数字多媒体的发展趋势内容摘要：近几年来,数字数字多媒体如日中天,成为科技人员和新闻关注的热点,同时产业界也推波助澜,形成了一股数字多媒体热潮。但仔细地去研究一下这种损益各半的现象,可以发现有相当大的一部分是人为地促起来的。由于数字多媒体本身并无严格的定义,所以每个人都可以按照自己的知识范围、考虑问题的方法以及所处的地位,对究竟什么是数字多媒体给予解释。关键词：数字多媒体 发展 定义一、数字多媒体现状有一些人把只要具有图形、图像之类的东西都称为数字多媒体,许多原本非常明确的技术现在也都加上了多媒体几个字,似乎只有这样才算是先进技术。也有一些厂商为了销售的需要,把原本滞销的产品冠上数字多媒体的帽子,试图改变市场上的颓势。诸如此类,林林总总,不胜枚举。在一些宣传下,许多用户对数字多媒体得出的结论就是数字多媒体演示,初看确实声图文并茂,但再仔细想想,又似乎并无太大的好处。一些似曾相识的界面,组织着固定内容的数字多媒体演示,在展览会上总是能够看到,而且这种状况已经维持了几年。因为这种理解,用户逐渐对数字多媒体失了兴趣,但仍有许多人还在研究和开发几乎类似的系统,似乎数字多媒体的研究就是这么一点领域。这是我国数字多媒体技术研究水平和应用水平相对较低的一个重要原因。炒着热,吃着凉恐怕就是用户心理对这种状态的一种折射。 事实上,数字多媒体并不是某种产品(例如计算机或电视)的更新换代,虽然它可向用户提供声图文像并茂的接口,但它也不仅仅只是一个用户界面设计的问题。从某种意义上来说,多媒体是一个技术时代,这个时代类似于本世纪初期的电子化和40年代以后的计算机化的进程。数字多媒体对数字化信息的广泛接受,并将创造、表现、理解、体验、交流作为其支持的主要流动。这不仅影响了用户接口而且要影响信息处理的全部内容,包括设备、网络通信、信息处理方法、数据库存储,以及现有的计算机、通信、大众传播、家用信息电器、出版等许多方面。数字多媒体的这种特征,不可避免地要对几乎所有信息领域及其研究和市场都产生极大的影响。高水平的研究工作,可以大大地促进应用。正确地了解数字多媒体技术的发展趋势,不仅对研究人员有益,对推动市场的开发也有极大的好处。下面将重点介绍一下国内外对数字多媒体研究的一些热点课题和相关应用,以期能对这个问题有一些新的了解和认识。二、数字多媒体研究的总趋势如果你跟数字多媒体研究人员讨论什么是数字多媒体时,他可能会向你描述一幅令人十分激动的场景:数字多媒体系统中包含了人类几乎所有的感觉,包括听、视、嗅、触、味觉各个方面,用户在系统中便可体验到一个虚拟世界所提供的真实感觉。但这种虚幻与真实交嘈、用户自由出进的尽善尽美的数字多媒体系统,也即虚拟现实(VR),被认为是数字多媒体的终极,但目前只能看作是人们的理想。虽然目前的技术还达不到,但确确实实说明了未来技术发展的趋向:更好更自然的交互性,更大范围的信息存取服务。创建一个能不断发展的数字多媒体的应用环境,是我们在已有的基础上为未来人类生活创造出一个在功能、空间、时间及人与人交互上都不同于现在的崭新世界的需要,也是我们在数字多媒体技术研究方面应把握的关键。 从数字多媒体研究的发展来看,目前已经走过了数字多媒体认识的:启蒙阶段。通过这一阶段,许多人尤其是大量的潜在用户了解了数字多媒体的主要涵义,对数字多媒体的概念和应用有了初步的理解和考虑,这对今后更大规模的发展奠定了用户基础。这一阶段最典型的应用便是多媒体演示系统。尽管许多人称之为数字多媒体信息管理系统,但这种系统离真正的数字多媒体信息管理尚有很大的距离。这种演示系统对用户的概念教育是直观的、有效的,虽然带来的了一些问题,但的确是十分有益、也是十分重要的。这一阶段的研究工作也大多数是围绕着类似于概念演示这个思路来进行的,例如各种数字多媒体硬件接口、用户界面数字多媒体化、数字多媒体编辑创作、数字多媒体通信等等。