多媒體技術基礎及應用主講:清華大學鐘玉琢教授多媒體技術基礎及應用主講:清華大學鐘玉琢教授1本章重點介紹第1章多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術本章重點介紹第1章多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義2第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵技術

1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合

1.3多媒體計算機技術的發展和應用第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵31.1多媒體計算機的定義和

關鍵技術1.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術（重點內容）1.1.2看書自學1.1.3看書自學學習指導1.1多媒體計算機的定義和

關鍵技術1.1.1多41.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術多媒體計算機技術定多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術1.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術多媒體計算機技5

媒體（Medium）在計算機領域中有兩種含義:1.用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器；2.信息的載體，如數字、文字、聲音、圖形和圖像。多媒體技術中的媒體是指后者。媒體（Medium）在計算機領域中有兩種含義:6

計算機綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視頻)，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統并具有交互性。1、多媒體計算機技術定義計算機綜合處理多種媒體信息(文本7簡單地說：計算機綜合處理聲、文、圖信息；具有集成性和交互性；簡單地說：82、多媒體計算機的分類

從開發和生產廠商以及應用的角度出發可以分成兩大類：

電視計算機（Teleputer）

計算機電視（Compuvision）

2、多媒體計算機的分類從開發和生產廠商以9電視計算機（Teleputer）家電制造廠商研制的電視計算機，是把CPU放到家電中，通過編程控制管理電視機、音響，有人稱它為“靈巧/智能”電視——SmartTV；電視計算機（Teleputer）家電10計算機電視（Compuvision）

計算機制造廠商研制的計算機電視，采用微處理器（80×86、68×××）作為CPU，其它設備還有VGA卡、CD-ROM、音響設備以及擴展的多窗口系統，有人說它的發展方向是TV-Killer。計算機電視（Compuvision）11第1章

多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術第1章

多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義12

要把一臺普通的計算機變成多媒體計算機要解決的關鍵技術是：視頻音頻信號獲取技術；多媒體數據壓縮編碼和解碼技術；視頻音頻數據的實時處理技術；視頻音頻數據的輸出技術。3、多媒體計算機的關鍵技術要把一臺普通的計算機變成多媒體計算機要13過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。多媒體計算機要解決視頻音頻信號獲取問題。視頻音頻信號獲取技術過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。視14過去計算機企圖綜合處理聲、文、圖，但是不可以原因在于：文件量過大多媒體數據壓縮編碼和解碼技術過去計算機企圖綜合處理聲、文、圖，但是不可以原因在于1521世紀的人類社會將是信息化社會，數字化后的信息，尤其是數字化后的視頻和音頻信息具有數據海量性，它給信息的存儲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。21世紀的人類社會將是信息化社會，數字化后的信息，尤16以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR設分辨率為512512每一種顏色用8bit表示R用8bit256級別表示G用8bit256級別表示B用8bit256級別表示以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR設分辨率為512517以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR則一幅彩色靜態圖像的數據量為：51251238bit以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR則一幅彩色靜態圖像18PAL（PhaseAlternationLine）——稱為逐行倒相正交平衡調幅制。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，以交錯方式掃描，每秒鐘出25格畫面，每格畫面含625條水平掃描線。

PAL（PhaseAlternationLine19NTSC（NationalTelevisionStandardsCommittee）——是國家電視標準委員會。它是美國一個專門制訂彩色電視標準的組織，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。

NTSC（NationalTelevisionS20PAL制式25幀/秒NTSC制式30幀/秒PAL制式25幀/秒21以PAL制25幀/秒為例，視頻每秒鐘的數據量5125123825=180Mbps以PAL制25幀/秒為例，視頻每秒鐘的數據量22過去計算機的總線為ISAISA總線的傳輸率為150KB/s變成bit為1508=1.2Mbps把180Mbps的視頻流經過傳輸率為150KB/s的ISA總線送到計算機的硬盤幾乎是不可能的。差不多要壓縮近似200倍過去計算機的總線為ISA差不多要壓縮近似200倍23現在VCD的標準MPEG-1的固定傳輸率為1.5Mbps通過MPEG-1可以把這個視頻流傳輸到計算機并存儲。

