第一章 多媒體技術概論

第一章多媒體技術概論1多媒體技術及其醫(yī)學應用第一節(jié)多媒體技術

一、多媒體（一）媒體的分類

感覺媒體（Perception）表示媒體（Presentation）顯示媒體(Display)存儲媒體（Storage）傳輸媒體（Transmission）2多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）多媒體的定義

-“多媒體”一詞譯自英文“Multimedia”。-通常所指的就是各種感覺媒體的組合，也就是聲音、圖形、圖像、文字、數(shù)據(jù)等。-“多媒體”在計算機領域有幾層含義：一是指存儲信息的實體，如磁盤、光盤、磁帶、半導體存儲器等；二是指傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、視頻、動畫、圖形和圖像等；三是指處理多媒體的聲卡、視頻卡、芯片等硬件設備。

3多媒體技術及其醫(yī)學應用二、多媒體技術及其特點

（一）多媒體技術多媒體技術是指基于計算機科學的綜合技術，包括音頻和視頻技術、信息處理技術、軟件技術、硬件技術、人工智能技術、通信技術和網(wǎng)絡技術等。4多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）多媒體技術的特點集成性交互性非循序性實時性5多媒體技術及其醫(yī)學應用三、多媒體應用系統(tǒng)的媒體元素(一)文本指各種文字、符號和數(shù)字，包括各種字體、尺寸、格式及色彩的文本。常用的文本文件格式有：.DOC、.RTF、.TXT。(二)圖形指通過一系列指令來表示一幅圖，也稱矢量圖，如：點、線、面、直線、矩形、曲線、圓等。常用的編輯軟件有CorelDraw、Flash。6多媒體技術及其醫(yī)學應用(三)圖像

指由像素點陣組成的畫面，也稱點位圖或位圖。常用的圖像處理軟件有Paint、Brush、Photoshop等。(四)音頻音頻包括音樂、語音、自然聲和各種音響效果。聲音的存儲格式目前常見的有以下幾種：波形文件（WAV）、MP3文件、MIDI音頻文件、光盤數(shù)字音頻文件（CD-DA）。7多媒體技術及其醫(yī)學應用(五)視頻視頻是圖像數(shù)據(jù)的一種，若干有聯(lián)系的圖像數(shù)據(jù)連續(xù)播放便形成了視頻。(六)動畫動畫是利用人眼的視覺殘留特性，快速播放一系列靜態(tài)圖像，在人的視覺上產(chǎn)生平滑流暢的動態(tài)效果。動畫和視頻是有區(qū)別的，動畫是由計算機生成的二維或三維的連續(xù)的矢量圖。常見的二維動畫制作工具有：Flash、Animator等；三維動畫制作軟件有3DMAX、Maya等。8多媒體技術及其醫(yī)學應用四、多媒體涉及的幾個概念（一）超文本（hypertext）和超媒體（hypermedia）超文本和超媒體超文本和超媒體的組成超媒體系統(tǒng)的結構模型（二）SGML規(guī)定了在文檔中嵌入描述標記的標準格式，指定了描述文檔結構的標準方法。SGML的主要特點：支持無數(shù)的文檔結構類型、創(chuàng)建與特定的軟硬件無關的文檔。9多媒體技術及其醫(yī)學應用（三）HTML超文本標記語言（HypertextMarkedLanguage）的縮寫，一種用來制作超文本文檔的簡單標記語言。（四）XML可擴展標記語言（ExtensibleMarkupLanguage)的縮寫。XML源于SGML，是一個用來定義其他語言的元語言。XML繼承了SGML的許多特性：可擴展性、靈活性、自描述性。XML與HTML不同：HTML的設計目標是顯示數(shù)據(jù)并集中于數(shù)據(jù)外觀，而XML的設計目標是描述數(shù)據(jù)并集中于數(shù)據(jù)的內(nèi)容。XML標記由架構或文檔的作者定義，并且是無限制的。HTML標記則是預定義的；HTML作者只能使用當前HTML標準所支持的標記。10多媒體技術及其醫(yī)學應用（五）VRMLVRML是虛擬現(xiàn)實模型語言（VirtualRealityModelingLanguage）的縮寫，它是一種用于對三維虛擬場景進行建模的描述性語言。VRML是HTML的擴展，基本的概念相類似，區(qū)別在于HTML文檔是二維的，VRML則帶來三維空間的立體世界。

11多媒體技術及其醫(yī)學應用第二節(jié)多媒體計算機系統(tǒng)的組成

用戶多媒體應用軟件多媒體素材制作軟件多媒體創(chuàng)作軟件多媒體應用系統(tǒng)多媒體操作系統(tǒng)多媒體驅(qū)動軟件多媒體硬件12多媒體技術及其醫(yī)學應用一、多媒體計算機系統(tǒng)的軟件