通过这个启蒙阶段,规范化的数字多媒体研究体系和重要的领域已经初步形成,需要研究的重点问题也已初露端倪。目前,数字多媒体的研究工作正处于爬坡阶段,许多问题一旦被解决,将会产生出巨大的效益。从国内外的主要研究工作来看,数字多媒体的研究趋势主要有以下几个方面: 数字多媒体通信网络环境的研究和建立,将使得数字多媒体从单机单点,向分布、合作数字多媒体应用环境发展。建设一个能够在世界范围内自由交互的数字多媒体通信网,在信息高速公路的热浪下已经在紧锣密鼓地进行。对这种网络及其设备的研究,以及建立在这种网络之上的分布应用和信息服务的研究是当前一个非常明显的热点。 对数字多媒体信息的处理已经深入到了媒体内部,利用已经基本成熟的图像理解、语言识别、全文检索等技术研究数字多媒体基于内容的处理,开发能够进行基于内容处理的系统,包括编码、创作、表现及应用,已成为数字多媒体信息管理的重要方向。 数字多媒体的各类标准有是研究的重点。成熟的标准在不断修订、颁布,新的方法和技术的出现又带来了新的标准体制。各类标准的研究将有利于产品规范化,使得用户的使用更加方便。 数字多媒体的技术继续向其它领域扩展,使其应用的范围进一步扩大。数字多媒体并行工程平台、数字多媒体仿真、智能数字多媒体等新的技术和应用层出不穷,扩大了原有技术领域的内涵,改善了其性能,创造出了新的概念。但也有一些拉大旗,作虎皮的现象,只在名称上作文章,并未真正做多少工作,但这不是主流。 数字多媒体的研究人员已开始充分注意虚拟现实(临境)技术的发展,有相当多的研究已开始针对其基本技术和外围技术等进行,并取得了很大的进展。利用头盔显示器等特别设备创造沉浸式的环境、开发相应的应用,是在该方向上的主要工作。也有一些研究把重点放在了通过超媒体数据库提供全景的具有空间和时间合成信息形式的基于网络的半沉浸式虚拟空间的上面。 应用及市场研究中面向大规模用户和高档次应用的趋势十分明显。包括家用数字多媒体终端、点播电视服务(VOD)、教育/娱乐用数字多媒体软件、数字多媒体会议系统等。医学、家用及军用等已成为数字多媒体应用领域的最重要的组成部分。三、数字多媒体通信及信息服务随着美国信息高速公路(NII)的提出,在世界范围内掀起了一股建设全球信息高速公路(GII)的热潮,许多国家都把其看成在未来信息社会中能否立足的关键。无论哪一个国家提出何种形式的信息网络,几乎都不约而同地将支持数字多媒体通信和应用作为其建设的主要目标。因此,数字多媒体通信和信息服务也就成为目前研究的热点。从国际上多次数字多媒体会议的论文来看,有关数字多媒体通信及其相关技术的论文占了相当大的比重。目前,主要研究的问题有以下几个方面: 1.数字多媒体通信网络系统的组成 能够进行数字多媒体信息传递的网络原行是以宽带局域网为主的,但现在研究人员将力图把它扩展到一个能为全市、全国乃至全球提供通信服务的范围。ATM网络的优势已十分明显,但仍有相当多的研究工作在围绕着已有的网络进行,例如FDDI、Ethernet、高速交换以太网、ISDN以及CATV网络。另外,也有为数字多媒体通信专门研制的交换设备,如用于会议系统交换的多点控制器等。其中使用CATV的趋向十分值得注意,它将现有的用于有线电视的网络与光纤网作为骨干网把信号送到街道边的光结点机,最后一公里用树状总线结构的同轴电缆连到用户。每一光节点可连几百个以上的用户。光纤骨干网的采用提高了CATVM网的带宽及可靠性,而且还可以改造成为具有双向(上行和下行)信息转僵的形式,使交互式应用如点播电脑(VOD)、点播新闻、多人游戏等成为可能。这种形式虽然不是典型的数字多媒体通信网,但却为把数字多媒体应用送到千家万户的大众交互传播形式提供了一种很好的启示。 2.信息服务器 网络不仅应将所有的用户相互连接,而且还要通过网络向用户提供各种各样的服务,才能更大范围地扩大用户群,扩大应用服务的范围。