数字媒体导论ppt课件.ppt
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1、1,多媒体技术导论,2015.9.7,2,数字媒体技术导论,3,引言,课程概要课程资料课程内容及安排考试方法,4,课程概要,授课目的深入理解数字媒体技术基础;掌握数字媒体信息的基本处理方法;了解数字媒体技术的前沿研究进展和发展方向,为开展更深入的科学研究打下扎实基础。课程内容数字媒体技术导论:概念、原理、应用前景、最新技术、学科发展方向。数字媒体技术基础:数字图像、视频处理的基本方法和技术。关键技术专题:数字媒体编码、媒体分析与检索、数字版权管理、网络流媒体技术等。,5,课程资料,参考资料林福宗 ,多媒体技术基础(第3版),清华大学出版社,2009年张文俊 等,数字媒体技术基础,上海大学出版社
2、,2007北京大学数字媒体研究所数字媒体技术基础课程, http:/ ,多媒体技术基础教学课件其他资料,6,课程内容及安排,第一部分:数字媒体导论(4课时)第二部分:数字媒体基础(8课时)数字彩色图像基础(2课时)图像/视频处理基础(6课时)第三部分:数字媒体关键技术(新技术专题)多媒体压缩编码技术(6课时)多媒体分析与检索技术(10课时)多媒体通信技术(自学)数字版权管理技术(自学)第四部分:课程设计及复习(4课时),7,考试方法,平时作业(30%)大作业(70%,其中课堂Presentation 20%)1. 视频字幕检测2. 场景文字检测3. 人脸属性检测4.人的属性检测5. 视频拷贝检
3、测6. 基于sift的图像拼接7. 基于Leaf的植物种类识别,重要事项,明确分工1)可运行程序2)程序源代码,源代码必须有足够的注释3)设计文档、系统说明文档、人员分工、课程体会4)ppt每周进行过程报告,8,第一讲,Introduction to Digital Media Technology,数字媒体技术导论,注:本部分内容主要参考北京大学数字媒体研究所数字媒体技术基础课件,9,提纲,数字媒体的基本概念数字媒体技术的原理数字媒体标准简介数字媒体的应用,10,一、数字媒体的基本概念,11,什么是多媒体:定义,Multimedia释义Multi (Latin multus) - many;
4、 much; multipleMedium (Latin medius)- a substance regarded as the means of transmission of a force or effect; a channel or system of communication, information, or entertainment (Merriam-Webster Dictionary )多媒体Multimedia: 文本、图形、图像、视频和音频的组合形式,使其内容更丰富,更便于交流。数字媒体Digital Media: 以数字化的形式存储、处理和传播信息的媒体,以网络为
5、主要传播载体,并具有多样性、互动性、集成性等特点。,Multimedia,Multi,Media,什么是多媒体:A Big Picture,多媒体,多媒体系统,网络,分布式多媒体系统,13,多媒体的特性,多媒体强调的是使用多种媒体、综合表达信息内容并进行交互式处理的技术。从本质上来说,具有三种最重要的特性:媒体的多样性,其中至少有一种连续媒体;媒体的集成性(综合性),多种不同媒体综合地表现某个内容,取得更好的效果;处理的交互性,使人们获取和使用信息的过程中具有细粒度的控制和操纵能力。,14,多媒体:分类,最常见的分类方法是基于感觉文本图像音频(语音)视频基于描述空间中时间维分类时间独立(离散)
6、文本、图形、图像时间依赖(连续)音频、视频、语音、动画基于描述空间中空间维分类1D媒体单声道语音、音乐 2D媒体双声道音乐、图像、二维图形3D及多维媒体三维图形 , 全景图像 , 空间立体声音乐,15,复合媒体,超文本(Hypertext)利用超链接,允许非顺序读写的文本;超媒体(Hypermedia)超文本在多媒体方面的扩展,其节点不仅是文本,还可能是图像、视频、音频等。超视频(Hypervideo)通过链接和锚点文字,将视频集成到超媒体结构中。In hypervideo, the video content is not regarded as a mere illustration, b
