分布式媒体应用系统设计原理一.ppt

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1、1,分布式多媒体系统与技术,应用系统设计原理,2,A distributed multimedia system(DMS)is an integrated communication,computing,and information system that enables the processing,management,delivery,and presentation of synchronized multimedia information with quality-of-service guarantees.,分布式多媒体系统:Definition,3,分布式多媒体系统:Over

2、view,相 关 产 业,系统开发涉及的问题,应用系统的类型,使能技术,4,Resource ManagementData CompressionNetworkingMultimedia Operating SystemSynchronizationMultimedia ServerMultimedia Database System,分布式多媒体系统:Key Technologies,5,第一章：Hypermedia App,HyperText,Multimedia,HyperMedia,支持节点、链接等复杂的浏览关系引入多媒体表现、尤其是时间的概念,6,超媒体应用的核心问题：信息模型,构造

3、信息模型的目的就是提供一种计算机可以接受的（即最终可以用合适的计算机数据结构表示出来的）信息表示和处理方法。多媒体信息模型的基本任务就是：能够表示不同媒体数据的构造及其属性特征；能够指出不同媒体数据之间的相互关系，包括信息结构对高层应用语义的反映，以及媒体特性之间的关系，主要是时空特性关系。,7,分布式多媒体信息模型的主要特点：,数据的多样性：多媒体信息模型必须支持多种信息类型，包括对字符文本、向量图形、位图图象、数字音频、动画、数字视频等与应用无关的基本信息类型的准确定义，和对与应用有关的信息类型提供建模工具及在演示时将它们映射到基本信息类型的说明。,8,分布式多媒体信息模型的主要特点：,同

4、步特性：表现（Presentation）是多媒体信息系统所特有的，它不同于一般系统的显示，而是多种媒体数据的合成再现，加工再现，有交互性参与的创作再现。这其中同步问题被认为是多媒体系统的一个重要特征。,9,分布式多媒体信息模型的主要特点：,交互特性：交互性将向用户提供更加有效的控制和使用信息的手段和方法，同时也为应用开辟了更加广阔的领域。交互可以做到自由地控制和干预信息的处理，增加对信息的注意力和理解。当引入交互后，活动本身作为一种媒体便介入了信息转变为知识的过程。,10,分布式多媒体信息模型的主要特点：,组织结构：超媒体在高层上对节点和链的区分很适合表现文档结构的高层语义，直接反映了人类联想

5、式思维的模式，是多媒体信息最为有效的组织形式:超媒体文献各部分的结构关系对象之间的语义关系，如超链多媒体信息表现时的时空关系,11,分布式多媒体信息模型的主要特点：,分布特性：分布式多媒体信息模型应满足存储、编辑、传输、演示各阶段的要求:将数据本身与其表示分开，利于数据共享和建立有效的存储管理机制，同时，数据与其表示的分离还支持信息按类型的传输：对结构信息提供无误差传输，对数据提供不同质量的传输；同步方法应当基于相对时间概念，在数据和处理分布的情况下，相对时间的定义总能保证媒体对象间的时间关系；结构上基于超媒体，支持几个层次上的结构组合，这些结构可据需要对信息进行分解和组合，以便于管理和分布式

6、处理,12,1.多媒体同步,同步问题被认为是多媒体系统的一个重要特征 同步一般指多媒体系统中媒体对象间的时间关系，更广泛的概念则包括内容、空间和时间的关系。在多媒体系统的许多系统部件上都存在并应支持多媒体同步，如操作系统、通信系统、数据库、文档，以及应用程序等各个层次上。时间关系的定义可以是隐式的，也可以是显式定义的。,13,1.1 多媒体同步的基本概念,内容关系是指从某种数据定义媒体对象的相关性。例如，电子表格中的数据表可以显示为表格或图形，文本可以显示为格式文本或以文语转换的形式读出。其特点是相同的数据以不同的形式显示出来，这样可以使系统能够自动地升级相同数据的不同视图（view）。,1.

