標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到H.323標(biāo)準(zhǔn)以及SIP標(biāo)準(zhǔn)，從網(wǎng)絡(luò)的角度看，是從專用網(wǎng)發(fā)展到IP網(wǎng)以及NGN，從電路交換的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到分組包交換和軟交換的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)此，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)應(yīng)提供視頻、音頻和數(shù)據(jù)的完整解決方案，系統(tǒng)管理的一致性以及系統(tǒng)操作的方便性等。

3.應(yīng)用平臺(tái)與業(yè)務(wù)方面

從應(yīng)用平臺(tái)與業(yè)務(wù)方面來看，多媒體通信要求系統(tǒng)能夠具備良好的互通性，具有支持不同的音頻、視頻協(xié)議，不同的速率，不同的幀頻，不同網(wǎng)絡(luò)接口的能力和個(gè)性化業(yè)務(wù)的能力。

多媒體通信網(wǎng)絡(luò)是多媒體信息傳輸?shù)妮d體。多媒體通信對(duì)信息的傳輸和交換都提出了更高的要求，網(wǎng)絡(luò)的帶寬、交換方式及通信協(xié)議都將直接影響多媒體通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。1.3多媒體通信網(wǎng)絡(luò)1.3.1多媒體應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求

由于多媒體通信具有集成、同步、實(shí)時(shí)、交互等特點(diǎn)，而且傳輸和處理的數(shù)據(jù)量又特別龐大，這就決定了多媒體通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有特殊的要求。在多媒體通信系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的不再是單一的媒體，而是多種媒體綜合而成的一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)流。在這些媒體中，有速率低至幾百比特的文本信息，也可能有速率高達(dá)數(shù)百兆比特的高清晰度電視信息。要處理好速率相差如此懸殊的信息，就要求網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息不但具有高速傳輸能力，還要具有高效綜合能力，因此，我們可以從以下兩個(gè)方面考慮多媒體應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。

1. 通信量的要求

通信量的要求包括傳輸帶寬、延時(shí)和可靠性，具體依賴于媒體數(shù)據(jù)的種類、數(shù)量和用戶所要求的質(zhì)量。為了滿足多媒體應(yīng)用的通信量要求，數(shù)據(jù)傳輸期間必須進(jìn)行資源控制和管理。利用資源管理機(jī)制建立傳輸數(shù)據(jù)和可供利用的各種資源之間的關(guān)系，參與通信的所有節(jié)點(diǎn)——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、終端系統(tǒng)和中心都必須知道有關(guān)資源需求的信息，并創(chuàng)建一些狀態(tài)來表示連接已經(jīng)建立，確保視聽數(shù)據(jù)的傳輸。而未來的多媒體通信網(wǎng)絡(luò)必須組織成支持海量信息流動(dòng)、混合服務(wù)以及多種通信量的模式，還必須快速適應(yīng)不斷變化的通信量狀況。

2. 功能的要求

功能方面要求網(wǎng)絡(luò)必須具備多播(multicast)和定義單向流協(xié)調(diào)集的能力，支持特定應(yīng)用的要求。例如，視頻會(huì)議經(jīng)常需要多播服務(wù)，但交互式電視(ITV)要求點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)，且下行流(視頻服務(wù)器到用戶)與上行流(用戶到視頻服務(wù)器)要求不對(duì)稱帶寬。1.3.2多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的特征

1.信息的集成性和綜合性

信息的集成性和綜合性是指能夠?qū)⒏鞣N表示媒體信息(如數(shù)據(jù)、文本、語音、圖形、圖像、音響和影像等)以一定數(shù)據(jù)格式或一定的幀結(jié)構(gòu)方式集成后傳輸。此傳輸對(duì)于傳輸信道來說是透明的。

2.交互性

交互性指的是在通信系統(tǒng)中人與系統(tǒng)之間的相互控制能力。操作交互性是指用戶可以通過終端對(duì)通信的全過程具有完全的交互控制能力，可以任意地選擇不同服務(wù)器的各種多媒體資源。

3.實(shí)時(shí)同步性

同步性指的是在多媒體通信終端上顯現(xiàn)的圖像、聲音和文字均以同步方式工作，在編碼媒體上表現(xiàn)為幀結(jié)構(gòu)同步或具有定時(shí)定位功能的編碼同步。

4.流式傳輸和低延時(shí)

流式傳輸表示基于時(shí)間的媒體信息向用戶的計(jì)算機(jī)進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送。聲音和視頻數(shù)據(jù)都要實(shí)時(shí)傳送，要求通信的延時(shí)很低，以免因傳送延時(shí)太久，使信息到達(dá)接收端時(shí)已失去其實(shí)效性。如語音延時(shí)要小于150ms，視頻延時(shí)要小于250ms。1.3.3多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

目前，通信網(wǎng)絡(luò)分為電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分。由于數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電信、計(jì)算機(jī)和有線電視網(wǎng)絡(luò)開始互相滲透，人們希望通過單一網(wǎng)絡(luò)向用戶提供語音、數(shù)據(jù)、圖像和電視等綜合業(yè)務(wù)。因此，“三網(wǎng)合一”將是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。而從專用網(wǎng)發(fā)展到IP網(wǎng)及NGN將成為趨勢(shì)。在這種大趨勢(shì)下，網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)帶寬的要求越來越高，接入技術(shù)寬帶化已成為發(fā)展的必然，寬帶接入技術(shù)將是發(fā)展的主流。從實(shí)現(xiàn)途徑來看，用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多媒體信息的傳輸都不是理想的解決方案。目前實(shí)現(xiàn)多媒體通信主要從以下三個(gè)方面發(fā)展：

(1)電話線路＋網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備＋多媒體信息。

(2)網(wǎng)絡(luò)線路＋多媒體信息。

(3)有線電視＋網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備＋多媒體信息。

網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用幾乎覆蓋了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的絕大多數(shù)領(lǐng)域，而且還開拓了涉及人們生活、娛樂、學(xué)習(xí)等方面的新領(lǐng)域。典型的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面。1.4網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的應(yīng)用

1.教育和培訓(xùn)

利用多媒體技術(shù)開展培訓(xùn)、教學(xué)工作，寓教于樂，內(nèi)容直觀、生動(dòng)、活潑，給培訓(xùn)對(duì)象的印象深刻，培訓(xùn)教學(xué)效果好。世界各國的教育專家們正努力研究用先進(jìn)的多媒體技術(shù)改進(jìn)教學(xué)和培訓(xùn)。以多媒體計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)使教學(xué)手段豐富多彩，使計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)如虎添翼。

2.休閑娛樂

影視作品和游戲產(chǎn)品制作是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。多媒體技術(shù)的出現(xiàn)給影視作品和游戲產(chǎn)品制作帶來了革命性變化。比如由單臺(tái)計(jì)算機(jī)游戲到網(wǎng)絡(luò)上多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同參與，其趣味性、娛樂性大大增加。多媒體在娛樂中的應(yīng)用包括三維游戲、音樂