第1章 多媒体技术概要
多媒体技术基础(第3版)
2008-07-01
第1章 多媒体技术概要目录
多媒体的概念
多媒体是什么
超文本的概念
超媒体的概念
多媒体系统的结构
多媒体数据压缩与编码
为什么要压缩
两种类型的压缩
三种类型的编码
压缩与编码
多媒体与光盘
多媒体与网络
因特网是什么
万维网是什么
多媒体国际标准
国际电信联盟(ITU)标
准
ISO/IEC标准
因特网技术标准
万维网协会(W3C)
多媒体内容处理
内容是什么
内容处理
内容标记语言
多媒体内容检索
迈向信息时代
参考文献和站点
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第1章 多媒体技术概要
多媒体的概念
多媒体(multimedia)
融合两种或两种以上媒体的人-机互动的信息交流
和传播媒体
超文本(hypertext)
包含指向其他文档或文档元素的指针的电子文档。
传统文本以线性方式组织，超文本以非线性方式组
织
超媒体(hypermedia)
由文字、声音、图形、图像或电视等媒体元素组成
相互关联的超文本系统，用户可方便地浏览与主题
相关的内容；提供一种符合人类思维习惯的工作和
学习环境
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第1章 多媒体技术概要
多媒体的概念(续)
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第1章 多媒体技术概要
多媒体数据压缩与编码
为什么要压缩
降低多媒体数据对存储器容量的要求
降低多媒体数据对传输带宽的要求
两种类型的数据压缩
无损压缩: 经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的
原始数据完全一样的数据压缩技术。文本、代码和
数字数据文件必须用无损压缩方法压缩。可把普通
文件大小压缩到原来的25～50%；常用的无损压缩
算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。
有损压缩：经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的
原数据不完全一样，但但不影响人对原始资料表达
的信息造成误解的数据压缩技术。电视和声音文件
经常包括多于呈现给观众和听众的信息，因此可用
有损压缩方法去掉这些信息，使压缩后的数据减少
到原来的5%
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第1章 多媒体技术概要
多媒体数据压缩与编码(续1)
三种类型的编码
熵编码：不考虑数据源的无损数据压缩技术。其核
心思想是按照符号出现的概率大小给符号分配长度
合适的代码，对常用的符号给它分配长度较短(即
位数较少)的代码，对不常用的符号给它分配长度
较长(即位数较多)的代码。最常见的熵编码技术是
霍夫曼编码和算术编码
源编码：考虑数据源特性的数据压缩技术。编码时
考虑信号源的特性和信号的内容，因此也称“基于
语义的编码(semantic-based coding)”。例如，图像
编码考虑相邻像素的值可能完全相同或相近，视像
相邻帧之间的变化不大，也可能完全相同。为获得
比较大的压缩比，通常采用有损数据编码技术。
混合编码：组合源编码和熵编码的数据有损压缩技
术。影视、图像和声音媒体几乎都采用这种编码方
式，如JPEG，MPEG-Video和MPEG-Audio。
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第1章 多媒体技术概要
多媒体数据压缩与编码(续2)
压缩与编码
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第1章 多媒体技术概要
多媒体与光盘
光盘存储器在多媒体发展史上起了重要作用
下列盘统称为光盘存储器或光盘
CD(compact disc)
DVD(Digital Versatile Disc)
HD DVD(High Definition DVD)
BD(Blu-ray Disc)
MO disk(magneto-optical disk)——磁光盘
光盘的存储容量
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第1章 多媒体技术概要
多媒体与光盘(续)
每种光盘都有很多成员，包括
-ROM，
-Audio，
-Video, -R(Recordable)，
-RAM
……
不同的成员用于存储不同的数据，见表1-3
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第1章 多媒体技术概要
多媒体与网络
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第1章 多媒体技术概要
多媒体与网络(续)
万维网的三项核心技术
统一资源地址(URL)：指定网上信息资源地址的统
一命名方法
通过它可指定访问资源时所用的协议(如HTTP，FTP)、资
源所在服务机的名称、资源的路径和资源名称
超文本传输协议(HTTP)：在服务机和客户机之间传
送超文本文档的通信协议
用于建立与Web服务器的连接和给客户浏览器传送HTML
网页
超链接(HyperLink)：用于在资源之间建立定向逻
辑链接，实际上是一个单元指向另一个单元的指针
例如，文档中的某个元素(单词、短语、符号或图像)指向