（一）多媒體應用系統(tǒng)（二）多媒體創(chuàng)作軟件基于頁的多媒體創(chuàng)作工具基于圖標的多媒體創(chuàng)作工具基于時間的多媒體創(chuàng)作工具基于高級程序設計語言的多媒體創(chuàng)作工具13多媒體技術及其醫(yī)學應用（三）多媒體素材制作軟件文字編輯軟件圖像處理軟件動畫制作軟件音頻處理軟件視頻處理軟件（四）多媒體核心系統(tǒng)軟件指多媒體操作系統(tǒng)和多媒體設備的驅(qū)動程序14多媒體技術及其醫(yī)學應用二、多媒體計算機系統(tǒng)的硬件（一）按照多媒體處理流程看主要包括以下設備主機輸入設備掃描儀數(shù)碼相機/數(shù)碼攝像機存儲設備磁盤存儲設備光盤存儲設備:CD光盤及驅(qū)動器、DVD光盤及驅(qū)動器輸出設備顯示器彩色噴墨打印機觸摸屏15多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）按照媒體類型，還涉及的多媒體關鍵設備音頻卡視頻卡顯示控制適配器

16多媒體技術及其醫(yī)學應用第三節(jié)多媒體技術的發(fā)展和應用

一、多媒體技術的發(fā)展

1984年，美國Apple公司推出Macintosh計算機，開創(chuàng)了計算機進行圖像處理的先河。17多媒體技術及其醫(yī)學應用1985年，美國Commodore公司將世界上第一臺多媒體計算機系統(tǒng)Amiga展現(xiàn)在世人面前。18多媒體技術及其醫(yī)學應用1986年，荷蘭Philips公司和日本SONY公司聯(lián)合推出了交互式緊湊光盤系統(tǒng)。1989年，美國Intel公司和IBM公司聯(lián)合將DVI技術發(fā)展成為新一代多媒體開發(fā)平臺ActionMedia750。1990年11月，由美國Microsoft公司聯(lián)合IBM、Intel、DELL、Philips等共14家廠商召開了多媒體開發(fā)者會議，會議成立了“多媒體計算機市場協(xié)會”。1992年，Microsoft公司推出了視窗操作系統(tǒng)Windows3.1，這是計算機操作系統(tǒng)發(fā)展的一個里程碑。19多媒體技術及其醫(yī)學應用1995年，Microsoft推出了Windows95操作系統(tǒng)，操作界面變得更加友好、更加簡便、并全面支持多媒體功能。1996年，Intel公司將多媒體擴展技術加入到微處理芯片PentiumPro中，多媒體逐漸成為個人計算機的主流，將個人計算機帶入了多媒體時代。1998年，在Windows95的基礎上推出了Windows98操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定。2001年10月25日微軟推出了WindowsXP。2006年11月30日Vista在中國發(fā)布，同期發(fā)布的還有Office2007版。20多媒體技術及其醫(yī)學應用二、多媒體技術的應用領域

（一）在教育培訓中的應用教學模式的改變教學手段、方法的變革21多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）在商業(yè)中的應用多媒體技術特點的數(shù)字家用電器基于多媒體技術的演示查詢系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)：如車票銷售系統(tǒng)、氣象咨詢系統(tǒng)、病歷庫、新聞報刊音像庫等。22多媒體技術及其醫(yī)學應用（三）在娛樂中的應用交互式電影、電視游戲23多媒體技術及其醫(yī)學應用（四）在電子出版物中的應用指以數(shù)字代碼方式將圖、文、聲、像等信息存儲在磁、光、電介質(zhì)上，通過計算機或類似設備閱讀使用。24多媒體技術及其醫(yī)學應用（五）在軍事領域中的應用模擬真實戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)場景指揮現(xiàn)場特點：重量輕、便于攜帶25多媒體技術及其醫(yī)學應用（六）在過程模擬領域中的應用模擬設備運行、火山爆發(fā)、海洋洋流、天氣預報、化學反應、生物進化等，使復雜、難以用語言準確表述的變化過程變得生動具體。開窗料型變形部分道次的過程模擬26多媒體技術及其醫(yī)學應用（七）在其它領域的應用管理信息系統(tǒng)多媒體測試系統(tǒng)工程輔助設計工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、通信業(yè)、旅游業(yè)、航空航天業(yè)、醫(yī)學等27多媒體技術及其醫(yī)學應用三、多媒體技術的醫(yī)學應用

（一）圖像處理技術在醫(yī)學中的應用醫(yī)學影像如CT、MRI、PET醫(yī)學影像的特點：是灰度分布圖，由人體組織特征參數(shù)的不同而決定。28多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）動畫技術在醫(yī)學中的應用

