多媒体处理的关键技术范文

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技术教学，教师在课堂上利用计算机多媒体技术可以激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性等等。本文将主要对计算机多媒体技术的关键性技术进行研究，分别从：计算机多媒体技术概述、多媒体关键技术研究、计算机多媒体技术关键技术的实际应用三个部分进行阐述[1]。

一、计算机多媒体技术概述

计算机多媒体技术是将声音、文字、视频、图像、动画等结合为一体的先进技术，它具有集成性与交互性。它能够将数字信息通过界面显示出来，随着我国科技的日新月异，计算机多媒体技术也被充分赋予了时展新特点，同时具备了显示各种形式的媒体特点[2]。计算机多媒体技术充分改变了人们获取信息的渠道与方式，它应用范围逐渐扩大，我国的教育教学、现代化工业生产、传媒广播教学等方面，都运用到了计算机多媒体技术。

二、计算机多媒体技术的应用与发展趋势分析

多媒体技术的出现，极大地改变了人们传统的生活方式和工作方式，无论是我们日常的工作、生活、还是娱乐都有多媒体技术的身影。尤其是随着计算机的发展，计算机技术与多媒体技术的结合而形成的计算机多媒体技术使得多媒体技术的发展到了一个新台阶[3]。笔者认为随着社会的进步，技术的创新，未来多媒体技术必将得到更大的发展。我们通过对计算机多媒体技术的应用进行分析阐述，就是想探索出计算机多媒体技术的发展道路，从而为计算机多媒体技术今后的应用发展提供一定的指导意义，推动多媒体技术应用持续稳步发展，这是多媒体技术发展的需要，也是社会发展的需要。

三、计算机多媒体关键技术研究

随着计算机多媒体技术的广泛应用，人们的生活方式发生了巨大的改变。我们必须加强对计算机相关技术尤其是加强对计算机多媒体关键技术的研究，这样才能够计算机多媒体技术今后的发展提供良好的建议。那么何谓计算机多媒体关键技术呢？计算机多媒体的关键技术是解决视频、音频信号的获取和处理，包括多媒体数据的压缩编码和解码技术以及多媒体数据的输出技术。主要应用于通信、娱乐和计算机的融合，为解决电视数字化及高清晰度提供了切实可行的方案。

（一）视频压缩技术

传统的压缩编码是以集合论为基本，它没有充分考虑到接受者的主管能动性与事件本身含义[4]。因此压缩编码的发展是从信息论开始的一个不断在更新完善的过程。按照信源的统计特点可以分为：预测编码、小波编码、矢量量化编码[5]、转码编码等方法，根据图像传达景物特点可以分为图形编辑与基于内容的编辑。基于内容压缩编码方法是当前最先进的压缩方法。

（二）视频点播技术

近年来，多媒体服务范围越来越广泛，视频点播技术的发展是计算机与网络技术发展的产物，它将计算机、通信、电视等技术结合起来改变了传统视频点播方式，实现了人们随意收看电视节目的想法。视频点播技术的运用改变了传统死板的教学模式，教师可以通过视频点播技术让课堂教学更加富有趣味性，调动学生学习的积极性[6]。视频服务系统实现功能的核心是视频服务器，视频服务器是视频点播技术实现的主要载体，它充分保障了视频播放的质量。

（三）多媒体数据库技术

多媒体信息通常都是非格式化的数据，它具有数据存储分散、存储对象复杂等特点。当前多媒体资料管理工作开展得不是很好，它需要良好的数据模型为基础，利用引入封装、对象、多态、继承等概念来描述其对象[7]。将面向对象程序设计语言和数据库技术充分融合起来是当前多媒体系统研发的主要方向。

（四）虚拟现实技术

虚拟现实技术是一个集成技术，它涉及到很多学科，如：计算机图形学、传感技术、人工智能、网络技术等，利用计算机可以合成真三维画面，从而达到栩栩如生的效果。虚拟现实主要是通过计算机来形成逼真实体，用户通过感官可以充分感受到这一技术的带来的先进性与趣味性。目前虚拟现实在航天、军事、医疗、娱乐等方面都得到了广泛应用。

本文分别从计算机多媒体技术概述、多媒体关键技术研究、计算机多媒体技术关键技术的实际应用，三个部分对计算机多媒体技术的关键性技术进行了相关研究。随着计算机技术的发展，多媒体技术已经在各大领域上都得到了广泛应用，而计算机多媒体技术的关键技术在视频点播，视频压缩、多媒体数据库、流传媒技术、以及虚拟现实技术上也都起到了至关重要的作用，迄今为止，多媒体技术的发展在我国已经取得了不小的进步，同时，多媒体技术也为人们的生活提供了很多方便，然而随着社会的进步与创新，我们必须不断寻找自身的不足，去探索更为先进的多媒体技术，让我国未来多媒体技能够获得更大的发展，相信随着时代的进步，多媒体技术发展一定会越来越好。

作者:从继成 单位:黄淮学院

参考文献

[1]饶军辉,王捷.计算机多媒体技术的应用研究[J].电脑与电信,2010(12):53-54+57.

[2]杨铭.计算机多媒体技术应用的研究[J].数字技术与应用,2014(09):225.

[3]张勇.计算机多媒体技术的应用研究[J].电子技术与软件工程,2014(23):93.

[4]陈逸舟.计算机多媒体技术研究[J].信息技术与信息化,2014(06):179-180.

[5]惠红梅.计算机多媒体技术的应用现状分析[J].电子测试,2013(07):223-224.

[6]刘颖,王磊,郝锦峰.计算机多媒体技术的研究与发展前景分析[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2013(02):195-196.

[7]董俊.计算机多媒体技术的应用研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013(18):25-26.

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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)22-5531-02

Discussion on Teaching the Course of Multimedia Technology and Application in the Speciality of Computer

ZHANG Jing

(College of Information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)

Abstract: The discussion on teaching the course of multimedia technology and application includes essential requirements of teaching, period assignment and experiment teaching. Through near three year practices, the teaching effect is good.

Key words: multimedia technology; period distribution; experimental teaching

1 课程的性质、目的和任务

《多媒体技术及应用》是计算机科学与技术专业的专业选修课。本课程从多媒体技术原理和应用的视角，对多媒体的主要应用领域和相关技术做了全面的介绍。主要内容包括：多媒体计算机系统；多媒体音频处理技术；计算机动画；多媒体视频处理技术；数字图像处理技术；数据压缩、编码技术；多媒体电子出版物和著作工具。通过学习这些内容，为今后开展多媒体领域的研究和开发工作，打下良好的基础。