同一个文档或不同文档中的另一元素、同一个Web站点或
不同Web站点上的另一个文档、程序或其他对象的指针
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准
标准
由公认的非商业化组织推荐、政府组织推荐
或既成事实的硬件或软件技术准则
由专家组或委员会对现有方法、步骤和技术
经过反复深入细致研究后编写的详细说明
四种国际标准：
ITU标准
ISO/IEC标准
因特网技术标准
万维网协会(W3C)标准
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续1)
VCEG开发的标准
国际电信联盟(ITU)标准
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续2)
ITU多媒体通信标准化框架的研究范围和研究组
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续3)
ISO/IEC标准
国际标准化组织(ISO)
1946年成立的自愿参加和无条件约束的国际组织,
总部设在瑞士日内瓦，其成员目前有130个国家
的国家标准化组织
负责制定包括计算机、通信等众多领域的国际标
准，以便于国际间信息、科学、技术、经济等活
动领域的相互交流合作
突出成就: 定义了被广泛接受的计算机网络互联
的ISO/OSI模型
注意：ISO (International Organization for
Standardization)不是该组织英文全称的缩写，而
是取自希腊词isos，表示“平等”的意思
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续4)
国际电工技术委员会(IEC)
IEC (International Electrotechnical Commission)是成立于
1906年的国际性电工标准化机构，现有60多个国家参加
负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。
目前已扩展到包括电子、电力、电磁、微电子、通信、机
器人、多媒体、能源、仪器仪表等领域的技术规范以及相
关的通用规范，如术语和符号、度量方法和性能、设计和
开发、安全与环境等。我国已于1957年参加该委员会
IEC于1993年将多媒体作为未来标准化工作的最重要范围
之一，并成立了多媒体研究委员会(Multimedia Research
Committee)，把多媒体标准化模型系统(Multimedia
Standerdization Model Systems)、多媒体用户接口
(Multimedia User Interface)和多媒体中的颜色管理(Color
Management in Multimedia)等内容纳入IEC的研究范围
IEC的工作促进了IEC、ISO和ITU三大国际标准化组织联
合开发多媒体标准的进程
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续5)
ISO/IEC JTC 1
ISO/IEC Joint Technical Committee 1的缩写
ISO和IEC在1987年联合成立的技术委员会。由
于JTC 1的研究范围是信息技术领域的标准化，
因此常把ISO/IEC JTC 1称为“ISO/IEC联合信息
技术委员会”
ISO/IEC JTC 1下设许多技术分会，分别负责制
定各自专业范围的标准。现有18个分会
(subcommittee, SC)
例如，SC 29 - Coding of Audio, Picture, and Multimedia
and Hypermedia Information(声音、图像和多媒体与超
媒体信息的编码)
ISO/IEC JTC 1成立以来制定了许多非常著名的
标准，如MPEG-1，-2，-4，对推动信息技术的
发展和应用做出了卓越贡献
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续6)
因特网标准化组织
因特网标准由1992年成立的因特网协会或称互联网
协会(Internet Society，ISOC)协调的四个组织负责
因特网工程特别工作组(Internet Engineering Task Force,
IETF)：成立于1986年，从事研究与因特网有关的技术问
题并给因特网体系结构研究部(IAB)提出解决方案
因特网体系结构研究部(Internet Architecture Board，
IAB)：由一组定期举行会议讨论因特网有关事宜的研究人
员组成的团体，他们对各类问题做出决定和安排，制定因
特网的发展规划。成立于1983年，原名为Internet Activities
Board
因特网工程指导组(Internet Engineering Steering Group，
IESG)：由各地区的主管(Area Director)和因特网工程特别
工作组(IETF)的主席组成，实际是IETF的执行委员会，与
因特网体系结构研究部(IAB)一起评审IETF提出的标准
因特网研究特别工作组(Internet Research Task Force，
IRTF)：从理论上考虑长期的因特网问题的志愿组织，并
将其建议提交给因特网体系结构研究部(IAB)
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续7)
因特网标准的制定过程
