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1、第第1 1章章 绪论绪论 第第1章章 绪论绪论 1.1 基本概念基本概念 1.2 多媒体通信技术多媒体通信技术 1.3 多媒体通信的体系结构多媒体通信的体系结构 1.4 多媒体通信的特征多媒体通信的特征 1.5 多媒体通信的标准化多媒体通信的标准化 1.6 多媒体通信的关键技术多媒体通信的关键技术 练习与思考题练习与思考题 第第1 1章章 绪论绪论 1.1 基基 本本 概概 念念 1.1.1 媒体、多媒体、多媒体技术 1984年，美国的RCA公司在普林斯顿David Sarnoff实验室，组织了包括计算机、广播电视和信号处理三方面的40余名专家，综合了前人已经取得的科研成果，经过4年的研究，于
2、1987年3月在国际第二届CD-ROM年会上展出了世界第一台多媒体计算机。这项技术后来定名为DVI（Digital Video Interactive），这便是多媒体技术的雏形。从字面上看，多媒体就是多种媒体，它区别于单一媒体。第第1 1章章 绪论绪论 这里的“媒体”是指信息传递和存取的最基本的技术和手段，由此可知，在谈到多媒体技术中的“媒体”一词时，往往不是指媒体本身，而是指处理和应用它的一套技术。例如，我们日常使用的语音、音乐、报纸、电视、书籍、文件、电话、邮件等都是媒体。根据国际电联（ITU-T）的定义，媒体共有五类：第第1 1章章 绪论绪论 （1）感觉媒体(Perception Med
3、ium)：由人类的感觉器官直接感知的一类媒体。这类媒体有声音、图形、动画、运动图像和文本等。（2）表示媒体(Representation Medium)：为了能更有效地加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，或者说是用于数据交换的编码，如图像编码、文本编码和声音编码等。第第1 1章章 绪论绪论 （3）显示媒体(Presentation Medium)：进行信息输入和输出的媒体，如显示屏、打印机、扬声器等输出媒体和键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏等输入媒体。（4）存储媒体(Storage Medium)：进行信息存储的媒 体，这类媒体有硬盘、光盘、软盘、磁带、ROM、RAM等。（5）传输媒
4、体(Transmission Medium)：用于承载信息，将信息进行传输的媒体。这类媒体有同轴电缆、双绞线、光缆和无线电链路等。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体本身不是一个名词，而是一个形容词，它只能用作定语。因而，单独说多媒体是没有意义的，只有将它与名词相联系（如多媒体终端、多媒体系统）才是正确的说法。国际电联对多媒体服务的定义是特指能处理多种表示媒体的服务。多媒体系统和多种媒体系统是不同的，多媒体系统中的媒体相互之间是有关联的，是以时空同步的方式存在的；而多种媒体系统中媒体与媒体之间可以是毫无关系的。两者的重要区别在于媒体间的同步性。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体技术所涉及的媒体特指表
5、示媒体，而且主要是指数字表示媒体。因此，也可以说多媒体就是多样化的数字表示媒体。和多媒体概念相对应的是单媒体，以往的信息技术基本上是以单媒体的方式进行的，如音乐、广播、电视等媒体技术大多都是如此。人们在获取、处理和交流信息时，最自然的形态是以多媒体方式进行的，往往表现为视觉、听觉、嗅觉等感觉器官的并用。由此可见，单媒体方式难以满足人们对信息交流和处理的要求，而多媒体方式能和人们的自然交流及处理信息的方式达到最好的匹配。第第1 1章章 绪论绪论 当然，多媒体技术并非简单地将几个单媒体技术加在一起，也不是它们的总称，而是多种技术的有机集成而形成的一个新的多媒体系统，在很大程度上它是把现有的多个领域
6、的信息技术进行重组、优化和革新，增强它们的系统性和层次感。它是一个涉及多门学科和多种技术领域的系统工程，它主要涉及到计算机技术、电子技术、通信技术、广播电视技术以及其他若干技术。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体技术对人类的作用和影响不只是改善人机之间的界面，更深远的意义是它使人与信息、人与系统、信息与系统之间交互的方法改变了原有的信息理论以及各种技术基础，迫使人们研究新的理论和技术基础，使信息系统的体系和结构引起变革。多媒体技术不仅使计算机应用更有效，更接近人类习惯的信息交流方式，而且将开拓前所未有的应用领域，使信息空间走向多元化，使人们思想的表达不再局限于顺序的、单调的、狭窄的一个个很小的范