7、ut can also be structured through links defined by spatial and temporal dimensions.,16,计算机科学领域内的多媒体技术体系,媒体处理和编码包括媒体内容分析、检索、安全,音频/图像/视频的处理和压缩等。媒体工具、端系统和应用程序超媒体系统、用户接口、编著系统、多模态交互和集成等。媒体系统支持和网络媒体网络传输系统、网络流媒体,乃至网络协议、Internet、OS等。,媒体处理和编码,媒体系统支持和网络,媒体工具、端系统和应用程序,17,数字媒体技术的研究内容,核心关键技术数字媒体信息处理技术:视音频编码压缩、图像
8、/视频内容分析、语音识别等;数字媒体传输技术:网络流媒体、P2P、无线多媒体传输等;数字媒体内容管理技术:多媒体数据库、数字版权管理、数字信息保护、数字媒体集成分发等。关联支持:数字媒体信息获取与输出技术:图像/视频采集技术与设备、三维显示技术与设备等;数字媒体存储技术:海量分布存储等。扩展应用:图形与动画技术:图形输入、图形建模、图形处理与输出、复杂物体造型、表演动画等;虚拟现实技术:动态虚拟环境建模、实时三维图形生成、立体显示与传感器等。,18,数字媒体:编码、理解、传输与安全,18,19,为什么数字媒体很重要?,数字媒体无处不在Mega Trend 1:所有设备和内容数字化 海量的多媒体
9、数字图书馆;Mega Trend 2:计算、通信、内容、消费电子融合(4C);Mega Trend 3:网络与多媒体的融合为个人与社会提供了更宽广的虚拟媒体世界与自我展示平台,如Youtube;Mega Trend 4:虚拟混和现实。Conclusion:多媒体是信息技术发展的必然趋势数字媒体技术应用广泛家庭娱乐、教育培训、视频会议、远程医疗数字影视、数字游戏、数字广播、数字出版、数字广告国家产业与经济发展数字音视频产业是电子信息产业的重要组成部分,主要由视频类、光盘类、音频类等产业群组成,产值约占信息产业产值的三分之一。 2008年数字视音频产业年产值已达9000万元,超过通信产业成为信息产
10、业第一大产业。2010年达到15000亿,成为国民经济第一大支柱产业。新经济时代,数字媒体产业提供了大量就业与创业机会 !,数字内容产业是一个以创意为核心、以数字化为主要表现形式的新型产业群。是基于信息技术,由内容制作、内容服务、内容渠道等行业中的企业协作实现产业价值的综合性产业群体,是服务业中最具活力和创造力的部分,具有较长的产业链,同时又具有较强的增长带动性。因此,重点发展数字内容产业是一个国家级的战略决策。 在数字信息技术及互联网的高速发展推动下,以网络游戏、数字动漫、数字出版、数字学习、移动内容、数字视听、其他网络服务、内容软件为代表的数字内容产业(Digital Content In
11、dustry)快速发展,已经引起了国家的高度重视和积极推动。目前,中国数字内容产业规模继续保持快速增长,其市场规模已经超过了2000亿元。未来几年,中国数字内容产业仍将保持30%以上的高速增长态势。数字内容产业作为智力密集型、高附加值的新兴产业,已列入国家国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要、文化建设“十一五”规划。我国“十一五”规划纲要明确提出,鼓励数字内容产业发展,积极发展信息服务业。,21,所有设备和内容数字化,All Devices and Content are going Digital,22,Mega Trend 1:海
12、量的多媒体数字图书馆,The Digital “Library”,23,Mega Trend 2:从2C到4C,Innovation,1985,1990,1995,2000,2005,Demand,Any Time, Anywhere, Any Device,COMPUTING,COMMUNICATIONS,24,计算、通信、内容、消费电子融合(4C),BROADBAND/Wired and WirelessEntertainment,E-Business, Services,MEDIAPre-Recorded Content Personal Media,Conditional Access
13、/Cable, Satellite, Broadcast, Wireless Services,Entertainment,Any Content+, Any Place, Any Device, Any Time,+ As Authorized,MOBILE MULTIMEDIAEntertainment,Personal Pictures and Video, Services,25,Mega Trend 3:虚拟媒体世界与自我展示平台,Flickr:世界上最大的在线照片管理和共享站点(),26,Mega Trend 3:虚拟媒体世界与自我展示平台,Youtube:全球最大的视频博客网站(
