多媒體技術及應用

王桂春

摘 要：自20世紀90年代以來，多媒體技術的迅速興起與蓬勃發(fā)展，帶來了計算機世界的一場革命。有人說它是繼印刷術，無線電，電視技術，計算機技術等之后的又一個新的技術革命，是信息處理技術的第四次革命性的習躍。多媒體計算機的出現(xiàn)，提高了計算機的應用水平，擴大了計算機技術的應用領域，使計算機除了能夠處理文字信息外，還能處理圖像，聲音，視頻和動畫等信息；同時也促使多媒體技術滲透到人們生活的各個領域，在信息社會中處于十分重要的地位。多媒體技術的應用將對人類的生產(chǎn)方式，工作方式及生活方式帶來巨大大的變革，將使人類社會進入到一個前所未有的新時代。

進入21世紀以來，以多媒體技術和網(wǎng)絡技術為核心的信息技術速發(fā)展，推動著各行各業(yè)發(fā)生深刻變革。隨著多媒體技術和網(wǎng)絡的廣泛應用，信息技術的數(shù)字化、多媒體化、智能化和信息網(wǎng)的全球化成為信息社會的主要特征，人們的生產(chǎn)，生活方式也發(fā)生了巨大的變化。網(wǎng)絡多媒體技術在互聯(lián)網(wǎng)絡、教育培訓、信息管理、視頻會議、影視娛樂、視頻點播、電子出版、休閑旅、商業(yè)廣告、過程模擬等等各個領域發(fā)揮著重要的作用。

關鍵詞：計算機多媒體技術；網(wǎng)絡多媒體技術；網(wǎng)絡通信；流媒體技術；通信協(xié)議

近年來，多媒體技術在網(wǎng)絡環(huán)境中的應用正在成為新的起點，多媒體技術與計算機網(wǎng)絡技術結合的理論與實現(xiàn)，開成了網(wǎng)絡多媒體技術的應用與推廣。網(wǎng)絡多媒體技術的應用是當今社會的顯著特點之一。網(wǎng)絡多媒體持有術主要包括多媒體網(wǎng)絡通信與多媒體信息處理兩個方面的內容。

多媒體網(wǎng)絡通信主要解決分布式多媒體應用的信息傳輸問題。由于多媒體信息的數(shù)據(jù)量巨大，一般都要經(jīng)過編碼壓縮后才進行網(wǎng)絡傳輸，這使得多媒體流具有普通數(shù)據(jù)流不同的特征，因而對通信網(wǎng)絡也就提出了更高的性能要求。

多媒體網(wǎng)絡信息處理主要解決分布式環(huán)境下的多媒休信息處理問題，除滿足一般意義上的多媒體信息處理基本要求外，特別需要滿足網(wǎng)絡環(huán)境下的交互性、實時性和同步性要求。

1 網(wǎng)絡多媒體技術的含義

網(wǎng)絡多媒體技術是網(wǎng)絡技術和多媒體技術兩種技術的結合起來的新型產(chǎn)物，它集文字、聲音、圖像、視頻、通信等多項技術于一體，采用計算機的數(shù)字記錄和傳輸傳送方式對各種媒體進行處理，具有廣泛的用途，甚至可代替目前的各種家用電器，集計算機、電視機、錄音機、錄像機、VCD機、DVD機、電話機、傳真機等各種電器為一體。多媒體技術是指利用電腦技術把各種信息媒體綜合一體化，使它們建立起邏輯聯(lián)系，并進行加工處理的技術。多媒體技術的研究涉及計算機硬件、計算機軟件、計算機網(wǎng)絡、人工智能、電子出版等，其產(chǎn)業(yè)涉及電子工業(yè)、計算機工業(yè)、廣播電視、出版業(yè)和通訊業(yè)等。媒體在電腦領域中有兩種含義：一是指用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤光盤和半導體存儲器；另一種是指多媒體技術中的媒體，即指信息載體，如文本、聲頻、視頻、圖形、圖像、動畫等。

2 多媒體通信技術

2.1 多媒體網(wǎng)絡的發(fā)展

1989年由歐洲物理實驗室CERN開發(fā)了萬維網(wǎng)，它是一個以共享各種不同類型的信息，包括文字，圖像，音頻，視頻等信息的基于Internet的信息系統(tǒng)。萬維網(wǎng)通過超級鏈接，將所有的硬件資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源連成一個網(wǎng)絡，用戶可以從一個站點輕易的轉接到另一個站點，非常方便于地獲取網(wǎng)絡上的豐富信息。由于萬維網(wǎng)（www）上提供的信息量大，覆蓋面廣，信息傳播速度快等優(yōu)勢，很快萬維網(wǎng)就發(fā)展起來了。

