多媒體計(jì)算機(jī)的定義分類和關(guān)鍵技術(shù)

多媒體計(jì)算機(jī)的定義分類和關(guān)鍵技術(shù)第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

近年來，多媒體這一術(shù)語在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域頻繁出現(xiàn)，很多計(jì)算機(jī)廠商都說自己的產(chǎn)品具有多媒體技術(shù)。應(yīng)用多媒體技術(shù)是90年代計(jì)算機(jī)的時(shí)代特征，是90年代計(jì)算機(jī)又一次革命。第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

媒體（Medium）在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中有兩種含義:1.用以存儲(chǔ)信息的實(shí)體，如磁帶、磁盤、光盤和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；2.信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像。多媒體技術(shù)中的媒體是指后者。何謂多媒體？第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一1.1.1多媒體計(jì)算機(jī)的定義、

分類和關(guān)鍵技術(shù)1、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)定義2、多媒體計(jì)算機(jī)的分類3、多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一1、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)定義

計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻和視頻)，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。MultimediaComputing第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

簡單地說：

計(jì)算機(jī)綜合處理聲、文、圖信息；具有集成性和交互性；第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一1.1.1多媒體計(jì)算機(jī)的定義、

分類和關(guān)鍵技術(shù)1、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)定義2、多媒體計(jì)算機(jī)的分類3、多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一2、多媒體計(jì)算機(jī)的分類

從開發(fā)和生產(chǎn)廠商以及應(yīng)用的角度出發(fā)可以分成兩大類：

電視計(jì)算機(jī)（Teleputer

）

計(jì)算機(jī)電視（Compuvision

）

第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一電視計(jì)算機(jī)（Teleputer

）

家電制造廠商研制的電視計(jì)算機(jī)，是把CPU放到家電中，通過編程控制管理電視機(jī)、音響，有人稱它為“靈巧/智能”電視——SmartTV；第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

計(jì)算機(jī)電視（Compuvision）

計(jì)算機(jī)制造廠商研制的計(jì)算機(jī)電視，采用微處理器（80×86、68×××）作為CPU，其它設(shè)備還有VGA卡、CD-ROM、音響設(shè)備以及擴(kuò)展的多窗口系統(tǒng)，有人說它的發(fā)展方向是TV-Killer。第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

維納斯計(jì)劃上網(wǎng)功能傻瓜計(jì)算機(jī)維納斯——生產(chǎn)家電的“機(jī)頂盒”

第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一不買維納斯的原因：一、維納斯太貴二、顯示器太貴三、上網(wǎng)上不起第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字家電網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)

聯(lián)網(wǎng)功能傻瓜計(jì)算機(jī)功能接收數(shù)字電視控制所有家電第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展潮流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)代:無所不在的網(wǎng)(Internet)眾多的用戶浩瀚的信息后PC時(shí)代:無所不在的計(jì)算高性能,低價(jià)位,超小型的CPU瘦終端對PC的沖擊無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨:筆記本PC,PDA,蜂窩電話需要更方便的聯(lián)結(jié)各種智能設(shè)備滲入家庭

數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)開創(chuàng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域新紀(jì)元第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的研發(fā)歷程兩種技術(shù)力量的參與:多媒體計(jì)算機(jī)研究人員:從綜合業(yè)務(wù)多媒體終端出發(fā),在處理聲文圖信息的瘦終端的基礎(chǔ)上,開發(fā)適應(yīng)家庭服務(wù)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)數(shù)字電視研發(fā)人員:從高清晰度電視的應(yīng)用出發(fā),在完成多媒體處理的基礎(chǔ)上增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等其它功能第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字化家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)一般包含的功能兩種開發(fā)方向匯聚到如下四種功能:數(shù)字電視的接收和播放較完備的INTERNET網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用對多種類型家用電器的控制和聯(lián)網(wǎng)一定的計(jì)算功能和家庭信息服務(wù)器的功能第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一信息家電網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)SOPCA

信息家電網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)SOPCA的硬件采用的是IBMRedWoodIII機(jī)頂盒平臺(tái)，其核心為IBMSTB0100數(shù)字STB集成控制芯片STB01X0。Sopca使用的是STB0100，這種單芯片方案代表IBM的最新設(shè)計(jì)思想，它能提供MPEG、LPCM和PCM的音頻支持，MPEG的視頻支持，其核心處理器為PowerPC401TMD2。

IBM的這種單片STB集成方案能夠提供高性能的處理功能，由核心PowerPC401、各種外設(shè)I/O及視音頻子系統(tǒng)構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)使得主處理器位操作系統(tǒng)和應(yīng)用任務(wù)提供最高的MIPS，簡化了驅(qū)動(dòng)和軟件系統(tǒng)的復(fù)雜度，使得系統(tǒng)易擴(kuò)展性、易使用。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

