數字媒體技術發(fā)展趨勢

數字媒體技術發(fā)展趨勢目錄12.1數字媒體技術發(fā)展現狀國內外媒體產業(yè)發(fā)展趨勢數字媒體產業(yè)技術趨勢12.2數字媒體內容處理技術數字媒體產業(yè)技術趨勢音視頻編轉碼技術內容條目技術內容聚合技術虛擬現實技術12.2.6數字版權保護技術2目錄12.3基于內容的媒體檢索技術數字媒體內容搜索技術基于內容的圖像檢索基于內容的視頻檢索12.4數字媒體傳輸技術內容集成分發(fā)技術數字電視信道傳輸技術12.4.3IPTV技術異構網絡互通技術312.1數字媒體技術發(fā)展現狀數字媒體內容包括數字音頻、數字視頻、互聯網及其他用來生成、闡述和分發(fā)數字內容的所有技術。我國已確定了數字媒體內容的主要領域，就是發(fā)展"面向文化娛樂消費市場和廣播電視事業(yè)，以視、音頻信息服務為主體的數字媒體內容關鍵技術和現代傳媒信息綜合內容平臺"，并確定了數字出版、數字影音等幾大重點領域。4國內外媒體產業(yè)發(fā)展趨勢目前，數字媒體產業(yè)在世界范圍內已經成為極具活力、具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ漠a業(yè)。歐盟早在1996年就提出"信息2000計劃"，以促進數字媒體內容和服務在教育、文化、信息等公共領域的的發(fā)展。愛爾蘭政府2002年制定《愛爾蘭數字內容產業(yè)戰(zhàn)略》，韓國文化觀光部于2001年將內容產業(yè)訂為國家策略發(fā)展的重點產業(yè)，目標成為全球主要的數字內容生產國家。5我國的發(fā)展情況我國"十五"期間在數字媒體產業(yè)方面已經取得了系列成果，已確定將數字媒體產業(yè)作為我國產業(yè)結構調整的重點產業(yè)予以扶持發(fā)展，并已進行了一系列的部署和安排。國家廣電總局將2004年確定為"數字發(fā)展年"和"產業(yè)發(fā)展年"，明確指出數字化是廣播影視發(fā)展的重要任務。2005年5月13日，國家科技部發(fā)布了《關于同意組建"國家數字媒體技術產業(yè)化基地"的批復》，正式同意在北京、上海、成都、長沙組建"國家數字媒體技術產業(yè)化基地"。6我國的發(fā)展情況（續(xù)）2005年10月，青島成為我國第一個數字電視整體轉換城市，數字電視用戶達到70萬戶。在國家科技部高新司的指導下，《2005中國數字媒體技術發(fā)展白皮書》于2005年12月26日正式發(fā)布，"白皮書"提出了我國數字媒體技術未來五年發(fā)展的戰(zhàn)略、目標和方向。2006年4月4日，上海"國家863數字媒體技術產業(yè)化基地"揭牌儀式上，國家科技部領導明確指出在"十一五"期間，將進一步通過863計劃和"現代服務業(yè)科技專項"加大對數字媒體技術及技術產業(yè)化的投入，實現我國數字媒體技術從支撐到引領的跨越。7我國的發(fā)展情況（續(xù)）國家高性能寬帶信息網專項在"十五"期間從應用業(yè)務層次為IPTV類業(yè)務構建了完整的內容、傳輸、運營等平臺和業(yè)務環(huán)境，在上海長寧區(qū)建設了包括IPTV在內的寬帶業(yè)務示范區(qū)，進行了2萬戶以上的運營試驗，根據新的規(guī)劃，在以后幾年將用戶數量增加到百萬數量級。