7、围，而有了一个充分自由的空间，多媒体技术为这种自由提供了多维化空间的交互能力。总之，多媒体技术将引起信息社会一场划时代的革命。第第1 1章章 绪论绪论 1.1.2 超文本和超媒体 1 超文本 超文本不是顺序的，而是一个非线性的网状结构，它把文本按其内部固有的独立性和相关性划分成不同的基本信息块，称为节点（Node）。以节点作为信息的单位，一个节点就可以是一个信息块，也可以是若干节点组成一个信息块。信息块可以是文本、图形、图像、动画、声音或它们的组合体。超文本具有的特点是：具有多种媒体信息、网络结构形式及交互特性。第第1 1章章 绪论绪论 超文本是一种典型的数据库技术，是由节点和表达节点之间关系
8、的链组成的网。每个节点都链接在其他节点上，用户可以对此网进行浏览、查询和注释等操作。超文本的访问方式决定于其内部结构。超文本的组织是一种数据库方式，提供一种链访问数据库技术，但由于网状关系可实现信息共享，因此超文本的数据访问方式与传统的数据库方式有很大不同。超文本是一种接口模型，它采用“控制按钮”的方式组织接口。第第1 1章章 绪论绪论 这些“按钮”由制作者将其设置在正文中，用户通过按钮访问下面的信息。“按钮”就是通常所说的连接节点之间的“链”，从这个角度看，超文本可以看作是三个要素的组合：节点、链和网络。第第1 1章章 绪论绪论 超文本系统的基本特性体现在下述几个方面：（1）超文本的数据库是
9、由“声、文、图”各类节点或内容组合的节点组成的网络，具有多媒体化，网状的信息结构使它的信息表达接近现实世界。（2）屏幕中的窗口和数据库中的节点具有对应关系。（3）超文本的设计者可以很容易地按需要创建节点、删除节点、编辑节点等、同样也可生成链，完成链接、删除链接、改变链的属性等操作。第第1 1章章 绪论绪论 （4）用户可对超文本进行浏览和查询。（5）具备良好的扩充功能，接受不断更新的超媒体管理和查询技术，为用户提供了吸纳新写作方法的途径。（6）超文本系统的多媒体化和交互性。第第1 1章章 绪论绪论 2 超媒体 要了解超媒体，首先要了解什么是超级链(hyperlink)。超级链一般人都把它看成是一
10、个十分神秘而新颖的概念，其实不然，它是一个十分古老的概念。在出版物中经常会出现“注”，由“注”你可以找到一段与之相关的文字或一篇与之相关的文章，这种由“注”而链接到一段文字或文章的链即称为超级链。第第1 1章章 绪论绪论 同样道理，超级链也可以将若干不同媒体链接起来，其集合便称为超媒体。“注”这种概念十分古老，因而说超级链也是十分古老的概念，只不过超媒体这种媒体组织方式不适用于文章的组织，文章一般采用线性顺序组织方式，这就是为什么几千年来超媒体技术没有获得发展的原因。只是随着近年来计算机技术的发展，一种特别适宜于超媒体信息的排序和检索方式的出现，才使超媒体技术得到了广泛的应用。第第1 1章章
11、绪论绪论 超文本与超媒体应用在很多领域，如在Windows操作系统中的“帮助”就使用了超文本的方式，还有许多应用，如电子百科全书、教学应用的CAI以及旅游信息、软件工程、娱乐等，其中超文本与超媒体都有着广泛的应用。第第1 1章章 绪论绪论 3 超文本与超媒体的组成要素 1）节点 超文本是由节点和链构成的信息网络。节点是表达信息的单位，是围绕一个特殊主题组织起来的数据集合。节点的内容可以是文本、图形、图像、动画、音频、视频等，也可以是一般的计算机程序。第第1 1章章 绪论绪论 节点分为两种类型：一种称为表现型，用于记录各种媒体信息，表现型节点按其内容的不同又可分为许多类型，如文本节点和图文节点等
12、；另一种称为组织型，用于组织并记录节点间的连接关系，它实际起索引目录的作用，是连接超文本网络结构的纽带，即组织节点的节点。节点的基本类型有文本节点、图形节点、图像节点、音频节点、视频节点、混合媒体节点、按钮节点、组织型节点、推理型节点等。第第1 1章章 绪论绪论 2）链 链用于固定节点间的信息联系，它以某种形式将一个节点与其他节点连接起来。由于超文本没有规定链的规范与形式，因此，超文本与超媒体系统的链也是各异的，信息间丰富多彩的联系引起链的种类复杂多样，但最终达到的效果却是一致的，即建立起节点之间的联系。第第1 1章章 绪论绪论 3）网络 由节点和链构成的网络是一个有向图，这种有向图与人工智能