2 课程教学内容的基本要求、重点和难点

第1章多媒体技术概述

重点：多媒体技术的概念，多媒体数据的特性与表现形式，多媒体关键技术。

1) 多媒体的概念 掌握多媒体技术的定义、分类。

2) 多媒体数据的特性与表现形式掌握多媒体数据的特性与表现形式。

3) 多媒体关键技术 理解多媒体关键技术。

第2章多媒体计算机系统

重点：多媒体计算机系统的层次结构，磁存储系统的工作原理，显示系统及其工作原理。

1) 多媒体计算机系统的组成掌握多媒体计算机系统的层次结构。

3) 磁存储系统及工作原理掌握磁存储系统的工作原理，理解磁盘阵列RAID技术。

3) 显示系统及其工作原理掌握液晶显示系统的工作原理，理解显卡的工作原理。

第3章多媒体光盘存储系统

重点：光盘的结构与记录信息的原理。难点：光驱读取光盘的方式。

1) 光盘存储系统了解光盘存储系统的特点和分类，掌握光驱读取光盘的方式。

2) 光盘的标准了解常见光盘的标准，掌握VCD和DVD技术的区别。

3) 光存储介质的结构与工作的原理掌握光盘的结构与记录信息的原理。

第4章多媒体音频信息处理

重点：音频文件的格式，MIDI的工作原理，音频处理软件cool edit。难点：音频信号的数字化。

1) 音频信号及其概念 了解音频信号的形式，理解声音的三要素。

2) 声音信号的数字化掌握模拟音频信号的数字化过程。

3) 声卡理解声卡的工作原理及性能指标。

4) 音频文件的格式与处理软件理解声音文件的格式，掌握音频处理软件cool edit

5) 乐器数字接口---MIDI了解MIDI系统的组成，理解MIDI的工作原理。

第5章数字图像处理技术

重点：图像处理中的色彩学知识，图像文件格式。难点：图像数字化过程，PhotoShop用法。

1) 数字图像处理概述了解数字图像的概念，理解图像的分类。

2) 数字图像处理的主要研究内容了解数字图像处理的主要研究内容。

3) 图像与图像数字化过程 掌握图像数字化过程及原理

4) 图像处理中的色彩学知识理解色彩模型、色彩三要素、颜色深度和位平面

5) 位图绘画与编辑理解滤镜、通道、图层、蒙版的概念。

第6章计算机图形学与图形处理技术

重点：矢量图格式的特点，三维真实感图形的生成技术

1) 计算机图形学概论了解图形的概念，理解图像和图形的区别。

2) 三维真实感图形技术掌握三维真实感图形的生成技术。

3) 矢量图格式与绘图软件理解矢量图格式的特点，了解常见的绘图软件

第7章多媒体视频信息处理

重点：视频的数字化过程，视频文件的类型，YUV模型。难点：premiere的使用。

1) 视频基础知识理解视频的定义、了解视频的分类

2) 广播电视信号及其标准了解广播电视信号制式，理解YUV与RGB彩色模型。

3) 视频的数字化过程掌握视频的数字化过程，理解数字视频的采样格式

4) 视频文件的类型和处理软件理解视频文件的类型，掌握premiere的使用。

第8章计算机动画

重点：计算机动画的主要技术与方法

1) 计算机动画的概念理解计算机动画的定义。

2) 实现计算机动画的主要技术与方法理解计算机动画的主要技术与方法。

第9章多媒体数据压缩与编码

难点：统计、预测、变换编码的工作原理，JPEG和MPEG压缩编码和算法。

1) 数据压缩编码技术概述理解有损压缩和无损压缩、理解对称压缩和不对称压缩。

2) 统计编码、预测编码、变换编码理解统各种编码的思想。

3) 静态图像压缩标准JPEG和运动图像压缩标准MPEG掌握 JPEG和MPEG压缩编码原理。

第10章 多媒体电子出版物与著作工具

重点：理解多媒体著作工具的分类。难点：掌握Authorware的使用。

1) 多媒体著作工具了解多媒体著作工具的特点，理解多媒体著作工具的分类

2) 常用多媒体著作工具介绍了解常用的多媒体著作工具，掌握Authorware的使用

3) 教学方式及学时分配

4) 实验教学环节

3 结束语

为了激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性,笔者在近三年的教学过程中以“案例教学法”为导向，围绕以上教学内容设计了很多视频、音频、图像、动画方面的实用案例，这些案例都是在我们的日常生活中能应用到的，例如在图像处理中制作个人证件照，视频处理中给视频制作字幕配背景音乐等等。在课程结束时,绝大部分学生可以完成一个完整的多媒体作品,部分同学还将自己的作品上传优酷等视频网站，有很高的点击率。实践证明,这些方法不仅提高了课程的教学效果，而且对学生今后的工作和生活也是非常有帮助的。

参考文献：

[1] 钟玉琢.多媒体技术基础及应用辅导与实验[M].北京:高等教育出版社,2005.

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一、数字图书馆概述

数字图书馆是一门全新的科学技术，也是一项全新的社会事业。简而言之，数字图书馆是一种拥有多种媒体内容的数字化信息资源，能够为用户提供方便、快捷、高水平的信息化服务机制。数字图书馆不是图书馆实体，它对应于各种公共信息管理与传播的现实社会活动，表现为各种新型信息资源组织和信息传播服务。它借鉴图书馆的资源组织模式、借助计算机网络通讯等高新技术，以普遍存取人类知识为目标，创造性地运用知识分类和精准检索手段，有效地进行信息存储，使人们获取信息消费不受空间的限制，也不受时间的限制。

“数字图书馆”从概念上讲可以理解为两个范畴：数字化图书馆和数字图书馆系统，涉及到两个工作内容：一是将纸质图书转化为电子版的数字图书;二是电子版图书的存储，交换，流通。

二、数字图书馆产生背景

随着信息技术的发展，需要存储和传播的信息量增大，信息的种类和形式更加丰富，传统图书馆的机制显然不能满足现在需求。因此，人们提出了数字图书馆的设想。数字图书馆是一个电子化信息的仓储，能够存储大量各种形式的信息，用户可以通过网络访问它，方便获得这些信息，并且其信息存储和用户访问不受地域的限制。

数字图书馆随着信息时代的发展，它不但包含了传统图书馆的功能，向社会公众提供相应的服务，还融合了其他信息资源（如博物馆、档案馆等）的一些功能，提供综合的公共信息访问服务。也可以说，数字图书馆将成为未来社会的公共信息中心和枢纽。信息化、网络化、数字化，这一系列的名词符号其根本点在于信息数字化;同样电子图书馆、虚拟图书馆、数字图书馆，不管用什么样的名词，数字化也将是图书馆的发展方向。

三、从计算机领域的研究角度出发，数字图书馆的研究和开发的若干关键技术如下

1.数字图书馆系统结构模型

数字图书馆是一个相当复杂的系统，必须有统一、规范和系统化的模型作为研究和开发数字图书馆的理论指导和前提。对数字图书馆模型的研究，根据建模侧重点不同，可以将系统模型分为：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。这五种模型各有所长，如何将其结合和统一，形成对数字图书馆的相对完整刻画，还需要做更多的研究。

2.数字图书馆资源管理

数字图书馆研究和建设的迅速发展，系统资源和信息资源已显得非常更加重要，如何有效、合理地管理和利用有限的系统资源和信息资源满足数字图书馆的各种需求，是资源管理研究的主要内容。其中包括资源管理的机制和策略、管理模型和优化算法等。

3.分布式多媒体同步

在数字图书馆的通信中有时不仅需要实时、等时地传输多媒体数据，而且需要各种媒体对象间保持时间和空间的同步约束。实时性、等时性和同步性是多媒体通信的基本特点，也是实现多媒体通信的关键技术和基础。同步性要求各种媒体在传输后仍然保持原来时间和空间上的制约关系。目前国际上关于多媒体同步模型的研究可分为时间线模型、层次模型和参考点模型三大类。各种媒体信息时态关系的研究也是多媒体同步中的重要组成部分。目前多媒体同步模型的研究较深入，人们提出了很多模型，但还没有一种比较完善的、能够满足数字图书馆通信要求的分布式多媒体同步模型。

4.多媒体数据库

多媒体数据库技术是以有效管理大量多媒体数据和相关信息为目标的数据库系统，它是开发数字图书馆的关键技术之一，是多媒体、图像处理和识别、人工智能和数据库技术相结合的产物。数字图书馆的媒体资源内容的组织方式将与传统的方式不同。其内容将按照用户需求挑选的高价值知识内容，经过分类、编辑、整理、加工，变成需用者易于接受的形式。它是一种有很大增值、有序的知识库，会出现新的知识产权关系。数字图书馆将资源分为元数据和对象数据。对象数据是指数字化的文本、图像、声音、影像等，元数据则是那些描述和管理对象数据的数据。对象数据呈分布式存放在各地的资源点内，元数据则有必要集中在数字图书馆中心的超大规模服务器上，用户查询时，中心调度系统通过元数据调度各对象数据库数据以提供服务。

5.基于内容的信息检索

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一、 前言

随着LTE网络建设的深入发展，国内主要电信运营商逐渐把注意力转向了“4G+”构想的实施上。“4G+”具有比现有网络更迅捷的信号传输速度以及更加优质的信号传输质量。VoLTE以其具有的高质量和低时延的优势，成为了LTE语音的终端解决方案，成为了4G网络实现数据与话语传输并行运行的不二选择。因此，VoLTE是移动通信技术未来重要的发展方向。

二、LTE介绍及应用情况

LTE技术是3G技术的演进升级版，一般被移动通信业界称作4G技术。根据频段双工使用方式的不同，LTE技术可分为时分双工和频分双工两种，但这两者的区别仅限于无线侧。时分双工为在同一频段内不同时段的发送或者接收信息；频分双工使用两个不同的频段分别向上或者向下同时传送信息。在TD-LTE模式之下，下载1GB的数据资源约需用时2分钟，而使用3G模式下载同样规模的数据则需要1小时20分钟。通过以上对比，我们看到LTE技术具有相对于3G的信号传输的高速性。LTE网络已成为了全球商用网络应用的潮流，其中基于频分双工制式和1800M频段的网络应用最多，融合频分双工和时分双工制式的网络也被一部分电信运营商应用。TD-LTE可在3G的网络基础上技术升级使用。

三、VoLTE组网架构

1、IMS网络。IMS网络基于IP网络向用户提供语音、视频等各类多媒体服务，凭借现有网络作为承载网。IP多媒体子系统网络包含呼叫状态控制、归属用户服务器、应用服务器、会话边缘控制器和策略控制设备等的网元，并以SIP、Diameter协议交互。呼叫状态控制网元主要实现呼叫接入、控制、处理逻辑及用户业务触发；归属用户服务器主要实现IP多媒体子系统用户数据的存储；应用服务器主要实现智能业务的逻辑控制功能；会话边缘控制器负责将终端用户接入IP多媒体子系统网络；策略控制设备为用户提供QoS带宽的保证服务功能。

