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，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，以多媒體技術和網絡技術為核心的信息技術速發展，推動著各行各業發生深刻變革。隨著多媒體技術和網絡的廣泛應用，信息技術的數字化、多媒體化、智能化和信息網的全球化成為信息社會的主要特征，人們的生產，生活方式也發生了巨大的變化。網絡多媒體技術在互聯網絡、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、商業廣告、過程模擬等等各個領域發揮著重要的作用。

關鍵詞：計算機多媒體技術；網絡多媒體技術；網絡通信；流媒體技術；通信協議

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

多媒體網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據量巨大，一般都要經過編碼壓縮后才進行網絡傳輸，這使得多媒體流具有普通數據流不同的特征，因而對通信網絡也就提出了更高的性能要求。

多媒體網絡信息處理主要解決分布式環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，特別需要滿足網絡環境下的交互性、實時性和同步性要求。

1 網絡多媒體技術的含義

網絡多媒體技術是網絡技術和多媒體技術兩種技術的結合起來的新型產物，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、計算機網絡、人工智能、電子出版等，其產業涉及電子工業、計算機工業、廣播電視、出版業和通訊業等。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 多媒體網絡的發展

1989年由歐洲物理實驗室CERN開發了萬維網，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。萬維網通過超級鏈接，將所有的硬件資源、軟件資源、數據資源連成一個網絡，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絡上的豐富信息。由于萬維網（www）上提供的信息量大，覆蓋面廣，信息傳播速度快等優勢，很快萬維網就發展起來了。

隨著多媒體技術的發展，成本的降低及多媒體應用需求的增加，出現了以異步傳輸模式（ATM）技術為主要寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）和以IP技術為主的寬帶IP網，多媒體通信呈現出良好的發展勢頭。高速局域網，寬帶ISDN光纖網絡提供了ATM、圖像、聲音和靜止圖像傳輸。寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）和寬帶IP網的發展，為實現多媒體通信提供了理想環境，在以寬帶光纜為基礎的骨干網上，多媒體網絡已成為現實，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物。隨著多媒體技術的發展，寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）和寬帶IP網的發展，為實現多媒體通信提供了理想環境，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展和完善之中。特別是以計算機為代表的數字數據化的信息交換方式，使得信息交換的速度更加迅速，共享程序度更高，產生了一大批如電子郵政，信息查詢一類更層次的應用，也產生了一批種類不同，用途各異的通信網和通信新業務。

3 多媒體網絡

3.1 多媒體通信網絡

多媒體通信網分類多媒體通信網絡是實現多媒體網絡通信的基本環境，它是在現有通信網絡的基出上發展而成的。目前的通信網絡可為四大類：

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

⑵計算機網絡：是由相關機構建立的計算機網，如局域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN），如光纖分布式數據接通口（FDDI）、分布隊列雙總線（DQDB）等。計算機網實現了計算機互連，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，但構成城域網和廣域網需要通過電信網以專線或撥號形式互聯。隨著高速寬帶光纖網和寬帶IP技術的發展，出現了高性能的光纖令牌環網FDDI和FDDI II、快速以太網（100Mb/s）和千兆以太網（1000Mb/s），以及電信網和計算機網融合的ATM網絡，使計算機網具備了實時處理聲音和傳送動態圖像的能力。技術上的進步為在網絡上傳送多媒體信息奠定了基礎。

⑶電視傳播網絡：是由廣播電視部門建設的電視網，如有線電視網（CATV）、混亂合光纖同軸網（HFC）、衛星電視網等。有線電視網提供廣播業務，包括電視，圖文電視等，有線電視網一般覆蓋一個城市范圍，各城市之后間通過光纖、微波或衛星轉發。有線電視網采用樹形拓布結構，網絡中采用大量的分支器，將信號從信號源分配到網絡中的各個端口的用戶，網絡中的用戶是平等的，只要打開電視就可以收到節目。有線電視網是三種種網絡中寬帶化程度最高的，但它是單向的，如需用作雙向傳輸，還必須完成數字化工作，并要兼容目前的模擬廣播電視。針對有線電視網開發的機頂盒STB及交互式視頻點播系統（VOD），為有線電視提供交互能力，實現有線電視網與計算機網融合，極大地增添了有線電視網的活力。

