第五章多媒体通信技术

5.1.2 多媒体通信的发展 （1） 目前基于ISDN的多媒体会议电视和多媒体 检索业务基本上达到了实用水平。国外宽带多 媒体通信仍然处在研究开发、现场实验之中， 少数系统进行了小规模商业应用。从1994年7 月，日本进行了国家级试验项目B-ISDN，VOD， 电子游戏传送点播业务、家庭购物、远程教育、 远程医疗、电子图书馆、多媒体会议电视。美 国的许多公司也进行了这方面的许多实验。 当前，国外商用多媒体应用市场热点是在 多媒体会议电视和多媒体检索业务。
5.1.3基于IP网络的多媒体通信
目前基于IP网络的多媒体通信异军突起，发展势头极为迅猛。因特网的web技 术也广为使用。随着web技术的发展，特别是java,java Script和plugin技术的不 断引入，web系统的能力越来越强， 目前世界各国、各大厂商都在研究基于 IP 的多媒体通信。一些标准化组织，包括 ISO，IETF（因特网过程任务组）和ITU—T（国际电联电信标准部）也都在积极进 行基于多媒体通信的研究，制定相应的标准。 基于 IP 网络的多媒体通信最具有代表性的业务之一是 IP 电话，它是近来发展 最快的通信业务，也代表未来语音通信的发展趋势。另一种具有代表性的业务是 视频点播（VOD），这个业务被认为是宽带业务中一种具有代表性的业务，在各国 的 B-ISDN 实验网中几乎无例外地引入了这一种业务。这项业务目前在 IP 网上已能 很好地开放，国内已有这样的设备。 基于 IP 网络的另一类多媒体通信业务是多媒体会议系统。由于多媒体会议系 统要求的实时性是最高的，特别是在会议中的对话，因而以前会议通常在电路交 换网络中实现。近年来基于IP网的多媒体会议业务有了突破性的进展，H.323标准 的制定，以及与 H.323 标准相关联的 SIP 的提出，特别是基于 IP 网络的特殊性，要 求图象编码和语音编码尺度可变而提出了 H.263 和 G.729 等标准，使得 IP 网络上的 多媒体会议业务可以很好的进行。
5.1 多媒体通信的发展过程
通信技术发展的3次革命
多媒体通信的发展
基于IP网络的多媒体通信
5.1.1 通信技术发展的3次革命
从 1837 年莫尔思发明的电报和 1867 年 bell 发明电话以来， 通信服务经历了一个世纪的展，并已走进了千家万户，成为人 们交流不可缺少的工具。通信服务也由传统的电报、电话单一 品种扩大到传真、数据通信、图象通信、电视广播、多媒体通 信等新型业务；通信技术也日新月异，传播媒介有缆线、无线 短波、微波、卫星和光缆；交换设备由机电制布线逻辑方式向 计算机程序控制方式方式发展；传播设备由模拟载波向数码脉 冲调制方式发展；终端设备机电方式向微处理控制的多功能终 端发展；通信方式由人工、半自动向全自动方向发展；通信网 由单一的业务往向综合业务方向发展；通信地点由固定向移动 发展。通信的发展分为3个阶段，也称为3次革命：
5.5.3 终端技术
多媒体终端作为人机交互的界面，具有两种功 能：一是面向用户，提供一种自然、友好的交互环 境，屏蔽掉各种复杂的网络功能；二是面向网络， 下达其所需实施的各种功能，屏蔽掉应用环境的复 杂性和不确定性。从多媒体系统具有交互性这一重 要性来看，多媒体终端技术是离不开计算机技术的。 而从PC派生出来的功能简化的终端则统称为“信息 家电”。 ◆基于PC的终端技术 ◆信息家电
5.5.1 压缩技术 (2)
5. 音频压缩编码标准及应用 G7.11是1972年为电话质量和语音压缩制定了PCM标准。 起码率为64kbit/s，主要用于公共电话网。1988年CCITT为调 幅广播质量的音频信号压缩制定了G。722标准，它使用子带 编码（SBC）方案，其滤波器组将输入信号分成高低两个子带 信号，然后分别使用ADPCM进行编码。G。722能够将 224kbit/s的调幅广播质量的音频信号压缩为64kbit/s，主要 用于视听多媒体和会议电视等。G.723.1，1996年ITU-T通过 了G。723标准——“用于多媒体传输的5。3kbit/s或6。 3kbit/s的双码率话音编码”G.728，为了进一步降低的码率， CCITT于1972年制定了G。728标准，使用基于低时延码本激励 预测（LD-CELP）编码算法，其码率为16kbit/s，主要用于公 共电话网中。G。729A标准，它使用8kbit/s的共轭结构代数 激励线性预测（CS-ACELP）算法，此标准将在无线移动网、 数字多路复用系统和计算机通信系统中应用.