節(jié)目流通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊（NIM）進(jìn)入核心處理芯片STB01X0；在STB01X0中，解復(fù)用、解壓縮、再NTSC/PAL編碼；得到的視頻送到電視，得到的音頻流經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出；控制各存儲(chǔ)器SDRAM(用于視音頻緩存)，F(xiàn)lash/DRAM(用于系統(tǒng)處理)；接收遙控器信號等的處理由Peripherals外設(shè)部分接收，STB01X0協(xié)調(diào)處理。RedWoodIII機(jī)頂盒平臺(tái)第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一藍(lán)齒（Bluetooth）在數(shù)字化信息家電中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的的發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、已融合到信息家電中，使之智能化并具有網(wǎng)絡(luò)信息終端的功能。低功率、短距離的無線連接技術(shù)的別稱。第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)計(jì)初衷：在短距離內(nèi)形成一個(gè)用無線的方式連接移動(dòng)電話、筆記本電腦、掌上電腦和各種數(shù)字化信息設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。最終目的：建立一個(gè)全球統(tǒng)一的無線連接標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)具有交互信息數(shù)據(jù)共享和交叉操作。第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

藍(lán)齒技術(shù)的工作頻段是利用2.4GHzISM波段，它采用以每秒鐘1600跳的快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，傳輸速率為1Mbps，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其標(biāo)準(zhǔn)的有效傳輸距離是10米，通過放大器可將傳輸距離增加到100米。未來其工作頻段可在5.8GHZ的ISM頻段，傳輸速率可達(dá)2Mbps。藍(lán)齒（Bluetooth）的主要技術(shù)特點(diǎn)：(1)提供便攜信息通信終端之間通信的方便性；(2)低功耗通信，即使是發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)其功率也低于100mW。這兩點(diǎn)是相輔相承的，前提條件是Bluetooth通信協(xié)議力求簡練和微型化電子元器件提供保證。利用Bluetooth技術(shù)的便攜信息終端，凡在10米以內(nèi)的空間里都可以自由通信；它與通常的IrDA接口便攜信息終端不同，不受1m左右的距離和IrDA接口在±15度范圍內(nèi)對準(zhǔn)以及無空間阻隔物等諸多限制，非常適合于家庭及小型辦公環(huán)境的應(yīng)用；基于Bluetooth規(guī)范的便攜信息終端，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)僅消耗8～30mA電流，若以＋2.7V電源供電，則在發(fā)射狀態(tài)下的功耗也低于100mV。

第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一連接方式藍(lán)齒在主機(jī)端支持的設(shè)備連接方式有三種：USBUARTPC插卡第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一1.1.1多媒體計(jì)算機(jī)的定義、

分類和關(guān)鍵技術(shù)1、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)定義2、多媒體計(jì)算機(jī)的分類3、多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

要把一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)變成多媒體計(jì)算機(jī)要解決的關(guān)鍵技術(shù)是：

視頻音頻信號獲取技術(shù)；多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼技術(shù)；視頻音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理技術(shù)；視頻音頻數(shù)據(jù)的輸出技術(shù)。3、多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一視頻音頻信號獲取技術(shù)

過去計(jì)算機(jī)處理數(shù)和文字，現(xiàn)在要綜合處理聲、文、圖。多媒體計(jì)算機(jī)要解決視頻音頻信號獲取問題。第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼技術(shù)

過去計(jì)算機(jī)企圖綜合處理聲、文、圖，但是不可以原因在于：文件量過大第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

21世紀(jì)的人類社會(huì)將是信息化社會(huì)，數(shù)字化后的信息，尤其是數(shù)字化后的視頻和音頻信息具有數(shù)據(jù)海量性，它給信息的存儲(chǔ)和傳輸造成較大的困難，成為阻礙人類有效地獲取和使用信息的瓶頸問題之一。因此，研究和開發(fā)新型有效的多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼方法，以壓縮的形式存儲(chǔ)和傳輸這些數(shù)據(jù)將是最好的選擇。

第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一以一幅彩色靜態(tài)圖像(RGB)為例：BGR設(shè)分辨率為512512每一種顏色用8bit表示即R用8bit256級別表示

G用8bit256級別表示

B用8bit256級別表示則一幅彩色靜態(tài)圖像的數(shù)據(jù)量為

51251238bit第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一PAL（PhaseAlternationLine）——稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。是通用于中國大陸、香港、日本與西歐（除去法國）等地的彩色電視訊號格式，以交錯(cuò)方式掃描，每秒鐘出25格畫面，每格畫面含625條水平掃描線。NTSC（NationalTelevisionStandardsCommittee）——是國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)。它是美國一個(gè)專門制訂彩色電視標(biāo)準(zhǔn)的組織，它制訂的NTSC制式，每秒鐘出30格畫面，每格畫面含525條水平掃描線。第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一PAL制式25幀/秒NTSC制式30幀/秒以PAL制25幀/秒為例，視頻每秒鐘的數(shù)據(jù)量

