這是一個關(guān)于數(shù)字媒體技術(shù)前景PPT，主要介紹了數(shù)字媒體的基本概念、數(shù)字媒體處理關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)字媒體標準簡介、數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用等內(nèi)容。課程定位提綱 1.1 數(shù)字媒體的基本概念 1.2 數(shù)字媒體處理關(guān)鍵技術(shù) 1.3 數(shù)字媒體標準簡介 1.4 數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用 1.1 數(shù)字媒體的基本概念 什么是多媒體多媒體的特性多媒體強調(diào)的是使用多種媒體、綜合表達信息內(nèi)容并進行交互式處理的技術(shù)。從本質(zhì)上來說，具有三種最重要的特性：媒體的多樣性，其中至少有一種連續(xù)媒體；媒體的集成性（綜合性），多種不同媒體綜合地表現(xiàn)某個內(nèi)容，取得更好的效果；處理的交互性，使人們獲取和使用信息的過程中具有細粒度的控制和操縱能力。 計算機與媒體什么是多媒體：分類最常見的分類方法是基于感覺文本圖像音頻(語音) 視頻基于描述空間中時間維分類時間獨立(離散) 文本、圖形時間依賴(連續(xù)) 音頻、視頻、語音、動畫基于描述空間中空間維分類 1D媒體單聲道語音、音樂 2D媒體雙聲道音樂、圖像、二維圖形 3D及多維媒體三維圖形 , 全景圖像 , 空間立體聲音樂什么是數(shù)字媒體多媒體 Multimedia: 文本、圖形、圖像、視頻和音頻的組合形式，使其內(nèi)容更豐富，更便于交流。數(shù)字媒體 Digital Media: 以數(shù)字化的形式存儲、處理和傳播信息的媒體，以網(wǎng)絡(luò)為主要傳播載體，并具有多樣性、互動性、集成性等特點，歡迎點擊下載數(shù)字媒體技術(shù)前景PPT哦。

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課程定位提綱 1.1 數(shù)字媒體的基本概念 1.2 數(shù)字媒體處理關(guān)鍵技術(shù) 1.3 數(shù)字媒體標準簡介 1.4 數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用 1.1 數(shù)字媒體的基本概念 什么是多媒體多媒體的特性多媒體強調(diào)的是使用多種媒體、綜合表達信息內(nèi)容并進行交互式處理的技術(shù)。從本質(zhì)上來說，具有三種最重要的特性：媒體的多樣性，其中至少有一種連續(xù)媒體；媒體的集成性（綜合性），多種不同媒體綜合地表現(xiàn)某個內(nèi)容，取得更好的效果；處理的交互性，使人們獲取和使用信息的過程中具有細粒度的控制和操縱能力。 計算機與媒體什么是多媒體：分類最常見的分類方法是基于感覺文本圖像音頻(語音) 視頻基于描述空間中時間維分類時間獨立(離散) 文本、圖形時間依賴(連續(xù)) 音頻、視頻、語音、動畫基于描述空間中空間維分類 1D媒體單聲道語音、音樂 2D媒體雙聲道音樂、圖像、二維圖形 3D及多維媒體三維圖形 ， 全景圖像 ， 空間立體聲音樂什么是數(shù)字媒體多媒體 Multimedia: 文本、圖形、圖像、視頻和音頻的組合形式，使其內(nèi)容更豐富，更便于交流。數(shù)字媒體 Digital Media: 以數(shù)字化的形式存儲、處理和傳播信息的媒體，以網(wǎng)絡(luò)為主要傳播載體，并具有多樣性、互動性、集成性等特點。