1
多媒体技术及应用武汉大学计算机学院 吴产乐小组
2
1,Multimedia,Computing,Communications and Applications.
Ralf Steinmetz,Klara Nahrstedt 1995 Prentice Hall,Inc,
影印本和中译本：清华大学出版社 2000年
2,Multimedia Communications,Protocol and Applications.
F.Kuo,W.Effelsberg Prentice Hall,Inc,清华大学中译本 1998年
3,Computer Networks,3rd Edition.
A.S.Tanebaum 1996 Prentice Hall,Inc.
清华大学出版社 1996(大学计算机教育丛书：影印版 )
4,Internetworking with TCP/IP Vol I,Principles,Protocols and Architecture,
3rd Edition.
Douglas E,Comer,P-H,清华影印版
5,IP交换技术协议体系结构,IP Switching Protocols and Architecture.
Metz,C.Y等 the McGraw Hill Co.,Inc,1999年 机械工业出版社 中译本参考书目
3
参考书目
6,多媒体数字压缩原理与标准,Digital Compression for Multimedia
Principles and Standards.
Gibson,J.D,等 Morgom Kaufmamn Publishers,Inc,2000年电子工业出版社 李煜辉、朱山风、段上为等；
7,多媒体技术教程胡晓峰 吴玲达 老松杨 司光亚 编 人民邮电出版社 2002.1
8,现代通信新技术达新宇 主编 西安电子科技大学出版社 2001年
9,多媒体网络技术与应用鲁士文 编著,清华大学出版社 2002年
10,多媒体技术 (高级 )
钟玉琢 等,清华大学出版社,1999年 7月
11,MPLS技术与实现李晓东 编著,电子工业出版社,2002年 12月
4
参考书目
12,High-Speed Networks and Internets,Performance and Quality of
Service,2nd Edition
William Stallings,Prentice Hall
高速网络与互联网－－性能与服务质量 (第二版 )
电子工业出版社 2003年
13,Network Management,Principles and Practice(影印版 )
Mani Subramanian,高教出版社,Pearson Education出版集团
2001年
14,移动 IP技术孙利民 等编著,电子工业出版社,2003年
15,网格计算都志辉、陈渝、刘鹏 编著,李三立 审,清华大学出版社，
2002年
5
多媒体技术与应用内容
多媒体通信技术概述
多媒体：媒体与数据流
多媒体数据压缩
多媒体同步
多媒体通信服务质量
IntServ 和 DiffServ－－ IP QoS
RSVP,MPLS,GMPLS
6
第一章 多媒体通信技术概述
1.1多媒体通信基础设施国家信息化基础设施,NII及全球信息化基础设施 GII
一个由覆盖全国、完整统一的、大容量、高速率的 现代化通信网 (信息高速公路 )和连接在这条公路上的各类 信息资源,信息终端 以及必要的 法律规范所构成的，能使任何人在 任何地点,任何时间 都可以方便 获取 和 交流信息 的现代社会基础结构。
五个层次 (NII):
第一层：传输层 以光缆为主体的高速宽带 传输网 。
第二层：网络层 在第一层基础上根据不同类型信息交换要求设置的各类交换机、路由器组成的 通信网 。
第三层：信息层 连接在通信网上的各类信息源，即提供各类声音、数据、
图像等信息资源的各种公用或专用 信息库 。
第四层：应用层 通过各种有线或无线 接入网 存取网络信息库资源的各类 信息终端,以及应用这些终端实现的各行各业的 信息应用 。
第五层：管理层 管各个层次的，有关通信和信息业的 政策,法规 以及人才教育的 社会环境 。
7
1.2 多媒体通信的关键特征
1,通信载体多样性－－信息多维化人类感觉空间：视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉在信息交互方面，计算机等类似设备远未达到人类处理信息的水平。
多媒体要把机器处理的信息多样化
95%以上的信息量信息获取 (输入 ) 表现 (输出 )记录 重放创作与综合 (变换、组合、加工 )
数据、设备、系统、网络丰富表现力增强效果
8
1.2 多媒体通信的关键特征
2,交互性：
通信系统中人与系统之间的相互控制能力。
终端与系统的交互通信能力。交互式使用、加工和控制多媒体信息的手段。
多媒体终端用户对通信全过程有完备的交互控制能力。
通过人机接口协议和应用层协议实现。
实现真正多点之间、多种媒体信息之间的自由传输与交换。
虚拟现实。
数据－信息－知识