醫(yī)學網(wǎng)絡課程中包含了大量的音頻、動畫、視頻等多媒體素材，F(xiàn)lash生成的動畫數(shù)據(jù)量小，具有流媒體的特性，支持網(wǎng)絡發(fā)布。29多媒體技術及其醫(yī)學應用（三）網(wǎng)絡視頻技術在醫(yī)學教學中的應用30多媒體技術及其醫(yī)學應用（四）現(xiàn)代多媒體綜合技術在醫(yī)學中的應用——遠程醫(yī)療

多媒體技術可以在幫助遠離服務中心的病人通過多媒體通信設備、遠距離多功能醫(yī)學傳感器和微型遙測接受醫(yī)生的詢問和診斷，為搶救病人贏得寶貴的時間，并充分發(fā)揮名醫(yī)專家的作用，節(jié)省各種費用開支，這便是多媒體遠程醫(yī)療系統(tǒng)。31多媒體技術及其醫(yī)學應用32多媒體技術及其醫(yī)學應用1959年開始，已經(jīng)出現(xiàn)了遠程醫(yī)療。70和80年代，遠程醫(yī)療技術主要集中在改進電視畫面來傳送醫(yī)學圖像，但模擬通信方式無法實現(xiàn)多媒體醫(yī)療信息的綜合集成與有效處理。90年代后，數(shù)字化技術在醫(yī)療器械和通信技術中廣泛采用，特別是信號處理技術和通信網(wǎng)絡的發(fā)展，為多媒體遠程醫(yī)療躍上一個新臺階。33多媒體技術及其醫(yī)學應用多媒體遠程醫(yī)療系統(tǒng)的應用功能根據(jù)多媒體遠程醫(yī)療的設計目標不同，大致可以分為四類：以檢查診斷為目的的多媒體遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)以咨詢會診為目的的多媒體遠程醫(yī)療會診系統(tǒng)以教學培訓為目的的多媒體遠程醫(yī)療教育系統(tǒng)以家庭病床為目的的多媒體遠程病床監(jiān)護系統(tǒng)34多媒體技術及其醫(yī)學應用第四節(jié)多媒體的關鍵技術及其醫(yī)學體現(xiàn)

一、數(shù)據(jù)壓縮編碼技術

（一）數(shù)據(jù)的壓縮分為有損壓縮和無損壓縮

無損壓縮是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計冗余進行壓縮，可完全回復原始數(shù)據(jù)而不引起任何失真。經(jīng)常使用的無損壓縮方法有Shannon-Fano編碼，Huffman編碼，游程(Run-length)編碼，LZW(Lempel-Ziv-Welch)編碼、算術編碼等。35多媒體技術及其醫(yī)學應用有損壓縮是利用了人類對圖像或聲波中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮過程中損失一定的信息；雖然不能完全回復原始數(shù)據(jù)，但是所損失的部分對理解原始圖像的影響小，而換來的是較大的壓縮比。常見的壓縮方法有：PCM(脈沖編碼調(diào)制)，預測編碼，變換編碼等。如多媒體中音頻格式mp3、wma、圖像格式jpg、視頻格式rm、rmvb、wmv等都采用的是有損壓縮。36多媒體技術及其醫(yī)學應用（二）數(shù)據(jù)壓縮技術的國際標準JPEG標準：適用于連續(xù)色調(diào)、多級灰度、彩色/單色靜止圖像壓縮。MPEG-1用于傳輸碼率約為1.5Mb/s用于數(shù)字存貯媒體活動圖像及其伴音的編碼。MPEG-2主要針對高清晰度電視所需要的視頻及伴音信號，傳輸速率為10Mb/s，與MPEG-1兼容，適用于1.5～60Mb/s甚至更高的編碼速率。MPEG-4是基于對象（內(nèi)容）的、可交互、可伸縮質(zhì)量的編碼標準，適合各種應用（會話、交互、廣播等）。MPEG-7是多媒體內(nèi)容描述接口標準，它規(guī)定一個用于描述各種不同類型多媒體信息的描述符的標準集合。MPEG-21是有關多媒體框架的協(xié)議。37多媒體技術及其醫(yī)學應用（三）醫(yī)學圖像與數(shù)據(jù)壓縮技術靜態(tài)圖像壓縮標準

應用較多的遠程醫(yī)療系統(tǒng)采用的是JPEG2000壓縮。與JPEG壓縮相比具有更高的壓縮比（比JPEG高20％～40％），并且支持感興趣區(qū)壓縮。視頻壓縮標準

MPEG標準：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，其中MPEG-2用于高帶寬（1.5MHz以上）的應用H系列，如H.261、H.263，它們覆蓋了低帶寬（2Mbit/s以下）的應用。后來二者聯(lián)合起來定制了一個統(tǒng)一的圖像編碼壓縮標準H.264/MPEG-4AVC，用于改善圖像質(zhì)量，覆蓋所有的帶寬。38多媒體技術及其醫(yī)學應用音頻壓縮標準

電話質(zhì)量：G.711，