因特网技术标准
主要由IETF承担，因此也称IETF标准。从1969年开始，开发一
个因特网标准时通常先公布提案，并命名为“RFC (Request for
Comments)”文件
到2008年1月23日，公布的因特网标准共有67个，公布的RFC文
件共有5235个
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续8)
万维网协会(W3C)
World Wide Web Consortium的缩写
1994年10月在美国麻省理工学院计算机科学实验室
成立的开发万维网技术的国际性组织
致力于分析万维网的研究状况，促进行业标准(如
HTML，XML等语言标准)的制定，鼓励开发可协
同工作的产品(如Web浏览器)
目前由发明万维网的Tim Berners-Lee领导，美国的
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(MIT
CSAIL)、法国的欧洲信息与数学研究论坛(ERCIM)
和日本的应庆大学共同管理
1994年以来，开发了90多种适合当今和将来万维网
模式的设计规范，称为“W3C推荐标准(W3C
Recommendations)”
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续9)
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第1章 多媒体技术概要
多媒体国际标准(续10)
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理
DCIKW是什么
data(数据)
以数字、字符或图像等可读语言或其他记录方法表示的事实、概
念或计算机指令
适用于人或自动装置进行通信、解释或处理
数据本身没有意义，通常需要在一定的语义环境中才有意义
Content(内容)
内容是对数据的描述
information(信息)
信息是对内容的解释，也就是数据的含义
出现在上下文中并能给人传达某种含义时，数据就成为信息
从广义上说，信息就是消息
knowledge(知识)
在某个感兴趣领域中的事实、概念和关系
wisdom(智慧)
知识累积后产生的洞察力、判断力和发明创造能力
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续1)
DCIKW的结构
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续2)
多媒体内容是什么
“内容是对数据的描述，信息是对内容的描述，内容不都是
信息，信息不一定包含全部内容”
“多媒体内容是对多媒体数据的描述，多媒体信息是对多媒
体内容的描述，多媒体内容不都是多媒体信息，多媒体信息
不一定包含全部多媒体内容”
多媒体内容处理(multimedia content processing)
本教材将“内容处理”定位在“数据处理”和“信息处理”
之间的处理，因此可把内容处理理解为对内容执行的操作，
包括内容的分析、分类、管理、搜索、检索、浏览、传输及
其所需的数据处理
对内容处理的解释同样可扩展到对多媒体内容处理的解释
多媒体内容处理可理解为用计算机自动或半自动地将多媒体
数据表示成内容以及对内容进行操作的技术
多媒体信息处理可理解为用计算机自动或半自动地将多媒体
内容表示成信息以及对信息进行操作的技术
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续3)
多媒体内容处理包含
多媒体内容分析(multimedia content analysis)：解决的问题是
用什么方法和特征来描述没有文字或难以用文字描述的媒体
数据。目前比较成熟但不太有效的描述方法是用它们的低层
特性(如颜色直方图、形状和轮廓)来表示图像、视像或音乐
多媒体内容分类(multimedia content classification)：对给定的
多媒体内容判断它属于哪种类型的技术
多媒体内容管理(multimedia content management)：在多媒体
内容处理系统中控制多媒体内容的获取、保存、检索和发布
等的技术
多媒体内容搜索(multimedia content search)：查找指定的多媒
体内容或多媒体数据的技术，使用类似性度量法，通过计算
和比较以判断是否匹配或者满足给定的搜索属性或条件
多媒体内容检索(multimedia content retrieval)：从存储媒体、
数据库或网络服务机中获取多媒体内容的技术
多媒体内容浏览(multimedia content browsing)：粗看文字、
图片、视像或粗听声音以寻找特定内容的技术
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续4)
内容标记语言
标记(markup)是组织和标注文档内容的一套字符集
标记语言(markup language，ML)是用于组织和表示数据的一
套规则，在文件中体现为一系列语句或代码
标准通用标记语言(SGML)
Standard General Markup Language的缩写
markup的含义是可插入到文档(document)中的标记。两种标
记
程序标记(procedural markup)，用来描述文档显示的样式
(style)，如字体的大小、黑体、斜体和颜色等，现在市场上出
售的大多数的字处理软件都内嵌有标记，而且几乎都是针对自己