隨著多媒體技術的發(fā)展，成本的降低及多媒體應用需求的增加，出現(xiàn)了以異步傳輸模式（ATM）技術為主要寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）和以IP技術為主的寬帶IP網(wǎng)，多媒體通信呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。高速局域網(wǎng)，寬帶ISDN光纖網(wǎng)絡提供了ATM、圖像、聲音和靜止圖像傳輸。寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）和寬帶IP網(wǎng)的發(fā)展，為實現(xiàn)多媒體通信提供了理想環(huán)境，在以寬帶光纜為基礎的骨干網(wǎng)上，多媒體網(wǎng)絡已成為現(xiàn)實，為多媒體通信的實用化奠定了技術基礎。

2.2 多媒體通信技術的形成

多媒體通信技術的形成是計算機技術、電視技術和通信技術相結合的產(chǎn)物。隨著多媒體技術的發(fā)展，寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）和寬帶IP網(wǎng)的發(fā)展，為實現(xiàn)多媒體通信提供了理想環(huán)境，為多媒體通信的實用化奠定了技術基礎。此外，廣播，電視，有線電視等一大批大中信息傳播媒介也在不斷地發(fā)展和完善之中。特別是以計算機為代表的數(shù)字數(shù)據(jù)化的信息交換方式，使得信息交換的速度更加迅速，共享程序度更高，產(chǎn)生了一大批如電子郵政，信息查詢一類更層次的應用，也產(chǎn)生了一批種類不同，用途各異的通信網(wǎng)和通信新業(yè)務。

3 多媒體網(wǎng)絡

3.1 多媒體通信網(wǎng)絡

多媒體通信網(wǎng)分類多媒體通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)多媒體網(wǎng)絡通信的基本環(huán)境，它是在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的基出上發(fā)展而成的。目前的通信網(wǎng)絡可為四大類：

⑴電信業(yè)務網(wǎng)：是由電信運營商投資建設的公用電信網(wǎng)，業(yè)務類型包括公有電話網(wǎng)（PSTN）、電報網(wǎng)、分組交換網(wǎng)（PSPDN）、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、窄帶和寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN和B-ISDN）等，為用戶提供各種通信業(yè)務，如電話，傳真，電視會議以及數(shù)據(jù)通信等等。

⑵計算機網(wǎng)絡：是由相關機構建立的計算機網(wǎng)，如局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN），如光纖分布式數(shù)據(jù)接通口（FDDI）、分布隊列雙總線（DQDB）等。計算機網(wǎng)實現(xiàn)了計算機互連，為計算機之間進行文件傳輸，資源共享提供服務。一個部門，幾臺計算機就可以構成一個局域網(wǎng)，但構成城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)需要通過電信網(wǎng)以專線或撥號形式互聯(lián)。隨著高速寬帶光纖網(wǎng)和寬帶IP技術的發(fā)展，出現(xiàn)了高性能的光纖令牌環(huán)網(wǎng)FDDI和FDDI II、快速以太網(wǎng)（100Mb/s）和千兆以太網(wǎng)（1000Mb/s），以及電信網(wǎng)和計算機網(wǎng)融合的ATM網(wǎng)絡，使計算機網(wǎng)具備了實時處理聲音和傳送動態(tài)圖像的能力。技術上的進步為在網(wǎng)絡上傳送多媒體信息奠定了基礎。

⑶電視傳播網(wǎng)絡：是由廣播電視部門建設的電視網(wǎng)，如有線電視網(wǎng)（CATV）、混亂合光纖同軸網(wǎng)（HFC）、衛(wèi)星電視網(wǎng)等。有線電視網(wǎng)提供廣播業(yè)務，包括電視，圖文電視等，有線電視網(wǎng)一般覆蓋一個城市范圍，各城市之后間通過光纖、微波或衛(wèi)星轉發(fā)。有線電視網(wǎng)采用樹形拓布結構，網(wǎng)絡中采用大量的分支器，將信號從信號源分配到網(wǎng)絡中的各個端口的用戶，網(wǎng)絡中的用戶是平等的，只要打開電視就可以收到節(jié)目。有線電視網(wǎng)是三種種網(wǎng)絡中寬帶化程度最高的，但它是單向的，如需用作雙向傳輸，還必須完成數(shù)字化工作，并要兼容目前的模擬廣播電視。針對有線電視網(wǎng)開發(fā)的機頂盒STB及交互式視頻點播系統(tǒng)（VOD），為有線電視提供交互能力，實現(xiàn)有線電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)融合，極大地增添了有線電視網(wǎng)的活力。

⑷移動網(wǎng)：是由移運通信公司建設的PLMN（public land mobile network）網(wǎng)，如GSM、3G（WCDMA，CDMA，TD-SCDMA）4G（TD-LET）等等。