2、LTE承载网络。LTE网络可为移动宽带的用户提供无线侧的数据通道管理服务。它由信令控制网元、分组数据通信的媒体处理单元和分M数据网关组成。

四、VoLTE关键技术

1、LTE语音方案。LTE终端共有多模双待和多模单待两种形式。多模双待中，终端同时留驻2G/3G和LTE网络，2G/3G提供语音业务，2G/3G或者LTE负责数据业务。多模单待又分为两种子模式。第一种子模式为语音业务不通过LTE提供，但终端优先驻留LTE网络。第二种子模式为语音业务通过LTE网络提供。

2、VoLTE关键技术。与3G技术比较，VoLTE网络在频谱利用率、数据速率、覆盖面和容量等性能方面都有显著的提升。同时，VoLTE网络在无线底层提供了半持续调度、头压缩、RLC分段和TTI Bundling等的增强功能。因此，VoLTE网络可为无线多媒体用户提供诸如在线视频、视频通讯和超大文件下载等的多样化的宽带服务。理论上，半持续调度可在静默期开展其他业务的动态调度，从而大幅地提高了VoLTE网络的语音传输能力。VoLTE网络中的头压缩技术可以增加数据的分组长度，从而提高语音传输速度。RLC分段可大幅提高VoLTE网络的上行链路覆盖能力。TTI Bundling技术可通过能量累积提高数据接收的成功率，提高了边缘用户的可接收性。

五、VoLTE优化思路

1、加强LTE网络覆盖基础优化。由于LTE网络容易在封闭空间出现信号强度递减的情况，造成VoLTE的数据切换失败、掉话等问题，因此，应当加强VoLTE网络深度覆，做好邻区优化和干扰指正基础优化工作，提高用户对信号感知的满意度。

2、搭建VoLTE端到端信令跟踪支撑系统。在VoLTE网络中引入的IMS子网络，增加了语音信令流程、设备和各种子网络衔接之间的复杂性。因此，很有必要优化方案，解决快速有效定位的问题，建立一套端到端信令跟踪支撑系统。

3、开展VoLTE参数验证与优化。VoLTE开始发展，可资参考的经验很少，VoLTE的参数配置又与2G/3G网络或者LTE网络的极为不同，无法直接套用。需对VoLTE进行多次的参数验证工作，达到不断优化VoLTE参数配置的目的。

结语：总之，VOLTE网络因其高质量和低时延的优势必将成为未来的发展重点。我们要在加深对VOLTE网络理解和探索的基础上，强化覆盖基础优化，搭建流程更简化的端到端信令跟踪支撑系统，并优化参数配置。

参 考 文 献

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现在电子信息的运用日新月异，越来越多的人从事和喜爱高新技术产业，国民经济的发展和社会的进步离不开多媒体通信技术的发展。多媒体信息处理高效传输是一个关键技术在多媒体信息和通信技术当中相当复杂。

一、多媒体通信中的应用现状

因为使用的中央办公室和电话网的端之间的通讯的双绞线介质的物理特性目前，网络电话在使用网上通信多媒体通信技术还存在一些困难。

在90年代中期，就如何实现低比特率国际电信联盟方面专门颁布了协议。中国在多媒体通信领域已经取得了阶段性的胜利，视频电话的成功应用就是胜利的代表。目前，在通信市场上，手机的成功就极具代表性，虽然没有看到对方的面部特征，但可以传送给我们信息。可以加深彼此之间的感情，这样通过对于两种语言反面的研究，使得人与人之间情感的交流得以加深，很好的满足了当下我们的需求。这些年，作为一种新的网络，计算机网络以闪电般的速度发展，公共数据和语音通信系统要实现广泛的使用，网络发展带来可观的经济效益，我们需要在其主要领域进行详细的规划，新网络中的物理介质或其他介质的多媒体网的多媒体网，分散在地面的通信网络上，并独立工作的网络电话。广泛使用互联网知识，可以连接电脑以获得更多的资源共享。目前使用的TCP/IP协议中，TCP/IP是Internet标准协议OSI体系结构，之所以现在IP业向发展迅速，这一切 归功于网络协议的使用。

二、无线多媒体通信的关键技术

2.1 讨论的文本消息

不只在国内，在是在国际上来，通信市场未来的中坚力量将是彩信，在我国的短信市场，文本信息才是主角。它不仅涵盖了世界上最常见的性质，可以推广和宣传的图标文本。所以普遍来讲，短信只显示在实时预测。

2.2 讨论语音通信

多媒体信息化时代的到来，市场的领先地位一直以来都被图像和计算机所占据。多媒体数字图象压缩和数字图像处理和传输图像信息的处理，除了图像编辑和转换以外，以及图像存储和诸多其他技术的需要。事实上，在多媒体的图像中，数据处理方面一般可以分为实时与非实时两种，但在实际的实现宽带系统中，是为了窄带系统的实现。你也可以从其他的无线多媒体通信技术中学习。

无线多媒体通信网络管理的相关协议一般分层次结构。所以，在固定无线多媒体通信系统的发展和可移动终端装置当中，建议有局部优化。通过协议的有关规定应当具有低级别的空中接口，从而使得无线多媒体网络的建设有不同的操作系统供我们选择，或者连接到它们之间的相互协议也是可以的。在未来的系统容量方面通过实际系统中全面优化的方法为我们更好的服务。

2.3 无线多媒体信息技术

从技术的角度来看，第三代移动通信系统以CDMA为核心。在第四代移动通信技术中采用的是正交频分复用旧的FDM 技术，这也是倍受关注的技术，而许多通信技术专家提出了OFDM移动通信技术相关的一些理论。比如，一些本地环路，数字音频广播，都可以采用OFDM技术，以促进其在未来的发展，第四代移动通信系统的发展计划通过这些技术也可以得到满足。

无线多媒体自己的一些缺点，发射管堵塞的情况时有发生，从而导致图像或声音丢失或延迟，视频播放受到这些情况的影响，信息接收终端的损坏，也不会导致无线多媒体通信的不同步。

三、无线多媒体通信的前景

第一，第二和第三代移动通信，均采用的是开关结构层，然而在升级到了第四代移动交换级后不只要在技术层面上要考虑，还必须考虑到不同类型的通信接口还必须考虑到，所以，路由网络架构是第四代的首选。通过对之前的第一，第二和第三代类型的通信设备的比较，我们可以看出：第一代是语音服务，第二代具有了传输的功能，但是只有9.6KB的第二传输速度，然而第三代的传输速度可达到20M，但第四代，客户观可以看高清电影和电视节目，并可以享受20M的传输速度。

总而言之，通信行业发展至今，无线多媒体通信和先进的多媒体通信技术发展的日渐成熟，人们的生活质量得到有效的提升。整合发展是新时展的关注点，所以，广大的用户对即将问世的无线多媒体的通信功能的期盼给予极大的热情。

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中图分类号：TP391.9；G436 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）04-0098-03

1 引言

水污染控制工程课程是学习水处理工艺、水处理构筑物构造的一门重要的专业课程。水处理厂是一个非常复杂庞大的系统，传统的教学方法是通过展示图片、动画来表现水处理构筑物的构造及运行状态，传统的二维平面设计不能清晰直观地显示水处理构筑物的构造及水流运动情况。自三维虚拟现实技术出现以来，通过利用三维虚拟现实开发各行业的仿真系统越来越多，但大多数集中在军事、医疗、房地产和机械制造等行业[1-5]。由于水处理工程通常规模大，内部构造复杂，并且需要展示水与构筑物的相互关系，当前水污染控制工程课程教学中三维交互式课件非常稀有。

Unity3D是一个近几年新兴的多平台的专业游戏引擎，可以实时处理大量的三维模型，其中尤其是创造高质量3D视觉效果，同时支持C#、Java script等多种脚本语言[3]。本文以Unity3D作为虚拟现实开发平台，基于Unity3D开发流程设计并实现水污染控制工程多媒体课件系统开发所需要的漫游控制、贴图渲染、交互控制和动态模拟等关键技术。

2 交互式三维多媒体课件开发

基于Unity3D的交互式三维多媒体课件开发流程包括场景三维模型建立、贴图渲染、交互控制脚本编写、模型动态模拟控制和软件测试。

场景建模技术 对于场景建模有两种方式，一种是利用Unity3D本身的功能建模，另一种是从外部导入模型。 Unity3D本身的建模功能较弱，主要是建立基本模型体以及碰撞体；通过外部专业建模软件，建立的模型精度高，一般需要导出为fbx格式。需要特别注意的是，建模的单位转换和竖直坐标的转换，在外部建模软件中一般以m作为建模单位，这样导入Unity3D时可以不用做模型比例的调整，在导出fbx文件格式时需要把y轴作为向上轴。