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多媒体技术
Multimedia Techniques
武汉大学
第5章 多媒体通信技术
本章要点
◆多媒体通信的发展过程 经济学家康道拉哈夫的景气波动论认为“人类进入工业社 会以来，便经历着景气波动，并把这种标志的经济发展情况的 景气波动称之为康道拉哈夫浪潮”，人类至今已经历了4这种浪 潮。 1—是由产业革命引起的， 2—由铁路和钢铁业的发展引起 的， 3—由电力和化工的发展引起的， 4—由电子和汽车工业引 起的。这 4 次浪潮的时间是 1785——1995 年，大约 200 年。从现 在的推动经济回升的是第5次浪潮，它的推动力是Internet和多 媒体技术的发展，对应的时间是 1995——2050 年。由于通信技 术和计算机技术的结合，尤其是 Internet 技术和多媒体技术的 结合，形成了一种新兴产业，既信息产业。信息产业将成为 21 世纪的带头产业和支柱产业。
5.5.2 媒体同步技术(2) 1.链路层同步
链路层同步处理的是媒体流内部以及多个媒体流之间的同步问 题。如果是单一连续媒体流，要避免单元的重现时的抖动，如声音 信号重放时出现断续情况；如果是音频混合数据流（如MPEG标准）， 则应保证口型同步关系，如果是若干数据流同时播放，则需要保持 不同媒体流之间的正确时间关系。 媒体流内部的同步，可采用特殊的帧结构设计来实现。按照不 同的应用场合，信息流的帧结构又分为二类，第一类是用于会话型 业务点与点之间实时通信，为满足会话的要求，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 用场合为点播电视、运动图象检索、数字录象机、VCD等，这种应用 场合可以允许一个较大的固有延迟时而不会造成信息质量的下降， 因而采用快交织帧结构。 媒体流之间的同步，则更复杂。因各种媒体之间有较大的传输 差异，需要通过建立具有不同服务质量和传输控制机制的传输信道 来传送，然后在接收端进行同步处理。目前的方案有时间戳同步技 术、同步信道技术、同步标记技术等。
5.5.2 媒体同步技术(5)
wenku.baidu.com
3. 应用层同步
多媒体通信系统中，最高一级的同 步是应用层同步。应用层同步采用的技术 为脚本（ Script ）同步技术。所谓脚本是 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，实现完善的多媒体通信。在多媒体 通信系统中，有各种不同的媒体素材，要 将其有机地联系在一起形成有声有色的多 媒体信息，就要靠脚本。
5.5.2 媒体同步技术(4)
5. 表示层同步
多媒体系统中，对象（ MHEG 标准）或文件 （ HY TIME ）是可以处理的最小单元，如一段文 字、一段语音或音乐、一幅画面、一段运动图象 都可以是一个对象，这些没有复杂结构的对象一 般称为简单对象。另一类对象在多媒体通信系统 中也可以当作一个信息单元来处理，但它的结构 是由于由若干对象按某种规律组合而成，这类对 象称为复合对象。在将不同表示媒体的对象复合 一个复合对象的过程中将引入同步机制，构成多 媒体复合对象；或用超级链接将不同表示媒体的 对象链接过程中引入同步机构，构成超媒体。上 述两个过程均在表示级完成，故称表示同步。
多媒体通信是指在一次呼叫过程中能同时提供多种媒 体信息（如声音、图形、图象、数据、文本等）新型 通信方式 ◆多媒体通信的相关技术 多媒体通信是一个伴随着应用要求而不断增长而 迅速发展的领域，从而推动多媒体发展的技术因素来 看，如果没有在计算机处理能力、存储技术、压缩算 法和网络技术等方面的显著进步，就不会有今天的多 媒体通信，下就对多媒体通信密切相关的技术进行讨 论
1. 基于PC的终端技术