3.2 多媒體通信網(wǎng)絡模型

多媒體通信網(wǎng)絡是一個端到端的、能夠提供多性能服務的網(wǎng)絡。多媒體通信網(wǎng)絡由多媒體的接入網(wǎng)、主干傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、多媒體終端設備以及能夠滿足多媒體網(wǎng)絡化應用的網(wǎng)絡軟件等組成。多媒體通信網(wǎng)絡模型系統(tǒng)功能示意圖如下所示。

一個完整的多媒體網(wǎng)絡環(huán)境由多媒體終端、多媒體接入網(wǎng)絡、多媒體傳輸骨干網(wǎng)絡以及能夠滿足多媒體網(wǎng)絡化應用的網(wǎng)絡軟件等組成。事實上，多媒體通信網(wǎng)并不是一種新建立的通信網(wǎng)絡，而是按照多媒體通信的要求對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行改造和重組而成，多媒體通信網(wǎng)絡系統(tǒng)如圖所示。

多媒體通信對網(wǎng)絡的要求相當高。要求實現(xiàn)一點對一點、多點對多點的實時不間斷的信息傳輸。在多媒體通信技術中，通信網(wǎng)絡技術是非常得要的一個環(huán)節(jié)，只有通信技術才能把各地不同用戶的大量的多媒體系通過高速網(wǎng)絡連成一體實現(xiàn)真正的信息共享，并在此基礎上創(chuàng)造更多的信息內容。在實際應用中因采用了傳輸、交換和接入技術不同，可構造不同的多媒體網(wǎng)絡環(huán)境。另外，多媒體終端通過操作系統(tǒng)和應用軟件直接提供網(wǎng)絡多媒體應用環(huán)境。

3.3 廣域網(wǎng)多媒體環(huán)境

廣域網(wǎng)的基本特點是傳輸距離長，廣域網(wǎng)的重點是如何提供綜合多媒體業(yè)務傳輸和保證服務質量（QoS）問題。目前的廣域網(wǎng)環(huán)境有X.25網(wǎng)絡、幀中繼網(wǎng)絡、ISDN網(wǎng)絡以及寬帶IP網(wǎng)絡等。

⑴X.25網(wǎng)絡。它的符合ITU的x.25協(xié)議的一種分組交換方式的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，所提供的網(wǎng)絡功能相當于ISO/OSI參考模型的底三層功能。X.25是較早的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，存在著傳輸速率低，網(wǎng)絡延時大，吞吐量小以及通信費用高等缺陷。X.25網(wǎng)絡主要由分組交換機，傳線路和用戶接入設備組成。分組交換機是網(wǎng)絡核心，分組交換機之間以全互聯(lián)方式連接。根據(jù)分組交換機網(wǎng)格中所處的地位，可分為中轉交換機和本地交換機。

⑵幀中繼網(wǎng)絡。它是20世紀90年代推出的一種新型的廣域網(wǎng)技術，由X.25分組技術派生而來，其基本思想是利用幀對數(shù)據(jù)進行封裝，使之在網(wǎng)絡中傳輸，并提供多個用戶同時使用一條線路的支持能力。從而大幅提高線路及寬帶的利用率，其網(wǎng)絡時延與數(shù)據(jù)傳送速率可與高質量的專線線路相比。用戶接入率可在56kb/s-1.54mb/s及64kb/s-2.048mb/s的范圍內，而上限速率實際可達到50mb/s。

幀中繼網(wǎng)絡由三部分組成：幀中繼接入設備、幀中繼交換設備和幀中繼服務。幀中繼接入設備可在是具有幀中繼接口的任何類型的接入設備，如主機，橋接器或路由器，分組交換機及特殊的幀中繼PAD等，通常采用56bk/s，64kb/s鏈路入網(wǎng)，兩端的傳輸設備速率可能不同。

⑶ISDN網(wǎng)絡。ISDN（integrated service digital network，綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)）是一種以傳輸數(shù)字信號為目的的綜合數(shù)字網(wǎng)，由數(shù)籽交換機和數(shù)字信道組成，主要依靠數(shù)字電話網(wǎng)的義務和接續(xù)功能提供語音，數(shù)據(jù)傳真，可視電話等多種業(yè)務，傳輸速率一般為64kb/s。

⑷寬帶IP網(wǎng)絡。隨著Internet的發(fā)展，大量的語音和視頻信息需要在基于分組交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸，對廣域用的網(wǎng)絡帶寬和QoS支持能力提出了更高的要求。這就需要在網(wǎng)絡基礎結構上解決數(shù)據(jù)，語音和視頻流的綜全傳輸和資源協(xié)調問題，實現(xiàn)各種應用的有機集成，使整個廣域網(wǎng)肯有高度的適應性，開放性和可伸縮性。近些年相繼推出了一些以光纖為傳輸介質的廣域網(wǎng)，如同步光纖網(wǎng)（SONET）、同小數(shù)字序列（SDH）和密集波分復用（DWDM）等，其傳輸速率已達到10GB/s大大提高了廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡帶寬，明顯改善了廣域網(wǎng)的擁擠狀況。