贴图渲染技术 模型制作完毕后，需要对模型进行贴图处理，水处理构筑物一般为长方体形状，因此在贴图时采用四方体贴图坐标即可满足。多媒体课件能否形成逼真的视觉效果，取决于光照渲染效果的好坏，所谓“三分建模，七分渲染”，正是这个道理。在Unity3D采用漫反射材质，通过内置的Beast烘焙工具，Beast烘焙工具可以根据网格物体、材质贴图和灯光属性的设置来烘培场景，从而得到完美的光照贴图。由于课件中的水处理构筑物需要实时剖切展示内部构造，因此在烘焙渲染时只对模型所处的空间进行Light Probe动态光探头烘焙，Light Probe会记录空间中的光照强度，可以让动态物体在烘焙好的场景里面受到光的照射效果产生实时阴影，如图1所示。

交互控制技术 交互控制技术是三维多媒体课件关键，建立灵活操控的摄像机观察控制系统，需要用Java-Script、C#等脚本语言编写控制代码。通过鼠标按键操控可以使视角随意改变，并且能深入到构筑物内部进行查看。实现思路：摄像机观察控制系统功能的实现需增加一个JS脚本文件，并加载在摄像机物体上，通过代码实现控制鼠标操纵反馈，具体实现过程如下。

3 结语

通过三维交互式多媒体课件可直观地展现水处理构筑物的结构及控制过程，此手段弥补了在水污染控制工程课程教学中观测角度不全面、内部构筑物难以观察等不足，使抽象的概念得以具体的表达，能促进水污染控制工程课程教学方法的改进，提高学生学习兴趣，提高教学水平。

参考文献

[1]干建松.基于Unity3d的室内漫游仿真系统[J].淮阴师范学院学报：自然科学，2011（6）：515-518.

[2]闫海艇，高淑娟，洪玉玲.基于Unity的虚拟现实技术在井下仿真中的应用[J].煤矿安全，2013（8）：99-101.

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1前言

在科学技术的推动作用下，我国的通信技术体系变得更为完善和健全，出于生产和生活的需求，人们对于移动通信的业务需求量也明显增多。4G移动通信系统是与MIMO网络以及无线局域网的有机融合，它在应用进一步延伸了人们的多媒体业务范围，属于是移动通信领域的一次革新。相对于前几代的通信技术来说，4G移动通信具有一些列新的应用特点，它的实际应用优势已在众多社会领域中得到了验证。

24G移动通信的应用特点

相对于3G移动通信技术来说，4G通信技术是一个多功能集成宽带移动通信系统，它在实际应用中的特点有以下几点:第一，数据信息传输速率高。相对于3G移动通信来说，4G技术从之前的2Mbit/s提升至了10Mbit/s;第二，灵活性较强。4G采用的是智能技术，可以实现自动的适应进行资源的分配，采用智能信号处理技术可以对不同的信道条件的各种复杂环境进行正常收发信号;第三，具有很好的兼容性。从当前移动通信技术发展现状来看，具备相当规模的移动通信标准有三大分支，即GSM、CDMA、TDMA，这些可以在4G技术标准的制定下解决兼容性问题;第四，用户的共存性［1］。4G移动通信技术可以按照网络的质量状况和信道具体条件进行自动适应的处理，从而使高、低速用户和各种用户设备可以实现同时存在并且实现互通，这样可以满足不同用户的需求;第五，业务的多样性。从当前移动通信技术的发展来看，多媒体通信指的是个人通信、信息系统以及娱乐等融合为一个整体，而4G则可以满足各种标准的通信业务需求，达到宽带和综合业务的需求;第六，技术基础扎实。4G移动通信技术可以说是科学技术进步的产物，它是多种先进技术的综合，其中就包括OFDM、无线接入等等，在这些先进技术的支持下，可以大幅度提高频率使用的效率和系统的可实现性。

34G移动通信传输的关键技术分析

3．1正交频分复用

正交频分复用也就是OFDM。在LTE技术中传输技术是利用OFDM调制技术，它的实质是把高速数据流在串并变换作用下，具体的分配到传输速率较低的若干个相互正交的子信道中实现传输，但是因为每一个子信道中所包含的符号周期会有所增多，因此，就可以采用减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统所造成的影响。而在这个过程中，保护间隔还可以入到OFDM符号之间，这样就可以让无线信道的最大时延扩展小于保护间隔，从而为我们带来可以最大限度消除多径造成的符号间干扰的好处，同时它基本上都是用循环前缀作为时间间隔，以便可以防止由多路径造成信道的干扰［2］。对于多地址技术来说，LTE设定了下行采用OFDMA，上行SC－FDMA。下行中的一个传输符号就包含有M个正交子载波，这M个正交子载波在实际数据传输过程中是以并行方式进行的，这也是多载波内涵的一种体现，对于上行来说，它也使用M个不同的正交子载波，但是，相对于前者来说，它是按照串行方式进行传输的，在这种方式下，传输过程大打降低了信号波形幅度上的波动，从而消除了带外辐射，并降低了PAPR，也就是峰平功率比。

3．2智能型天线的应用

智能型天线从当前研究现状来看，它是无线技术的未来发展方向，可以大大减少多地址带来的干扰影响，从而增加系统的吞吐量［3］。在TD－LTE系统中，它的上行和下行链路所使用的频率是一致的，并且相互间的间隔时间较短，小于信道相干时间，链路无线传播的环境不存在较大的不同。在实际应用中，我们采用赋形算法的过程中，会因为上行和下行链路可以利用信号传播的无线环境受频率选择性衰落的影响差异，我们依据上行链路计算所得到的权值并不能直接的应用到下行链路中，基于此，TD－LTE系统降低移动终端处理的复杂性效果就十分的明显。

3．3编码调制技术

LTE上行调制的方式在大多数情况下是采用位移BPSK，QPSK以及16QAM的，下行采用的是QPSK、16QAM以及64QAM。可以采用频域滤波、选择性映射、部分传输序列等的技术来大大降低系统的峰均比。那么在信道的编码方面，LTE采用的则是Turbo码，这种Turbo码采用的是一种并行级联的结构形式，是把卷积码和随机码两者有机融合在一起的，这样也就实现了随机编码的思想概念，在进行对其翻译时我们可以采用软输入软输出迭代译码算法，每一个分量译码器都包含有三种不同类型的软输入，这三种类型分别是信息比特、校验信息以及先验信息。在不同的分量译码器之间可以插入交织器，在交织器的作用下，可以形成迭代译码结构，从而确保译码器的输出比特接近最大似然。

3．4MIMO技术

对于MIMO技术的阐述，我们可以先从LTE系统入手，LTE系统会采用可以满足宏小区、微小区以及热点等等各种不同环境的MIMO技术。LTE系统中常用的MIMO模型有下行单用户MIMO(SU－MIMO)和上行多用户MIMO(MU－MIMO)。从当前科学技术在这方面的研究体现来看，基本的方法有空间复用、空间多地址、预编码、智能天线以及开环分集等等。

3．5G移动通信技术的实际应用优势

首先，智能终端4G手机方面，随着4G技术的普及，从功能方面来讲，具备4G功能的手机就相当于一台小型电脑，而且4G终端的表现形式也越来越多样化，不再局限于手机终端。它可以使人们在4G优势下随时随地的获取网络信息，使生产生活更智能化和简单化。其次，多媒体通信方面。上述提到，4G移动通信技术大大改变了传统的通信模式，它所提供的无线多媒体服务涉及到语音、图像、数据等等，这些多媒体信息可以在宽频信道的作用下实现自由的传输，人们利用4G获取网络资源，享受先进技术带来的视听效果，可以摆脱时间地点的限制，体验到最舒心的4G多媒体服务。

4结语

随着科学技术的进步，4G移动通信技术得到了飞速发展，改变了移动通信的基本模式，给人们的生产生活带来了极大的便利。相对于3G移动通信技术来说，LTE技术进一步提升了用户对移动通信业务的切身体验，它所包含的关键技术是通信行业创新完善的有力体现，总而言之，4G移动通信技术的未来进一步发展是非常可观的。

参考文献:

［1］景龙刚．4G移动通信关键技术及其展望探究［J］．电子世界，2014，(18):13．

篇8

关键词： 流媒体；流媒体技术；网络教学

Key words: streaming media；streaming media technology；network teaching

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）09-0133-01

0引言

随着各级各类校园网络的建设，校园网络在教学上的应用不断增强，特别是依托于网络的多媒体教学在教学中所占的比例越来越大，现在随着校园网宽带的不断拓宽，网络上的信息已经发展成为视频、音频信号组合等形式的文件，而不再是传统的文本、图像或者简单的声音文件，实践证明，我们在教学中若采用多媒体手段能使教学效果更加明显，使用多媒体教学手段也使得教学内容更容易被学生接受，流媒体文件及流媒体技术也就应时代要求而生，它也是一种新的文件格式，可以帮助学生更为流畅和迅速地浏览网上信息。

