【复习】多媒体技术原理及应用（二）——概论&多媒体数据编码基础

多媒体技术原理及应用

多媒体技术原理及应用

第二章多媒体数据编码基础

2.3数字视频编码

视频制式
1. NTSC
  1. 美国制定
  2. 每秒30帧
  3. 颜色模型是YIQ
2. PAL
  1. 中国，德国，英国采用PAL
  2. 每秒25帧
  3. 颜色模型是YUV
数字视频采用的CCIR601编码标准

第三章多媒体数据编码标准

3.1静态图像压缩标准JPEG

分两类标准分类
1. DCT方式非可逆编码（有失真）——DCT为基础的编码
  - 有量化过程不可以完全复原的非可逆编码
  - 过程：离散余弦变换（DCT）——量化处理——DC系数的编码和AC系数的行程编码——熵编码
    - 行程编码：进行Z字形扫描，增加行程中连续0的个数
      - 非主对角线的绝大部分数据是0（量化的结果），Z字形扫描使得连续的0的个数最多
- 量化的作用：
  - 在一定主观保真度图像质量的前提下
  - 丢掉那些对视觉影响不大的信息
- JPEG对量化后的DC系数采用DPCM编码
1. 空间方式可逆编码——DPCM为基础的编码
  - 无失真编码：
  - 基于DPCM的无失真编码优点是硬件易实现，重建图像质量好
  - 缺点是压缩比太低，大约为2：1
2. 基于DCT的分层操作方式
  - 在低分辨率设备存取或者观察高分辨率图像的应用中，这种方法非常有效
  - 分层操作方式的过程：
    - (1)把原始图像空间分辨率降低。
    - (2)对已降低分辨率的图像采用基于DCT的顺序方式、累进方式或无失真预测编码中的任何一种编码方法进行编码。
    - (3)对低分辨率的图像解码，重建图像，使用插值滤波器，对它插值，恢复图像的水平和垂直分辨率。
    - (4)把分辨率已升高的图像作为原始图像的预测值，对它们的差值采用基于DCT的顺序方式、累进方式或用无失真方式进行编码。
    - (5)重复(3)、(4)直到图像达到完整的分辨率编码。
JPEG 2000
1. 特点：高压缩率+无损压缩+渐进压缩+感兴趣区域压缩
2. 采用以小波变换为主的多分辨率编码方式

3.2运动图像压缩标准

MPEG标准
- 1 2 4 三种
MPEG-1 系统
MPEG-1视频编码技术
- 图像压缩四种技术：帧内压缩+前向压缩+后向压缩+双向压缩
MPEG-2标准
- DVD的存储方式

思考题：

第四章多媒体计算机系统组成

4.1多媒体存储技术

多媒体信息主要特点：
- 多媒体信息量大
- 数据类型多
- 数据区别大
- 输入输出复杂
光盘存储原理
1. 光存储技术
  - 光盘驱动系统：光盘驱动器和光盘片
  - 驱动器读写头：半导体激光器和光路系统组成的光头
  - 记录介质:磁光材料
2. 光盘系统特点
  - 与硬盘相比：可拆卸性，容量大，驱动器较贵但是盘片便宜，读写速度慢
  - 与磁带相比：随机存取性强
  - 存储方面：保存时间长，磨损小，激光头与介质无接触，不受环境影响而退磁
3. 光盘有关技术指标
  1. 存储容量：格式化容量>用户容量（光盘存放控制、校验相关信息）
  2. 平均存取时间：（三个）
  - 光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间
  - 即从计算机想光盘驱动器发出命令，到光盘驱动器可以接受读写命令为止的时间。
    - 一般区光头沿半径移动全程的1/3长度所需的时间为平均寻道时间，盘片旋转一周的一半时间为平均等待时间，两者加航读写光头的稳定时间就是平均存取时间。
  1. 数据传输率
  2. 误码率<10^-12
  3. 平均无故障时间 > 25000小时
  4. 接口标准及格式指标
4. 存储容量
光盘的分类
1. CD-ROM 只读光盘
2. WORM 一次写多次读光盘
3. Rewritable可重写光盘
光盘的工作原理
1. 只读光盘原理
  - 正负跳变边沿：数字1；两个边沿之间：数字0
2. 可重写光盘的擦写原理
  - 磁光式擦写原理：稀土-过渡金属非晶体垂直磁化膜，利用热磁效应
  - 相变式擦写原理：利用记录介质的两个稳态之间的互逆结构。
    - 写：记录介质的信息点从晶态转变为非晶态；
    - 擦：激光照射的信息点从非晶态恢复到晶态。
光盘标准
1. CD-DA
2. CD-ROM
3. CD-V
光盘规范及格式
1. CD-DA规范及制式
  - 激光唱盘：1分=60秒，1秒=75扇区，1扇区=98帧
  - 可存放74分钟音频信号
2. CD-ROM规范及制式
  - 两种格式：Mode 1和Mode 2
  - 区别：
    - 用户数据量不同
    - 存储数据的类型不同
    - 误码率：mode1 circ检验后误码率为1/10^9;mode2 circ检验后误码率为1/10^12.
    - 1可以进行检错；2可以检错矫正错误

