多媒体技术及应用
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1.2 多媒体技术的研究内容

多媒体技术涉及的范围很广,研究内容很深,是多种学科和技术交叉的领域。目前,对多媒体技术的研究和应用开发,主要有以下几个方面:数据压缩、软硬件平台、数据存储技术、多媒体数据库与基于内容的检索技术、超文本和超媒体技术、多媒体通信与分布式处理、虚拟现实技术和智能多媒体技术等。

1.多媒体数据压缩技术

信息时代的重要特征是信息的数字化,而数字化的数据量相当庞大,特别是数字化的图像和视频要占用大量的存储空间,并给信道的传输带宽及计算机的处理速度带来很大的压力。多媒体数据压缩技术是解决这些问题的有效方法,尤其是高效的压缩和解压缩算法是多媒体系统运行的关键。

2.多媒体软硬件平台

多媒体软件和硬件平台是实现多媒体系统的物质基础。硬件平台一般要求有高速的CPU、较大的内存和外存,并配有光驱、声卡、显卡、网卡、音像输入/输出设备等。声卡、显卡是处理音频、视频信息的扩展卡,在其上有专用的音频和视频处理芯片,也可把这些板卡集成在系统主板上。目前,多核处理器、多媒体专用芯片的开发都是硬件研究的主要内容之一。软件平台以操作系统为基础,目前广泛应用的操作系统像Windows、UNIX、Linux等都支持多媒体功能。在此之上是为处理不同类型的媒体及开发不同的应用系统的各种工具软件。在多媒体软件和硬件平台中,每一项重要的技术突破都直接影响到多媒体技术的发展与应用进程。

3.多媒体数据存储技术

多媒体信息需要大量的存储空间,高效快速的存储设备是多媒体系统的基本部件之一。硬盘是计算机重要的存储设备,现在,单个硬盘的容量已达到几百上千 GB。磁盘阵列技术也得到了广泛的应用,光盘系统包括CD、DVD等,都是目前较好的多媒体数据存储设备。

由于 Internet 的普及与高速发展,数据的快速增长促使硬件的存储能力必须不断提高。新的存储体系和方案不断出现,存储技术也日益分化为两大类:直接连接存储技术(Direct Attached Storage,DAS)和存储网络技术(Storage Network)。典型的存储网络技术有网络附加存储(Network Attached Storage,NAS)和存储区域网(Storage Area Network,SAN)两种。

4.多媒体数据库与基于内容的检索技术

多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术结合的产物。与传统数据库相比,多媒体数据库中的数据不仅仅是字符、数字,还包含图形、图像、声音、视频等多种媒体信息。对于这些数据的管理难以用传统的数据库管理技术来实现,需要建立多媒体数据库,通过多媒体数据库管理系统进行管理。由于多媒体数据库中包含大量的图形、图像、声音、视频等非格式化的数据,这些数据具有连续、形式多样、海量等特点,对它们的检索比较复杂,往往需要根据媒体中表达的情节内容进行检索。为了适应这一需求,人们提出了基于内容的多媒体信息检索思想。基于内容的检索是指根据媒体和媒体对象的内容及上下文联系在大规模多媒体数据库中进行检索,其研究目标是提供在没有人类参与的情况下能自动识别或理解图像重要特征的算法。目前,基于内容的多媒体信息检索的主要工作集中在识别和描述图像的颜色、纹理、形状和空间关系上,对于视频数据,还有视频分割、关键帧提取、场景变换探测以及故事情节重构等问题。

5.超文本与超媒体技术

超文本是一种新型的信息管理技术,它采用了非线性的网状结构,使用户能更快、更精确地找到需要的信息。超媒体是一种用于表示、组织、存储、访问多媒体文档的信息管理技术,是超文本概念在多媒体文档中的推广。超媒体是天然的多媒体信息管理方法,它一般采用面向对象的信息组织与管理形式。

6.多媒体通信与分布式处理

20世纪90年代起,计算机系统以网络为中心,多媒体技术、网络技术和通信技术相结合,出现了许多新的研究内容,如适合于多媒体通信和分布式计算的高速、高带宽网络系统;多媒体网络要求的实时交互特性、服务质量(QoS)保证、交换技术和同步机制;计算机网、电信网和电视网的融合和接入网技术;多媒体网络上的通信服务、CSCW、分布式计算、网络计算等应用。

7.虚拟现实技术

虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是近年来十分活跃的技术领域,是多媒体发展的最高境界。所谓虚拟现实技术,就是采用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉的感觉世界,用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。虚拟现实技术是计算机软/硬件、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等技术的综合。虚拟现实技术以其更高的集成性和交互性,将给用户以更加逼真的体验,可以广泛应用于模拟训练、科学可视化等领域。

8.智能多媒体技术

智能多媒体技术是一种更加拟人化的高级智能计算,是多媒体技术与人工智能的结合。要利用多媒体技术解决计算机视觉和听觉方面的问题,必须引入知识,这必然要引入人工智能的概念、方法和技术。例如,在游戏节目中根据操作者的判断,智能地改变游戏的进程与结果,而不是简单的程序转移,智能多媒体技术将把多媒体技术与人工智能两者的发展推向一个崭新的阶段。