什么是數(shù)字媒體：A Big Picture 數(shù)字媒體技術(shù)的研究內(nèi)容核心關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字媒體信息處理技術(shù)：視音頻編碼壓縮、圖像/視頻內(nèi)容分析、語音識別等；數(shù)字媒體傳輸技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)流媒體、P2P、無線多媒體傳輸?shù)�；�?shù)字媒體內(nèi)容管理技術(shù)：數(shù)字媒體數(shù)據(jù)庫、基于內(nèi)容的檢索、數(shù)字版權(quán)管理、數(shù)字信息保護、數(shù)字媒體集成分發(fā)等。關(guān)聯(lián)支持：數(shù)字媒體信息獲取與輸出技術(shù)：圖像/視頻采集技術(shù)與設(shè)備、三維顯示技術(shù)與設(shè)備等；數(shù)字媒體存儲技術(shù)：海量分布存儲等。擴展應(yīng)用：圖形與動畫技術(shù)：圖形輸入、圖形建模、圖形處理與輸出、復雜物體造型、表演動畫等；虛擬現(xiàn)實技術(shù)：動態(tài)虛擬環(huán)境建模、實時三維圖形生成、立體顯示與傳感器等。什么是數(shù)字媒體數(shù)字媒體信息的表現(xiàn)形式是多種多樣的，能夠用計算機記錄和傳播的信息媒體，無論是已經(jīng)應(yīng)用還是將要應(yīng)用的，其共同的一個重要特點就是信息的最小單元是比特——“0”或“1”。數(shù)字信息的最小單元就是比特，通過比特可以表述各種媒體信息。 比特是信息的最小單元比特沒有顏色、尺寸和重量，它只是一種存在的狀態(tài)：開或關(guān)、真或假、高或低、黑或白，總之簡記為0或1。比特易于復制，而且復制的質(zhì)量不會隨復制數(shù)量的增加而下降。比特可以以極快的速度傳播，而且在傳播時不受時空的限制。比特可以用來表現(xiàn)文字、圖像、動畫、影視、語音及音樂等信息 多媒體與數(shù)字媒體多媒體是混合的比特多媒體（multimedia）：文本數(shù)據(jù)、聲音、圖像、動畫等的混合。多媒體技術(shù)：能對多種載體（媒介）上的信息和多種存儲體（媒質(zhì)）上的信息用計算機進行采集、存儲、編輯、顯示、傳播等綜合處理的技術(shù)多媒體信息：通過多媒體傳播的信息。多媒體系統(tǒng)：能夠產(chǎn)生、存儲、傳播多媒體信息的系統(tǒng)。數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展計算、通信、內(nèi)容、消費電子融合(4C) 1.2 數(shù)字媒體處理關(guān)鍵技術(shù)媒體數(shù)字化為什么要數(shù)字化？數(shù)字化過程媒體數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)采樣（Sampling）壓縮（Compression）編碼（Coding）為什么要數(shù)字化？模擬的問題：模擬失真，依賴載體數(shù)字化的好處：通用的存儲和傳輸格式，數(shù)字化后處理更方便適用于光盤存儲和遠距離傳輸準確可靠，沒有累計失真，可以無損傳輸和存儲數(shù)字化的問題采樣率失真，信息丟失與模擬相比，需要很大的空間，例如35mm照片需要420萬像素，高清視頻碼率大于 1Gbps 需要壓縮數(shù)字懸崖：馬賽克、畫面暫停丟失數(shù)字化過程三步驟采樣（Sampling）量化（Quantizing）壓縮（Compression）與編碼（Coding） Step 1: 采樣與失真通過某種頻率的采樣脈沖將模擬信息的值取出，變連續(xù)的模擬信息為離散信號。采樣定理：采樣頻率>＝原始信號頻率的2倍時， 采樣信號才可以保真地恢復為原始信號。 Step 2:量化與失真將采樣樣本的幅度按照量化級別決定其取值的過程。目的是將采樣樣本的幅度值離散化。量化之前需要規(guī)定量化級，比如8級，16級，256級等。量化是一個對一的映射。為什么感知很重要？失真評價的基礎(chǔ) http://www.libertarian.on.ca/images/Florida%20Recount.jpg Step 3:編碼與壓縮編碼用相應(yīng)位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。