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多媒体通信系统(第3章3.1)  

2003-09-23 10:31:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Multimedia Communication Systems
Chapter 3    Multimedia Processing in Communications
Chapter Overview
Multimedia has at its very core the field of signal-processing technology. With the exploding growth of the Internet, the field of multimedia processing in communications is becoming more and more exciting. Although multimedia leverages numerous disciplines, signal processing is the most relevant. Some of the basic concepts, such as spectral analysis, sampling theory and partial differential equations, have become the fundamental building blocks for numerous applications and, subsequently, have been applied in such diverse areas as transform coding, display technology and neural networks. The diverse signal-processing algorithms, concepts and applications are interconnected and, in numerous instances, appear in various reincarnated forms.
信号处理技术是多媒体的核心基础领域。随着互联网的爆炸性增长,通信中的多媒体处理领域越来越令人兴奋。虽然多媒体领域学科众多,信号处理却是最关键和最具实质性的。一些基本概念,例如频谱分析、抽样理论以及偏微分方程,已经成为许多应用的理论基础,而且在诸如变换编码、显示技术、神经网络等众多领域得到了应用。各种信号处理算法、概念和应用互相关联,而且在很多情况下呈现出不同的形式。
This chapter is organized as follows. First, we present and analyze digital media and signal processing elements. To address the challenges of multimedia signal processing while providing higher interactivity levels with the media and increased capabilities to access a wide range of applications, multimedia signal-processing methods must allow efficient access to processing and retrieval of multimedia content. Then, we review audio and video coding. During the last decade new digital audio and video applications have emerged for network, wireless, and multimedia computing systems and face such constraints as reduced channel bandwidth, limited storage capacity and low cost. New applications have created a demand for high-quality digital audio and video delivery. In response to this need, considerable research has been devoted to the development of algorithms for perceptually transparent coding of high-fidelity multimedia.
本章安排如下。首先,介绍和分析数字媒体和信号处理原理。与媒体更高的互动水平和提高接入各种应用的能力,这些要求对多媒体信号处理提出了挑战,多媒体信号处理方法必须提高访问效率以处理和恢复多媒体内容。然后,我们回顾音频和视频编码。近十年来,尽管面临诸如减小通道带宽、限制存储容量以及降低价格等等约束,新的数字音频和视频应用仍然在网络、无线和多媒体计算机系统中脱颖而出。 已经出现的新应用要求高质量的数字音频和视频传输。为了满足这些需要,已经有相当多的研究投入到高保真度多媒体的感知透明编码(perceptually transparent coding)的开发中来。
Next, we describe a general framework for image copyright protection through digital watermarking. In particular, we present the main features of an efficient watermarking scheme and discuss robustness issues. The watermarking technique that has been proposed is to hide secret information in the signal so as to discourage unauthorized copying or to attest the origin of the media. Data embedding and watermarking algorithms embed text, binary streams, audio, image or video in a host audio, image or video signal. The embedded data is perceptually inaudible or invisible to maintain the quality of the source data. 
接着,我们叙述采用数字水印的图像版权保护的一般框架。我们特别介绍了一种高效水印方案的要点,并讨论鲁棒性问题。水印技术已经用于在信号中隐藏秘密信息以防止未经授权的拷贝和证明媒体来源。数据隐藏和水印算法嵌入主体音频、图像以及视频信号的文本、二元码流、音频、图像以及视频中。隐藏的数据对于保持原数据的质量是感觉不到损伤的。
We also review the key attributes of neural processing essential to intelligent multimedia processing. The objective is to show why NNs are a core technology for efficient representation for audio-visual information. Also, we will demonstrate how the adaptive NN technology presents a unified solution to a broad spectrum of multimedia applications (image visualization, tracking of moving objects, subject-based retrieval, face-based indexing and browsing and so forth). 
我们还回顾神经处理本质的关键特征智能多媒体处理。为什么NN是有效表示音视频信息的核心技术。我们还将证明自适应的神经网络(NN)技术怎样代表了宽频多媒体应用(图像可视化、移动对象的跟踪、基于主题的恢复、基于外观的检索和浏览等等)的一种统一的解决方案。 
Finally, this chapter concludes with a discussion of recent large-scale integration programmable processors designed for multimedia processing, such as real-time compression and decompression of audio and video as well as the next generation of computer graphics. Because the target of these processors is to handle audio and video in real time, the promising capability must be increased compared to that of conventional microprocessors, which were designed to handle mainly texts, figures, tables and photographs. To clarify the advantages of a high-speed multimedia processing capability, we define these chips as multimedia processors. Recent general-purpose microprocessors for workstations and personal computers use special built-in hardware for multimedia processing. 