13、中的语义网有类似之处。语义网是一种知识表示法，也是一种有向图。节点和链构成的网络具有如下特性：（1）超文本的数据库是由声、文、图各类节点组成的网络。（2）屏幕中的窗口和数据库中的节点是一一对应的，即一个窗口只显示一个节点，每一个节点都有名字或标题显示在窗口中，屏幕上只能包含有限个同时打开的窗口。第第1 1章章 绪论绪论 （3）支持标准窗口的操作，窗口能被重定位、调整大小、关闭或缩小成一个图符。（4）窗口中可含有许多链标示符，它们表示链接到数据库中其他节点的链，常包含一个文域，指明被链接节点的内容。（5）用户可以很容易地创建节点和链接新的节点的链。（6）用户可以对数据库进行浏览和查询。第第1 1
14、章章 绪论绪论 4 由超文本向超媒体发展 从超文本到超媒体是技术发展的进步，也是技术发展的必然性。超文本向超媒体的转变不仅是将文本媒体扩展到其他媒体，而且还要能使系统自动地判断媒体类型，并执行对应的操作。对图像的热区、视频的热点等都能引起类似于热字的反应、多媒体的表现及基本内容的检索等。超文本向超媒体的转变不仅大大地增强了系统功能，提高了系统的性能，也增加了系统实现的难度。第第1 1章章 绪论绪论 在超媒体技术的研究中，有人提出智能超媒体或专家超媒体，这种超媒体打破了常规超媒体文献内部和它们之间严格的链的限制，在超媒体的链和节点中嵌入知识或规则，允许链进行计算和推理，使得多媒体信息的表现具有智
15、能化特点。第第1 1章章 绪论绪论 5 由超媒体向协作超媒体发展 超媒体建立了信息之间的链接关系，也可用超媒体技术建立人与人之间的链接关系，这就是协作超媒体技术。超媒体节点与链的概念已成为支持协同工作的自然工具。协同工作使得多个用户可以在同一组超媒体数据上共同进行操作。这样，未来的电子邮政、公共提示板等都可能应用到超媒体系统中。第第1 1章章 绪论绪论 .2 多媒体通信技术多媒体通信技术 多媒体通信技术是多媒体技术与通信技术相结合的产物。它兼收并蓄了计算机的交互性、多媒体的复合性、通信网的分布性以及广播电视的真实性等优点并把它们融为一体，向人们提供了综合的信息服务。从另外一个角度看，多媒体通信
16、技术是多媒体技术与通信技术发展到一定程度的必然产物：第第1 1章章 绪论绪论 首先因为多媒体技术的主要目标之一就是满足人们对多种信息的处理和交流的需求，没有信息的交流，多媒体技术也将不会有如此迅速的发展，因此，以信息交流为主要任务的多媒体通信是多媒体技术发展的必然趋势；其次，人们在获取、处理和交流信息时，最自然的形态是以多媒体方式进行的，因此，通信技术的发展趋势是在不断地满足人们的这种需求，向多媒体方式发展。第第1 1章章 绪论绪论 根据ITU（国际电信联盟）的定义，多媒体通信中的媒体特指前面所讲五种媒体中的表示媒体，也就是多媒体通信系统中要有存储、传输、处理、显示多种表示媒体信息（即多种编码
17、的信息）的功能。在多媒体通信过程中所传输和交换的信息类型不只是一种，而是两种以上的媒体信息，是一个既有声音，又有图像，也可能还有文字、符号等多种信息类型的综合体，而且这些不同的媒体信息是相互联系、相互协调的。由于通信发展的多媒体趋势，终端设备要处理不同的信号，如图像、声音、文本等，同时信息传送有时必须是实时的，有时可以非实时，因而担任将信息传送到目的地的传输和交换设备也必须能承载和处理多种信号，适应多种媒体的要求。第第1 1章章 绪论绪论 现在的社会已进入信息时代，各种信息以极快的速度出现，人们对信息的需求在日趋增加着，这个增加不仅表现为数量的剧增，同时还表现在信息种类的不断增加上。这个巨大的
18、社会需求（或者说是市场需求）就是多媒体通信技术发展的内在动力；另一方面，电子技术、计算机技术、电视技术及半导体集成技术的飞速发展为多媒体通信技术的发展提供了切实的外部保证。由于这两个方面的因素，多媒体通信技术在短短的几年时间里得到了迅速的发展。归纳起来，多媒体通信的迅速发展主要得力于下列五项技术的发展。第第1 1章章 绪论绪论 （1）随着信息高速公路的兴起和发展，传统的单一媒体（如数据）通信已难以适应当今多元化信息的发展需求，用户希望从传送的消息中获取更加生动丰富的信息，即图、文、声并茂的信息。虽然这不算技术因素，但它却是非常重要的市场需求的原动力。（2）高速设备、大容量存储装置、高性能计算机