8數字媒體產業(yè)技術趨勢高清晰度電視和數字電影高清晰度電視和數字電影影視制作，由于其涉及的視頻分辨率高達2k~4k，是普通標準清晰度電視的6～12倍，因而對演播室節(jié)目編輯與制作設備要求極高，相應地設備成本也非常昂貴，成為我國發(fā)展數字高清晰度電視和數字電影內容產業(yè)的瓶頸之一。其關鍵技術和系統為少數幾家國外公司所擁有。國外公司Discreet、Avid、Apple等公司在節(jié)目制作領域具有傳統優(yōu)勢。9高清晰度電視和數字電影（續(xù)）影視節(jié)目制作一般包括三部分：一是三維動畫制作及處理；二是后期合成與效果；三是非線性編輯。第一部分相對獨立，依賴于計算機動畫創(chuàng)作系統，合成系統和非線性編輯系統的界限并不是太明顯，只不過側重點有所不同。10高清晰度電視和數字電影（續(xù)）由于軟件水平的限制，國內公司在上述節(jié)目制作系統中的第一類和第二類產品方面尚未涉足。自上個世紀九十年代末開始，以在字幕機開發(fā)方面積累的經驗為起點，一些國內公司逐漸進入并占領了非線性編輯和字幕機市場。但是，國內公司的工作僅僅局限于標清領域；而且國內公司對核心技術的擁有程度仍處于比較低的層次，上述公司開發(fā)的非線性編輯系統最核心的硬件板卡和SDK軟件系統均由國外公司提供。11數字媒體產業(yè)技術趨勢網絡游戲國內外的研究集中在3D游戲引擎、游戲角色與場景的實時繪制、網絡游戲的動態(tài)負載平衡、人工智能、網絡協同與接口，并已經開發(fā)出很多較為成熟的網絡游戲引擎目前網絡游戲技術除了繼續(xù)朝著追求真實的效果外，主要朝著兩個不同的方向發(fā)展，一是通過融入更多的敘事成分、角色扮演成分以及加強游戲的人工智能來提高游戲的可玩性，二是朝著大規(guī)模網絡模式發(fā)展，進一步拓展到移動網和無線寬帶網。12網絡游戲（續(xù)）在游戲引擎技術方面，我國高校在3D建模、真實感繪制、角色動畫、虛擬現實等方面已積累了豐富的研究經驗，北京大學、浙江大學、上海交通大學等單位還開發(fā)完成了原型系統。國內已有一些公司利用開放源碼組織或者采用引擎改造的方法開發(fā)了一些原型系統，但目前這些原型系統尚停留在實驗室階段。市場上尚未出現自主知識產權的國產網絡游戲集成開發(fā)環(huán)境13數字媒體產業(yè)技術趨勢數字動畫國內外對數字動畫的研究集中在三維人物行為模擬、三維場景的敏捷建模、各種動畫特效和變形手法的模擬、快速的運動獲取和運動合成、藝術繪制技法的模擬等，并已經發(fā)行了很多成熟的二維和三維動畫軟件系統，包括Maya、3DMax、Animo、Softimage等。目前在計算機動畫研究方面的主要發(fā)展方向除了繼續(xù)研究計算機動畫的關鍵技術和算法外，在軟件系統上，二維動畫和三維動畫技術出現了一體化的無逢集成趨勢，并力圖支持計算機動畫全過程。14數字動畫（續(xù)）我國在計算機動畫系統方面的研發(fā)在整體上還比較薄弱，一些公司、高校和科研機構在卡通動畫制作的某些環(huán)節(jié)上做了一些工作，較有代表性的軟件如北京大學與中央電視臺聯合研制的點睛卡通動畫制作系統，迪生公司開發(fā)的網絡線拍系統。在三維計算機動畫方面的研究工作包括動畫特效模擬、人臉表情動畫、計算機輔助動畫自動生成、運動捕捉和運動合成等，仍停留在學術研究階段，目前還沒有具有自主知識產權的高水平三維計算機動畫制作軟件問世。15數字媒體產業(yè)技術趨勢網絡出版網絡出版產業(yè)在國內外已經有了6年多的發(fā)展，到目前為止，基于數字版權保護技術DRM的電子圖書系統在國內外都有了長足的發(fā)展。