3,同步性多媒体通信终端上显现的图像、声音和文字是以同步方式工作的。
图像数据库、声音数据库、文本数据库中数据按特定关系组合。
文字、声音、图像等信息可来自不同的信息源，并可通过不同的传输途径传输而来，但用户终端得到的是完全同步的多媒体信息。
同步性是区别 多媒体通信 与 多种媒体通信 的重要标志。
9
1.2 多媒体通信的关键特征
4,集成性采集、处理、存储、传输和显示多种信息表示媒体。
1)多媒体信息媒体的集成：信息的多通道统一获取、统一存储与组织、表现合成。媒体间关系。
2)处理多媒体设备设施集成：
硬件：高速并行处理系统、大容量存储系统、多通道 I/O及设计、宽带接口、多媒体网络；
软件：多媒体 OS,媒体交换格式、多媒体 DBMS、
创作用具、应用软件系统。
它是集多种 Codec,多种显示方式于一体，能与多种传输媒体进行接口，与多种存储媒体进行通信的系统。
时间关系、空间关系、链接关系
10
1.3 多媒体通信业务基于群体的通信：多方参与、多条链接、资源和用户可以动态变化。
1.3.1 交互型业务会话型、电子信函型和检索型
1)会话型业务
两点或多点之间同时传递语音、图像和文件及高速数据传输。
几方预定或即时发生。
信息流量可以是双向对称或不对称。
文本交谈、可视电话、视频会议
11
1.3 多媒体通信业务
2) 电子信函型业务
包含图像、伴音、混合文件的电子邮件业务
消息的存储、转发、处理功能
点对点或者点对多点，对称或单向
图、文、声 信箱及传递
3) 检索型业务
宽带可视图文、高分辨率图像检索、文件 /数据检索
点对点、点对多点
远程教学、医疗、购物、娱乐等
12
1.3 多媒体通信业务
1.3.2 分配型业务按用户能否进行单独演示控制分类
用户不能控制的
常规电视、文件传送、高速不受限制数字信息传输
广播型电视节目、电子报纸
用户不能控制广播信息的起始时间及顺序
用户能够进行单独演示控制的
全频道广播视频通信：远程教学、新闻检索、节目点播
点播型业务：用户可控制节目播放的起停和顺序
13
1.4 多媒体通信的应用
1.4.1 办公自动化：虚拟办公室
交流、处理信息
不同的地点
1.4.2 服务行业
远程教育：电子学习或 e-Learning(数字化学习 )
远程医疗：异地会诊、医疗信息库查询
财政金融
1.4.3 科研和工程
CAD (Computer Aided Design)
CIMS (计算机集成制造系统 )
14
1.4 多媒体通信的应用
1.4.4 家庭
新闻、教育、保健、医疗、体育休闲、消费、理财、管理等机顶盒、家庭媒体网关（硬件平台,1394接口、接入网插件、
嵌入式 OS、设备驱动程序、中间件系统、应用软件等）
1.4.5 其它领域
军事和保安：指挥、调度、会议与现场检测
交通管理：智能交通系统 ITS
保险业：
房地产：
15
1.5 多媒体通信的关键技术多媒体通信终端技术、网络技术、应用系统技术
1.5.1 信号处理与识别技术
纠错编码技术
调制解调技术
数字滤波技术
信息安全与防护技术
1.5.2 多媒体数据压缩编码技术
视频信息,不压缩 140Mb/s H.261 H.263
HDTV信息,不压缩 1Gb/s JPEG
语音信号,不压缩 64Mb/s MPEG-1,2,4,7,21;
16
1.5 多媒体通信的关键技术
1.5.3 宽带网络技术压缩后的多媒体数据率仍然很高
HDTV 20Mb/s 不失真传输,带宽 20MHz
1,多媒体通信网
高速
宽带
QoS保证和资源管理
同步
安全
组播
分布处理,CSCW (Computer Supported Cooperative Work)
LAN,MAN,WAN,Backbone Networks
ATM (B-ISDN),IP网
17
1.5 多媒体通信的关键技术
2,接入网
全光网、无源光网,FTTH
xDSL
无线接入网
3,下一代互联网
1) NGI,白宫下一代 Internet倡议
2) VBNS,美国 NSF的超高带宽网络服务
3) Internet 2,美国高校、企业、政府合作的 Internet 2
18
1.5 多媒体通信的关键技术
4) Grid,ACI,ISG等,美国 Argonne国家实验室 Globus
Toolkit Release 3.x
资源共享基础设施：计算、存储、通信、信息、软件、知识，
SLA（服务等级协定）,单一映象、一体化服务
P/G,Pervasive/Grid的 GGG (Great Globe Grid)将取代
B/S的 WWW
标准化在 2004-2005年，主导 2005-2020年 IT大发展，
2015-2020年创造 20万亿美元的大工业
美国科学基金会 NPACI和 NCSA,宇航总署 IPG,能源部
ASCI DISCOM,欧盟 Data Grid、日本 GCI
IBM,SUN,HP,Intel,MS等大公司的 GRID方案
中科院 Vega网络和清华 ACI系统
多媒体技术及应用武汉大学计算机学院 吴产乐小组
2
1,Multimedia,Computing,Communications and Applications.