4 網(wǎng)絡多媒體技術的應用

4.1 多媒體網(wǎng)絡提供的服務

隨著技術的發(fā)展和用戶要求的提高，通信業(yè)務將具備多媒體通信的特點，特別是寬帶通信業(yè)務將全部是多媒體業(yè)務。多媒體業(yè)務種類繁多，根據(jù)ITU-T的定義工分為六種：

會議業(yè)務：具有多點通信、雙向信息交換的特點。如：視聽會議、聲像會議等。

談話業(yè)務：實現(xiàn)點對點，人與人之間的通信。如：多媒體可視電話、數(shù)據(jù)交換等。

分配業(yè)務：實現(xiàn)點對多點，機器對人的通信。如：廣播式視聽會議。

檢索業(yè)務：實現(xiàn)點對點，人與機器的通信。如：多媒體圖書館、數(shù)據(jù)庫。

采集業(yè)務：實現(xiàn)多點對一點，機器與機器之間或機器與人之間的通信。如：遠程監(jiān)控、投票。

消息業(yè)務：實現(xiàn)點對點，人轉發(fā)到機器，機器存儲后轉發(fā)到人的過程。如：如多媒體文件傳送。

4.2 多媒體網(wǎng)絡技術的應用領域

多媒體網(wǎng)絡技術的應用領域非常廣，主要包括視頻服務、信息檢索、遠程教育、遠程醫(yī)療、娛樂、辦公自動化等。

⑴點播電視。點播電視（video on demand，VOD）的意思是各取所需電視，即觀眾想看什么節(jié)目，就可以通過網(wǎng)絡點播什么節(jié)目，并可以控制節(jié)目的播放。VOD系統(tǒng)是一種用于家庭娛樂的多媒體通信系統(tǒng)，由VOD視頻服務中心和許多VOD用戶組成。在視頻服務中心，將所有的節(jié)目以壓縮后的數(shù)形式存入由高速計算機控制的龐大的多媒體數(shù)據(jù)庫。在VOD的電視上有一個機頂盒裝置。通過機頂盒子可安照片指令菜單調取任何一套節(jié)目，或調取任何一套節(jié)目中的任何一段。與打電話一樣，VOD服務中心通過計算機對用戶實行自動計費。

⑵電視電話。電視電話由電話機、攝像設備、電視接收顯示設備及控制器組成的。目前國內幾大網(wǎng)絡運營商均推出電視電話業(yè)務，采用了騰訊QQ視頻同樣的通道和通信協(xié)議。

⑶有線電視。它是一種基于銅軸電纜或光纖為傳輸介質傳輸信息的電視系統(tǒng)，現(xiàn)在有線電視技術和互聯(lián)網(wǎng)技術融合在一起，給我們帶來無限的電視節(jié)目。

⑷遠程教學。遠程教學是一種基于網(wǎng)絡的新型教學方式，打破了常規(guī)的上課只有在教室里完成的方式。老師，學生都可以不在教室里，在能相互通信的計算機上就能完成相應的教學活動。

⑸遠程醫(yī)療。遠程醫(yī)療是指通過計算機技術、通信技術與多媒體技術，同醫(yī)療技術相結合。利用高速網(wǎng)絡進行數(shù)字、圖像、語音的綜合傳輸，并且實現(xiàn)了實時的語音和高清晰圖像的交流。

⑹數(shù)據(jù)庫信息資詢服務。通過收集得到的圖片、聲音、視頻等信息組建成一個大型的數(shù)據(jù)中心站，為各類用戶提供相應的信息服務。

5 敘結

多媒體信息服務是一類應用較多的多媒體通信系統(tǒng)。例如可視圖文系統(tǒng)、信息資訊、多媒體數(shù)據(jù)庫等。在這類系統(tǒng)中，超文本、超媒體技術和流媒體技術得到很大發(fā)展和應用。這類信息服務系統(tǒng)能夠使用戶方便于的查詢所需的多媒體或超媒體的有效信息。

多媒體化是信息化發(fā)展的一個必然階段，是一個嶄新的技術時代。多媒體引起了諸多信息技術的集成與融合的革命，它將計算機，家用電器，通信網(wǎng)絡，大眾媒體，人機交互和娛樂機器等原來界限分明的東西，融合成了新的應用。我們沒有理由不相信：在不久的將來，多媒體技術一定會在社會生產(chǎn)，生活的各個方面全面開花，結果，更加強而有力的服務于人類。

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