NetLibrary、Overdrive、Libwise以及Microsoft公司是國外最著名的電子圖書技術和服務提供商。這幾家廠商提供的電子圖書，都不約而同地采用了按"本"銷售數字版權保護的方式，按"本"銷售是電子圖書產業(yè)界的一個趨勢。16網絡出版（續(xù)）國內基于DRM的電子圖書發(fā)展也非常迅速，與國際上電子圖書的發(fā)展相比較，國內的基于DRM的電子圖書的發(fā)展基本同步。不過到目前為止，只有北大方正集團有限公司的方正Apabi電子圖書DRM系統同時支持對個人和對圖書館都按"本"進行銷售。17網絡出版（續(xù)）經過幾年的發(fā)展，國內外的網絡出版領域雖然形成了一些成熟的技術與運營模式（如按"本"銷售的數字版權保護模式等），但該領域的技術還需要不斷發(fā)展和完善，包括以下幾個方面：高質量電子圖書制作的流程化和自動化電子圖書的多樣化表現形式跨平臺的閱讀技術數字版權保護1812.2數字媒體內容處理技術數字媒體服務是以視、音頻、動畫內容和信息服務為主體，研究數字媒體內容處理關鍵技術，實現內容的集成與分發(fā)，從而支持具有版權保護的、基于各類消費終端的多種消費模式，為公眾提供綜合、互動的內容服務。數字媒體內容處理技術包括音視頻編轉碼、版權保護、內容虛擬呈現等多項技術。19可伸縮編解碼技術為了適應傳輸網絡異構、傳輸帶寬波動、噪聲信道、顯示終端不同、服務需求并發(fā)和服務質量要求多樣等問題，以"在無須考慮網絡結構和接入設備的情況下靈活地使用或增值多媒體資源"為主要目標可伸縮編解碼技術的研究應運而生。20可伸縮編解碼技術（續(xù)）目前可伸縮編解碼的研究有兩條主要途徑：以"H.264/AVC+精細粒度可伸縮編碼技術FGS（FineGranularityScalability）"為主要結構的原型框架。以運動估計/補償技術、小波分解重構以及小波系數編解碼技術為核心技術的可伸縮編解碼技術。21音視頻編轉碼技術國際上音視頻編解碼標準有主要兩大系列：ISO/IECJTC1制定的MPEG系列標準；ITU針對多媒體通信制定的H.26x系列視頻編碼標準和G.7系列音頻編碼標準。針對以上格式的轉碼技術，目前基本停留在學術研究階段，大部分現有的轉碼工具主要針對一些非通用的、民間的自定標準和格式進行，例如DIVX，XVID等。全面系統地實現MPEG-2、MPEG-4、H.264/AVC之間的轉碼還未進入實用階段。22內容條目技術我國的電視節(jié)目編目主要是以國家標準為參考（《廣播電視節(jié)目資料分類法》等）多種標準并存模式。有以內容性質、專業(yè)領域、節(jié)目體裁、節(jié)目組合方式為標準的分類，也有以傳播對象的職業(yè)、年齡和性別特征為標準的分類。在編目標準上，國際上，為了方便廣電行業(yè)各個單位之間的媒體資產交換，SMPTE制定了完善的元數據模式（編目標準），稱之為DCMI(DublinCore)。元數據的分類和屬性的標準化是非常重要的環(huán)節(jié)。23內容條目技術（續(xù)）隨著數字媒體內容在網絡環(huán)境中的廣泛傳播，各類不同類型、不同風格、不同粒度（素材/片段/樣片/成品等）、不同格式的海量數字媒體內容沖擊著傳統的廣電媒體傳播途徑，造成了媒體內容管理與檢索的混亂與困境。在此環(huán)境下，研究基于精細粒度元數據表示的數字媒體內容分類與編目索引體系以適應各類不同類型的數字媒體內容的管理與檢索成為數字媒體內容管理的一項緊迫任務。