因此,研究符合数字多媒体服务特征的信息服务器成为了当前的一个重要方向。除了目前已相对成熟的信息服务形式如图书馆服务、信息揭示板服务等外,能够提供点播电视功能的视频服务器(Video Server)已成为研究重点。因为在未来的数字多媒体网中,要向任意一个用户提供点播电视的服务,并且要能具有录像机的操作方式,就要求视频服务器能够存储巨大的压缩视频音频数据,并能快速地检索并源源不断地向用户提供。其中磁盘或光盘存储阵列管理、根据用户接口的不同分辨率进行的视频数据编码、点播视频服务器的调度与控制及服务器通信协议等,都是急待解决的问题。美国Oracle公司目前利用nCUBE-2MPP巨型机作为视频服务器,计划将美国的优秀影片都数字化存起来,不令向具有点播电视的家庭提供服务,而且也计划向数字化电影院进行传递。这个系统目前正在做实验,其它的数字多媒体服务如点播新闻、点播音乐、卡拉OK点播服务等也在研究开发之中。 3.通信协议及性能 由于许数字多媒体通信过程及效果并不十分清楚,许多关于数字多媒体通信网协议及性能分析工作仍在不断进行之中,其中关于连续媒体如视频、声音等不可能按传统的协议方法(如超时重发、出错处理等)进行处理。所以,如何适应连续性媒体中的实时媒体特性、基于网络服务质量的协议控制、可变速率的传输方式、同步方法及其协议特性,都是需要解决的问题。对各种现有网络(如今牌环网、以太网等)上数字多媒体通信的协议分析工作,也有人在做相应的研究。 四、分布处理及合作工作 数字多媒体网络为数字多媒体分布应用及合作工作奠定了基础。在国内,这种工作集中在建立起一种能够支持多人通信的环境上。如研制基于计算机的会议系统,更准确地说目前只是一种可支持数字多媒体多人通信的环境,仅解决了视频通信及其部分媒体的控制问题。国际上这种工作更多地与CSCW(计算机支持的合作)及群件系统相结合,集中在面向应用服务、建立媒体空间等方面。 1.数字多媒体会议系统 基于计算机的数字多媒体会议系统的研究实际已有十几年的历史。早期由于视频的压缩及传输问题没有解决,虽然在操纵公共实体及会议控制等方面有很大进展,但一直不为人们所重视。从80年代末起,实时视频引入到会议系统中后,这处面对面的交互形式极大地促进了应用,产生了一系列的需求。如以医学领域为背景的MediaBase工程,由渥太华大学设计并实现,可为各种医生共同对病人进行会依提供了可行的手段。以军事为背景的数字多媒体军事会议系统,可以把一个指挥系统的若干指挥所连接起来,构成一个地点分散但又如面对面的会议环境。日本NEC开发的办公室鱼人系统,可以使许多用户通过局部网络和ISDN网实现视频、手写图形及数据的共享传输和合作应用,大大提高了办公效率。这些都是成功的范例。国内的研究大多数集中在视频图像如何传输方面,也有一些单位在会议控制及应用方面做不少工作,如东北大学、清华大学、国防科大、上海交大等单位。目前的研究订中在多点控制、电话线信息传输、合作应用、与数据库结构等方面,国防科大数字多媒体信息系统实验室正在研究会议系统与超媒体结合,形成虚拟信息空间的有关问题。 2.实景化虚拟会议媒体空间 一般的数字多媒体会议系统对每一方会议参加者仅能提供一路的数字多媒体信息,包括声音、视频等,无论是谁发言,其他人就只能被动地观看,会场氯氛并不明显。为解决这个问题,人有提出了实景化虚拟会议系统的概念。一种是关于声音合成的,无论哪一方发言,他的视频图像将出现在所有会议参加者的屏幕上,但所有参加者的声音都可以被听到。这中间需要将来自于各方的声音在一处进行混合,有的是在多点控制器之类的传输中枢设备上,有的则是在接收方的终端上进行。另一种更为复杂的形式是,除声音外,还要将来自于各方的图像序列进行混合,开成一个虚拟的会议空间,大家尽管分散地各地,但似乎又都在一起。