《網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)》課件第1章

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，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使信息社會發(fā)生著日新月異的變化，人類許多古老的夢想正在逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實。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，使計算機一改過去單一的人—機界面，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)入到一個前所未有的新時代。

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(國際電報電話咨詢委員會)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、打印機和揚聲器等。

4. 存儲媒體(StorageMedium)

存儲媒體是指進(jìn)行信息存儲的媒體。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、符號的字體、符號的尺寸、符號的格式與色彩，以及在數(shù)據(jù)傳送和操作管理中的符號編碼等。

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、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，也常被稱做計算機圖形。計算機對圖形文件進(jìn)行存儲時，實際上存儲的是繪圖指令和相關(guān)繪圖參數(shù)。圖形的優(yōu)點是可以實現(xiàn)無級放大，不會失真，且占用的存儲空間小；缺點是顏色不豐富，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)字相機等捕捉；合成靜態(tài)圖像由計算機輔助創(chuàng)建或生成，即通過程序、屏幕截取等生成。圖像文件存儲的是像素點陣值，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. 視頻與動畫

視頻與動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)生平滑流暢的動態(tài)效果。關(guān)于視頻與動畫，主要有以下幾個基本概念：

· 幀：是一個完整且獨立的窗口視圖，作為要播放的視圖序列的一個組成部分。它可能占據(jù)整個屏幕，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，需要較大的存儲容量，分為捕捉運動視頻與合成運動視頻。前者是通過普通攝像機與模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)字?jǐn)z像機等捕捉的；后者是由計算機輔助創(chuàng)建，即通過程序、屏幕截取等生成的。

· 動畫：是運動圖形，它存儲對象及其時空關(guān)系，因此帶有語義信息，在播放時需要通過計算才能生成相應(yīng)的視圖。它通常是通過動畫制作工具或程序生成的。

運動圖像的數(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，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、動畫和視頻圖像等媒體元素。多媒體具有如下4個主要的特點：

(1)信息量巨大。信息量巨大表現(xiàn)在信息的存儲量以及傳輸量上。例如，640×480像素、256色彩色照片的存儲量為0.3MB；CD雙聲道的聲音每秒的存儲量為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。為了能夠有效地對多媒體信息進(jìn)行存儲和在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，必須對多媒體信息進(jìn)行有效處理。數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術(shù)、語音識別、多媒體信息檢索、虛擬現(xiàn)實等處理技術(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)，其中的計算機、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)就是計算機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)就是計算機綜合處理聲、文、圖等信息的技術(shù)，具有集成性、實時性和交互性的特點。

多媒體技術(shù)最簡單的表現(xiàn)形式就是多媒體計算機。多媒體計算機相對于普通計算機的一個根本不同點在于，在多媒體計算機中增加了對活動圖像(包括伴音在內(nèi))的處理、存儲和顯示的能力，其硬件配以聲卡、視頻采集卡等。其主要特征體現(xiàn)在它能夠有效地對電視圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的壓縮和解壓縮，并能使在時間上有相關(guān)性的多種媒體保持同步。通常將數(shù)字化的活動圖像信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，但當(dāng)數(shù)據(jù)庫與用戶多媒體計算機分開時，用戶就需要通過通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)用遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)庫中的圖像信號和伴音信號，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”這個術(shù)語，而且開始在計算機上實現(xiàn)這個想法。超文本是一種按信息之間的關(guān)系非線性地存儲、組織、管理和瀏覽信息的計算機技術(shù)。超文本技術(shù)與傳統(tǒng)計算機技術(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。超文本為計算機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。雖然我們對具體的客觀對象有相同的概念，但由于每個人有不同的教育背景和文化基礎(chǔ)，在不同的時間地點環(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)充分利用了計算機技術(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)點和鏈可以動態(tài)地改變，各個節(jié)點中的信息可以進(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算機的若干屏、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)的一個節(jié)點。每個節(jié)點不論大小，都會有若干指向其他節(jié)點或由其他節(jié)點指向該節(jié)點的指針，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)點中有關(guān)聯(lián)的某個詞或詞組而不是整個節(jié)點。當(dāng)用戶用鼠標(biāo)點擊該詞或詞組時就會激活這條鏈，從而遷移到目的節(jié)點。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)點和鏈組成的一個信息網(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，任意兩個節(jié)點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，不僅強調(diào)瀏覽，更為重要的是可以主動地來選擇閱讀的順序。圖1-1小型超文本結(jié)構(gòu)世界上第一個實用的超文本系統(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“符號文獻(xiàn)檢測器(SyMBolicsDocumentExaminer)”；1985年布朗大學(xué)推出了Intermedia系統(tǒng)，在Macintosh上運行；1986年OWL(辦公工作站有限公司)引入Guide，這是第一個廣泛應(yīng)用的超文本；1987年Xerox公司推出了Notecards，它有一個良好的瀏覽工具，含有一個層次系統(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微機上推出了HyperCard軟件，這是一個十分形象的集圖、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驗室CERN的物理學(xué)家和工程師為了與其他協(xié)作機構(gòu)探討最新學(xué)術(shù)研究成果而建立的運行于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，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(Hypertext’87Workshop)在北卡羅來納大學(xué)召開；1989年第一次超文本公開會議在英國約克郡召開；1990年第一屆歐洲超文本會議(ECOH)在法國Inria召開。這些活動都成了系列性會議而被延續(xù)下來，這標(biāo)志著超文本技術(shù)的進(jìn)一步成熟。同時，ISO等國際組織也制定了超文本方面的標(biāo)準(zhǔn)，推動其商業(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)點為單位的信息管理技術(shù)，節(jié)點可以是信息塊、某一字符文本集合、信息空間中的某個區(qū)域。節(jié)點的大小不固定，節(jié)點之間用鏈進(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)。隨著計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)點中的數(shù)據(jù)已經(jīng)不僅僅限于早期超文本的文本形式了，節(jié)點可以是圖形、圖像、動畫、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、恢復(fù)和傳輸，是計算機、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。1.2多媒體通信多媒體通信技術(shù)是多媒體技術(shù)、計算機技術(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)。在計算機領(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)必須同時兼有多媒體的集成性、計算機的交互性、通信的同步性三個主要特征。

