多媒体技术及应用

王桂春

摘 要：自20世纪90年代以来，多媒体技术的迅速兴起与蓬勃发展，带来了计算机世界的一场革命。有人说它是继印刷术，无线电，电视技术，计算机技术等之后的又一个新的技术革命，是信息处理技术的第四次革命性的习跃。多媒体计算机的出现，提高了计算机的应用水平，扩大了计算机技术的应用领域，使计算机除了能够处理文字信息外，还能处理图像，声音，视频和动画等信息；同时也促使多媒体技术渗透到人们生活的各个领域，在信息社会中处于十分重要的地位。多媒体技术的应用将对人类的生产方式，工作方式及生活方式带来巨大大的变革，将使人类社会进入到一个前所未有的新时代。

进入21世纪以来，以多媒体技术和网络技术为核心的信息技术速发展，推动着各行各业发生深刻变革。随着多媒体技术和网络的广泛应用，信息技术的数字化、多媒体化、智能化和信息网的全球化成为信息社会的主要特征，人们的生产，生活方式也发生了巨大的变化。网络多媒体技术在互联网络、教育培训、信息管理、视频会议、影视娱乐、视频点播、电子出版、休闲旅、商业广告、过程模拟等等各个领域发挥着重要的作用。

关键词：计算机多媒体技术；网络多媒体技术；网络通信；流媒体技术；通信协议

近年来，多媒体技术在网络环境中的应用正在成为新的起点，多媒体技术与计算机网络技术结合的理论与实现，开成了网络多媒体技术的应用与推广。网络多媒体技术的应用是当今社会的显著特点之一。网络多媒体持有术主要包括多媒体网络通信与多媒体信息处理两个方面的内容。

多媒体网络通信主要解决分布式多媒体应用的信息传输问题。由于多媒体信息的数据量巨大，一般都要经过编码压缩后才进行网络传输，这使得多媒体流具有普通数据流不同的特征，因而对通信网络也就提出了更高的性能要求。

多媒体网络信息处理主要解决分布式环境下的多媒休信息处理问题，除满足一般意义上的多媒体信息处理基本要求外，特别需要满足网络环境下的交互性、实时性和同步性要求。

1 网络多媒体技术的含义

网络多媒体技术是网络技术和多媒体技术两种技术的结合起来的新型产物，它集文字、声音、图像、视频、通信等多项技术于一体，采用计算机的数字记录和传输传送方式对各种媒体进行处理，具有广泛的用途，甚至可代替目前的各种家用电器，集计算机、电视机、录音机、录像机、VCD机、DVD机、电话机、传真机等各种电器为一体。多媒体技术是指利用电脑技术把各种信息媒体综合一体化，使它们建立起逻辑联系，并进行加工处理的技术。多媒体技术的研究涉及计算机硬件、计算机软件、计算机网络、人工智能、电子出版等，其产业涉及电子工业、计算机工业、广播电视、出版业和通讯业等。媒体在电脑领域中有两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘光盘和半导体存储器；另一种是指多媒体技术中的媒体，即指信息载体，如文本、声频、视频、图形、图像、动画等。

2 多媒体通信技术

2.1 多媒体网络的发展

1989年由欧洲物理实验室CERN开发了万维网，它是一个以共享各种不同类型的信息，包括文字，图像，音频，视频等信息的基于Internet的信息系统。万维网通过超级链接，将所有的硬件资源、软件资源、数据资源连成一个网络，用户可以从一个站点轻易的转接到另一个站点，非常方便于地获取网络上的丰富信息。由于万维网（www）上提供的信息量大，覆盖面广，信息传播速度快等优势，很快万维网就发展起来了。

随着多媒体技术的发展，成本的降低及多媒体应用需求的增加，出现了以异步传输模式（ATM）技术为主要宽带综合业务数字网（B-ISDN）和以IP技术为主的宽带IP网，多媒体通信呈现出良好的发展势头。高速局域网，宽带ISDN光纤网络提供了ATM、图像、声音和静止图像传输。宽带综合业务数字网（B-ISDN）和宽带IP网的发展，为实现多媒体通信提供了理想环境，在以宽带光缆为基础的骨干网上，多媒体网络已成为现实，为多媒体通信的实用化奠定了技术基础。

2.2 多媒体通信技术的形成

多媒体通信技术的形成是计算机技术、电视技术和通信技术相结合的产物。随着多媒体技术的发展，宽带综合业务数字网（B-ISDN）和宽带IP网的发展，为实现多媒体通信提供了理想环境，为多媒体通信的实用化奠定了技术基础。此外，广播，电视，有线电视等一大批大中信息传播媒介也在不断地发展和完善之中。特别是以计算机为代表的数字数据化的信息交换方式，使得信息交换的速度更加迅速，共享程序度更高，产生了一大批如电子邮政，信息查询一类更层次的应用，也产生了一批种类不同，用途各异的通信网和通信新业务。