7、1.1 多媒体同步问题的范畴,14,空间关系是指多媒体演示中某一时间点上对象在输出设备上的布局关系。对于立体声音频输出设备则指演示中音频源的定位（如在视频会议中产生临场感，有位置次序感）。,1.1 多媒体同步的基本概念,1.1.1 多媒体同步问题的范畴,15,时间关系不仅指基本的反映媒体对象之间简单的出现顺序的“时序关系”，还应包括由活动的媒体对象间通过消息传递或状态访问产生进一步动作的“制约关系”，并考虑在多媒体演示过程中，“用户交互”对媒体对象活动的影响。,1.1 多媒体同步的基本概念,1.1.1 多媒体同步问题的范畴,16,1.1 多媒体同步的基本概念,1.1.2 对象内和对象间同步：对

8、象内同步,一个跳动的小球视频序列中帧之间的对象内同步,17,1.1 多媒体同步的基本概念,1.1.2 对象内和对象间同步：对象内同步,AVS文件结构示意图,18,1.1 多媒体同步的基本概念,对象间同步指媒体对象之间的同步同步定义方法,1.1.2 对象内和对象间同步,19,1.1 多媒体同步的基本概念,在现场同步（live synchronization）中，同步的目的是准确再现一个演示中在采集过程就存在的时间关系。例如，在两个人进行讨论的一个计算机会议中，现场同步包括音频/视频的唇同步，以及屏幕显示中鼠标指针的移动与讲话的同步。在目的端要同样再现源端的信号关系。其根本要求是根据在媒体对象的采

9、集阶段就存在的时间关系显示数据。,1.1.3 现场同步和合成同步,20,1.1 多媒体同步的基本概念,在合成同步（synthetic synchronization）中，每个对象数据都是独立生成的，时间关系是人工定义的。合成同步通常用在演示和用来生成新的复合多媒体对象的系统中，它强调的是支持媒体对象间灵活的同步关系。合成同步有两个阶段：定义阶段要有合适的方法充分定义对象间的时间关系，演示阶段是在运行时保证以同步的模式显示数据。,1.1.3 现场同步和合成同步,21,1.1 多媒体同步的基本概念,1.1.4 同步的服务质量,一个媒体对象内同步的一些QoS参数,22,1.1 多媒体同步的基本概念,

10、1.1.4 同步的服务质量,对象间同步的QoS参数,23,1.2 同步参考模型,同步参考模型体现了不同层次上对于同步的要求。每层实现一个由适当的接口提供的同步机制，这些接口可以用于定义和保证时间关系。,24,1.2 同步参考模型：接口和任务,25,1.3 同步定义方法,方法要支持对象的一致性和维护同步定义；媒体对象在定义中应保持为一个逻辑单元。方法应提供对媒体对象内容的某种抽象机制，以允许按照媒体对象的一部分定义时间关系，但同时保持媒体对象为一个逻辑单元。所有类型的同步关系应当方便描述。应支持时间相关、以及时间无关的媒体对象的集成。定义方法应支持定义QoS需求；最好定义方法本身要能够直接表述。

11、要支持大型的复杂的同步场景的分层描述。,26,1.3同步定义方法,1.3.1基于时间片的定义法,两个对象间的基本时间关系,27,1.3同步定义方法,1.3.1基于时间片的定义法,基于时间间隔的方法中的操作,28,1.3同步定义方法,1.3.1基于时间片的定义法,一段配有解说（Audio）的幻灯演示（Slidei,1=i=n）在这种方法中可以描述为：Slide1 cobegin(0)Audio Slidei before(0)Slidei+1,1=i=n,29,1.3同步定义方法,1.3.1基于时间片的定义法：评价,30,1.3同步定义方法,1.3.2基于时间轴的定义法,将媒体对象映射到一个时间

12、轴上，每个对象的启动、结束、持续时间都表示在时间轴上，对象与轴关联，彼此之间互不影响,31,1.3同步定义方法,1.3.2基于时间轴的定义法：评价,32,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：分层模型,33,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：参考点模型,34,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：OCPN,M，标记(token)集合,资源集合有,时间间隔集合,有向弧集合,变迁节点集合,位置节点集合,35,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：OCPN,OCPN的触发规则是：当一个变迁节点ti的每个输入位置节点都有解锁标记(unlocked t