19、、多媒体工作站等为多媒体通信技术的发展奠定了良好的物质基础。第第1 1章章 绪论绪论 （3）广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、宽带综合业务数字网（BISDN）、分布式光纤数字接口（FDDI）和异步转移模式（ATM）的开发应用已取得不少成功经验。（4）通信技术，如个人通信、光纤通信、移动通信等已取得长足的进步。这些都为多媒体通信提供了物理支撑环境。第第1 1章章 绪论绪论 （5）语音识别与处理，文字语音合成，声音数据压缩，图像识别与处理，文字，数据、声音和图像在通信全过程中的同步、实时性要求和协同操作等信息处理方面的研究也取得不少有益的经验和成果。这些都为多媒体通信的兴起和发
20、展奠定了良好的理论和实践基础。第第1 1章章 绪论绪论 1.3 多媒体通信的体系结构多媒体通信的体系结构 图1.3-1为国际电联I.211建议为B-ISDN提出的一种适用于多媒体通信的体系结构模式。多媒体通信体系结构模式主要包括下列五个方面的内容：第第1 1章章 绪论绪论 图1.3-1 多媒体通信体系结构模式 第第1 1章章 绪论绪论 （1）传输网络。它是体系结构的最底层，包括LAN(局域网)、WAN(广域网)、MAN(城域网)、ISDN、B-ISDN(ATM)、FDDI(光纤分布数据接口)等高速数据网络。该层为多媒体通信的实现提供了最基本的物理环境。在选用多媒体通信网络时应视具体应用环境或系
21、统开发目标而定，可选择该层中的某一种网络，也可组合使用不同的网络。第第1 1章章 绪论绪论 （2）网络服务平台。该层主要提供各类网络服务，使用户能直接使用这些服务内容，而无需知道底层传输网络是怎样提供这些服务的，即网络服务平台的创建使传输网络对用户来说是透明的。（3）多媒体服务平台。该层主要以不同媒体（正文、图形、图像、语音等）的信息结构为基础，提供其通信支援（如多媒体文本信息处理），并支持各类多媒体应用。第第1 1章章 绪论绪论 （4）一般应用。该应用层指人们常见的一些多媒体应用，如多媒体文本检索、宽带单向传输、联合编辑以及各种形式的远程协同工作等。（5）特殊应用。该应用层所支持的应用是指业
22、务性较强的某些多媒体应用，如电子邮购、远程培训、远程维护、远程医疗等。第第1 1章章 绪论绪论 就其形式而言，典型的多媒体通信系统的组成和现有的通信系统大体上类似，仍然可以分为两个主要部分：一部分是终端设备，另一部分是传输、交换设备。多媒体终端设备通常承担多种媒体的输入和输出、多媒体信息的处理、多媒体之间的同步等任务。传输、交换部分则主要承担多种媒体信息传送的网络连接、对网上传输信息的分配与管理等任务。第第1 1章章 绪论绪论 1.4 多媒体通信的特征多媒体通信的特征 1.4.1 集成性 多媒体通信系统中的集成性是指能对下述四类信息进行存储、传输、处理、显现的能力。1.内容数据（Content
23、 Data）信息 在多媒体通信系统中，信息是以某一种结构的形式存在的。典型的结构有两种，一种是客体结构，其中可处理的最小单元为客体；另一种是文件结构，其中可处理的最小单元为文件。第第1 1章章 绪论绪论 在这些结构化的信息中，信息由结构框架和结构内容两部分组成。可以形象地将结构化信息看作是装有东西的一个容器，结构框架为容器本身，结构内容为容器中装有的东西。其内容部分是真正要传送的实质所在，我们称内容部分的信息为“内容数据信息”。内容数据信息是用单一媒体的编码标准来表示的信息，它包括文本、二维和三维图形、静止图像（连续色调）、二值图像、声音（语音、音乐、噪声）和活动图像（动画片、运动图像）等等。
24、第第1 1章章 绪论绪论 1）文本 文本含有三个方面的内容，即符号、符号的字型和字体、在数据传送和操作管理中的符号编码。第第1 1章章 绪论绪论 2）图形 图形编码一般有四种方法，即镶嵌图形法、动态再定义图形法、几何图形法及增量法。镶嵌图形法是一种最简单，但又极高效的图形编码，用它组出来的图形很像室内装潢中的马赛克拼图；动态再定义图形法是一种很特殊的构图技术，它是一种点阵组图法，可以组成质量相当不错的图形，只是它的编码效率不太高；几何图形法是用点、直线、矩形、多边形、圆弧等几何元素来表示图形的，是一种很高效的编码方法，它的局限性在于不是所有图形都可以用几何图形来表示；增量法基本上是以折线来代替
25、曲线的，当变化区间变得很小时，折线中的直线段即称为增量。第第1 1章章 绪论绪论 3）静止图像与二值图像 静止图像是与时间无关的相片图像，是颜色、色饱和度、强度连续变化的二维相片。对于一种典型的静止图像，每幅图像的编码比特数为64048024 bit7.4 Mbit。二值图像是一种特殊的静止图像，对每个像素只有两种状态（1或0），因而无色调和灰度变化。一幅典型的二值图像的比特数为6404801 bit307.2 kbit。由于多灰度的静止图像可以看成是多平面二值图像的组合，因而在编码技术的研究中可以把二值图像认为是静止图像的特例。第第1 1章章 绪论绪论 4)声音 声音是指人们在听觉范围内的语