的软件产品而制定的标记
描述标记(descriptive markup)，也称为普通标记(generic
markup)，用来描述文档中的文句是什么，如篇、章、节、段落、
列表或表格，而不是描述文句所显示的样式。
SGML的精华是把文档的内容与样式分开处理
可支持无数的文档结构类型，如布告、技术手册、章节目录、设
计规范、各种报告、信函和备忘录等
可创建与特定的软硬件无关的文档，因此很容易与使用不同计算
机系统的用户交换文档
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续5)
标记语言系列
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续6)
多媒体内容检索
内容分析是核心
内容分析是对视听材料进行自动或半自动标注，通过从
视听材料中抽取的文字和视听材料的特征，使用机器学
习和其他技术对视听材料中的语义概念(semantic
concept)建立模型，模仿视听材料中出现的语义概念，如
人群(crowd)、道路(road)、动物(animal)、小汽车
(car)等
语义概念实际上是一组实例或事件特征的抽象，并用一
套规则表示，以确定概念与特征之间的隶属关系。
开发多媒体内容描述辞典(Thesaurus with
Multimedia Content Description)
左边的猫熊在网上通常没有文字描述，而在辞典中通常
只有文字解释，如果使用既有文字描述又有猫熊低层特
性(如颜色直方图)描述的“多媒体内容描述辞典”，这
将有助于提高检索“猫熊”词条的查全率(recall)和查
找精度(precision)
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第1章 多媒体技术概要
多媒体内容处理(续7)
猫熊(panda)
哺乳动物，体长4～5尺，
形状像熊，尾短，通常
头、胸、腹、背、臀白
色，四肢、两耳、眼圈
黑褐色，毛粗而厚，性
耐寒。生活在我国西南
地区高山中，吃竹叶、
竹笋。是我国特产的一
种珍贵动物。……，also
熊猫，大熊猫，大猫熊。
— 引自中国社会科学院
语言研究所词典编辑室，
《汉英双语现代汉语词
典》，(2002年增补本)
图1-12 多媒体内容描述辞典中的“猫熊”词条
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第1章 多媒体技术概要
迈向信息时代
信息技术工业的发展可分成4个时代
1964～1981年以大、中型机为中心(Systems-centric)
1981～1994年以个人计算机为中心(PC-centric)
1994～2005年以互联网络为中心(Network-centric)
2005～2015年以内容为中心(Content – centric)
——引自“计算机世界(Computerworld)”专栏作家David C.
Moschella在1997年出版的书《Waves of Power: Dynamics of
Global Technology Leadership 1964-2010》
以内容为中心的时代
从20世纪90年代开始，随着互联网络的普及，信息技术已逐
步渗透到人类活动的各个方面
与电视网络系统类似，当技术嵌入到系统变成不可见之后，
人们的注意力将会从网络软硬件本身的研究和开发逐步转向
到软硬件的使用和服务，以网络为中心的时代将逐步过渡到
以内容为中心的时代；我们感受到这个时代已经来到
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第1章 多媒体技术概要
迈向信息时代(续1)
迈向信息时代
信息时代需要信息科学指导
信息科学研究进程中有过三个好主意
20世纪50年代出现的在形式逻辑基础上处理信息的“信息
检索(information retrieval)”
“相关(relevance)”概念
20世纪80年代出现的人和系统之间的“互动
(interaction)”概念。相关和互动相结合就构成了“相
关反馈(relevance feedback)”，实际上就是把“正在查找
和处理信息的人”加到信息处理系统，构成由人参与调节
的自动控制系统。
进入20世纪90年代，引入机器学习理论和技术也应
该算是一个好主意，这个主意在多媒体内容处理中
得到了充分利用，并且取得了相当大的进展
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第1章 多媒体技术概要
迈向信息时代(续2)
迈向多媒体信息时代
以多媒体内容为中心过渡到以多媒体信息为中心需
要相当长的时间，因为指导多媒体内容和信息处理
的多媒体信息科学[1]才刚刚起步
[1] 多媒体信息科学是以多媒体信息为主要研究对象的科学。
过去有些学者认为，信息科学要研究的内容包括：阐明信
息的概念和本质(哲学信息论)，发掘信息的处理机制(智
能理论与计算理论)，寻找信息的传递规律(通信理论)，
揭示信息的调节原则(控制理论)，探索信息的度量和变换
(基本信息论)，研究信息的提取方法(识别信息论)，开发
信息的再生理论(决策理论)。多媒体信息科学的研究也不
应该有例外
1/17/2023 33
第1章 多媒体技术概要
第1章 多媒体技术概要
1/17/2023 34
第1章 多媒体技术概要
END
第1章 多媒体技术概要
2008-07-01
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