多媒体通信技术复习

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1、1. 媒体、多媒体、超媒体概念“媒体”是指信息传递和存取的最基本的技术和手段， 由此可知， 在谈到多媒体技术中的“媒体”一词时， 往往不是指媒体本身， 而是指处理和应用它的一套技术。所谓多媒体技术就是计算机交互综合处理多媒体信息文本、图形、图像和声音等，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性的一项技术。多媒体技术所涉及的媒体特指表示媒体， 而且主要是指数字表示媒体。 因此， 也可以说多媒体就是多样化的数字表示媒体。超级链也可以将若干不同媒体链接起来， 其集合便称为超媒体。2. 超媒体是什么？超媒体与多媒体之间的关系？(1) 使用文本、图形、图像、声音和电视图像等媒体任意组合的一种交

2、互式信息传播媒体。(2) 多媒体是超媒体系统中的一个子集3. 超文本的核心思想是什么？超文本系统和超媒体系统有什么差别？超文本不是顺序的， 而是一个非线性的网状结构， 它把文本按其内部固有的独立性和相关性划分成不同的基本信息块， 称为节点（Node）(1) 超文本是通过复杂的、非顺序的关联关系连接在一起的一种文本，其真正含义是“链接”的意思。(2) 超文本系统是以文本为主并使用超链接构成的信息系统；超媒体系统除文本外还包含图像、音乐、动画或其他元素构成并使用超链接构成的全球信息系统。3. 多媒体数据如何进行压缩在数字图像或语音信息中普遍存在着程度不同的冗余度， 在保证一定质量的前提下， 尽可能

3、地除去这些冗余度5. 如何衡量一种压缩算法的好坏,举例说明主要有3个关键的指标:压缩比、图像质量、压缩和解压缩的速度，希望压缩比要大，即压缩前后所需的信息存储量之比要大；恢复效果要好，尽可能地恢复原始数据；实现压缩的算法要简单，压缩，解压缩速度快，尽可能地做到实时压缩解压。除此之外还要考虑压缩算法所需要的软件和硬件。一般而言，多媒体数据中存在的数据冗余类型主要有以下几种。 （1） 空间冗余 在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中表现为数据冗余。 （2） 时间冗余 时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧图像之间有圈较大的相关性，一帧图像中的某

4、物体场景可以由其他帧图像中的物体或场景重构出来。单频的前后样值之间也同样有时间冗余。 （3） 信息冗余 信源编码时，当分配给第i个码元类的比特数时，才能使编码后单位数据量等于信源熵， （4） 视觉冗余 人眼对于图像场的是非均匀的，人眼并不能察觉图像场的所有变化，事实上人类视觉的一般分辨能力为2-6灰度等级，而一般图像的量化采用的是2-8灰度等级，即存在着视觉冗余。 （5） 听觉冗余 人耳对不同频率的声音的敏感性是不同的，并不能察觉所有频率的变化，对某些频率不必特别关注，因此存在听觉冗余。 （6） 其它冗余 包括结构冗余，知识冗余等。6. 简述音频信号数字化的处理过程模拟音频信号-采样-量化-编

5、码-按不同应用目标进行数字压缩 采样：在时间上将连续信号离散化 量化：将每个采样值在幅度上进行离散化处理 编码：用二进制数表示每个采样的量化值7. ip电话的原理及工作过程通过语音压缩算法对语音信号进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按TCP/IP标准进行打包，经过网络把数据包发送到接收地；接收端把这些语音数据包串起来，经过解码解压缩处理后恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的在通话过程中，从技术的角度看，IP电话的工作过程包括以下几个步骤： (l) 语音的数字化：发话端的模拟信号经过PSTN送到发端的IP网关上，然后利用数字处理(如PCM)设备对语音进行数字化； (2) 数据压