26、言、音乐、噪声等音频信息。普通应用的话音（03.4 kHz）的抽样频率为8 kHz，每个样值进行8 bit量化，这样不压缩的语音码率为64 kb/s，对立体声要用44.1 kHz抽样，每个样值用16 bit量化，这样未压缩数码率为705.6 kb/s。第第1 1章章 绪论绪论 5)运动图像 运动图像指的是人们所能见到的活动图像（如电视、电影、录像等），由于要使图像运动起来，需要每秒钟内有足够多的帧数（如电视每秒25帧），这样运动图像未压缩的数据量就很大。由于运动图像相关性很强，这包括图像的帧内相关性和两幅连续图像的帧间相关性，该特性可以充分用于编码压缩。这导致了为数众多的运动图像压缩标准，如H
27、.261、H.263、MPEG系列等等。这些标准在后面将要详细介绍。第第1 1章章 绪论绪论 2 多媒体和超媒体信息 多媒体和超媒体信息与单媒体信息不一样，它们是结构化的信息，由结构框架和内容数据两部分组成。多媒体和超媒体信息的最小表达形式有两类，一类称为客体，另一类称为文件。围绕这两类表达形式，产生了两类国际标准。多媒体信息和超媒体信息的标准必须具有下列特点：第第1 1章章 绪论绪论 （1）客体（或文件）之间可以有不同的时间同步算法（绝对时间关系同步、相对时间关系同步、链接同步、循环同步和条件同步）表示；（2）具有表示客体（或文件）间空间复合的能力和机制；（3）用超级链去引用外部的表示信息；
28、（4）定义用户的不同输入请求；第第1 1章章 绪论绪论 （5）定义客体（或文件）间的链接，如事件和反应的链接；（6）描述与客体相联系的项目信息，详细说明它是如何在用户面前显现的；（7）提供一种可以引用内容或将这些内容包含在（多媒体和超媒体）客体之中的机制。第第1 1章章 绪论绪论 3 脚本(Script)信息 脚本信息是一组特定的用语意关系联系起来的结构化的多媒体和超媒体信息(MHI)。它需要提供表示这一组多媒体信息的运作过程和与外部处理模块间的关系。脚本信息至少需具备下列一些特点：第第1 1章章 绪论绪论 （1）控制结构的操作；（2）宣布全局控制事件；（3）复杂的定时操作；（4）客体的表示；
29、（5）外部处理机的调用；（6）库函数的调用；（7）定义校核点及从校核点的恢复能力。第第1 1章章 绪论绪论 4 特定的应用信息 上面所述的信息是三类低层信息，可以由标准来定义和表示。“特定的应用信息”是高层信息，它是与应用密切相关的，并随应用场合的不同而有很大的不同。它不像前三类信息那样有一般性的表示方法，它的表示方法是基于上述三类的基础之上的。第第1 1章章 绪论绪论 一个常用的典型的例子是目录信息，基于目录信息可以检索到所需的多媒体或超媒体信息，因而目录信息将是按照信息类别的不同（如文档、客体、文件、文本、数据包等）来分类的，并用内在的关系相互联系起来。这样，用户就可以在检索所需信息前，先
30、利用目录信息来得到所需信息的位置。目录信息就是典型的特定的应用信息。第第1 1章章 绪论绪论 1.4.2 交互性 交互性指的是在通信中人与系统之间的相互控制能力。在多媒体通信系统中，交互性有两个方面的内容：其一是人机接口，也就是人在使用系统的终端时，用户终端向用户提供的操作界面；其二是用户终端与系统之间的应用层通信协议。第第1 1章章 绪论绪论 人机接口是系统向用户提供的操作界面。目前最好的能用于多媒体通信系统的人机界面为基于视窗(Windows)的人机接口界面。视窗人机接口是一种基于图符的接口方式，它可以提供菜单、按扭、选择框、列表项、输入域、对话框、敏感区、敏感字段等多种复杂的人机接口，以
31、满足多媒体通信系统复杂的交互操作的需要。应该指出，在多媒体通信系统中基于视窗的人机接口界面与PC机的视窗区别是很大的。第第1 1章章 绪论绪论 PC视窗的全部操作是本机操作，而多媒体通信系统基于视窗的人机接口则完全不是本机操作，而是本地终端与远地主机的交互操作，它的每一个动作，如出一张菜单、给出一个列表项等则全部受到远地主机的控制，因而是一个十分复杂的通信过程。第第1 1章章 绪论绪论 除了人机接口之外，多媒体通信系统中交互性的另一个方面是用户终端与系统之间的应用层通信协议。在多媒体通信系统中可以存储、传输、处理、显示多种表示媒体，而这些表示媒体之间又存在着复杂的同步关系，不同的表示媒体可能以