3 多媒体网络

3.1 多媒体通信网络

多媒体通信网分类多媒体通信网络是实现多媒体网络通信的基本环境，它是在现有通信网络的基出上发展而成的。目前的通信网络可为四大类：

⑴电信业务网：是由电信运营商投资建设的公用电信网，业务类型包括公有电话网（PSTN）、电报网、分组交换网（PSPDN）、数字数据网（DDN）、窄带和宽带综合业务数字网（N-ISDN和B-ISDN）等，为用户提供各种通信业务，如电话，传真，电视会议以及数据通信等等。

⑵计算机网络：是由相关机构建立的计算机网，如局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN），如光纤分布式数据接通口（FDDI）、分布队列双总线（DQDB）等。计算机网实现了计算机互连，为计算机之间进行文件传输，资源共享提供服务。一个部门，几台计算机就可以构成一个局域网，但构成城域网和广域网需要通过电信网以专线或拨号形式互联。随着高速宽带光纤网和宽带IP技术的发展，出现了高性能的光纤令牌环网FDDI和FDDI II、快速以太网（100Mb/s）和千兆以太网（1000Mb/s），以及电信网和计算机网融合的ATM网络，使计算机网具备了实时处理声音和传送动态图像的能力。技术上的进步为在网络上传送多媒体信息奠定了基础。

⑶电视传播网络：是由广播电视部门建设的电视网，如有线电视网（CATV）、混乱合光纤同轴网（HFC）、卫星电视网等。有线电视网提供广播业务，包括电视，图文电视等，有线电视网一般覆盖一个城市范围，各城市之后间通过光纤、微波或卫星转发。有线电视网采用树形拓布结构，网络中采用大量的分支器，将信号从信号源分配到网络中的各个端口的用户，网络中的用户是平等的，只要打开电视就可以收到节目。有线电视网是三种种网络中宽带化程度最高的，但它是单向的，如需用作双向传输，还必须完成数字化工作，并要兼容目前的模拟广播电视。针对有线电视网开发的机顶盒STB及交互式视频点播系统（VOD），为有线电视提供交互能力，实现有线电视网与计算机网融合，极大地增添了有线电视网的活力。

⑷移动网：是由移运通信公司建设的PLMN（public land mobile network）网，如GSM、3G（WCDMA，CDMA，TD-SCDMA）4G（TD-LET）等等。

3.2 多媒体通信网络模型

多媒体通信网络是一个端到端的、能够提供多性能服务的网络。多媒体通信网络由多媒体的接入网、主干传输网、交换网、多媒体终端设备以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等组成。多媒体通信网络模型系统功能示意图如下所示。

一个完整的多媒体网络环境由多媒体终端、多媒体接入网络、多媒体传输骨干网络以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等组成。事实上，多媒体通信网并不是一种新建立的通信网络，而是按照多媒体通信的要求对现有网络进行改造和重组而成，多媒体通信网络系统如图所示。

多媒体通信对网络的要求相当高。要求实现一点对一点、多点对多点的实时不间断的信息传输。在多媒体通信技术中，通信网络技术是非常得要的一个环节，只有通信技术才能把各地不同用户的大量的多媒体系通过高速网络连成一体实现真正的信息共享，并在此基础上创造更多的信息内容。在实际应用中因采用了传输、交换和接入技术不同，可构造不同的多媒体网络环境。另外，多媒体终端通过操作系统和应用软件直接提供网络多媒体应用环境。

3.3 广域网多媒体环境

广域网的基本特点是传输距离长，广域网的重点是如何提供综合多媒体业务传输和保证服务质量（QoS）问题。目前的广域网环境有X.25网络、帧中继网络、ISDN网络以及宽带IP网络等。

⑴X.25网络。它的符合ITU的x.25协议的一种分组交换方式的数据通信网，所提供的网络功能相当于ISO/OSI参考模型的底三层功能。X.25是较早的数据通信网络，存在着传输速率低，网络延时大，吞吐量小以及通信费用高等缺陷。X.25网络主要由分组交换机，传线路和用户接入设备组成。分组交换机是网络核心，分组交换机之间以全互联方式连接。根据分组交换机网格中所处的地位，可分为中转交换机和本地交换机。

⑵帧中继网络。它是20世纪90年代推出的一种新型的广域网技术，由X.25分组技术派生而来，其基本思想是利用帧对数据进行封装，使之在网络中传输，并提供多个用户同时使用一条线路的支持能力。从而大幅提高线路及宽带的利用率，其网络时延与数据传送速率可与高质量的专线线路相比。用户接入率可在56kb/s-1.54mb/s及64kb/s-2.048mb/s的范围内，而上限速率实际可达到50mb/s。

帧中继网络由三部分组成：帧中继接入设备、帧中继交换设备和帧中继服务。帧中继接入设备可在是具有帧中继接口的任何类型的接入设备，如主机，桥接器或路由器，分组交换机及特殊的帧中继PAD等，通常采用56bk/s，64kb/s链路入网，两端的传输设备速率可能不同。