6、缩：数据压缩系统分析数字化后的信号，判断信号里包含的是语音、噪音还是语音空隙，然后丢掉噪音和语音空隙信信号进行压缩； (3) 数据打包：由于收集语音数据及压缩过程需要一些时间(时间延迟)，为了能保障数据分块传输，则必须进行打包，且打包时加进一些协议信息，如每个数据包中应包含一个目的地址、包顺序号，以及数据校验信息等； (4) 解包及解压缩：当每个包到达目的地主机(网关、服务器或用户)时，检查该包的序号并将其放到正确位置，然后利用一解压缩算法来尽量恢复原始信号数据； (5) 语音恢复：由于互联网的原因，在传输过程中.有相当一部分包会被丢失或延迟传送，它们是导致通话质量下降的根本原因。8.如何优化

7、视频数据的编码 视频数据复用格式是以一种由图像层组成的层次结构排列的， 图像层（P）被划分成若干个块组层（GOB）， 每个块组层依次由若干个宏块层（MB）组成， 宏块层又由像素块（B）组成。 每一层都有一个头， 用来指示编码器在产生后面位流时所使用的一组参数。9. 简述面向连接与无连接网络的技术特点，分析它们对多媒体通信的适用性 面向连接服务和电话系统的工作模式相似，面向连接服务的主要特点：1）数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接三个阶段2）在数据传输过程中，各个分组不需要携带目的节点的地址3）传输连接类似一个通信管道，发送者在一端放入数据，接收者在另一端取出数据，传输的分组顺序不

8、变，因此传输的可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高无连接服务与邮政系统服务的信件投递过程相似，无连接服务的主要特点是：1）每个分组都携带源节点与目的节点地址，各个分组的转发过程是独立的2）传输过程不需要经过连接建立、连接维护与释放连接三个阶段3）目的主机接收的分组可能出现乱序、重复与丢失现象无连接服务的可靠性不是很好，但是由于省去了很多协议处理过程，因此它的通信协议相对简单，通信效率比较高。10.ip的多层承载原理随着基于IP的业务种类的增加， 采用基于IP的宽带网络技术建立支持多媒体业务的统一网络平台已经成为一种经济的、 高效率的做法。 基于IP的宽带网络是以光纤为传输介质， 大容量的密集波

9、分复用(DWDM)为传输通道， SDH/SONET、 ATM或千兆以太网为组网模式， 第三层/第四层路由交换机为交换平台， 综合提供基于IP的各种多媒体业务的数据通信网络。 基于IP的宽带多媒体通信网络是一个在运行实时业务时能保证服务质量的IP网， 各种宽带多媒体业务可以直接在宽带IP网上运行。 这种宽带IP网络是一个真正的综合业务网， 它可以提供数据、 语音、 视频的综合传输业务， 并能为企事业单位以及个人用户接入因特网提供多种宽带接入。 IP over SDH、 IP over ATM、 IP over WDM、 IP over DWDM11.MPLS技术原理它给数据包加上标签， 并根据标

10、签来转发数据包，MPLS网络由标签交换路由器（LSR）和标签边缘路由器（LER）组成。LER位于MPLS网络的边界上， 连接着各类用户网络以及其他MPLS网络。 LER对到达的IP包进行分析， 根据路由表和一定的依据（如目的地址前缀的匹配、 业务类型等）将包划分为若干FEC， 并为其加上特定的标签， 然后再向下一跳转发。 MPLS的中间路由器(LSR)就根据到达包的标签来决定其转发方向， 即根据到达包的标签（入标签）检索得到含有出标签和转发方向的下一跳标签转发项（NHLEF）， 然后根据该项给出的信息以新的标签来转发包。12.顺序流式传输的工作原理 顺序流式传输是顺序下载， 在下载文件的同时用

11、户可观看在线媒体， 在给定时刻， 用户只能观看已下载的那部分， 而不能跳到还未下载的后续部分。13.多媒体通对通信网络提出了哪些要求1.吞吐要求（网络的吞吐量就是它的传输网络物理链路的比特率减去各种额外开销，非为三个方面：传输带宽要求、存储贷款要求和流量要求）2.实时性和可靠性要求（除了与网络速率有关，还受通信协议影响）3.时空约束（各种媒体之间是相互约束相互关联的，它包括空间和时间上的关联及级数）4.分布处理要求（对网络发展前景预测及期望） 14.结合某种具体应用简述流媒体工作原理数据在传输中要被分解为许多包， 但网络又是动态变化的， 各个包选择的路由可能不尽相同， 故到达用户计算机的时间延