如果有N個量化級為，那么對應(yīng)的二進制位數(shù)就為log2N。當N＝16，二進制需要4位。經(jīng)過編碼之后，每個樣本都表示為相應(yīng)的二進制代碼。脈沖編碼調(diào)制（PCM，Pulse Code Modulation），完成模擬信號的數(shù)字化為什么需要數(shù)據(jù)壓縮？多媒體領(lǐng)域中的冗余分類數(shù)據(jù)壓縮壓縮策略無損壓縮(Lossless Compression) 哈夫曼編碼(Huffman Coding) 自適應(yīng)哈夫曼編碼 Lempel-Ziv-Welch (LZW) 用于GIF JPEG-LS 有損壓縮(Lossy Compression) JPEG H.261， MPEG-1， MPEG-2 無損+有損(Lossless and Lossy Together) JPEG 2000 數(shù)據(jù)壓縮的性能指標衡量壓縮算法的三個主要性能指標 （1）壓縮比； （2）壓縮質(zhì)量（失真）； （3）壓縮與解壓縮的速度。不能兼得時要綜合考慮壓縮質(zhì)量評價主觀評價 ：平均意見得分（MOS）、五分制（優(yōu)良中差劣）客觀評價：均方誤差、加權(quán)均方誤差、信噪比、峰值信噪比（圖像）、分段信噪比（音頻）、似然比、譜失真測度 編碼方式舉例：哈夫曼編碼(Huffman Coding) Huffman編碼屬于信息熵編碼的方法之一，是根據(jù)信源符號出現(xiàn)概率的分布特性而進行的壓縮編碼。也稱為最佳編碼，平均碼長最短。編碼過程： 1. 初始化:將信源符號按頻率遞減順序排列，輸入L; 2. 重復如下操作直至L中只有1個結(jié)點: (a)從L中取得兩個具有最低頻率的結(jié)點，為它們創(chuàng)建一個父結(jié)點； (b)將它們的頻率和賦給父結(jié)點，并將其插入L; (c) 將樹的左右孩子賦符號“0”和“1”，并從L中刪除。 哈夫曼編碼(Huffman Coding)示例輸入： “ALOHA HAWAII” 頻率： 4A， 2H， 2I， 1L， 1O， 1 space， 1W 96 bits (8 bits * 12 characters) to 32 bits: 1.3 數(shù)字媒體標準簡介 為什么需要媒體標準？數(shù)字媒體標準是相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之基礎(chǔ)！技術(shù)基礎(chǔ)：采用不同標準的數(shù)字媒體，其壓縮、編碼、傳輸、內(nèi)容分析與檢索等技術(shù)有所不同產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)：五環(huán)相扣——技術(shù)、專利、標準、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用例子：全球電視競爭的轉(zhuǎn)折點在MPEG-2 (1996) 數(shù)字媒體領(lǐng)域的主要技術(shù)標準 JPEG MPEG系列： MPEG-2/4/7/21 H.26x系列：H.261/3/4 AVS JPEG JPEG JPEG (Joint Photographic Experts Group)標準(ISO 10918)是ISO和ITU聯(lián)合提出的通用靜態(tài)圖像壓縮國際標準。 JPEG的重要特性設(shè)定壓縮參數(shù)在解碼速度和圖像 質(zhì)量間均衡無損壓縮 JPEG 2000壓縮標準 JPEG 2000(ISO 15444)是JPEG的更新?lián)Q代標準，針對Internet應(yīng)用和無線通信等領(lǐng)域。關(guān)鍵技術(shù)：以離散小波變換DWT為主的多解析壓縮方式核心算法：EBCOT 高壓縮比：比JPEG壓縮性能提高30% JPEG與JPEG 2000的性能比較 MPEG系列標準 MPEG系列標準由國際標準化組織和國際電工委員會第一聯(lián)合技術(shù)組( ISO/ IEC JTC1) 制定的。 