32、串行的形式传送给用户，也可以以并发的形式传送给用户，以便让用户终端能按照同步关系来复现出多媒体信息。第第1 1章章 绪论绪论 很显然，在多媒体通信系统中，单信道的通信协议就不够用了，需要能支持多信道同时工作的多信道通信协议。在多信道通信协议中，除了要建立一条主信道来支持系统的核心交互工作之外，还要建立起若干条辅助信道来提供并发信息的传送，从而实现完善的多媒体通信的交互过程。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体通信终端的用户对通信的全过程有完备的交互控制能力，这是多媒体通信系统的一个主要特征，也是区别多媒体通信系统和非多媒体通信系统的一个主要准则。例如，数字彩色电视机可以对多种表示媒体（图像编码、声
33、音编码）进行处理，也能进行多种感觉媒体（声、文、图）的显现，但用户除了能进行频道切换来选择节目外，不能对它的全过程进行有效的选择控制，因此，彩色电视系统不是多媒体系统。点播电视VOD（Video on Demand）就不一样了，它可以对其全过程进行有效的控制，想看就看，想停就停，因此，VOD系统是多媒体通信系统。第第1 1章章 绪论绪论 1.4.3 同步性 同步性指的是在多媒体通信终端上显现的图像、声音和文字是以同步方式工作的。例如，用户要检索一个重要的历史事件的片段，该事件的运动图像(或静止图像)存放在图像数据库中，其文字叙述和语言说明则放在其他数据库中，多媒体通信终端通过不同传输途径将所需
34、要的信息从不同的数据库中提取出来，并将这些声音、图像、文字同步起来，构成一个整体的信息呈现在用户面前，使声音、图像、文字实现同步，并将同步的信息送给用户。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体通信系统中的同步性是多媒体通信系统中最主要的特征之一，可以这样说，信息的同步与否，决定了系统是多媒体系统还是多种媒体系统。多媒体通信系统中，同步可以在三个层面上实现。这三个层面是：链路层级同步、表示层级同步和应用层级同步。第第1 1章章 绪论绪论 1.链路层级同步 链路层级同步是通过信息流帧结构的特殊设计来实现的。信息流的帧结构又按照不同的应用场合分为两类：第一类是用于会话型（会议型）点与点之间的实时通信的，为
35、满足会话的要求，应尽量减少延迟，因而采用比特交织的帧结构；第二类是用于存储读出系统的，其应用场合有点播电视、运动图像检索、数字录像机等，这种应用场合可以允许一个较大的固有延时而不会造成信息质量的下降，因而采用块交织的帧结构。第第1 1章章 绪论绪论 2 表示层级同步（复合客体和超级链）表示层级同步是通过在客体（或文件）复合过程中引入同步机制和超文本组合过程中引入同步机制来实现的。在多媒体通信系统中，客体（或文件）是可以处理的最小信息单元。一段文字可以是一个客体，一段语音或音乐可以是一个客体，同样，一幅画面或一段运动图像片断也可以是一个客体，这种没有复杂结构的客体称为简单客体。第第1 1章章 绪
36、论绪论 另一类客体在多媒体通信系统中也可以当作一个信息单元来处理，但它是有结构的，是由若干客体按某种规律组合而成的，这类客体称为复合客体。在将不同表示媒体的客体复合成一个复合客体的过程中引入同步机制，构成多媒体复合客体；或者用超级链在将不同表示媒体的客体链接过程中引入同步机制，构成超媒体。上述两个过程均在表示层级完成，故称为表示层级同步。表示层级同步有五种类型：绝对时间同步、相对时间同步、链式同步、循环同步及条件同步。第第1 1章章 绪论绪论 （1）绝对时间同步：在复合客体的复合过程中或者超媒体由超级链的链接过程中，确定各客体间的时间同步关系是以初始客体的时间为基准的。（2）相对时间同步：在复
37、合客体的复合过程中或者超媒体由超级链的链接过程中，确定各客体间的时间同步关系是以相对于前一客体的时间为基准的。（3）链式同步：在复合客体的复合过程中或者超媒体由超级链的链接过程中，许多客体构成一个链，客体一个接着一个出现，这就是链式同步。第第1 1章章 绪论绪论 （4）循环同步：在复合客体的复合过程中或者超媒体由超级链的链接过程中，一个客体或某子客体按预定要求出现两次或多次，这种同步称为循环同步。（5）条件同步：在复合客体的复合过程中或者超媒体由超级链的链接过程中，只有当某个条件满足才能引发一个客体的出现，这种同步方式称为条件同步。第第1 1章章 绪论绪论 3 应用层级同步 多媒体通信系统中，