1流媒体及其相关技术原理

1.1 流媒体技术流媒体技术就是把连续的视音频信息经过压缩处理后放到网络服务器，是指应用流媒体技术在网络上传输的多媒体文件，实际指的是一种新的媒体传送方式,而非一种新的媒体。在网络中使用流式传输技术分段传输，当用户点击网络上的流媒体文件时，电脑会先创建一个缓冲区，于播放前预先下载一段资料作为缓冲，现在常用的做法是先播放一段广告或者视频的预告片，当网络实际连接速度小于播放所耗用资料的速度时，实现即时收听、收看,而且播放品质也得到保证。

1.2 流式传输基本原理流媒体实现的关键技术就是流式传输，即通过网络获得平滑的数据流，用户利用Web浏览器，再通过HTTP/TCP与Web服务器交换信息，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，通过RTP/UDP从媒体服务器中获得流媒体数据，实时播放。

1.3 流媒体工作方式一个流媒体的系统包括音视频采集和压缩编码、数据存储或播放、客户端接收三部分。压缩编码服务器是流媒体系统的一个重要的组成部分，压缩编码服务器中的压缩文件将采集卡采集到的音视频信号进行压缩编码，存储到文件服务器的数据库中或直接发送给播放服务器发送出去。而播放器是对流媒体服务器输出的音视频流进行解压播放，并能检索出处理过的流媒体特征，用户可以通过播放器对音视频进行交互控制。

2流媒体技术在校园网络教学中的应用

流媒体技术综合集成了多媒体技术、网络技术和实时技术的所有优点，得到了师生的广泛应用。高校校园网建设日趋成熟，使网络多媒体教学得以实现，随着多媒体技术的不断发展，流媒体技术必将走向一个新的台阶。

2.1 课件点播课件点播它是网络教学的一种重要的表现形式。它和传统授课方式相比具有表现力更丰富、学生的学习更灵活与自由等优势。在实际应用中，我们可以把教师在教学过程中制作的PowerPoint幻灯片通过相应的软件记录下来形成单一的多媒体流，并且提供教师的声音甚至视频，通过SMIL脚本的控制协调，学生可以向服务器请求特定课件数据流的播放，可以自行选择学习内容，不受时间、地点的限制，并且可以控制开始、暂停、前进和后退等播放过程，突破了传统“面授”的局限，为学生的学习上提供了便利。

2.2 交互式教学在教师端与学生端分别增添各种设备，通过摄像头将教师授课与远程学生联系在一起，这些设备包括摄像头、视频采集卡、麦克风、声卡等，通过它们可以将信息实时传输到流媒体编码机，学生和其他一些人员可以通过因特网相互学习并进行交流，经过采集卡的采集、编码后实时上传到流媒体服务器，这种交互式教学实现人性化的指导和服务，最后再由流媒体服务器实时到终端计算机，最终完成整个学习的过程。

2.3 讲座直播学校的教学活动中，经常会聘请专家和知名教授进行学术交流，利用流媒体技术还可以实现校园网上学术活动的实时转播。由于场地或其他因素的制约，并不是每个人都能亲临现场，用一台摄像机放在活动现场，用摄像机拍摄下专家的报告过程，就可以利用流媒体技术的实时流式传输特性，经采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器，这样，学生就可以在不同的地点在同一时间聆听现场报告，它对做专题报告也同样适用。最后由流媒体服务器实时到其他教室的终端计算机上，实现教学资源利用的最大化，感受网络视频直播的优势和魅力。

2.4 视频点播教师可以把自己授课用的电子讲稿、视听素材上传到网上，或者根据课堂教学的要求,自由的点播教学资料，利用流媒体技术将大量的音频视频资料存储在校园网服务器上。讲课时根据课堂教学进程随时点播相关资料，不但增强了教学的直观性，而且提高了课堂教学效率，能给学生提供更为丰富多彩的教学信息，实现实时控制内容的播放状态，使得课堂内容更加声情并茂。

3目前制约流媒体应用的因素

通常情况下，媒体流传送给客户浏览器的过程实际是并行传输的过程。而在Internet上同步传输多媒体内容意味着我们必须将内容精确地传送到浏览器，这对传输过程中的同步技术要求很高，因此目前影响流媒体技术发展的最大问题是网络带宽。在目前利用现代网络技术建立起来的校园网所提供的几十兆甚至上百兆的网络带宽情况下，许多基于校园网的同步多媒体教学是完全可以实现的。

就目前来讲，能够在互联网上进行多媒体交互教学的流媒体技术流媒体有RealSystem、Flash、Shockwave等流媒体技术，这些流媒体技术结合其他多种网络实现技术，再充分利用传统多媒体教学资料库，我们将能够更有效地开展基于网络的教学，提高教学效果。流媒体的动态性、交互性、实时性将使远程教学变得更加个性化，为了使流媒体的应用更加普及，还需要对流媒体的关键技术进行深入的研究，使得流媒体能在教育行业展示出广阔的应用前景。

参考文献：

篇9

中图分类号:F27文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)22-0026-02

引言

在网络上传输音/视频等多媒体信息,通常有下载传输和流式传输两种方案。由于网络带宽有限,而音/视频的文件容量通常很大,采用下载传输非常耗时,传输延迟也很大,特别是下载传输无法满足需要长时间持续传输(如,电力设备和线路现场监控)的应用要求。而采用流式传输时,音/视频信息由音视频服务器或摄像头向用户计算机的连续、实时传送,用户可边接收边观看,不仅启动延时大大缩短,用户也不必等待整个文件从网上全部下载才能观看,这对现场临控之类的音/视信息传输,更有其独特的优点。

一、流媒体技术简介

流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式,又称流式媒体 [1]。流媒体技术指将连续的影像和声音信息通过摄像头或者经压缩处理后存放在网站服务器上,让用户无须等整个文件全部下载完毕后就可以一边下载一边观看和收听的技术 [2]。流媒体技术以流的方式传输视频和音频信息,即便是网络异常拥挤的情况下,也能传输清晰流畅的影音和视频给广大用户,使得在网络上观看和传输影音成为现实。流式传输主要指通过网络传送多媒体的技术总称,即将音频或视频等多媒体文件经过特殊的压缩,由视频服务器等设备向用户计算机连续、实时或顺序传送 [2]。它是流媒体的关键技术。

二、流媒体技术原理

(一)流媒体系统的组成

流媒体系统通常包括编码器、服务器和播放器三个部分。每个部分之间通过特定的协议互相通信,并按照特定格式互相交换文件数据。

1.流媒体编码器:由视频采集卡和流媒体编码软件组成。流媒体采集卡负责接受音/视频数据并转换为所需的信号形式,供编码软件处理;编码软件负责将流媒体采集卡传送过来的信号加工并压缩成流媒体格式。如果进行直播,还要负责将压缩后的流媒体信号实时地传给流媒体服务器。

2.流媒体服务器:由流媒体软件系统的服务器部分和一台硬件服务器组成,负责管理、存储、分发编码器传来的流媒体节目。

3.流媒体终端播放器(解码器): 是流媒体系统播放软件,用来播放音/视频节目。

(二)流媒体技术原理

1.流媒体压缩编码技术。流媒体文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件后才能进行存储或传输。

各种流媒体平台所采用的压缩编码技术各不相同,主要有MPEG1、MPEG-2、MPEG-4、Windows Media Video、Real Media等。

MPEG-l和MPEG-2的压缩率大概在20～30倍之间,用于网络传输还是太低。MPEG-4的压缩率可以超过100倍,且仍可保有非常好的音质和画质。通常的压缩编码是基于一定的压缩算法,如Windows Media是基于MPEG-4的离散余弦变换(DCT)算法,而Real Media则采用小波变换算法。

2.流媒体的关键技术。实现流媒体的关键技术是流式传输。流式传输技术的四个关键步骤是:(1)预处理:传输前采用先进高效的压缩算法,对多媒体信息进行压缩,适合于网络传输。(2)复用和解复用:传输前对多个信轨进行复用,在用户端再解复用,还原成原始形态。(3)打包和解包:流媒体打包后发送到网络传输;在接收端依照包序列号重排序并解包。(4)后处理:在解包后对数据进行特殊处理,如图形雾化,回音抵消等。