MPEG視頻標準 MPEG-1：數(shù)字電視標準，1992年正式發(fā)布。 MPEG-2：數(shù)字電視標準，1994年成為國際標準草案。 MPEG-3：已于1992年7月合并到高清晰度電視(High-Definition TV，HDTV)工作組。 MPEG-4：多媒體應(yīng)用標準(1999年發(fā)布)。 MPEG-7：多媒體內(nèi)容描述接口標準(2001年發(fā)布)。 MPEG-21：有關(guān)多媒體框架的標準(正在研究)。 MPEG-A：多媒體應(yīng)用格式標準(正在研究)。 MPEG-1 MPEG-1標準編號ISO/IEC11172，標準名稱為“用于碼率約為1.5Mbps時用于數(shù)字存儲媒體的動像及伴音的編碼”。 MPEG-1的基本目標 在音像質(zhì)量上，達到VHS/VCD的放像質(zhì)量在存儲上，可存儲在光盤、數(shù)字錄音帶、硬盤等在傳輸碼流上，為1-1.5Mbps，以1.2Mbps為宜在網(wǎng)絡(luò)方面，應(yīng)適應(yīng)LAN、ISDN等多種網(wǎng)絡(luò)滿足對稱和不對稱應(yīng)用 MPEG-1的基本內(nèi)容 幾種伴音壓縮數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)的復用；圖像的壓縮；伴音的壓縮。 MPEG-1的特點使用MPEG-1的壓縮算法， 可將一部120分鐘長的電影壓縮到1.2GB左右。因此， 它被廣泛地應(yīng)用于VCD制作。 MPEG-2 MPEG-2是MPEG-1 的擴展。標準編號ISO/IEC 13818，標準名稱為“運動圖像及其伴音信息的通用編碼”。主要內(nèi)容為：碼率為4-9Mbps，最大15Mbps; 涵蓋MPEG-1全部內(nèi)容; 規(guī)定數(shù)字存儲媒體命令和控制擴展協(xié)議，用于管理數(shù)據(jù)流(DSM-CC); 先進的聲音編碼方案; 規(guī)定系統(tǒng)解碼器實時接口擴展標準，用來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸; DSM-CC一致性擴展測試; 先進聲音編碼標準修正。 MPEG-2的特點利用網(wǎng)絡(luò)提供的3～100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，支持具有更高分辨率圖象的壓縮和更高的圖象質(zhì)量；可支持交迭圖象序列（每幀圖像由兩個場組成），支持可伸縮性編碼，多種運動估計方式，提供一個較廣的范圍改變壓縮比；可以適應(yīng)不同畫面質(zhì)量、存儲容量和帶寬的要求，為此定義了不同的功能檔次（profile，框架），每個檔次又分為不同的等級（level）。和MPEG-1主要區(qū)別隔行掃描制式；DCT變換可在幀內(nèi)，也可在場內(nèi)。用戶可自行選擇，亦可自適應(yīng)選擇。 MPEG-4 MPEG-4標準編號ISO/IEC14496， 標準名稱為“甚低速率視聽編碼” 1998年11月公布第一版，1999年12月公布了第二版，共分為6個部分。目標是低速率下（<64kbps）的視頻、音頻編碼， 更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。引入了視聽對象(Audio-Visual Objects，AVO) AVO可以是孤立的人，也可是這個人的語音或一段背景音樂等。 AVO具有高效編碼、高效存儲、高效傳播以及可互操作的特性。 MPEG-4對AVO的操作主要有：采用AVO來表示聽覺、視覺或者視聽組合內(nèi)容；生成復合的AVO；對AVO的數(shù)據(jù)靈活地多路合成與同步；對AVO進行交互操作等。 MPEG-4的特點與MPEG-1和2相比，MPEG-4更適于交互視聽服務(wù)以及遠程監(jiān)控。設(shè)計目標使它具有更廣的適應(yīng)性和可擴展性。 