如何壓縮數據？

幀內壓縮幀間壓縮現在VCD的標準MPEG-1的固定傳輸率為1.5Mb24例如1988年Barnsley采用分形（Fractor）的迭代函數系統IFS和遞歸迭代函數系統RIFS方法，對幾幅圖像進行壓縮編碼，獲得了高達10000:1的壓縮比。以壓縮形式存儲和傳輸信息，既節省了壓縮空間，又提高了通信干線的傳輸率，同時也便于計算機實時處理視頻和音頻，高質量播放視頻和音頻節目成為可能。

例如1988年Barnsley采用分形（Fracto25幀內壓縮圖——Bitmap——存儲器——顏色相同的塊——幀內壓縮幀內壓縮圖——Bitmap——存儲器——顏色相同的塊——幀內26幀間壓縮不變化的只傳送一次，傳送一個運動矢量幀間壓縮不變化的只傳送一次，傳送一個運動矢量27實時處理——Realtime

視頻音頻的實時處理技術實時處理視頻音頻的實時處理技術28電視信號的掃描光柵掃描一行的時間為64s其中正程為52.2s逆程為11.8s電視信號的掃描光柵掃描一行的時間為64s其中正程為29如果分辨率為512512則處理每個象素的時間近似為0.1s。實時的概念是：512512處理一個象素的時間為0.1s256256處理一個象素的時間為0.2s如果分辨率為512512則處理每個象素的時間近似30抽取某圖像的邊緣512512抽邊算子-101-202-101對每一個點做相應的運算，每次9個點。抽取某圖像的邊緣512512抽邊算子-1031實時：要求在0.1s內做9個加法和9個乘法運算，將運算結果再放到中間的點上。實時：要求在0.1s內做9個加法和9個乘法運算，32解決的方法：DSP數字信號處理器LUT（LookUpTable）查找表解決的方法：DSP數字信號處理器33

過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。就要解決視頻音頻的輸出問題。視頻音頻的輸出技術過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文34視頻會議畫中畫電視視頻：環繞立體聲Dube

Ac-3音頻：視頻會議視頻：環繞立體聲音頻：35總結定義：綜合處理聲、文、圖信息，集成性和交互性。分類：可以分成兩大類，電視計算機（Teleputer）計算機電視（Compuvision）總結定義：綜合處理聲、文、圖信息，集成性和交互性。36總結關鍵技術：

視頻音頻信號獲取技術；多媒體數據壓縮編碼和解碼技術；視頻音頻數據的實時處理技術；視頻音頻數據的輸出技術總結關鍵技術：37第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵技術

1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合

1.3多媒體計算機技術的發展和應用第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵381.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合從多媒體計算機的分類看家電制造廠商研制的電視計算機1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算39學習指導家電制造廠商研制的多媒體，促進了通訊、娛樂和計算機的融合。HDTVVCDMHG學習指導家電制造廠商研制的多媒體，促進了通訊、娛樂和計401.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合1.2.1多媒體技術是解決常規電視數字化及高清晰度電視（HDTV）切實可行的方案1.2.2用多媒體技術制作DVD及影視音響卡拉OK機1.2.3多媒體家庭網關1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合1.2.1411.2.1多媒體技術是解決常規電視數字化及高清晰度電視切實可行的方案一、HDTV特點：1.采用國際標準的壓縮編碼算法MPEG-2。

3.采用雙層傳輸技術

2.采用打包數據結構1.2.1多媒體技術是解決常規電視一、HDTV特點：42二、常規電視數字化湯姆遜（Thomson）消費電子公司通過休斯銀河（HughesGalaxy）601衛星，開創世界首次全數字直接到戶的衛星廣播業務（DSS-DigitalSatellitesSystem及DBS-DirectBroadcastService）。消費者很容易獲得120-150個頻道最受歡迎的電視節目。用戶端只需要購置一個易于安裝的18英寸或常規碟形天線，一個和錄像機體積差不多的接收機/解碼器以及一個易于控制和操作的遙控器。二、常規電視數字化湯姆遜（Thomson）消費電431.最常用的是節目間的交互，即VOD系統三、交互式電視技術（ITV）1.最常用的是節目間的交互，三、交互式電視技術（ITV44多媒體技術基礎及應用課件452.典型的VOD系統主要由下述