24內容聚合技術內容聚合以Web2.0的RSS為代表。Web2.0的RSS內容聚合技術的主要功能是訂閱Blog和新聞。用戶需要搜集自己感興趣的各種RSSFeed，利用軟件工具閱讀這些RSSFeed中的內容。Web2.0的RSS內容聚合技術的缺點是功能有限，目前主要支持文本內容的聚合，對推送的信息沒有進行語義關聯，并且沒有利用用戶的個性對推送的信息進行過濾。25內容聚合技術（續(xù)）數字媒體內容的聚合是通過對各類數字媒體內容深層主題信息的檢測、挖掘與標注，并利用各類媒體主題語義關聯鏈接，形成豐富的多媒體內容綜合摘要，通過用戶行為分析與內容過濾為用戶定制和推送所關注和感興趣的主題相關的豐富多彩的數字媒體內容信息服務。目前，在文字、語音、視頻內容識別與信息抽取、自動摘要等方面都有一些較為成熟的技術，但尚未完全形成數字媒體內容聚合的概念。26虛擬現實技術虛擬現實(virtualReality，簡稱VR)，又稱靈境技術，是指用立體眼鏡和傳感手套等一系列傳感輔助設施來實現的一種三維現實，人們通過這些設施以自然的方式（如頭的轉動、手的運動等）向計算機送入各種動作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設施使人們得到三維的視覺、聽覺以及觸覺等感覺世界。隨著人們不同的動作，這些感覺也隨之改變。27虛擬現實技術（續(xù)）它要創(chuàng)建一個酷似客觀環(huán)境又超越客觀時空、能沉浸其中又能駕馭其上的和諧人機環(huán)境，也就是由多維信息所構成的可操縱的空間。它的最重要的目標就是真實的體驗和方便自然的人機交互，能夠達到或者部分達到這樣目標的系統就稱為虛擬現實系統。簡單說來，虛擬現實就是一種人與通過計算機生成的虛擬環(huán)境可自然交互的人機界面。28虛擬現實技術（續(xù)）虛擬現實技術的實現，涉及三大技術：建模技術、顯示技術、三維場景中的交互技術。由于虛擬現實在技術上的進步與逐步成熟，其應用在近幾年發(fā)展迅速，應用領域已由過去的娛樂與模擬訓練發(fā)展到包含航空、航天、鐵道、建筑、土木、科學、計算可視化、醫(yī)療、軍事、教育、娛樂、通信、藝術和體育等廣泛領域。2912.2.6數字版權保護技術媒體內容產業(yè)的數字化為內容盜版與侵權使用帶來了便利，版權問題正成為制約數字媒體內容產業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。解決盜版問題，需要依靠技術、行業(yè)協定以及國家法規(guī)協同解決，而數字媒體版權保護與管理技術在"內容創(chuàng)建－內容分發(fā)－內容消費"整個價值鏈中實現數字化管理，同時為行業(yè)協定及國家法規(guī)的實施提供技術保障。3012.2.6數字版權保護技術（續(xù)）數字權利管理共性技術包括數字對象標識、權利描述語言和內容及權利許可的格式封裝，這是數字權利管理系統互操作性的基礎。除了加密、密鑰管理以外，DRM系統還可包括授權策略定義和管理、授權協議管理、風險管理等功能。DRM基本信息模型主要包括如下三個核心實體：用戶、內容、權利。用戶實體可以是權利擁有者，也可以是最終消費者，內容實體可以是任何類型和聚合層次的，而權利實體則是用戶和內容之間的許可、限制、義務關系的表示方式。3112.2.6數字版權保護技術（續(xù)）DRM系統關鍵組件一般包含內容打包，許可證服務和客戶端等組件。內容打包組件將要發(fā)布的內容編碼成受DRM保護的格式，在這里要實現內容和權利綁定機制。