14、),27,Mega Trend 4:虚拟混合现实,真实世界与虚幻世界的融合,28,Mega Trend 4:虚拟混合现实, 梦想人,29,Mega Trend 4:虚拟混合现实,清明上河图,30,作业1,在混合现实应用中(),用到了哪些相关技术(计算机视觉、图形学、3D建模)?请结合mxr尽可能详细的列举并描述。,31,课程回顾数字媒体导论,数字媒体的基本概念多媒体的定义、特性、分类、技术体系、研究内容、关键技术等数字媒体技术的原理媒体数字化(Digitalization)媒体描述(Representation)媒体传输(Communication / Delivery)媒体管理与消费(Man
15、agement & Consumption)数字媒体标准简介数字媒体应用,32,二、数字媒体技术的原理,33,多媒体技术,媒体数字化(Digitalization)采样、压缩、编码媒体描述(Representation)结构描述、特征描述、应用描述媒体传输(Communication / Delivery)流媒体、P2P媒体管理与消费(Management & Consumption)媒体展现、 浏览、检索、数字版权管理,34,媒体生产-消费链,多媒体作品(文档),媒体集成,媒体编辑/描述,媒体采集/数字化,网络,媒体传输,媒体管理与消费,文本,图像,音频,视频,媒体展现,媒体管理与消费,媒体
16、展现,媒体编辑/描述,媒体采集/数字化,媒体编辑/描述,媒体采集/数字化,媒体编辑/描述,媒体采集/数字化,35,媒体数字化,为什么要数字化?通用的存储和传输格式适用于光盘存储和 远距离传输准确可靠,没有累计失真,属于无损传输和存储数字化后处理更方便,易于编辑媒体数字化关键技术采样(Sampling)量化(Quantizing)压缩(Compression)与编码(Coding),36,数字化过程,三步骤采样(Sampling)量化(Quantizing)压缩(Compression)与编码(Coding),Step 1: 采样与失真,通过某种频率的采样脉冲将模拟信息的值取出,变连续的模拟信息
17、为离散信号。(A/D)采样定理:采样频率原始信号频率的2倍时, 采样信号才可以保真地恢复为原始信号。,Step 2:量化与失真,将采样样本的幅度按照量化级别决定其取值的过程。目的是将采样样本的幅度值离散化。量化之前需要规定量化级,比如8级,16级等。,39,Step 3:编码与压缩,编码用相应位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级。如果有N个量化级位,那么对应的二进制位数就为log2N。当N16,二进制需要4位。经过编码之后,每个样本都表示为相应的二进制代码。脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation),完成模拟信号的数字化(A/D),40,为什么需要数据压缩?,压缩
18、编码的原理从信息论的角度来看,压缩就是去掉信息中的冗余,即保留不确定的信息,去除确定的信息(可推知的),也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。信息冗余的例子你的朋友,Helen,将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。 (23*2+10=56个半角字符)你的朋友将于明天晚上 6点零5分在虹桥机场接你。 (20*2+3=43个半角字符)Helen将于明晚6点在虹桥接你。 (10*2+7=27个半角字符)结论:只要接收端不会产生误解,就可以减少承载信息的数据量。,一幅低分辨率彩色图像640 480, 24bit/pixel, 该图像数据量: 640 480 3=921,600B
19、yte=0.92MB连续视频信号640 480像素/帧,若30f/s,若不进行压缩处理,则1秒钟的数据量=0.9 30=27MB,一张600MB字节的光盘,能存放600/2720秒左右视频信号,一个电影需要200张光盘。,41,统计冗余空间冗余规则物体的物理相关性时间冗余视频与动画画面间以及音频帧间的相关性信息熵冗余编码冗余数据与携带的信息结构冗余纹理冗余规则纹理、相互重叠的结构表面视/听觉冗余视觉、听觉敏感度和非线性感觉知识冗余凭借经验识别,多媒体领域中的冗余分类,42,数据压缩,根据解压重建后的数据和原始数据之间是否具有误差,数据压缩分为无损压缩;(亦称无误差编码;无失真、无损、信息保持编
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