第六章多媒体内容管理

6.1多媒体数据管理环境

四类存储介质：硬盘，磁带，光盘，磁盘阵列
多媒体数据的传输环境：可更换的介质进行人工传输；串行端口实行点对点传输；使用网络系统
多媒体数据资源的有效管理方法
(1)文件管理系统。
(2)建立特定的逻辑目录。
(3)传统的字符、数值数据库管理系统。
(4)多媒体数据库管理系统。
(5)超文本和超媒体。

6.2多媒体数据库管理系统

多媒体数据库管理系统特点
- 依据独立性原则， DBMS按层次划分为3种模式：物理模式、概念模式和外部模式。
  - 物理模式定义数据存储组织方法，如数据库文件的格式、索引文件组织方法、数据库在网络上的分布方法等(存储模式)。
  - 概念模式借助数据模型来描述，它定义抽象现实世界的方法。数据库模型先后经历了网状模型、关系模型和面向对象模型等阶段。
  - 外部模式又叫视图，它是概念模式对用户有用的那一部分。
多媒体数据对数据库的影响
- (1)数据量大且媒体之间差异也极大，从而影响数据库中的组织和存储方法。
- (2)媒体种类增多增加了数据处理困难。
- (3)多媒体不仅改变了数据库的接口，使其声、文、图并茂，而且也改变了数据库的操作形式，其中最重要的是查询机制和查询方法。
- (4)传统的事务一般都是短小精悍，在多媒体数据库管理系统中也应尽可能采用短事务。为保证播放不致中断，MDBMS应增加这种处理长事务的能力。
- (5)多媒体数据库管理还有考虑版本控制的问题。
MDBMS的功能要求
- (1) MDBMS必须能表示和处理各种媒体数据，重点是不规则数据如图形、图像、声音的表示方法。
- (2) MDBMS必须能反映和管理各种媒体数据的特性，或各种媒体数据之间的空间或时间的关联。
- (3) MDBMS除必须满足物理数据独立性和逻辑数据独立性外，还应满足媒体数据独立性。
  - 物理数据独立性指当物理数据组织改变时，不影响概念数据组织。
  - 逻辑数据独立性指概念数据组织改变时，不影响用户程序使用的视图。
  - 媒体数据独立性指在MDBMS的设计和实现时，要求系统能保持各种媒体独立性和透明性。
- (4) MDBMS的数据操作功能。
- (5) MDBMS的网络功能。应解决分布在网络上的多媒体数据库中数据的定义、存储、操作问题，并对数据一致性、安全性、并发性进行管理。
- (6)MDBMS应具有开放功能，提供MDB的应用程序接口API，并提供独立于外设和格式的接口。
- (7) MDBMS还应提供事务和版本管理功能。
MDBMS的组织结构
1. MDBMS的组织结构一般可分为3种：
  - 集中型。
  - 主从型。
  - 协作型。
2. 集中型MDBMS
3. 主从型MDBMS
4. 协作型MDBMS
  - 协作型MDBMS也是由多个数据库管理系统来组成，每个数据库管理系统之间没有主从之分。
  - 要求系统中每个数据库管理系统(称为成员MDBMS)能协调地工作，但因每一成员MDBMS彼此有差异，所以在通信中必须首先解决这个问题。
MDBMS的数据模型
- 数据模型三要素：数据结构、数据操作和完整性约束
- 层次、网状、关系模型