許可證服務組件負責管理內容加密密鑰，用戶標識和規(guī)則等，然后按照權利描誰語言來生成許可證?？蛻舳酥饕―RM控制組件和播放組件，DRM控制組件負責識別受DRM保護內容，獲取許可證，解釋并執(zhí)行許可證，并把解密的內容提交給播放組件進行內容的展示。3212.2.6數字版權保護技術（續(xù)）目前，國家音視頻標準（AVS）的DRM工作組正結合AVS音視頻編碼格式制定版權保護的共性技術標準。數字權利管理涉及安全領域的基礎性技術包括媒體加密技術和媒體水印技術，針對具體的媒體對象可進行相應優(yōu)化。我國一些高校在媒體加密和水印方面有一定的研究基礎并擁有技術商業(yè)化的能力。3312.3基于內容的媒體檢索技術隨著計算機技術及網絡通訊技術的發(fā)展，使多媒體數據庫的規(guī)模迅速膨脹，文本、數字、圖形、圖像、音頻、視頻等各種超大規(guī)模的多媒體信息檢索十分重要。針對這個問題，人們提出了基于內容的多媒體檢索方法，利用多媒體自身的特征信息（如圖像的顏色、紋理、形狀，視頻的鏡頭、場景等）來表示多媒體所包含的內容信息，從而完成對多媒體信息的檢索。34數字媒體內容搜索技術搜索引擎是最重要的網絡信息檢索工具，市場上已有許多成熟的搜索引擎產品。但是目前的搜索引擎沒有考慮用戶的興趣愛好，搜索出的信息量龐大，經常將與用戶興趣不相關的文檔提交給用戶。這種現象的發(fā)生主要是由于用戶所提交的關鍵詞意義不夠精確造成，或者是由于搜索引擎對文檔發(fā)現和過濾的能力有限造成的。目前的搜索引擎普遍在用戶界面、搜索效果、處理效率幾個方面存在不足：35數字媒體內容搜索技術（續(xù)）過分強調查全率，忽視了查準率的提高；搜索引擎的查詢接口缺乏統一的標準，這使得用戶在使用不同的搜索引擎時經常常采用不同的檢索策略，增加了用戶檢索的負擔；搜索引擎工作檢索機能尚不能滿足用戶需求：如何處理如此繁重的任務并提高處理效率，是一個優(yōu)秀的搜索引擎必須要考慮的問題。36數字媒體內容搜索技術（續(xù)）由于存在以上問題，近年來在搜索引擎研究和應用領域出現了很多新的研究思想和技術：P2P搜索理念、信息檢索Agent、后控詞表技術、多媒體搜索引擎等。其中，多媒體搜索引擎目的是使用戶能夠像查詢文字信息那樣方便快捷地對多媒體信息進行搜索和查詢，找出自己感興趣的多媒體內容進行播放和瀏覽。37數字媒體內容搜索技術（續(xù)）為了達到這個目標，就必須把現有的多媒體信息重新進行組織，使之成為便于搜索、易于交互的數據。根據搜索方式的不同可以分為：文本方式和內容方式。與較為成熟的文本內容搜索相比，數字媒體（多媒體）內容搜索目前仍處于技術發(fā)展和完善階段，國際國內都有一些可實用的系統和引擎推出。在此基礎上，多種檢索方法融合的綜合檢索和基于深層語義信息關聯的檢索策略將是其進一步的發(fā)展方向。38基于內容的圖像檢索基于內容的圖像檢索可在低層視覺特征和高層語義特征兩個層次上進行其中，基于低層視覺特征的圖像檢索，是利用可以直接從圖像中獲得的客觀視覺特征，通過數字圖像處理和計算機視覺技術得到圖像的內容特征，如顏色、紋理、形狀等，進而判斷圖像之間的相似性；而圖像檢索的相似性則采用模式識別技術來實現特征的匹配，支持基于樣例的檢索、基于草圖的檢索或者隨機瀏覽等多種檢索方式。利用高層的語義信息進行圖像檢索是研究和發(fā)展的熱點。