MPEG-4能以很低的速率基本實現(xiàn)DVD的質(zhì)量；由于屬于一種高比率有損壓縮算法，其圖像質(zhì)量始終無法和DVD的MPEG-2相比。舉例：MPEG-4視聽場景的說明由4個復合媒體對象（人，背景，家具，音視演示）組成。系統(tǒng)定義了一個場景坐標系， 然后可以指定組成該場景的媒體對象在該坐標系中的位置，并可設(shè)定用戶觀察該場景時所在的坐標位置，這些位置信息都會包含在場景的描述中。 MPEG-7 MPEG-7是一種用于信息檢索的內(nèi)容表示的標準。標準編號ISO/IEC 15938 MPEG-7將建立各種類型多媒體信息的標準的描述方法。這種描述與內(nèi)容關(guān)聯(lián)在一起，支持對用戶感興趣的材料的快速、高效的檢索。 MPEG-7 的目標是: 規(guī)定 a standard set of descriptors 用來描述各種類型的多媒體信息， 對描述符及其相互關(guān)系的預定義結(jié)構(gòu)(稱為Description Schemes)以及用戶定義自己的結(jié)構(gòu)的方法進行標準化， 制定一種用于定義新的description schemes的標準化的語言 DDL (Description Definition Language)， 把描述 (a set of instantiated Description Schemes) 與內(nèi)容關(guān)聯(lián)在一起，以便用戶快速有效地檢索感興趣的材料，把描述進行編碼表示，以便有效地進行存儲和快速訪問。 MPEG-7 Description MPEG音頻標準 MPEG音頻壓縮的主要依據(jù)是人耳 朵的聽覺特性，利用了“心理聲學 模型(psychoacoustic model)” 。心理聲學模型的一個基本概念： 聽覺閾值。低于聽覺閾值的聲音 信號聽不到，因此就可以把這部 分信號去掉。心理聲學模型的另一個概念：聽 覺蔽特性。聽覺閾值會隨聽到 的不同頻率的聲音而發(fā)生變化。 H.26X系列標準 H. 26X 系列標準由國際電聯(lián)（ITU-T）制定的。 H. 26X 系列標準 H.261：針對在窄帶ISDN 上實現(xiàn)速率P ×64 kbps 的雙向聲像業(yè)務(wù)，其中P = 1～30 。 H.263：針對低比特率視頻應(yīng)用 H.264：ITU-T和ISO/ IEC 的MPEG 共同成立的聯(lián)合視頻小組JVT 提出，目的是為視頻編碼應(yīng)用提供下一代的解決方案。 H.261 H. 261是ITU - T 于1984～1989 年制定的視頻編碼標準。針對可視電話和視頻會議等業(yè)務(wù)。目的：在窄帶ISDN 上實現(xiàn)速率P ×64 kbps 的雙向聲像業(yè)務(wù)，其中P = 1～30 。只支持兩種圖像格式:CIF(352 ×288 像素) 和QCIF(176 ×144 像素) 。技術(shù)特征幀包括I幀（ Intra-frames ）和P幀（ Inter-frames ）； 16 ×16 微塊的運動補償、8 ×8 DCT、標量量化、Z - Z 掃描、游程編碼和變長編碼的編碼結(jié)構(gòu)。 H. 261 是視頻編碼的一個里程碑，對后續(xù)標準有較大的影響�，F(xiàn)有的一系列視頻編碼標準的編碼方法都是基于H. 261 中的混合編碼方法和編碼結(jié)構(gòu)。 H. 261的特點優(yōu)點：低復雜度缺點：低壓縮比性能、缺乏靈活性 H.263 H. 263 標準是ITU - T 于1996年制定的視頻編碼標準。針對低比特率（低于64Kb/s）視頻應(yīng)用；目標：在許多方面上通過視頻編碼算法和處理性能的提高，從而比H. 261 較大地提高編碼性能。 H. 263 支持圖像的格式有: SubQCIF (128 ×96 像素) 、QCIF、CIF、4CIF(704 ×576 像素) 和16CIF(1408 ×1152 像素) 。