Ralf Steinmetz,Klara Nahrstedt 1995 Prentice Hall,Inc,
影印本和中译本：清华大学出版社 2000年
2,Multimedia Communications,Protocol and Applications.
F.Kuo,W.Effelsberg Prentice Hall,Inc,清华大学中译本 1998年
3,Computer Networks,3rd Edition.
A.S.Tanebaum 1996 Prentice Hall,Inc.
清华大学出版社 1996(大学计算机教育丛书：影印版 )
4,Internetworking with TCP/IP Vol I,Principles,Protocols and Architecture,
3rd Edition.
Douglas E,Comer,P-H,清华影印版
5,IP交换技术协议体系结构,IP Switching Protocols and Architecture.
Metz,C.Y等 the McGraw Hill Co.,Inc,1999年 机械工业出版社 中译本参考书目
3
参考书目
6,多媒体数字压缩原理与标准,Digital Compression for Multimedia
Principles and Standards.
Gibson,J.D,等 Morgom Kaufmamn Publishers,Inc,2000年电子工业出版社 李煜辉、朱山风、段上为等；
7,多媒体技术教程胡晓峰 吴玲达 老松杨 司光亚 编 人民邮电出版社 2002.1
8,现代通信新技术达新宇 主编 西安电子科技大学出版社 2001年
9,多媒体网络技术与应用鲁士文 编著,清华大学出版社 2002年
10,多媒体技术 (高级 )
钟玉琢 等,清华大学出版社,1999年 7月
11,MPLS技术与实现李晓东 编著,电子工业出版社,2002年 12月
4
参考书目
12,High-Speed Networks and Internets,Performance and Quality of
Service,2nd Edition
William Stallings,Prentice Hall
高速网络与互联网－－性能与服务质量 (第二版 )
电子工业出版社 2003年
13,Network Management,Principles and Practice(影印版 )
Mani Subramanian,高教出版社,Pearson Education出版集团
2001年
14,移动 IP技术孙利民 等编著,电子工业出版社,2003年
15,网格计算都志辉、陈渝、刘鹏 编著,李三立 审,清华大学出版社，
2002年
5
多媒体技术与应用内容
多媒体通信技术概述
多媒体：媒体与数据流
多媒体数据压缩
多媒体同步
多媒体通信服务质量
IntServ 和 DiffServ－－ IP QoS
RSVP,MPLS,GMPLS
6
第一章 多媒体通信技术概述
1.1多媒体通信基础设施国家信息化基础设施,NII及全球信息化基础设施 GII
一个由覆盖全国、完整统一的、大容量、高速率的 现代化通信网 (信息高速公路 )和连接在这条公路上的各类 信息资源,信息终端 以及必要的 法律规范所构成的，能使任何人在 任何地点,任何时间 都可以方便 获取 和 交流信息 的现代社会基础结构。
五个层次 (NII):
第一层：传输层 以光缆为主体的高速宽带 传输网 。
第二层：网络层 在第一层基础上根据不同类型信息交换要求设置的各类交换机、路由器组成的 通信网 。
第三层：信息层 连接在通信网上的各类信息源，即提供各类声音、数据、
图像等信息资源的各种公用或专用 信息库 。
第四层：应用层 通过各种有线或无线 接入网 存取网络信息库资源的各类 信息终端,以及应用这些终端实现的各行各业的 信息应用 。
第五层：管理层 管各个层次的，有关通信和信息业的 政策,法规 以及人才教育的 社会环境 。
7
1.2 多媒体通信的关键特征
1,通信载体多样性－－信息多维化人类感觉空间：视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉在信息交互方面，计算机等类似设备远未达到人类处理信息的水平。
多媒体要把机器处理的信息多样化
95%以上的信息量信息获取 (输入 ) 表现 (输出 )记录 重放创作与综合 (变换、组合、加工 )
数据、设备、系统、网络丰富表现力增强效果
8
1.2 多媒体通信的关键特征
2,交互性：
通信系统中人与系统之间的相互控制能力。
终端与系统的交互通信能力。交互式使用、加工和控制多媒体信息的手段。
多媒体终端用户对通信全过程有完备的交互控制能力。
通过人机接口协议和应用层协议实现。
实现真正多点之间、多种媒体信息之间的自由传输与交换。
虚拟现实。
数据－信息－知识
