第四节 多媒体技术

§1-4-2 多媒体的关键技术

多媒体技术
    要进一步推动多媒体技术的应用,加快多媒体产品的实用化、产业化和商品化的步伐,首先就要研究多媒体的关键技术,其中主要包括数据压缩与解压缩、媒体同步、多媒体网络、超媒体等关键技术。这里简单介绍一下视频和音频数据的压缩和解压缩技术。
    多媒体计算机系统要求具有综合处理声、图、文信息的能力。高质量的多媒体系统要求面向三维图形、立体声音、真彩色高保真全屏幕运动画面。为了达到满意的效果,要求实时地处理大量数字化视频、音频信息,这对计算机及通信系统的处理、存储、传输能力是一个严峻的挑战。如一幅640×480中等分辨率的彩色图像(24b/像素)数据量约为7.37Mb/帧,如果是运动图像,要以每秒30帧或25帧的速度播放时,则视频信号传输速率为220Mb/s。如果存放在600MB的光盘中,只能播放20s。对于音频信号,以激光唱片CD-DA声音数据为例,如果采样频率为44.1KHz,采样点量化为16bit双通道立体声,1.44MB的软磁盘只能存放8s的数据。综上所述,视频和音频信号数据量大,同时传输速度要求高。 考虑到目前微机无法满足以上的要求,因此,对多媒体信息必须进行实时的压缩和解压缩。
    从1948年Oliver提出PCM(脉冲编码调制)编码理论以来,己有50年的历史,这个过程中编码技术日趋成熟。
    目前主要有三大编码及压缩标准:
    (1)JPEG(Jonit Photographi CExpets Group)标准
    JPEG制定于1986年,是第一个图像压缩国际标准,主要针对静止图像。该标准制定了有损和无损两种压缩编码方案。 广泛应用于多媒体CD-ROM、 彩色图像传真、 图文档案管理等方面。JPEG对单色和彩色图像的压缩比通常分别为10:1和15:1。
    JPEG没有规定具体的快速算法,需要我们自己去开发。JPEG算法的实施,可以采用硬件、软件或者软、硬件结合的方法。
   
 
   
   
BMP(44kb)
 
JPEG(4KB)
   


 (2)MPEG(Moving Picture Experts Group)
    这个标准实际上是数字电视标准, 它包括三个部分:MPEG-Video、MPEG-Audio及MPEG-System。MPEG是针对CD-ROM式有线电视(Cable-TV)传播的全动态影像,它严格规定了分辨率、数据传输速率和格式,MPEG的平均压缩比为50:1。 MPEG-1的设计目标是为了达到CD-ROM的传输速率(150KBps)和盒式录像机的图像质量。MPEG-2的设计目标是在一条线路上传输更多的有线电视信号,它采用更高的数据传输速率, 以求达到更好的图像质量。MPEG-System是处理音频和视频的复合和同步。MPEG-1的适用范围很广泛,如多媒体CD-ROM、硬盘、可读写光盘、局域网和其他通信通道。
 (3)H.261
   这是CCITT所属专家组倾向于为可视电话(Video phone)和电视会议(Video confrence)而制定的标准,是关于视像和声音的双向传输标准。这个标准又称为P×64标准。P×64表示P×64 kbpS,P是一个可变的参数 ,其中P的值为1-30。P=1或P=2,适用于可视电话,P≥6适合于电视会议。可见,该标准是以64 kbps的整数倍作为传输速率的。
    经过近50年的努力,已经产生了各种各样针对不同用途的压缩算法、压缩手段和实现这些算法的大规模集成电路或计算机软件。但研究仍未停止,人们还在继续搜索更加有效的压缩算法及其用硬件或者软件实现的方法。近年来提出的分形压缩算法、采用小波的压缩算法等,都被看作是极有前景的压缩技术。目前,又推出了H.263和MPEG-4等标准。

 

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