技術(shù)特征使用了半像素運動矢量和重新設(shè)計的可變長編碼(VLC) 表；更多的幀大小和可選的編碼模式；運動向量預測。 H. 263+： H. 263的修改版本修改量化模式；運動向量范圍：取決于幀尺寸；修改半像素插值算法更多的輸入視頻格式等。 H.264 H. 264 標準是ITU-T和ISO/ IEC 的MPEG 共同成立的聯(lián)合視頻小組JVT于2003年公布的視頻編碼標準。目標：為視頻編碼應(yīng)用提供下一代的解決方案，提供顯著增強的編碼效率，，同時減少H. 263 中一些混亂的可選模式。標準內(nèi)容分三個檔次：基本檔次---實現(xiàn)版本的基本功能；核心檔次---用于HDTV、DVD；擴展檔次---用于IPTV。技術(shù)特征 4 ×4 塊的整數(shù)變換多參考幀預測多模式高精度幀間預測多種幀內(nèi)預測模式統(tǒng)一的熵編碼等。 H. 264 的特點有點：更高的壓縮比和更好的信道適應(yīng)性；缺點：計算復雜度的大大增加。 AVS標準 AVS是我國具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的視音頻編碼標準。標準進展 2002年，數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準(AVS)工作組成立。 2006年1月6日，信息產(chǎn)業(yè)部批準通過AVS視頻部分。 2006年2月，《信息技術(shù) 先進音視頻編碼 第二部分：視頻》國家標準GB/T 20090.2-2006發(fā)布。 2006年3月1日， GB/T 20090.2-2006正式實施。走向國際 2006年9月，AVS已正式成為國際電聯(lián)ITU-T的聯(lián)絡(luò)組織，意味著AVS標準已具備選入ITU-T標準體系的資格，為AVS的國際化道路打開了大門。 2007年4月，ISO/IEC MPEG在新一代標準框架RVC要求支持的第一個非MPEG視頻編碼標準就是AVS。 2007年5月，AVS列入ITU-T IPTV FG的內(nèi)容編碼標準文件，成為與H.264、VC-1 并列的選項。 AVS國家標準的構(gòu)成 AVS視頻技術(shù)框架 AVS——創(chuàng)造中國音視頻產(chǎn)業(yè)跨越機遇數(shù)字媒體的傳播模式信息論的通信摸式 任何電信通信技術(shù)如電話、電報、廣播、電視等都遵循著這一模式 1.4 數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用 數(shù)字媒體技術(shù)的應(yīng)用家庭娛樂數(shù)字影視(有線電視、IPTV、地面數(shù)字電視) 數(shù)字游戲數(shù)字廣播數(shù)字廣告…… 教育培訓視頻會議遠程醫(yī)療移動通信移動多媒體廣播、手機電視、移動電視…… …… 應(yīng)用示例1：高清視頻應(yīng)用示例2： 手機電視 Intel IMPlayer—嵌入式AVS播放器可在Pocket PC和Smart Phone上運行支持全屏播放和窗口方式播放。應(yīng)用示例3：高清地面廣播應(yīng)用示例4：數(shù)字動漫數(shù)字動漫：藝術(shù)與科學的完美結(jié)合小結(jié)數(shù)字媒體技術(shù)及其應(yīng)用改變了使用計算機的方式數(shù)字媒體技術(shù)使提供信息、培訓和娛樂所需要的大容量文本、圖形、音頻和視頻的傳輸成為可能對數(shù)字媒體內(nèi)容的使用必須經(jīng)過版權(quán)法的審查，以維護開發(fā)者和使用者的權(quán)益。思考題 數(shù)字媒體包括哪幾方面的內(nèi)容，數(shù)字媒體傳播有什么特點？數(shù)字技術(shù)與數(shù)字傳播應(yīng)用有何區(qū)別和關(guān)系？試討論數(shù)字媒體在今后社會中會有什么新的應(yīng)用。QjO紅軟基地

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