在流式传输过程中,由于受网络自身特性影响,会出现“时延抖动”,可能严重影响传输质量。

降低时延抖动产生的影响,可从以下两方面着手:一是对现有网络进行改造,如,用IPV6技术对视频数据的网络传输质量控制等技术进行改进。二是采用缓存机制,在数据包输出前对时延抖动进行吸收,即接收端收到数据包之后,不立即播放,而是将它暂时存储在缓存中,直到预定的播放时间到来,再将缓存中存储的数据包进行规则播放,从而将时延抖动减少到最低。

此外,流式传输的实现需要合适的传输协议。支持流式传输的常用网络协议有:(1)实时传输协议RTP(Realtime Transport Protocol)。这是Internet多媒体数据流的一种传输协议,提供端到端的传送服务,实现流的同步,但只能工作在一对一或一对多的传输情况下。(2)实时传输控制协议RTCP (Real-time Transport Control Protocol)。它和RTP一起提供多媒体数据流量控制和拥塞控制服务。(3)实时流式协议RTSP (Real-time Streaming Protoco1)。它定义了一对多的应用程序,解决通过IP网络有效地传送多媒体数据的问题。(4)Internet资源预订协议RSVP (Resource Reserve Protoco1),用于预留网络带宽。(5)MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)协议,用于识别流媒体类型。

3. 流媒体的实现。首先,通过高效压缩算法让大容量的多媒体数据适合流式传输;其次,通过流媒体服务器修改MIME标志;最后,通过支持流式传输的实时网络协议传输数据流。

以RealMedia为例:第一,采用视频捕获装置对事件进行录制;第二,适当编辑获取的内容,然后利用视频编辑硬件和软件数字化处理编辑的内容;第三,数字化的视频和音频内容被编码为流媒体格式;第四,将媒体文件或实况数据流保存在安装了流媒体服务器软件的宿主计算机上;第五,用户点击网页请求视频流等;第六,宿主服务器通过网络向用户发送音/视频流数据;第七,用户利用媒体播放程序进行进退、回放、观看。

三、流媒体技术在电力运行中的特殊应用

2008年初,中国南方遭受了历史罕见的冰雪灾害。其中湖南省郴州市出现了连续近一个月的低温雨雪冰冻天气,电力、林业、通讯遭受毁灭性重创。全市数十年电力建设成果一朝被毁,郴州一度成为电力“孤岛”。回头来看,除了电力线路建设等级偏低、对极端性天气与气候条件的监测预报水平还不高等原因之外,架设在人烟稀少的高山峻岭的电力线路以及电力设备,因为无人值守也不便巡查,不能及时发现灾害,也是一个非常重要的原因。

要形象直观、动态实时地监控高山险地的关键线路和设备情况,特别是灾害发生和发展情况,在流媒体技术迅速发展的今天,已成为可能。最粗略的技术设想是在关键地区的高压铁塔或设备机房安装特殊的摄像头,借助流媒体传输技术和无线或有线网络技术,连续传送电力线路和电力设备运行情况的实时图像或声音。

除了防灾抗灾监控,流媒体技术在电力系统防盗、电力变电站的无人值守等方面也有广泛的应用前景。近几年,电力线路和电力设施被偷盗和破坏的事件频频发生,据国家发改委副主任张国宝透露,在事件发生最严重的2005年,国家电网公司的电力设施遭受外力破坏的事件数量为12 554起,10千伏及以上变压器遭受外力破坏2 400多台,倒杆(塔)300多基,丢失、受损输电导线4 000多公里、电力电缆200多公里,通信线路70多公里,塔材近5万件,110千伏及以上输电线路因外力破坏引起的线路跳闸达779次 [6] 。由于电力和群众生活、企业生产密切相关,如果电力设施遭遇破坏,就会造成大面积停电,后果不堪设想。2003年美加“8・14”和2005年莫斯科“5・25”这两起大面积停电事故,就是很好的警示案例。

福安市位于闽北山区,山高人少,线路漫长,地势复杂,每年要多次遭受冰雪、台风等恶劣气象的危害,电力线路的运行巡查和电力变电站的人值守始终是一个老大难问题。如果能利用流媒体技术,只要配备一组摄像头加一套流媒体网络管理系统,就能在及时甚至实时监控到灾害性天气对电力线路和电力设备的影响进程和危害发展程度,为防灾抗灾提供有效的技术支持,并在艰苦地段对电力变电站实现无人或半无人值守。

结束语

流媒体是众多宽带业务的基础平台,也是一种新型的数据信息载体,是网络技术同视/音频技术的有机结合。随着互联网的发展,流媒体技术不仅在社会生活中有着广泛的应用前景,而且在电力运行等各个行业都可以发挥特殊的不可替代的作用。

参考文献:

[1]钟玉琢,向哲,沈洪.流媒体和视频服务器[M].北京:清华大学出版社,2003:50-55.

[2]廖勇.流媒体技术入门与提高[M].北京:国防工业出版社,2006:9-12.

[3]何淑贞.流媒体为宽带网络的应用新途[J]. 数字通信世界,2007,(4).

[4]钟玉琢,等.基于对象的多媒体数据压缩编码国际标准-MPEG4及其校验模型[M].北京:北京科学出版社,2000:433-435.

[5]孙凯,徐振宇,武鹏飞.多媒体技术原理与应用[J].煤,2007,(1).

[6]天地伟业.浅谈网络视频在电力变电站无人值守应用[EB/OL].省略/news/view/200809/0556180.shtml.2008-

09-05,2010-03-14.

Streaming Media and its Application of Electrical Running

TANG Qiong-hua

篇10

引言

在网络上传输音/视频等多媒体信息，通常有下载传输和流式传输两种方案。由于网络带宽有限，而音/视频的文件容量通常很大，采用下载传输非常耗时，传输延迟也很大，特别是下载传输无法满足需要长时间持续传输(如，电力设备和线路现场监控)的应用要求。而采用流式传输时，音/视频信息由音视频服务器或摄像头向用户计算机的连续、实时传送，用户可边接收边观看，不仅启动延时大大缩短，用户也不必等待整个文件从网上全部下载才能观看，这对现场临控之类的音/视信息传输，更有其独特的优点。

一、流媒体技术简介

流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，又称流式媒体[1]。流媒体技术指将连续的影像和声音信息通过摄像头或者经压缩处理后存放在网站服务器上，让用户无须等整个文件全部下载完毕后就可以一边下载一边观看和收听的技术[2]。流媒体技术以流的方式传输视频和音频信息，即便是网络异常拥挤的情况下，也能传输清晰流畅的影音和视频给广大用户，使得在网络上观看和传输影音成为现实。流式传输主要指通过网络传送多媒体的技术总称，即将音频或视频等多媒体文件经过特殊的压缩，由视频服务器等设备向用户计算机连续、实时或顺序传送[2]。它是流媒体的关键技术。

二、流媒体技术原理

(一)流媒体系统的组成

流媒体系统通常包括编码器、服务器和播放器三个部分。每个部分之间通过特定的协议互相通信，并按照特定格式互相交换文件数据。

1.流媒体编码器:由视频采集卡和流媒体编码软件组成。流媒体采集卡负责接受音/视频数据并转换为所需的信号形式，供编码软件处理;编码软件负责将流媒体采集卡传送过来的信号加工并压缩成流媒体格式。如果进行直播，还要负责将压缩后的流媒体信号实时地传给流媒体服务器。

2.流媒体服务器:由流媒体软件系统的服务器部分和一台硬件服务器组成，负责管理、存储、分发编码器传来的流媒体节目。

3.流媒体终端播放器(解码器):是流媒体系统播放软件，用来播放音/视频节目。

(二)流媒体技术原理

1.流媒体压缩编码技术。流媒体文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件后才能进行存储或传输。

各种流媒体平台所采用的压缩编码技术各不相同，主要有MPEG1、MPEG-2、MPEG-4、WindowsMediaVideo、RealMedia等。

MPEG-l和MPEG-2的压缩率大概在20～30倍之间，用于网络传输还是太低。MPEG-4的压缩率可以超过100倍，且仍可保有非常好的音质和画质。通常的压缩编码是基于一定的压缩算法，如WindowsMedia是基于MPEG-4的离散余弦变换(DCT)算法，而RealMedia则采用小波变换算法。

2.流媒体的关键技术。实现流媒体的关键技术是流式传输。流式传输技术的四个关键步骤是:(1)预处理:传输前采用先进高效的压缩算法，对多媒体信息进行压缩，适合于网络传输。(2)复用和解复用:传输前对多个信轨进行复用，在用户端再解复用，还原成原始形态。(3)打包和解包:流媒体打包后发送到网络传输;在接收端依照包序列号重排序并解包。(4)后处理:在解包后对数据进行特殊处理，如图形雾化，回音抵消等。