38、最高一级的同步是应用层级的同步。应用层级同步采用的技术为脚本同步技术。在多媒体通信系统中，信息存储、处理的最基本单元是客体或文件，当然，这里的客体包含简单客体和复合客体（简单文件或复合文件）。一般来说，用了复合客体后，简单的多媒体通信已能进行，但要实现复杂的功能齐全的多媒体通信还远远不够，必须引入应用层级同步即脚本同步。第第1 1章章 绪论绪论 脚本是一种特殊的文本，它用语意关系将多媒体或超媒体的运作过程和外部处理模块联系起来构成脚本信息，从而实现完善的多媒体通信。当然，这样讲过于抽象，举一个例子来说就清楚了。以电影为例，在一部电影里有许多演员，每个演员有许多不同的台词片断和各种各样的场景镜头
39、，如果这些东西零零星星地放着，显然什么也不是，要把它们变成一部电影，还要有一个电影脚本将它们有序地联系起来。第第1 1章章 绪论绪论 在多媒体通信系统中，情况就非常类似，电影中的演员、台词片断和场景镜头，在多媒体通信系统中就像一个个客体（包括复合客体和简单客体），要将一个个客体组成完整的有声有色的多媒体信息，就要用脚本将它们联系起来。在多媒体通信系统中，脚本同步是最高一层的同步，也是十分重要的一级同步。第第1 1章章 绪论绪论 多媒体通信系统中，同步可以在三个层面上实现。这并不是说，一个多媒体通信系统必须同时具有这三个层面的同步，但它必须至少用到其中一种同步方式。当然，同步方式用得越多，系统的
40、性能就越完善。对多媒体通信系统来说，集成性、交互性和同步性三个特征必须是并存的，是缺一不可的，缺少其中之一，就不能称其为多媒体通信系统。第第1 1章章 绪论绪论 图1.4-1 远程教学系统 第第1 1章章 绪论绪论 这里，我们用多媒体通信的一个应用远程教学系统来说明多媒体通信的含义及其特征。如图1.4-1远程教学系统所示：教师不仅讲课，还可以提问；学生不仅听课，还可以向教师提问，这种远程教学的交互性，在一般的广播电视教学中是不可能的。在这个过程中，相互之间交流的信息内容也是十分丰富的，有语音、图像、文字、还可有CAI（计算机辅助教学）的应用软件，这体现了多媒体通信的集成性。第第1 1章章 绪论
41、绪论 在教学过程中，教和学双方通过对方的图像、声音以及表述的文字等信息同步的表现才能达到和谐的交流，这体现了多媒体通信的同步性。可以想象，这种远程教学的效果是令人满意的，因为它生动、直观、交互性强，因此能充分调动学生的学习积极性。第第1 1章章 绪论绪论 应该指出：在一些参考书中，把多媒体通信的特征归纳为下列三个特征。（1）综合性：即多种媒体的综合。不是单一的，或者多种媒体相互无关的，而是相互有关的综合。（2）交互性。（3）同步性。这种归纳和上述特征介绍基本上是一致的。第第1 1章章 绪论绪论 15 多媒体通信的标准化多媒体通信的标准化 多媒体的集成性、分布性、交互性和同步性对标准化依赖性很强
42、，如果没有一个国际性的统一技术标准，多媒体通信的发展和广泛应用则是不可能的。提出建议和制定多媒体标准的组织很多，主要为ITU-T（国际电信联盟电信标准部）、ISO（国际标准化组织）和IEC（国际电子技术委员会）三个机构。第第1 1章章 绪论绪论 ITU-T的联合协调组 JCGAVMMS（视听多媒体业务联合协调组）专门从事协调公用电信网中多媒体通信的标准化活动，联合协调组包括SG1（业务定义）、SG2（网络运营）、SG3（资费原则）、SG7（数据网和开放系统通信）、SG8（远程信息处理业务的终端）、SG9（电视和声音广播）、SG11（交换和信令）、SG12（网络和终端的端到端传输性能）、SG13
43、（网络总体）和SG15（传输系统和设备）等研究组，同时还与无线电通信部门（ITU-R）的 SG10（声音广播业务）及SG11（电视广播业务）建立了密切的合作关系。第第1 1章章 绪论绪论 ISO与IEC联合成立了ISO-IEC/JTC1（联合技术委员会1）共同研究多媒体的标准化问题。JTC1下设18个SC(子委员会)，各子委员会又分成若干个WG(工作组)。JTC1的SC6（系统间远程通信和信息交换）、SC18（文献处理和相关通信）、SC21（开放系统交互数据库及传输）、SC22（程序语言）、SC24（计算机图形和图像处理）及SC29（图片、声音和多媒体超媒体信息的编码表示）等分委会，分别就多媒
44、体超媒体的信息表示、文件显现、用户系统接口、系统间通信和信息交换等进行标准化活动。第第1 1章章 绪论绪论 同时JTC1还成立了一个“参考模型”行动组，由这个行动组建立一些参考模型来描述多媒体系统应用的各个方面，如应用模型、多媒体文献及其分布应用等，目的就是用来统一那些必须统一起来协调工作的标准，标准的哪些方面还要进一步修正开发，还要新制定一些什么标准等等。ITU和JTC1在进行各自标准制定的同时也加强了相互间的协作，共同制定通用标准。第第1 1章章 绪论绪论 我国也于1995年6月正式成立了“全国信息技术标准化委员会多媒体分委会”，对内负责我国多媒体技术的标准制定工作，对外则负责与国际性标准