四部分組成：

（1）視頻服務器；

（2）編碼器/路由器；

（3）用戶請求計算機和記帳計算機（4）機頂盒2.典型的VOD系統主要由下述

（1）視頻服務器；

（2）編46多媒體技術基礎及應用課件47多媒體計算機技術在常規電視和高清晰度電視，影視節目制作中的應用分成兩個層次：

影視畫面的制作影視的后期制作多媒體計算機技術在常規電視和高清晰度電視，影視節目制作中的應48多媒體技術基礎及應用主講:清華大學鐘玉琢教授多媒體技術基礎及應用主講:清華大學鐘玉琢教授49本章重點介紹第1章多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術本章重點介紹第1章多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義50第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵技術

1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合

1.3多媒體計算機技術的發展和應用第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵511.1多媒體計算機的定義和

關鍵技術1.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術（重點內容）1.1.2看書自學1.1.3看書自學學習指導1.1多媒體計算機的定義和

關鍵技術1.1.1多521.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術多媒體計算機技術定多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術1.1.1多媒體計算機的定義、分類和關鍵技術多媒體計算機技53

媒體（Medium）在計算機領域中有兩種含義:1.用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器；2.信息的載體，如數字、文字、聲音、圖形和圖像。多媒體技術中的媒體是指后者。媒體（Medium）在計算機領域中有兩種含義:54

計算機綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視頻)，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統并具有交互性。1、多媒體計算機技術定義計算機綜合處理多種媒體信息(文本55簡單地說：計算機綜合處理聲、文、圖信息；具有集成性和交互性；簡單地說：562、多媒體計算機的分類

從開發和生產廠商以及應用的角度出發可以分成兩大類：

電視計算機（Teleputer）

計算機電視（Compuvision）

2、多媒體計算機的分類從開發和生產廠商以57電視計算機（Teleputer）家電制造廠商研制的電視計算機，是把CPU放到家電中，通過編程控制管理電視機、音響，有人稱它為“靈巧/智能”電視——SmartTV；電視計算機（Teleputer）家電58計算機電視（Compuvision）

計算機制造廠商研制的計算機電視，采用微處理器（80×86、68×××）作為CPU，其它設備還有VGA卡、CD-ROM、音響設備以及擴展的多窗口系統，有人說它的發展方向是TV-Killer。計算機電視（Compuvision）59第1章

多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義多媒體計算機的分類多媒體計算機的關鍵技術第1章

多媒體計算機概述多媒體計算機技術定義60

要把一臺普通的計算機變成多媒體計算機要解決的關鍵技術是：視頻音頻信號獲取技術；多媒體數據壓縮編碼和解碼技術；視頻音頻數據的實時處理技術；視頻音頻數據的輸出技術。3、多媒體計算機的關鍵技術要把一臺普通的計算機變成多媒體計算機要61過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。多媒體計算機要解決視頻音頻信號獲取問題。視頻音頻信號獲取技術過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。視62過去計算機企圖綜合處理聲、文、圖，但是不可以原因在于：文件量過大多媒體數據壓縮編碼和解碼技術過去計算機企圖綜合處理聲、文、圖，但是不可以原因在于6321世紀的人類社會將是信息化社會，數字化后的信息，尤其是數字化后的視頻和音頻信息具有數據海量性，它給信息的存儲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。21世紀的人類社會將是信息化社會，數字化后的信息，尤64以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR設分辨率為512512每一種顏色用8bit表示R用8bit256級別表示G用8bit256級別表示B用8bit256級別表示以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR設分辨率為512565以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR則一幅彩色靜態圖像的數據量為：51251238bit以一幅彩色靜態圖像(RGB)為例：BGR則一幅彩色靜態圖像66PAL（PhaseAlternationLine）——稱為逐行倒相正交平衡調幅制。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，以交錯方式掃描，每秒鐘出25格畫面，每格畫面含625條水平掃描線。