12、迟也就不同。 所以， 使用缓存系统来弥补延时和抖动的影响， 并保证数据包传输顺序的正确， 使媒体数据能连续输出， 不会因网络暂时拥堵而出现播放停顿。 在整个的传输和控制过程中， 必须采用一定的网络协议来实现流式传输， 为用户提供可靠服务质量保证。 用户（Web浏览器）通过HTTP/TCP与Web服务器(Web Server)交换信息， 获取流媒体服务清单， 根据获得的流媒体服务清单向媒体服务器(A/V Server)请求相关服务； 然后客户机的Web浏览器启动相应的媒体播放器(A/V Player)， 通过RTP/UDP从媒体服务器中获取流媒体数据， 实时播放。 在播放过程中， 客户机的媒体播

13、放器需要实时通过RTCP/UDP与媒体服务器交换控制信息， 媒体服务器根据客户机反馈的流媒体接收情况智能调整向客户机传送的媒体数据流， 从而在客户端达到最优的接收效果。15.分析RTP（1） 实时传输协议(RTP， Real-time Transport Protocol)： 在Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。 （2） 实时传输控制协议(RTCP， Real-time Transport Control Protocol)： 和RTP一起提供流量控制和拥塞控制的服务。 3） 实时流协议(RTSP， Real-time Streaming Protocol)： 定义了一对多的应

14、用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。 （4） 资源预订协议(RSVP， Resource Reserve Protocol)： Internet上的资源预订协议。 为多媒体数据流传输预留一部分网络资源（即带宽）， 在一定程度上为流媒体的传输提 供QoS。16.波形编码1） 波形编码。 这种方法主要基于语音波形预测， 它力图使重建的语音波形保持原信号的波形状态。 它的优点是编码方法简单、 易于实现、 适应能力强、 语音质量好等， 缺点是压缩比相对来说较低， 需要较高的编码速率。 常用的波形法编码技术有增量调制(DM)、 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）、 子带编码(SBC)和矢量量化

15、编码（VQ）等等。（2） 参数编码。 这种方法主要基于参数的编码方法。 与波形编码不同的是， 这类编码方法通过语音信号的数学模型对语音信号特征参数（主要是指表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数）进行提取及编码， 力图使重建的语音信号尽可能保持原信号的语意， 而重建的语音信号波形同原信号的波形可能会有较大的区别。 基于这种编码技术的编码系统一般称为声码器， 它主要用于在窄带信道上提供4.8 kb/s以下的低速语音通信和一些对延时要求较宽的应用场合（如卫星通信等）。 最常用的参数编码法为线性预测编码（LPC）。(3) 混合编码。 这种方法克服了原有波形编码与参数编码的弱点， 并且结合了波

16、形编码的高质量和参数编码的低数据率， 取得了比较好的效果。 混合编码是指同时使用两种或两种以上的编码方法进行编码的过程。 由于每种编码方法都有自己的优势和不足， 若是用两种， 甚至两种以上的编码方法进行编码， 可以优势互补， 克服各自的不足， 从而达到高效数据压缩的目的。 无论是在音频信号的数据压缩中， 还是后面章节将要描述的图像信号的数据压缩中， 混合编码均被广泛采用。17. 典型的图像格式有哪些图像格式即图像文件存放在记忆卡上的格式，通常有JPEG、TIFF、RAW等JPEG图像格式TIFF图像格式GIF图像格式FPX图像格式RAW图像格式18. 常见的音频编码技术有哪些 说明他们各自的特