⑶ISDN网络。ISDN（integrated service digital network，综合业务数字网）是一种以传输数字信号为目的的综合数字网，由数籽交换机和数字信道组成，主要依靠数字电话网的义务和接续功能提供语音，数据传真，可视电话等多种业务，传输速率一般为64kb/s。

⑷宽带IP网络。随着Internet的发展，大量的语音和视频信息需要在基于分组交换的数据网上传输，对广域用的网络带宽和QoS支持能力提出了更高的要求。这就需要在网络基础结构上解决数据，语音和视频流的综全传输和资源协调问题，实现各种应用的有机集成，使整个广域网肯有高度的适应性，开放性和可伸缩性。近些年相继推出了一些以光纤为传输介质的广域网，如同步光纤网（SONET）、同小数字序列（SDH）和密集波分复用（DWDM）等，其传输速率已达到10GB/s大大提高了广域网的网络带宽，明显改善了广域网的拥挤状况。

4 网络多媒体技术的应用

4.1 多媒体网络提供的服务

随着技术的发展和用户要求的提高，通信业务将具备多媒体通信的特点，特别是宽带通信业务将全部是多媒体业务。多媒体业务种类繁多，根据ITU-T的定义工分为六种：

会议业务：具有多点通信、双向信息交换的特点。如：视听会议、声像会议等。

谈话业务：实现点对点，人与人之间的通信。如：多媒体可视电话、数据交换等。

分配业务：实现点对多点，机器对人的通信。如：广播式视听会议。

检索业务：实现点对点，人与机器的通信。如：多媒体图书馆、数据库。

采集业务：实现多点对一点，机器与机器之间或机器与人之间的通信。如：远程监控、投票。

消息业务：实现点对点，人转发到机器，机器存储后转发到人的过程。如：如多媒体文件传送。

4.2 多媒体网络技术的应用领域

多媒体网络技术的应用领域非常广，主要包括视频服务、信息检索、远程教育、远程医疗、娱乐、办公自动化等。

⑴点播电视。点播电视（video on demand，VOD）的意思是各取所需电视，即观众想看什么节目，就可以通过网络点播什么节目，并可以控制节目的播放。VOD系统是一种用于家庭娱乐的多媒体通信系统，由VOD视频服务中心和许多VOD用户组成。在视频服务中心，将所有的节目以压缩后的数形式存入由高速计算机控制的庞大的多媒体数据库。在VOD的电视上有一个机顶盒装置。通过机顶盒子可安照片指令菜单调取任何一套节目，或调取任何一套节目中的任何一段。与打电话一样，VOD服务中心通过计算机对用户实行自动计费。

⑵电视电话。电视电话由电话机、摄像设备、电视接收显示设备及控制器组成的。目前国内几大网络运营商均推出电视电话业务，采用了腾讯QQ视频同样的通道和通信协议。

⑶有线电视。它是一种基于铜轴电缆或光纤为传输介质传输信息的电视系统，现在有线电视技术和互联网技术融合在一起，给我们带来无限的电视节目。

⑷远程教学。远程教学是一种基于网络的新型教学方式，打破了常规的上课只有在教室里完成的方式。老师，学生都可以不在教室里，在能相互通信的计算机上就能完成相应的教学活动。

⑸远程医疗。远程医疗是指通过计算机技术、通信技术与多媒体技术，同医疗技术相结合。利用高速网络进行数字、图像、语音的综合传输，并且实现了实时的语音和高清晰图像的交流。

⑹数据库信息资询服务。通过收集得到的图片、声音、视频等信息组建成一个大型的数据中心站，为各类用户提供相应的信息服务。

5 叙结

多媒体信息服务是一类应用较多的多媒体通信系统。例如可视图文系统、信息资讯、多媒体数据库等。在这类系统中，超文本、超媒体技术和流媒体技术得到很大发展和应用。这类信息服务系统能够使用户方便于的查询所需的多媒体或超媒体的有效信息。

多媒体化是信息化发展的一个必然阶段，是一个崭新的技术时代。多媒体引起了诸多信息技术的集成与融合的革命，它将计算机，家用电器，通信网络，大众媒体，人机交互和娱乐机器等原来界限分明的东西，融合成了新的应用。我们没有理由不相信：在不久的将来，多媒体技术一定会在社会生产，生活的各个方面全面开花，结果，更加强而有力的服务于人类。

[参考文献]

[1]钟玉琢，等.多媒体技术基础及应用[M].北京：清华大学出版社.2000.

[2]张明敏.网络络多媒体技术与应用[M].北京：清华大学出版社.1998.

[3]顾尚杰，等.计算机通信网基础[M].北京：电子工业出版社.2000.

[4]F.Kuo al.龙晓苑，译.多媒体通信协议与应用[M].北京：清华大学出版社.1996.

[5]马东华，等.多媒体计算机技术原理[M].北京：清华大学出版社.2000.