1.集成性

多媒體通信系統(tǒng)能夠處理、存儲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)。而在視頻點播(VOD)中，用戶可以根據(jù)需要收看節(jié)目，可以對播放的全過程進(jìn)行控制，所以視頻點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、聲音和圖像是以時空同步方式工作的。同步性決定了一個系統(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，數(shù)據(jù)量更大。例如，一路以分量編碼的數(shù)字電視信號，數(shù)據(jù)率可達(dá)216MB/s，存儲1小時這樣的電視節(jié)目需要近80GB的存儲空間，而要實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，則需要占用108～216MHz的信道帶寬。顯然，對于現(xiàn)有的傳輸信道和存儲媒體來說，其成本十分昂貴。為節(jié)省存儲空間，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，這主要歸功于計算機處理能力的增強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、視頻會議)而制定的全彩色實時視頻圖像壓縮標(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。MPEG標(biāo)準(zhǔn)是由ISO活動圖像專家組(MPEG)制定的一系列運動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)音頻信號的壓縮編碼技術(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是二維信號，而音頻信號是一維信號,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、實現(xiàn)媒體同步等特點。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)之間交互的實時性；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時性和可靠性的要求；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，同時也存在一些問題。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)動的分組網(wǎng)絡(luò)。它采用開放式體系結(jié)構(gòu)來實現(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，這是眾多標(biāo)準(zhǔn)化組織研究的重點，也是各大運營商和設(shè)備廠商討論的熱點。

4.多媒體信息存儲技術(shù)

多媒體信息對存儲設(shè)備提出了很高的要求，既要保證存儲設(shè)備的存儲容量足夠大，還要保證存儲設(shè)備的速度足夠快，帶寬足夠?qū)?。通常使用的存儲設(shè)備包括硬盤、光盤、磁帶等。

磁帶是以磁記錄方式來存儲數(shù)據(jù)的，它適用于需要大容量的數(shù)據(jù)存儲，但對數(shù)據(jù)讀取速度要求不是很高的某些應(yīng)用，主要用于對重要數(shù)據(jù)的備份。光盤則以光學(xué)介質(zhì)來存儲信息。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年提出的廉價冗余磁盤陣列(RedundantArrayofInexpensiveDisks，RAID)。RAID將普通SCSI硬盤組成一個磁盤陣列，采用并行讀寫操作來提高存儲系統(tǒng)的存取速度，并且通過鏡像、奇偶校驗等措施提高系統(tǒng)的可靠性。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的讀取速度，同時獲得大容量的存儲，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork，SAN)技術(shù)應(yīng)運而生。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)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN極大地擴(kuò)展了服務(wù)器和存儲設(shè)備之間的距離，擁有幾乎無限的存儲容量以及高速的存儲，真正實現(xiàn)了高速共享存儲的目標(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，計算機輔助設(shè)計)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，對數(shù)據(jù)庫容量要求也越來越大，此時以傳統(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、檢索效果無評價標(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)容的增多和存儲技術(shù)的提高，對基于內(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)涉及了計算機領(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、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

20世紀(jì)80年代初，歐美及日本的一些計算機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，即產(chǎn)生了多媒體計算機。同時，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，隨著社會信息化進(jìn)程的推進(jìn)，一方面人們對多媒體的需求日益增長；另一方面，多媒體通信也成為現(xiàn)代運營商以及企業(yè)新的利潤增長點。我們從下面三個方面討論多媒體通信的發(fā)展趨勢。

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)。對此，網(wǎng)絡(luò)平臺應(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)用平臺與業(yè)務(wù)方面

從應(yīng)用平臺與業(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)用對網(wǎng)絡(luò)的要求

由于多媒體通信具有集成、同步、實時、交互等特點，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方面考慮多媒體應(yīng)用對網(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——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、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、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，視頻會議經(jīng)常需要多播服務(wù)，但交互式電視(ITV)要求點對點服務(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.實時同步性

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)同步或具有定時定位功能的編碼同步。

4.流式傳輸和低延時

流式傳輸表示基于時間的媒體信息向用戶的計算機進(jìn)行連續(xù)、實時傳送。聲音和視頻數(shù)據(jù)都要實時傳送，要求通信的延時很低，以免因傳送延時太久，使信息到達(dá)接收端時已失去其實效性。如語音延時要小于150ms，視頻延時要小于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)和計算機網(wǎng)絡(luò)三個部分。由于數(shù)字技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，電信、計算機和有線電視網(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。在這種大趨勢下，網(wǎng)絡(luò)通信對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。目前實現(xiàn)多媒體通信主要從以下三個方面發(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)用幾乎覆蓋了計算機應(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、活潑，給培訓(xùn)對象的印象深刻，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)。以多媒體計算機為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)使教學(xué)手段豐富多彩，使計算機輔助教學(xué)(CAI)如虎添翼。

2.休閑娛樂

影視作品和游戲產(chǎn)品制作是計算機應(yīng)用的一個重要領(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。比如由單臺計算機游戲到網(wǎng)絡(luò)上多臺計算機共同參與，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