13、oken)时，该变迁节点立即触发；一旦一个变迁节点ti触发，即从其每个输入位置节点移出标记加到其输出位置节点上；一个位置节点pj得到一个标记后，在其运行时间j内处于活动状态，该标记处于加锁状态(locked)；j后或pj变为非活动状态时，标记变为解锁状态。,36,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：OCPN,37,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：OCPN,38,1.3同步定义方法,1.3.3基于控制流的定义法：评价,基于控制流的同步定义最大的缺陷就是定义复杂，操作起来十分不便。例如，Timed Petri Net是很强大的描述工具，但是如何快速正确的生成这样的描

14、述却是有待解决的问题。,39,1.3同步定义方法,1.3.4 基于事件的定义法,基于事件（Event-based）的同步定义方法中，演示动作由同步事件来初始化。典型的演示动作包括：启动一个演示 停止一个演示 准备一个演示 初始化演示动作的事件可以是外部的（如由计时器生成），也可以是由演示中与事件相关的媒体对象生成的内部事件（如媒体对象到达某一个LDU）。,40,1.3同步定义方法,1.3.4 基于事件的定义法,41,1.3同步定义方法,1.3.4 基于事件的定义法：评价,42,1.3同步定义方法,1.3.5 事件驱动的多媒体同步方法,“事件驱动”是指系统的运行表现为一系列动作的执行，而只有事件

15、才能激发动作。动作即是对事件的响应。动作将改变系统的运行状态，如演示的暂停、继续、退出等，逻辑内容的跳转，启动、停止、移动对象等。基本事件有定时器事件（timer）、按钮事件（button-click）等。,43,1.3同步定义方法,1.3.5 事件驱动的多媒体同步方法：定时器事件与虚拟时间,保证时序关系（先后、同时）,44,1.3同步定义方法,1.3.5 事件驱动的多媒体同步方法：按钮事件,最常见的交互方式是通过鼠标点按按钮，以此来改变系统的运行状态，选择或改变演示的内容。为描述复杂动作设计的面向对象的描述语言ArkScript内嵌在系统中，用来描述演示过程中必需的动作：语言的基本要素、描述

16、动作的函数、对象属性等,45,1.3同步定义方法,1.3.5 事件驱动的多媒体同步方法：基于时间的数据对象播放等事件,把不确定的时间转化成确定的时间,46,1.3同步定义方法,1.3.5 事件驱动的多媒体同步方法,“事件驱动”是指系统的运行表现为一系列动作的执行，而只有事件才能激发动作增强时间轴和Script的有机结合兼顾了同步定义的方便性和应用程序的灵活性与交互性实现的工具已成功地用于国家大型多媒体信息系统的研制,47,2.超媒体结构,是内容与结构的建模，反映的是高层的信息语义关系 超媒体是多媒体信息最为有效的组织形式，此观点已在学术界和应用领域得到了广泛的认同，因此，超媒体的研究也受到普遍

17、重视。其实现趋势为，或是开放、分布但相对低性能的，或是精细但专用的。前者构成开放标准：如MHEG、HyTime、WWW，后者构成为学术或商业目的建立的无数的系统，并多以Dexter为参考。但目前尚没有一个标准化的方法组合复杂、交互的多媒体演示，将其存储在媒体上，通过网络传输，并能在任何其他人的机器上播放。,48,参考文献,Roure1997D.D.Roure and W.Hall.Distributed Multimedia Information Systems.IEEE Multimedia,1997,Oct-Dec:68-73 Little1990cT.D.C.Little,A.Ghaf

18、oor.Multimedia Object Models for Synchronization and Database.In:6th Data Engineering Conference,20-27 Blakowski1992Gerold Blakowski,Jens Hubel,Ulrike Langrehr.Tool Support for the Synchronization and Presentation of Distributed Multimedia.Computer Communications,1992,15(10):611-618 Little1990aT.D.C

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