PAL（PhaseAlternationLine67NTSC（NationalTelevisionStandardsCommittee）——是國家電視標準委員會。它是美國一個專門制訂彩色電視標準的組織，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。

NTSC（NationalTelevisionS68PAL制式25幀/秒NTSC制式30幀/秒PAL制式25幀/秒69以PAL制25幀/秒為例，視頻每秒鐘的數據量5125123825=180Mbps以PAL制25幀/秒為例，視頻每秒鐘的數據量70過去計算機的總線為ISAISA總線的傳輸率為150KB/s變成bit為1508=1.2Mbps把180Mbps的視頻流經過傳輸率為150KB/s的ISA總線送到計算機的硬盤幾乎是不可能的。差不多要壓縮近似200倍過去計算機的總線為ISA差不多要壓縮近似200倍71現在VCD的標準MPEG-1的固定傳輸率為1.5Mbps通過MPEG-1可以把這個視頻流傳輸到計算機并存儲。

如何壓縮數據？

幀內壓縮幀間壓縮現在VCD的標準MPEG-1的固定傳輸率為1.5Mb72例如1988年Barnsley采用分形（Fractor）的迭代函數系統IFS和遞歸迭代函數系統RIFS方法，對幾幅圖像進行壓縮編碼，獲得了高達10000:1的壓縮比。以壓縮形式存儲和傳輸信息，既節省了壓縮空間，又提高了通信干線的傳輸率，同時也便于計算機實時處理視頻和音頻，高質量播放視頻和音頻節目成為可能。

例如1988年Barnsley采用分形（Fracto73幀內壓縮圖——Bitmap——存儲器——顏色相同的塊——幀內壓縮幀內壓縮圖——Bitmap——存儲器——顏色相同的塊——幀內74幀間壓縮不變化的只傳送一次，傳送一個運動矢量幀間壓縮不變化的只傳送一次，傳送一個運動矢量75實時處理——Realtime

視頻音頻的實時處理技術實時處理視頻音頻的實時處理技術76電視信號的掃描光柵掃描一行的時間為64s其中正程為52.2s逆程為11.8s電視信號的掃描光柵掃描一行的時間為64s其中正程為77如果分辨率為512512則處理每個象素的時間近似為0.1s。實時的概念是：512512處理一個象素的時間為0.1s256256處理一個象素的時間為0.2s如果分辨率為512512則處理每個象素的時間近似78抽取某圖像的邊緣512512抽邊算子-101-202-101對每一個點做相應的運算，每次9個點。抽取某圖像的邊緣512512抽邊算子-1079實時：要求在0.1s內做9個加法和9個乘法運算，將運算結果再放到中間的點上。實時：要求在0.1s內做9個加法和9個乘法運算，80解決的方法：DSP數字信號處理器LUT（LookUpTable）查找表解決的方法：DSP數字信號處理器81

過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文、圖。就要解決視頻音頻的輸出問題。視頻音頻的輸出技術過去計算機處理數和文字，現在要綜合處理聲、文82視頻會議畫中畫電視視頻：環繞立體聲Dube

Ac-3音頻：視頻會議視頻：環繞立體聲音頻：83總結定義：綜合處理聲、文、圖信息，集成性和交互性。分類：可以分成兩大類，電視計算機（Teleputer）計算機電視（Compuvision）總結定義：綜合處理聲、文、圖信息，集成性和交互性。84總結關鍵技術：

視頻音頻信號獲取技術；多媒體數據壓縮編碼和解碼技術；視頻音頻數據的實時處理技術；視頻音頻數據的輸出技術總結關鍵技術：85第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵技術

1.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合

1.3多媒體計算機技術的發展和應用第1章多媒體計算機概述1.1多媒體計算機的定義和關鍵861.2多媒體技術促進了通訊、娛樂和計算機的融合從多媒體計算機的分類看家電制造廠商研制的電視計算機1.2多媒體技術促進了通訊、