现在的CPU可以实现视频、3D图形、动画、音频及虚拟 现实等多媒体功能。外部设备主要包括输入、输出设备、 存储设备和外设连接设备。输入设备除键盘外有音频输入、 视频输入、手写输入、触摸屏等。简单化、人性化的输入 是其发展方向。 音频输入要求有话筒和语音识别卡。语音识别技术的发 展，使人能以简单的口令计算机进行控制，使输入方式简 单化、智能化、人性化。要在语音识别方面有所突特别是 中文方面的语音识别，必须在语言模型上有所突破才行。 输出设备包括音频视频输出设备。音频输出设备有声卡 和音箱，可实现三维立体和杜比环绕的效果。视频输出则 通过视频卡和显示器来实现，3D图形加速卡和更大屏幕的 显示器，不仅使画面更清晰、更逼真，而且能有身临其境 的感受。
5.1.1 通信技术发展的3次革命 （1）
◆第1阶段： 是百年前的电话的问世。电话网是开放电话业务为广大用 户服务的通信网络。采用的技术是基于电路交换的通信技术。 ◆第2阶段： 半个世纪前的电视和有线电视网的出现。电视的出现改 变了电话网只能传输语音的特点，能作到闻其声，见其人。特 别是有限电视网的出现，使视频信号的传输质量和带宽都得到 了很大的改善。也使得基于电视的通信技术进入了快速发展阶 段，达到了鼎盛时期。 ◆第3阶段： 第3次通信革命是 Internet网的迅速崛起所引发的 IP通信 技术。IP通信技术已开始成为通信舞台上的主角，并与语音通 信、视频通信形成新的产业汇集，世界通信网络基础设施就此 出现新的层次的突破，一个崭新的通信世界日溅凸现出来，这 种 新 兴 的 以 IP 分 组 交 换 为 核 心 的 通 信 技 术 具 有 以 下 特 点。
5.1.2 多媒体通信的发展
80年代，欧美和日本的计算机公司就开始研究 多媒体技术，把技术应用于PC。首先建立了基于局域 网的多媒体通信系统，如美国Xerox公司的以太电话， 可以说是最早的多媒体通信系统。 进入20世纪90年代，多媒体通信得到长足的发展。 国外多媒体通信的研究开发首先是基于窄带综合业务 数字网（N-ISDN）,如美国的AT&T,Pacific Bell，奇 科和加利福尼亚州立大学（ CSUC ）与 1991 年 5 月开始 利用ISDN BRI（基本码率接口）进行多媒体实验，这 项实验全面的评价支持远程教育的可行性。
◆网络技术
5.5.1 压缩技术
1. 视频压缩编码标准 视频是多媒体通信中最重要的媒体之一，由于视 频的信息量非常大（尤其是数字化后，例如，按 CCIR601建议，广播质量的数字视频码率为216Mbit/s， 而高清晰电视（ HDTV ）则在 1.2Gbit/s ，如果没有高 效的压缩技术，是无法传输和存储的。目前， ISO 和 ITU-T 正式公布的视频编码标准中，有 MPEG 系列和 H.26x系列建议。
5.2 多媒体通信的相关技术
多媒体通信是一个伴随着应用要求而不断增长而迅速发 展的领域，从而推动多媒体发展的技术因素来看，如果没有在 计算机处理能力、存储技术、压缩算法和网络技术等方面的显 著进步，就不会有今天的多媒体通信，下就对多媒体通信密切 相关的技术进行讨论.
◆压缩技术 ◆媒体同步技术 ◆终端技术
5.5.1 压缩技术 (3) 3.多媒体编码的发展方向
压缩编码的理论是仙农信息论，它是基于某种统计 概率模型来描述信源。但仙农信息伦有两个严重缺陷：第 一，未考虑信息的接受者的主观特性和主观意义：第二， 撇开了事件本事的具体含义、重要程度和引起的后果。压 缩编码的发展历程就是以仙农信息论为出发点，并不断的 克服其缺陷的过程，压缩编码方法可分为如下两个层次： 第一代：基于数据统计（去调数据冗余）——低层。第二 代：基于模型（去调内容上的冗余），物体基（objectbased）——中层；语义基——高层。 MPEG组织在了解到实际应用的需要和压缩编码的发展 潮流，已制定MENG-4标准，目前并在制定MPEG-7标准。
5.5.2 媒体同步技术
在多媒体系统中，通常利用多媒 体从不同角度从不同侧面表现一个主 题，此时不同媒体之间就存在同步问 题，例如，视频播放时，伴音应和口 型相吻合等。同步是多媒体系统中的 一个关键问题，它与系统中许多因素 有关，如通信系统、操作系统、数据 库、文件及其应用形式等。因此，多 媒体系统中同步应在不同的层面上考 虑.