39基于內容的視頻檢索近年來視頻處理和檢索領域的研究方向和激戰(zhàn)，主要針對以下三個主要問題：視頻分割：時間上確定視頻的結構，對視頻進行不同層次的分割，如鏡頭分割、場景分割、新聞故事分割等；高層語義特征提取：對分割出的視頻鏡頭，提取高層語義特征。這些高層語義特征用于刻畫視頻鏡頭以及建立視頻鏡頭的索引；視頻檢索：在事先建立好的索引的基礎上，在視頻中檢索滿足用戶需求的視頻鏡頭。用戶的需求通常由文字描述和樣例組合構成。40基于內容的視頻檢索（續(xù)）對視頻信息進行處理，首先需要將視頻按照不同的層次分割成若干個獨立的單元，這是對視頻進行瀏覽和檢索的基礎。視頻分割必須考慮視頻之間在語義上的相似程度。已有的場景分割算法考慮了結合音頻信息來尋找場景的邊界。41基于內容的視頻檢索（續(xù)）基于內容的視頻索引和檢索研究關注不同視頻單元的高層語義特征，并用這些語義特征對視頻單元建立索引。對于一些更加復雜的語義概念，可以定義一些模型來組合從不同信息源得到的信息。另外，也有很多方法利用從壓縮域上的得到的音頻和圖像特征進行索引和檢索，以提高建立索引的速度。42內容集成分發(fā)技術數字媒體內容的發(fā)展趨勢是適應多種網絡，融合更多服務，滿足各類要求。目前，在數字媒體內容集成分發(fā)領域，全球仍處于發(fā)展階段，相關體系與標準尚未健全。CDN通常被稱為內容分發(fā)網絡有時也被稱作內容傳遞網絡。內容分發(fā)和傳遞一方面可以看作是CDN的兩個階段，分發(fā)是內容從源分布到CDN邊界節(jié)點的過程，傳遞是用戶通過CDN獲取內容的過程；另一方面，分發(fā)和傳遞可以看作是CDN的兩種不同的實現方式，分發(fā)強調CDN作為透明的內容承載平臺，傳遞強調CDN作為內容的提供和服務平臺。43內容集成分發(fā)技術（續(xù)）目前，CDN技術已經比較成熟，市場上有許多廠商提供CDN設備和集成的解決方案。從運營角度，CDN的運營商主要分為兩類，一類是傳統的網絡運營商建設CDN并運營，如AT&T、德國電信、中國電信和中國網通；另一類是純粹的CDN運營商，如國外的Akamai、國內的ChinaCache。44數字電視信道傳輸技術目前，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數字電視標準，分別為ATSC、DVB、ISDB。ATSC成員30個（其中包括美國國內成員20個），我國的廣播科學研究院也參加了ATSC組織。從三個數字電視標準的成員數量及分布情況看，DVB標準的發(fā)展最快，普及范圍最大。三種數字電視標準在信源編碼方面都采用MPEG-2的標準，在信道方面則各具特色。4512.4.3IPTV技術IPTV業(yè)務涉及IP網傳輸質量控制、網絡組播控制、內容分發(fā)、流媒體、視音頻壓縮編碼、數字版權保護等多種信息技術。在廣電部門，IPTV是通過CA方式來實現對數字電視節(jié)目的加密。但在有線電視網中，由于廣播網絡中不能提供上行通道以支持服務前端對播放設備的認證，而是依靠播放設備的有條件接收模塊實現被動的認證，攻擊者只要破解播放設備的有條件接收模塊，并將破解后的模塊復制到其它播放設備上，就能達到大規(guī)模盜看的目的。針對廣電CA所存在的缺點，IPTV引入DRM目標是結合認證方式克服廣電CA的缺點。4612.4.3IPTV技術（續(xù)）IPTV終端有三種基本類型，分別是計算機、手機和電視機。計算機配備相應的軟件，即可直接用作IPTV的終端；用于移動流媒體平臺的多媒體手機也可以直接使用。由于電視機本身并沒有存儲功能，不支持軟件安