最后,本章以对最近的一种为多媒体处理,例如音频和视频的实时压缩和解压缩,以及下一代计算机图形,而设计的大规模集成可编程处理器的讨论作为结束。由于这种处理器的目标是音频和视频的实时操作,为主要用于处理文本、图形、表格和照片而设计,与传统的微处理器相比必须增加期望容量。为了阐明高速多媒体处理能力的优势,我们对这种用于多媒体处理器的芯片详加说明。最新的原本用于工作站和个人计算机的微处理器为多媒体处理采用了专门的内置硬件。
 3.1 Introduction 
Multimedia signal processing is more than simply putting together text, audio, images and video. It is the integration and interaction among these different media that creates new systems and new research challenges and opportunities. Although multimedia leverages numerous disciplines, signal processing is the most relevant. Some of the basic concepts, such as spectral analysis, sampling theory and partial differential equation theory, have become the fundamental building blocks for numerous applications and, subsequently, have been reinvented in such diverse areas as transform coding, display technology and NNs. The diverse signal-processing algorithms, concepts and applications are interconnected.
多媒体信号处理并不是简单地把文本、音频、图像和视频放到一起。它是把这些不同的媒体集成和融合为一种新的系统,一种新的挑战和机遇。虽然多媒体领域学科众多,信号处理却是最具实质性的。一些基本概念,例如频谱分析、抽样理论以及偏微分方程理论,已经成为许多应用的理论基础,然后在诸如变换编码、显示技术、神经网络等众多领域得到了重新确立。各种信号处理算法、概念和应用是相互关联的。
      The term "multimedia" represents many different concepts. It includes basic elementary components, such as different audio types. These basic components may originate from many diverse sources (individuals or synthetic). For audio, the synthetics may be traditional musical presentation. One may also argue that multimedia is based on the extended visual experience, which includes representation of the real world, as well as its model, through a synthetic representation.
“多媒体”一词代表很多不同的概念。它包括一些基本成分,例如不同的音频类型。这些基本成分可能来自于许多不同的源(单个的或合成的)。对于音频,合成的源或许是传统的音乐演出。有人可能会争辩说多媒体是基于扩展的视觉经验,它包括真实世界的表象,以及通过人造表象对它的模仿。
       The "multimedia" technologies have dramatically changed and will keep changing. However, it is erroneous to favor advances simply because the final product is based on better technology.
“多媒体”技术已经发生了戏剧性的变化,而且仍将继续发生变化。因此,一厢情愿地喜欢它是错误的,因为最终的产品总是基于更好的技术。
       Multimedia consists of {multimedia data} + { set of instructions } . Multimedia data is informally considered as the collection of the three multimedia data, that is, multisource, multitype and multiformat data [3.1]. The interactions among the multimedia components consist of complex relationships without which multimedia could be a simple set of visual, audio and often data [3.2].
多媒体由<多媒体数据>+<指令>组成。一种非正式的说法是,多媒体数据是以下三种多媒体数据的集合:多源、多类和多格式数据[3.1] 。多媒体成分(不包括简单的由视频、音频和通常的数据组成的多媒体)之间的互作用具有复杂的关系[3.2]。
       We define multimedia signal processing as the representation, interpretation, encoding and decoding of multimedia data using signal-processing tools. The goal of multimedia signal processing is effective and efficient access, manipulation, exchange and storage of multimedia content for various multimedia applications [3.3].
我们把多媒体信号处理定义为使用信号处理工具对多媒体数据的表示、解释、编码和解码。多媒体信号处理的目的是使各种多媒体应用有效地访问、交换和存储多媒体内容[3.3]。
        The Technical Committee (TC) on MMSP is the youngest TC in the IEEE Signal Processing (SP) society. It took them a long time to raise some questions like the following:
What is multimedia signal processing all about?
What impact has signal processing brought to multimedia technologies?
Where are the multimedia technologies now?
MMSP的技术委员会在IFEEE信号处理学会中是最年轻的技术委员会。它花了很长时间提出了一些象下面这样的问题:
关于多媒体信号处理的一切是什么?
信号处理对多媒体技术带来什么冲击?
现在多媒体技术在什么地方?
        Multimedia signal-processing technologies will play major roles in the multimedia-network age. Researchers today working in this area have the privilege of selecting the future direction of MMSP technologies, so what they are doing will deeply influence our future society.
多媒体信号处理技术在多媒体网络时代将扮演主要角色。今天工作在这个领域的研究人员将拥有选择MMSP技术未来方向的特权。
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