5125123825=180Mbps第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一過去計(jì)算機(jī)的總線為ISAISA總線的傳輸率為150KB/s

變成bit為1508=1.2Mbps

把180Mbps的視頻流經(jīng)過傳輸率為150KB/的sISA總線送到計(jì)算機(jī)的硬盤幾乎是不可能的。差不多要壓縮近似200倍。第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

現(xiàn)在VCD的標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1的固定傳輸率為1.5Mbps

通過MPEG-1可以把這個(gè)視頻流傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并存儲(chǔ)。如何壓縮數(shù)據(jù)？幀內(nèi)壓縮幀間壓縮第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

陸地衛(wèi)星（Landsat—3）的例子，其水平、垂直分辯率分別為2340和3240，四波段采樣精度7位，它的一幅圖像的數(shù)據(jù)量為2340×3240×7×4=212Mbit，按每天30幅計(jì)每天數(shù)據(jù)為212×30=6.36Gbit，每年的數(shù)據(jù)量高達(dá)2300Gbit。這么大的數(shù)據(jù)量無疑給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、通信干線的信道傳輸率以及計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度都增加了極大的壓力。單純用擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，增加通信干線的傳輸率是不現(xiàn)實(shí)的，數(shù)據(jù)壓縮是行之有效的方法。例如1988年Barnsley采用分形（Fractor）的迭代函數(shù)系統(tǒng)IFS和遞歸迭代函數(shù)系統(tǒng)RIFS方法，對幾幅圖像進(jìn)行壓縮編碼，獲得了高達(dá)10000:1的壓縮比。以壓縮形式存儲(chǔ)和傳輸信息，既節(jié)省了壓縮空間，又提高了通信干線的傳輸率，同時(shí)也便于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理視頻和音頻，高質(zhì)量播放視頻和音頻節(jié)目成為可能。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一幀內(nèi)壓縮圖——Bitmap——存儲(chǔ)器——顏色相同的塊——幀內(nèi)壓縮第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一幀間壓縮不變化的只傳送一次，傳送一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一AC-3——AC-3是美國杜比實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的數(shù)字多聲道音響標(biāo)準(zhǔn)的代號，正式名稱是“DolbyDigital”（杜比數(shù)碼），即現(xiàn)在的DVD影碟所采納的數(shù)字多聲道音響規(guī)格。前置左/右、后置左/右、中置及低音共6個(gè)聲道經(jīng)壓縮處理后，儲(chǔ)存在DVD影碟上。在播放影像時(shí)，不論以雙聲道還是完整的六聲道輸出聲音，也必須把儲(chǔ)存在DVD影碟上的資料解壓。AC-3解碼器——是指解壓用的設(shè)備。而這里所指的設(shè)備，可以是DVD的一部分、一部外置的功放機(jī)，也可以是DVD解碼軟件中的一部分。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音通用的壓縮編碼技術(shù)是多媒體計(jì)算機(jī)、多媒體數(shù)據(jù)庫、多媒體通信、常規(guī)電視數(shù)字化、高清晰度電視（HDTV）以及交互電視（InteractiveTV）系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。目前正在開展的應(yīng)用項(xiàng)目有：家庭用衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)（BSS-BroadcastingSatelliteServicetoTheHome）；地面數(shù)字電視廣播（DigitalTerrestrialTelevisionBroadcast）；電子影院（EC-ElectronicCinema）；電子新聞采集系統(tǒng)（ENG-ElectronicNewsGathering）；個(gè)人通信（IPC-InterPersonalCommunication）；多媒體郵件（MMM-MultiMediaMailing）；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫（NDBS-NetworkedDatabaseService）；家庭電視劇場（HTT-HomeTelevisionTheatre）；遙控監(jiān)視（RVS-RemoteVideoSurveillance）；電視點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD-VideoOnDemand）等。

第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一視頻音頻的實(shí)時(shí)處理技術(shù)

實(shí)時(shí)處理——Realtime

第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一電視信號的掃描光柵掃描一行的時(shí)間為64s其中正程為52.2s

逆程為11.8s

如果分辨率為512512則處理每個(gè)象素的時(shí)間近似為0.1s。實(shí)時(shí)的概念是：

512512處理一個(gè)象素的時(shí)間為0.1s256256處理一個(gè)象素的時(shí)間為0.2s第39頁，共44頁，202