45、化组织保持联系。除参加国际会议对有关标准进行讨论外，分委员会还负责对JTC1 发来的标准草案之类的文件进行审议和进行通信投票。第第1 1章章 绪论绪论 .6 多媒体通信的关键技术多媒体通信的关键技术 1.6.1 多媒体信息处理技术 目前，在多媒体信息压缩技术中最为关键的就是音/视频压缩编码技术。一般来说，多媒体信息的信息量大，特别是视频信息，在不压缩的条件下，其传送速 率 可 在 140 Mb/s左 右，至 于 高 清 晰 度 电 视（HDTV）可高达1000 Mb/s。为了节约带宽，让更多的多媒体信息在网络上传送，必须对视频信息进行高效的压缩。第第1 1章章 绪论绪论 经过了20多年的努力，
46、视频压缩技术逐渐成熟，出现了H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等一系列视频压缩的国际标准。即使是HDTV，经过压缩后的速率只需20 Mb/s。至于可视电话，在PSTN上传送时，可压缩为20 kb/s 左右。语音信号的压缩技术也得到重大发展，一路语音信息如不压缩需要64 kb/s 的速率，经过压缩可以降到32 kb/s、16 kb/s、8 kb/s 甚至56 kb/s。为了提高信道利用率，视频与音频压缩编码是首先必须解决的多媒体信源编码技术。第第1 1章章 绪论绪论 1.6.2 多媒体通信的网络技术 多媒体通信的网络技术包括宽带网络技术以及接入网技术。
47、在多媒体通信系统中，网络上传输的是多种媒体综合而成的一种复杂的数据流，它不但要求网络对信息具有高速传输能力，还要求网络具有对各种信息的高效综合能力。在目前看来，以ATM技术为核心的B-ISDN是多媒体通信的理想网络，但从网络的发展趋势来看，在IP网络上实现多媒体通信是世界各国的主要目标，然而IP网络的带宽不易控制、时延不能保障、QoS不能保证等特点又不利于多媒体通信业务的开展，因此必须解决这些相关问题。第第1 1章章 绪论绪论 另外，接入网是目前通信网中的一个瓶颈，虽然全光网、无源光网络（PON）、光纤入户（FTTH）被认为是理想的接入网，但光终端设备价格偏高、无源光网络的稳定性和实用性等问题
48、还没有完善地解决。而现阶段大量的窄带双绞铜线因为价格低廉而得到广泛的应用，因此，目前首先必须把重点放在如何充分挖掘现有铜线的潜力，将其改造为宽带接入网络，比较成功的就是高速数字用户线（HDSL）、不对称数字用户线（ADSL）、甚高速数字用户线（VDSL）等技术；其次可以充分利用CATV网络的带宽资源，使其以适应多媒体通信业务的传输，目前比较看好的技术有混合光纤同轴系统（HFC）、交换型数字视频系统（SDV）、交互型数字视频系统（IDV）等。第第1 1章章 绪论绪论 1.6.3 多媒体通信的终端技术 多媒体通信终端是能集成多种媒体信息，能对多媒体信息实现同步，并具有交互功能的通信终端。它必须完成
49、信息的采集、处理、同步、显现等多种功能，而这些功能又涉及信号的处理与识别技术、信源编码的相关技术（当然包括前面提到的压缩技术）以及为了实现有效传输的信道编码技术（包括基带传输技术、频带传输技术、纠错技术等）等等。第第1 1章章 绪论绪论 还必须指出，为了实现多媒体信息的可靠传输和多媒体通信技术的普及，必须将多媒体通信终端设备做成小型、可靠、低价的产品，因此VLSI（大规模集成电路）和EDA（电子设计自动化）技术也是必不可少的。无疑，这些问题的解决将会推动多媒体通信终端技术的迅速发展。第第1 1章章 绪论绪论 1.6.4 移动多媒体通信的信息传输技术 由于移动多媒体通信需要信息的无线传输技术的支
50、持，其关键技术除了上面介绍的三个方面外，还包括以下三个方面的移动多媒体信息传输技术：第第1 1章章 绪论绪论 （1）射频技术。从射频技术的角度来看，它的发展不很明显，但新频段的开发和应用却是日新月异的，第三代移动通信系统规定使用2 GHz频段，因此移动接入系统使用的频段要做相应的调整。有些提议移动多媒体通信系统使用2.5 GHz频段和5 GHz频段，但这些频段传播特性不是很好。现在很多机构都在研发17 GHz、19 GHz、30 GHz、40 GHz、60 GHz频段的应用。第第1 1章章 绪论绪论 （2）多址方式。CDMA是第三代移动通信的代表性多址方式，数据传输速率达到2 Mb/s，能够实