Multimedia Systems

多媒體 Multimedia: 整合 等各種不同的媒體 Text(文字) Image(影像) Graphics(圖形) Audio(音訊) Video(視訊) Animation(動畫) 等各種不同的媒體

Multimedia (cont.) 連續的媒體(Continuous media) 非連續的媒體( Discrete media) 音訊、視訊、動畫 非連續的媒體( Discrete media) 文字、圖形、影像

多媒體系統的應用 News-On-Demand（隨選新聞） Movie-On-Demand（隨選電影） Interactive video game （互動式電玩） News-On-Demand（隨選新聞） Movie-On-Demand（隨選電影） KTV-On-Demand（隨選KTV) Game-On-Demand（隨選遊戲） Distance Learning（遠距教學） Videophone（視訊電話） Video conference（視訊會議） Multimedia e-mail（多媒體電子郵件）

多媒體系統的應用（續） Electronic encyclopedias（電子百科全書） Multimedia magazines（多媒體雜誌） Digital libraries（數位圖書館） Digital museums（數位博物館） Information Kiosks（資訊站） WWW（全球資訊網）

Images 影像

數位影像(Digital Images) 特徵 像素(pixels, picture elements) 顏色 (colors )

Digital Image (Cont.) Bitmap images (.bmp): 黑白 (monochrome images) 灰階(grayscale images) 1 像素 1 byte 每個像素: 256 個等級的灰階 彩色(color images) 1 像素 8 bits  256 色影像color images 1 像素 24 bits  全彩影像

顏色的模型 RGB (Red, Green, Blue) YUV (Y:亮度, U, V: 色度) Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = B - Y V = R - Y HSV (Hue色度, Saturation飽和度, Value亮度) Hue: 色系 Saturation: 顏色純度 Value: 明亮度

影像壓縮 影像壓縮的原理 影像壓縮的標準 GIF Graphics Interchange Format LZW JPEG 人類的視覺 像素的重複性 統計上的不均勻度 影像壓縮的標準 GIF Graphics Interchange Format LZW JPEG Joint Photographic Experts Group, JPEG 2000

Audio

數位與類比 數位(Digital) 與類比(Analog)

Digital Audio 音訊：聲波 特徵 振幅(amplitude):音量 頻率(frequency):音階、音高 相位(phase):聲音來源 波形(wave form):音色

Happy Birthday 鋼琴的 Do 大鍵琴的 Do

音訊壓縮 2 Bytes 44.1KHz 2 channel  2*44100*60*2 = 10MB per minute 壓縮原理：人類聽覺限制、音訊重複性 Audio Compression standards MPEG-1 Layer 1,2,3 MPEG 2 Layer 1,2,3 MPEG-2 AAC Dolby AC-3 (DVD, HDTV) MPEG-4（語音合成、音樂壓縮)

Video

Video 現有類比視訊系統視訊 視訊 連續影像(Still images) Frame rate: 人類視覺暫留24~30 frames per second 現有類比視訊系統視訊 NTSC (National Television Systems Committee) Taiwan, North American, Japan PAL(Phase Alternation Line) Western Europe except Franc SECAM (Sequential Couleur Avec Memire) France & parts of Eastern Europe

視訊壓縮標準 NTSC: 30*640*480*3  27.7MB/s  每小時100GB Video Compressions Standards Motion JPEG H.261, H.263 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 ＊ MPEG: Motion Picture Expert Group

MPEG視訊格式 MPEG（Moving Picture Experts Group） 是視訊與音訊壓縮的標準。 有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21等格式。 其中MPEG-1用於VCD產品。 MPEG-2則用於DVD的產品上。 其特色是檔案的容量比AVI格式小很多，但視訊品質卻非常好。

MPEG-1 標準解析度為NTSC系統：352 × 240、或PAL系統：352 × 288；採用較符合人類感官知覺的YCrCb 色彩模型；善用影片特性與畫格屬性來壓縮。

MPEG-1 Frame分成I frame、B frame、P frame三種。 一段播放的影像序列GOP (Group of Picture) 可以表示成類似 IBBPBBPBBPBBPBBI 這樣的框架順序。 在每12到15張影像之中插入一張I框架。 只有這張框架需要針對其內容進行影像壓縮儲存(又或者不對I框架壓縮)。 其餘的框架(B或P)利用預測、內插或記錄與I框架間差異的方式加以產生。 因此可以保持很高的壓縮比率。

MPEG-1

MPEG-1

MPEG-1

MPEG-2 MPEG-2沿用MPEG-1的標準並加以擴充，其標準解析度擴增成NTSC：720 × 480，PAL：720 × 576。 目前所見的DVD光碟，其視訊壓縮格式採用了MPEG-2的標準，因此才能獲得比VCD更高的畫質。

MPEG-4 MPEG-4規格畫壓縮比較高，MPEG-4的壓縮率是MPEG-2的1.4倍，影像品質接近DVD，同樣是影片檔案，以MP4錄製的檔案容量會小很多，所以除了網路傳輸外，目前隨身影音播放器或手機，都是以支援此種格式為主。例如以MPEG 4儲存2小時的影片，則約需要650 MB的硬碟空間，這可以放入一片CD片內。 將視訊當中各種不同的資料以各式各樣的「視訊物件」 (VOP，Video Object Plane) 表示，而所有的壓縮以及資料傳遞過程都是以「物件」作為基本的單位來加以處理。

Design Issues of Multimedia Systems

多媒體系統 多媒體系統: 多媒體資訊 產生(creation) 處理(processing) 儲存(storage) 管理(management) 擷取(retrieval) 傳送(transfer) 呈現(presentation) * 數位 & 互動 多媒體資訊

多媒體系統的特色 多媒體整合 儲存空間的需求 及時的需求 服務品質的需求 同步的需求 互動性 標準化