在流式传输过程中，由于受网络自身特性影响，会出现“时延抖动”，可能严重影响传输质量。

降低时延抖动产生的影响，可从以下两方面着手:一是对现有网络进行改造，如，用IPV6技术对视频数据的网络传输质量控制等技术进行改进。二是采用缓存机制，在数据包输出前对时延抖动进行吸收，即接收端收到数据包之后，不立即播放，而是将它暂时存储在缓存中，直到预定的播放时间到来，再将缓存中存储的数据包进行规则播放，从而将时延抖动减少到最低。

此外，流式传输的实现需要合适的传输协议。支持流式传输的常用网络协议有:(1)实时传输协议RTP(RealtimeTransportProtocol)。这是Internet多媒体数据流的一种传输协议，提供端到端的传送服务，实现流的同步，但只能工作在一对一或一对多的传输情况下。(2)实时传输控制协议RTCP(Real-timeTransportControlProtocol)。它和RTP一起提供多媒体数据流量控制和拥塞控制服务。(3)实时流式协议RTSP(Real-timeStreamingProtoco1)。它定义了一对多的应用程序，解决通过IP网络有效地传送多媒体数据的问题。(4)Internet资源预订协议RSVP(ResourceReserveProtoco1)，用于预留网络带宽。(5)MIME(MultipurposeInternetMailExtensions)协议，用于识别流媒体类型。

3.流媒体的实现。首先，通过高效压缩算法让大容量的多媒体数据适合流式传输;其次，通过流媒体服务器修改MIME标志;最后，通过支持流式传输的实时网络协议传输数据流。

以RealMedia为例:第一，采用视频捕获装置对事件进行录制;第二，适当编辑获取的内容，然后利用视频编辑硬件和软件数字化处理编辑的内容;第三，数字化的视频和音频内容被编码为流媒体格式;第四，将媒体文件或实况数据流保存在安装了流媒体服务器软件的宿主计算机上;第五，用户点击网页请求视频流等;第六，宿主服务器通过网络向用户发送音/视频流数据;第七，用户利用媒体播放程序进行进退、回放、观看。

三、流媒体技术在电力运行中的特殊应用

2008年初，中国南方遭受了历史罕见的冰雪灾害。其中湖南省郴州市出现了连续近一个月的低温雨雪冰冻天气，电力、林业、通讯遭受毁灭性重创。全市数十年电力建设成果一朝被毁，郴州一度成为电力“孤岛”。回头来看，除了电力线路建设等级偏低、对极端性天气与气候条件的监测预报水平还不高等原因之外，架设在人烟稀少的高山峻岭的电力线路以及电力设备，因为无人值守也不便巡查，不能及时发现灾害，也是一个非常重要的原因。

要形象直观、动态实时地监控高山险地的关键线路和设备情况，特别是灾害发生和发展情况，在流媒体技术迅速发展的今天，已成为可能。最粗略的技术设想是在关键地区的高压铁塔或设备机房安装特殊的摄像头，借助流媒体传输技术和无线或有线网络技术，连续传送电力线路和电力设备运行情况的实时图像或声音。

除了防灾抗灾监控，流媒体技术在电力系统防盗、电力变电站的无人值守等方面也有广泛的应用前景。近几年，电力线路和电力设施被偷盗和破坏的事件频频发生，据国家发改委副主任张国宝透露，在事件发生最严重的2005年，国家电网公司的电力设施遭受外力破坏的事件数量为12554起，10千伏及以上变压器遭受外力破坏2400多台，倒杆(塔)300多基，丢失、受损输电导线4000多公里、电力电缆200多公里，通信线路70多公里，塔材近5万件，110千伏及以上输电线路因外力破坏引起的线路跳闸达779次[6]。由于电力和群众生活、企业生产密切相关，如果电力设施遭遇破坏，就会造成大面积停电，后果不堪设想。2003年美加“8·14”和2005年莫斯科“5·25”这两起大面积停电事故，就是很好的警示案例。

福安市位于闽北山区，山高人少，线路漫长，地势复杂，每年要多次遭受冰雪、台风等恶劣气象的危害，电力线路的运行巡查和电力变电站的人值守始终是一个老大难问题。如果能利用流媒体技术，只要配备一组摄像头加一套流媒体网络管理系统，就能在及时甚至实时监控到灾害性天气对电力线路和电力设备的影响进程和危害发展程度，为防灾抗灾提供有效的技术支持，并在艰苦地段对电力变电站实现无人或半无人值守。

结束语

流媒体是众多宽带业务的基础平台，也是一种新型的数据信息载体，是网络技术同视/音频技术的有机结合。随着互联网的发展，流媒体技术不仅在社会生活中有着广泛的应用前景，而且在电力运行等各个行业都可以发挥特殊的不可替代的作用。

参考文献:

[1]钟玉琢，向哲，沈洪.流媒体和视频服务器[M].北京:清华大学出版社，2003:50-55.

[2]廖勇.流媒体技术入门与提高[M].北京:国防工业出版社，2006:9-12.

[3]何淑贞.流媒体为宽带网络的应用新途[J].数字通信世界，2007，(4).

篇11

中图分类号： TN948.64 文献标识码： A

1 概述

随着光通信时代的到来及多媒体技术的不断提升和演进，视频会议已逐步从定制化终端的高端产品转为普通智能终端都能参会的大众化通信功能。当智能终端解决了视频会议终端的发展瓶颈后，业界发现，视频会议的发展和质量的提升关键已经转向了多网络的互通以及媒体资源处理，具体体现如下。

（1）多网络多终端的互通需求

视频会议产品的终极目标就是任何人在任何地方通过任何终端都能参加会议。目前，虽然智能终端蓬勃发展，但是由于网络的不同归属、终端的不同制式和标准，同样造成了在视频互通性上的问题，这些问题亟待解决。

（2）多功能的开展

目前的视频会议，已经不仅仅是多方用户通过视频交流的简单工具，而逐步转变成多功能的会议产品。市场的需求在不断地提升， 视频会议的各项功能要求也在提升，如数据会议、分组讨论、白板演示、数据对比分析等，各种常规功能和定制化功能的不断加入， 使得会议平台的开发、兼容、二次开发都成为一个复杂的过程。如何简化功能模块的加入对于会议平台的影响， 提高多功能整合的效率，也是未来视频会议产品能否成功的关键。

（3）媒体的处理与控制

视频会议发展的另外一个问题，就是对多媒体流的控制和处理能力。普通的会议平台往往在并发量上受限于当前的媒体资源处理器。但如果建设得太多，又存在成本过高的问题。因此，如何解决动态变化的媒体处理需求和投入成本的矛盾，也是该产品在未来能否适应市场的一个关键。

2 价值分析

随着多媒体通信时代的到来，媒体资源服务的应用将日益增加，媒体类型也由语音类转为语音、视频混合，极大地增加了媒体服务器的负担和需求。因此，将媒体服务器“云化”是重要趋势，主要表现为以下3 个方面。

（1）云媒体能满足通信网络媒体资源管控的需求

媒体资源的使用，存在高峰和低谷的特征。往往在通话高峰期，媒体资源使用率高，而在通话低谷时间段，则出现使用率低的现象。因此，在过去的核心网设计中，为了维持高峰使用和投资成本之间的平衡，峰值的媒体处理能力往往有限，会造成话务拥堵，但是在平峰时期，媒体资源则出现资源过剩的现象。

因此，如果能弹性地解决通信网络媒体资源，利用云计算的优势，高峰时期划分更多的资源和能力，平峰时期则调整资源需求，这样既利于业务的发展，也利于成本的保持。

（2）云媒体能提供媒体处理功能

云媒体模式能在特定时间内提供大量的媒体处理能力。在此能力基础上，不但能解决话务并发量的问题，同样能解决多媒体服务，例如视频业务服务、视频会议、语音识别、媒体播放等。云媒体模式能根据不同的业务需求，定时提供所需的媒体处理功能和能力，解决多媒体业务开展过程中，媒体资源处理投资过大和浪费的问题。

（3）云媒体更适合于开展增值业务

云媒体模式下， 新的多媒体业务开展将会更加便利。针对类似多媒体会议、语音识别、自动客服等新业务，无需再重新构建独立的媒体服务和处理设备， 按需分配云资源，进行相应的软件安装和平台搭建即可。以逻辑的方式代替物理的架构，实现各类增值业务。当相关增值业务取消或变更时，收回虚拟机资源即可。

3 关键技术

3.1 网络媒体资源管控技术

媒体资源的管控包括对云资源池中资源处理单元的管控和对业务平台的管控两部分。

媒体资源池的管控相对来说比较简单。视频业务平台通过A 接口，向云媒体管理平台请求相关媒体资源。媒体资源管理平台对需求进行鉴权认证后，通过资源管理系统为业务分配新的资源池。同时，若媒体资源管理平台获得资源池单元重新调整的请求后，同样通过资源管理模块重新进行单元的分配与调整。由于所有的资源都在资源池中调用，无需重新增加硬件设备，因此，逻辑上的调整和管理将大大优化资源分配的效率。