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

3.2 多媒體通信網絡模型

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

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

多媒體通信對網絡的要求相當高。要求實現一點對一點、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，通信網絡技術是非常得要的一個環節，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絡連成一體實現真正的信息共享，并在此基礎上創造更多的信息內容。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絡環境。另外，多媒體終端通過操作系統和應用軟件直接提供網絡多媒體應用環境。

3.3 廣域網多媒體環境

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

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

⑵幀中繼網絡。它是20世紀90年代推出的一種新型的廣域網技術，由X.25分組技術派生而來，其基本思想是利用幀對數據進行封裝，使之在網絡中傳輸，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，其網絡時延與數據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，兩端的傳輸設備速率可能不同。

⑶ISDN網絡。ISDN（integrated service digital network，綜合業務數字網）是一種以傳輸數字信號為目的的綜合數字網，由數籽交換機和數字信道組成，主要依靠數字電話網的義務和接續功能提供語音，數據傳真，可視電話等多種業務，傳輸速率一般為64kb/s。

⑷寬帶IP網絡。隨著Internet的發展，大量的語音和視頻信息需要在基于分組交換的數據網上傳輸，對廣域用的網絡帶寬和QoS支持能力提出了更高的要求。這就需要在網絡基礎結構上解決數據，語音和視頻流的綜全傳輸和資源協調問題，實現各種應用的有機集成，使整個廣域網肯有高度的適應性，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，如同步光纖網（SONET）、同小數字序列（SDH）和密集波分復用（DWDM）等，其傳輸速率已達到10GB/s大大提高了廣域網的網絡帶寬，明顯改善了廣域網的擁擠狀況。

4 網絡多媒體技術的應用

4.1 多媒體網絡提供的服務

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

會議業務：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。

談話業務：實現點對點，人與人之間的通信。如：多媒體可視電話、數據交換等。

分配業務：實現點對多點，機器對人的通信。如：廣播式視聽會議。

檢索業務：實現點對點，人與機器的通信。如：多媒體圖書館、數據庫。

采集業務：實現多點對一點，機器與機器之間或機器與人之間的通信。如：遠程監控、投票。

消息業務：實現點對點，人轉發到機器，機器存儲后轉發到人的過程。如：如多媒體文件傳送。

4.2 多媒體網絡技術的應用領域

多媒體網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，即觀眾想看什么節目，就可以通過網絡點播什么節目，并可以控制節目的播放。VOD系統是一種用于家庭娛樂的多媒體通信系統，由VOD視頻服務中心和許多VOD用戶組成。在視頻服務中心，將所有的節目以壓縮后的數形式存入由高速計算機控制的龐大的多媒體數據庫。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目，或調取任何一套節目中的任何一段。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。目前國內幾大網絡運營商均推出電視電話業務，采用了騰訊QQ視頻同樣的通道和通信協議。

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，現在有線電視技術和互聯網技術融合在一起，給我們帶來無限的電視節目。

⑷遠程教學。遠程教學是一種基于網絡的新型教學方式，打破了常規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遠程醫療。遠程醫療是指通過計算機技術、通信技術與多媒體技術，同醫療技術相結合。利用高速網絡進行數字、圖像、語音的綜合傳輸，并且實現了實時的語音和高清晰圖像的交流。

⑹數據庫信息資詢服務。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據中心站，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。例如可視圖文系統、信息資訊、多媒體數據庫等。在這類系統中，超文本、超媒體技術和流媒體技術得到很大發展和應用。這類信息服務系統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，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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