17、点 增量调制（DM）是一种比较简单且有数据压缩功能的波形编码方法。可以看出， 当输入模拟信号的变化速度超过了经解码器输出的预测信号的最大变化速度时， 就会发生斜率过载。 增加采样速度， 可以避免斜率过载的发生。 但采样速度的增加又会使数据的压缩效率降低。： 当输入信号没有变化时， 预测信号和输入信号的差会十分接近， 这时， 编码器的输出是0和1交替出现的， 这种现象就叫做增量调制的“散粒噪声”。自适应差分脉冲编码调制若输入的音频信号是话音信号， 使用8 kHz采样频率进行均匀采样， 而后再将每个样本编码为8位二进制数字信号， 则我们就可以得到数据率为64 kb/s的PCM信号， 这就是典型的脉

18、冲编码调制。差分脉冲编码调制的中心思想是对信号的差值而不是对信号本身进行编码。 这个差值是指信号值与预测值的差值。子带编码首先用一组带通滤波器， 将输入的音频信号分成若干个连续的频段， 并将这些频段称为子带。 然后， 再分别对这些子带中的音频分量进行采样和编码。 最后， 再将各子带的编码信号组织到一起进行存储或送到信道上传送。变换域编码将输入信号直接转换到频域， 然后在频域划分各频段， 根据不同的频段能量大小分配码字然后编码， 收方解码后再用相应的反变换转换成时域信号矢量量化线性预测编码19. 图形信有什么区别？息数字化过程主要包括哪些步骤？它与音频信息数字化主要过程：采样-量化-编码 图像与

19、音频信息数字化一样包括两方面内容：采样-量化。音频信息的采样是在时间上将连续信号离散化的过程；而图像信息的离散化是空间上连续变化图像的离散化，音频的量化过程是在采样值的幅度上进行离散化处理；而图像量化的过程是对样点灰度级值的离散化。20.图像压缩方法安所采用的技术可分为几类 1） 预测编码（Predictive Coding）。 预测编码是一种针对统计冗余进行压缩的方法， 它主要是减少数据在空间和时间上的相关性， 达到对数据的压缩， 是一种有失真的压缩方法。 预测编码中典型的压缩方法有DPCM和ADPCM等， 它们比较适合于图像数据的压缩。 （2） 变换编码（Transform Coding）

20、。 变换编码也是一种针对统计冗余进行压缩的方法。 这种方法将图像光强矩阵（时域信号）变换到系数空间（频域）上进行处理。 常用的正交变换有DFT（离散傅氏变换）、 DCT（离散余弦变换）、 DST（离散正弦变换）、 哈达码变换和Karhunen-Loeve变换。 3） 量化和矢量量化编码（Vector Quantization）。 量化和矢量量化编码本质上也还是一种针对统计冗余进行压缩的方法。 当我们对模拟量进行数字化时， 必然要经历一个量化的过程。 在这里量化器的设计是一个很关键的步骤， 量化器设计的好坏对于量化误差的大小有直接的影响。 矢量量化是相对于标量量化而提出的， 如果我们一次量化多个

21、点， 则称为矢量量化。 （4） 信息熵编码（Entropy Coding）。 根据信息熵原理， 用短的码字表示出现概率大的信息， 用长的码字表示出现概率小的信息。 常见的方法有哈夫曼编码、 游程编码以及算术编码。 （5） 子带编码（Sub-band Coding）。 子带编码将图像数据变换到频域后， 按频率分带， 然后用不同的量化器进行量化， 从而达到最优的组合。 或者是分步渐近编码， 在初始时对某一频带的信号进行解码， 然后逐渐扩展到所有频带， 随着解码数据的增加， 解码图像也逐渐地清晰起来。 此方法对于远程图像模糊查询与检索的应用比较有效。 （6） 结构编码（Structure Coding）， 也称为第二代编码（Second Generation Coding）。 编码时首先求出图像中的边界、 轮廓、 纹理等结构特征参数， 然后保存这些参数信息。 解码时根据结构和参数信息进行合成， 从而恢复出原图像。 （7） 基于知识的编码（Knowledge-Based Coding）。 对于人脸等可用规则描述图像， 利用人们对其的知识形成一个规则库， 据此将人脸的变化等特征用一些参数进行描述， 从而用参数加上模型就可以实现人脸的图像编码与解码。图像压缩算法的总体框图如图4.3-1所示。