对于业务平台的管控，实际上是云媒体服务方式的转变。传统的系统中，一般是由业务平台对媒体服务器进行管控，然而当云媒体资源服务架构出现后，媒体资源服务模式不再是受制于专一的业务平台。云媒体资源服务模式以资源平台的方式出现在网络中，为有需求的业务平台统一提供媒体资源。因此，与业务平台的交互和管理也成为了媒体云模式的组成关键。

云媒体服务器拥有专门的对外结合和管控模块，将收集所有平台的需求，并在鉴权管理、分类、统筹规划之后，为各个平台动态地分配所需的资源， 这样不仅解决了资源上的浪费问题，同时也平衡了各个业务之间的需求矛盾，为新开通或淘汰的业务建立了一个简单高效的处理机制。

3.2 视频处理关键技术

（1）媒体转换技术

媒体转换主要分为媒体流协议的转换和编解码格式的转换两个方面。但不论是哪种转换，都需要大量的计算资源配合进行。媒体流协议转换主要是将发送方的媒体分组进行接收解析后，按照其他协议的要求重新分组，再传输给接收方；而编解码转换则是将更深层次地解析实时媒体流，在互通双方之间将不同编解码格式的视频流进行相互转换，以实现互通的效果。

以往媒体转换技术通过专用的转换服务器进行，通常该服务器通过硬件转码的方式，高效地完成固定模式的转码工作。但是在云媒体模式下，媒体转换将通过逻辑分配的计算单元，配合并行计算，以软件方式进行转换。虽然软件转换的效率低于硬件转码， 但是软件方式相对灵活，而且可以不断更新和增加转换的内容和模式，这是硬件平台转换所无法比拟的。同时，为了解决转换效率的问题，云转码平台可以通过并行计算和增加计算单元的方式，满足效率上的需求。

（2）媒体混流技术

视频会议中有一个关键的功能，就是多路视频的混流技术。混流技术不但需要将不同源的视频流进行合成，混合成同一视频流下发，同时还要处理数据流的混合，以实现数据共享和白板操作。因此，混流技术是一个视频会议产品是否成功的关键之一。

传统混流的功能都是由网络中专用的MCU （microcontroller unit，微控制单元）设备实现。硬件的MCU 具有针对性强、效率高的优点，但也存在灵活性不够、功能单一、无法更改的缺点，往往也是视频会议平台建设中的高额投资设备。

在云媒体方式下，同样可以通过虚拟“计算单元+并行计算”的方式解决混流问题。通过云媒体服务平台为视频会议业务提供动态的混流功能，可解决视频会议中投资较大的问题，也可提高其灵活性和功能性。

4 结束语

随着云计算技术的发展， 云媒体服务模式也不断涌现。但大多都是基于互联网模式的多媒体应用而设计，在业务承接和兼容性方面存在一定的局限。本文所介绍的云媒体服务架构是针对电信运营商现网业务所设计，在业务管理、接口梳理和多媒体应用方面有一定的优势，能适合在复杂的通信网络结构的应用。另一方面，该云媒体服务更注重与多媒体业务的兼容应用，以视频会议系统的承接要求为实例，进行了如媒体转换、媒体混流、系统对接等各个方面的深入开发，更加适合运营商级别的应用。

参考文献

篇12

现今，网络在人们的生活中已经成为了不可替代的角色，通信、娱乐、购物等都依赖于网络进行，这导致传统的地面互联网覆盖无法很好地满足人们不断变化的需求。卫星所具备的覆盖面是非常广的，在利用卫星的基础上构建了卫星通信系统，以便于满足人们的需求。卫星通信系统在进行数据传输时，速度是非常快的，但是随着业务量及人们对质量要求的提升，卫星通信系统需要利用相应的关键技术来保证QoS。

1 卫星通信系统OoS要求

所谓QoS，是指在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求的集合。在对数据传输的速度和可靠性进行描述时，应用的就是服务质量参数，比如吞吐量、传输延迟、错误率等。有限性是网络资源一个显著的特征，这促使用户在使用网络资源时，存在一定的竞争性，由此就产生了服务质量，对于服务质量的外在体现，最为明显的就是网络业务，当网络业务比较多时，说明服务质量比较高。服务质量需要进行提升，有效的手段就是提升网络资源的利用效率。卫星通信网络在提供服务时，包含保证和尽最大努力两种，所谓保证，是指用户在使用网络时，网络能够提供QoS保证，通常会通过确保QoS度量来实现保证；而尽最大努力，QoS保证参数并不是一定要由网络明确的提供。

对于卫星通信系统来说，在进行OoS指标衡量时，所用到的参数包含时延、时延抖动、带宽、丢包率、可靠性。发送方将数据包发出之后，一段时间之后接收方才能接到，传输过程中花费的时间就是时延，当时延越大时，接收方接收到数据包的时间就越长，这对QoS的影响是比较大的；发送方和接收方在进行数据包的传输时，当时延产生变化时，就形成了抖动，当存在抖动时，就会影响收发缓存器的选择，进而导致重发等问题的发生，对传输的通透率造成严重的影响；发送方和接收方数据包的传输会具备一定的传输速率，持续的最大传输速率就是带宽，网络基本设备会对带宽产生一定的限制，同时，在同一条路径上，当共享的数据包越多时，带宽所受到的影响越大；数据包传输的过程中会产生丢包的现象，丢失的数据包与发送数据包总量之间的比值就是丢包率；卫星通信系统受到天气因素的影响非常小，因此，其可靠性并不会受到降雨等环境因素的影响，不过，系统的工作频带、功率电平等都会对可靠性产生影响，进而影响到卫星通信系统的QoS保证。

2 卫星通信系统协议体系结构

在当前的互联网中，采用的协议标准为TCP/IP协议，因此，卫星通信系统在进行协议体系结构的构建时，也应该以TCP/IP协议结构为基础，同时，结合自身的特点，科学的进行修改和扩充。具体说来，协议体系结构包含5个层次：应用层，主要的功能是进行各种业务的处理；传输层，主要的功能是进行控制，控制的对象有流量、拥塞等，保证数据包的正常传输；网络层，制定相应的路由策略；物理层，主要的功能是进行功率控制、定向天线等。在整个数据传输的过程中，通过各个层功能的发挥，促进数据包传输的实现，在传输的过程中，每个层都需要进行QoS保证，以便于保证QoS的质量，促进卫星通信系统的发展。

3 基于QoS保证的卫星通信系统关键技术

3.1 物理层传输技术

随着通信技术的发展，人们在进行数据传输时，逐渐提升了传输速度的要求。用户在利用卫星通信系统进行数据传输时，传输速度多由Ku波段和C波段来完成，不过随着人们要求的提升，这两个波段的传输速度已经无法满足要求，基于此，就需要在进行数据传输时，采用更高的波段。对此，卫星通信系统采用了信道编解码技术，即使在信道条件比较差时，所具备的传输速度依然比较高，由此一来，各种多媒体业务的QoS要求就能够很好地被满足。对于不同的宽带多媒体业务来说，其对传输质量的要求也是不相同的，为了很好地满足各种类型多媒体的要求，在进信道编码时，采用的为差错控制编码，这种编码的速度可以进行变化。

3.2 数据链路层接入技术

对于多媒体业务来说，其服务质量的保证需要通过无线通信系统的带宽来保证。对于数据链路层来说，QoS保证的基本条件是将带宽的利用效率提升，在进行带宽利用效率提升时，应用了无线资源管理技术，这便是一项关键的技术。在信道运行的过程中，天气对其产生的影响是比较大的，而无线资源管理策略的制定与信道运行有着一定的关联性，因此，在选择技术时，必须要充分地考虑天气的因素，从而有效地避免无线资源管理策略的制定受到影响，这样一来，在开展各项多媒体业务时，拥塞现象发生的可能性将会显著降低，最大限度地避免了数据传输过程中丢包现象的发生，降低了丢包率。用户在接入卫星通信网络中时，会具有一定的时延，为了将时延减小，同时，有效地提升系统容量，就需要利用高效的接入算法。

3.3 网络层路由技术

在卫星通信系统中，含有星间链路，当卫星间的连接处于相同的轨道上时，呈现出来的是静态的，而当处于不同的轨道上时，呈现出来的就是动态的，由此一来，卫星间的链路状态信息就会不断的变化。另外，卫星处于太空环境中，卫星链路受到背景噪声的影响，具备非常高的错码率，而且具备的时延也是非常大的，进而导致星上所具备的处理能力和存储能力都比较差，为了避免这些问题的存在，在网络层应用了路由技术，在适用卫星网络的基础上，制定完善的路由算法和路由协议。

3.4 移动性管理