3,同步性多媒体通信终端上显现的图像、声音和文字是以同步方式工作的。
图像数据库、声音数据库、文本数据库中数据按特定关系组合。
文字、声音、图像等信息可来自不同的信息源，并可通过不同的传输途径传输而来，但用户终端得到的是完全同步的多媒体信息。
同步性是区别 多媒体通信 与 多种媒体通信 的重要标志。
9
1.2 多媒体通信的关键特征
4,集成性采集、处理、存储、传输和显示多种信息表示媒体。
1)多媒体信息媒体的集成：信息的多通道统一获取、统一存储与组织、表现合成。媒体间关系。
2)处理多媒体设备设施集成：
硬件：高速并行处理系统、大容量存储系统、多通道 I/O及设计、宽带接口、多媒体网络；
软件：多媒体 OS,媒体交换格式、多媒体 DBMS、
创作用具、应用软件系统。
它是集多种 Codec,多种显示方式于一体，能与多种传输媒体进行接口，与多种存储媒体进行通信的系统。
时间关系、空间关系、链接关系
10
1.3 多媒体通信业务基于群体的通信：多方参与、多条链接、资源和用户可以动态变化。
1.3.1 交互型业务会话型、电子信函型和检索型
1)会话型业务
两点或多点之间同时传递语音、图像和文件及高速数据传输。
几方预定或即时发生。
信息流量可以是双向对称或不对称。
文本交谈、可视电话、视频会议
11
1.3 多媒体通信业务
2) 电子信函型业务
包含图像、伴音、混合文件的电子邮件业务
消息的存储、转发、处理功能
点对点或者点对多点，对称或单向
图、文、声 信箱及传递
3) 检索型业务
宽带可视图文、高分辨率图像检索、文件 /数据检索
点对点、点对多点
远程教学、医疗、购物、娱乐等
12
1.3 多媒体通信业务
1.3.2 分配型业务按用户能否进行单独演示控制分类
用户不能控制的
常规电视、文件传送、高速不受限制数字信息传输
广播型电视节目、电子报纸
用户不能控制广播信息的起始时间及顺序
用户能够进行单独演示控制的
全频道广播视频通信：远程教学、新闻检索、节目点播
点播型业务：用户可控制节目播放的起停和顺序
13
1.4 多媒体通信的应用
1.4.1 办公自动化：虚拟办公室
交流、处理信息
不同的地点
1.4.2 服务行业
远程教育：电子学习或 e-Learning(数字化学习 )
远程医疗：异地会诊、医疗信息库查询
财政金融
1.4.3 科研和工程
CAD (Computer Aided Design)
CIMS (计算机集成制造系统 )
14
1.4 多媒体通信的应用
1.4.4 家庭
新闻、教育、保健、医疗、体育休闲、消费、理财、管理等机顶盒、家庭媒体网关（硬件平台,1394接口、接入网插件、
嵌入式 OS、设备驱动程序、中间件系统、应用软件等）
1.4.5 其它领域
军事和保安：指挥、调度、会议与现场检测
交通管理：智能交通系统 ITS
保险业：
房地产：
15
1.5 多媒体通信的关键技术多媒体通信终端技术、网络技术、应用系统技术
1.5.1 信号处理与识别技术
纠错编码技术
调制解调技术
数字滤波技术
信息安全与防护技术
1.5.2 多媒体数据压缩编码技术
视频信息,不压缩 140Mb/s H.261 H.263
HDTV信息,不压缩 1Gb/s JPEG
语音信号,不压缩 64Mb/s MPEG-1,2,4,7,21;
16
1.5 多媒体通信的关键技术
1.5.3 宽带网络技术压缩后的多媒体数据率仍然很高
HDTV 20Mb/s 不失真传输,带宽 20MHz
1,多媒体通信网
高速
宽带
QoS保证和资源管理
同步
安全
组播
分布处理,CSCW (Computer Supported Cooperative Work)
LAN,MAN,WAN,Backbone Networks
ATM (B-ISDN),IP网
17
1.5 多媒体通信的关键技术
2,接入网
全光网、无源光网,FTTH
xDSL
无线接入网
3,下一代互联网
1) NGI,白宫下一代 Internet倡议
2) VBNS,美国 NSF的超高带宽网络服务
3) Internet 2,美国高校、企业、政府合作的 Internet 2
18
1.5 多媒体通信的关键技术
4) Grid,ACI,ISG等,美国 Argonne国家实验室 Globus
Toolkit Release 3.x
资源共享基础设施：计算、存储、通信、信息、软件、知识，
SLA（服务等级协定）,单一映象、一体化服务
P/G,Pervasive/Grid的 GGG (Great Globe Grid)将取代
B/S的 WWW
标准化在 2004-2005年，主导 2005-2020年 IT大发展，
2015-2020年创造 20万亿美元的大工业
美国科学基金会 NPACI和 NCSA,宇航总署 IPG,能源部
ASCI DISCOM,欧盟 Data Grid、日本 GCI
IBM,SUN,HP,Intel,MS等大公司的 GRID方案
中科院 Vega网络和清华 ACI系统
