《多媒体技术教程》答案

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1、 1多媒体技术教程 练习与思考题参考答案 林福宗 清华大学计算机科学与技术系 2008-2-10 第1章 多媒体技术概要 1.1 多媒体是什么 多媒体是融合两种或者两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体。使用的 媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和视像(video)。 1.2 超链接是什么 超链接(hyper link)是两个对象或元素之间的定向逻辑链接是一个对象指向另一个对象 的指针。建立互相链接的这些对象不受空间位置的限制可在同一个文件、在不同的文件或 在世界上任何一台连网计算机上。 1.3 超文本是什么 超文本是包含指向其他文档或文档元素的指针的电子文档。 与传统的文本文件

2、相比 它 们之间的主要差别是传统文本是以线性方式组织的而超文本是以非线性方式组织的。这 种文本的组织方式与人们的思维方式和工作方式比较接近。 1.4 无损压缩是什么 无损压缩是用压缩后的数据进行重构(也称还原或解压缩)重构后的数据与原来的数据 完全相同的数据压缩技术。 无损压缩用于要求重构的数据与原始数据完全一致的应用 如磁盘文件压缩就是一个应 用实例。根据当前的技术水平无损压缩算法可把普通文件的数据压缩到原来的 1/21/4。 常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。 1.5 有损压缩是什么 有损压缩是用压缩后的数据进行重构 重构后的数据与原来的数据有所不同 但不影响 人对原始资料表

3、达的信息造成误解的数据压缩技术。 有损压缩适用于重构数据不一定非要和原始数据完全相同的应用。例如图像、视像和 声音数据就可采用有损压缩 因为它们包含的数据往往多于我们的视觉系统和听觉系统所能 感受的信息丢掉一些数据而不至于对图像、视像或声音所表达的意思产生误解。 1.6 SGML是什么语言SGML语言的精华是什么HTML是什么语言HTML语言与SGML语言是什么关系 2(1) 1986 年国际标准化组织(ISO)采用的信息管理标准。 该标准定义独立于平台和应用的文本文档的格式、索引和链接信息为用户提供一种类似于语法的机制用来定义文档的结 构和指示文档结构的标签。 (2) SGML的精华是把文档

4、的内容与样式分开处理。 (3) HTML是用来创建超文本文档的标记语言也是创建Web网页用的标记语言。 (4) HTML是SGML的一个子集。 1.7 有人认为“因特网就是万维网”这种看法对不对为什么 (1) 不对。 (2) 因特网是专指全球范围内最大的、由众多网络相互连接而成的、基于TCP/IP协议的计算机网络万维网是指分布在全世界所有HTTP服务器上互相连接的超媒体文档的集合。 1.8 组成万维网的 4 个核心部分是什么 (1) 超文本传输协议(HTTP) (2) 文档格式标准包括HTMLXMLXHTML (3) 执行HTTP协议的Web浏览器 (4) 执行HTTP协议的Web服务器。 1

5、.9 H.261H.264 和G.711G.731 是哪个组织制定的标准 国际电信联盟(ITU)。 1.10 MPEG-1MPEG-2 和MPEG-4 是哪个组织制定的标准 ISO/IEC即国际标准化组织(ISO)/ 国际电工技术委员会(IEC)。 1.11 因特网标准是哪个组织制定的标准 因特网标准是ISOC(因特网协会或称互联网协会)协调的 4 个组制定的。 ISOC负责协调的 4 个组(1) 因特网工程特别工作组(IETF)(2) 因特网体系结构研究部(IAB)(3) 因特网工程指导组(IESG)(4) 因特网研究特别工作组(IRTF)。 1.12 HTML和XML语言是哪个组织制定的标

6、准 万维网协会(World Wide Web Consortium, W3C)。 第2章 无损数据压缩 2.1 假设 ,是由 3 个事件组成的集合计算该集合的决策量。(分别用ShNat和Hart作单位)。 , a b cH0= (log23) Sh = 1.580 Sh = (loge3) Nat = 1.098 Nat = (log103) Hart = 0.477 Hart 2.2 现有一幅用 256 级灰度表示的图像如果每级灰度出现的概率均为计算这幅图像数据的熵。 ( )1/256ip x= 0,255i =322 111()( )log( )256 (log)256256nii iH

7、Xp xp x= = =8 (位) 也就是每级灰度的代码就要用 8 比特不能再少了。 2.3 现有 8 个待编码的符号它们的概率如练习_表 2-1 所示计算这些符号的霍夫曼码并填入表中。答案不唯一。 0,mm7练习表 2-1 待编码符号 概率 分配的代码 代码长度(比特数) 0m0.4 1 1 1m0.2 000 3 2m0.15 001 3 3m0.10 011 3 4m0.07 0101 4 5m0.04 01000 5 6m0.03 010010 6 7m0.01 010011 6 2.4 现有 5 个待编码的符号它们的概率见练习表 2-2。计算该符号集的(1) 熵(2)霍夫曼码(3)

8、平均码长。 练习表 2-2 符号 2a 1a 3a 4a 5a 概率 0.4 0.2 0.2 0.1 0.1 (1) 熵 2 1( )( )log( )nii iH ap ap a= i=-0.4(0.4)-20.2*(0.2)-20.1(0.1) 2log2log2log=0.41.3219+0.42.3219+0.23.3219=0.5288+-0.9288+0.6644=2.1220 (位) (2) 编码树和霍夫曼码 420.4a 10.2a 30.2a 40.1a 50.1a P2(0.4)P3(0.6)10.2P 1111000 0P4(1.0)练习图2-1 编码树 编码表 符号 概

9、率 霍夫曼码* 码长 所需位数 2a 0.4 0 1 0.4 1a 0.2 11 2 0.4 3a 0.2 101 3 0.6 4a 0.1 1001 4 0.4 5a 0.1 1000 4 0.4 *代码分配不唯一 (3) 平均码长 L =0.4+0.4+0.6+0.4+0.4=2.2(位/符号) 2.5 使用算术编码生成字符串games的代码。字符g, a, m, e, s的概率见练习表 2-3。 练习表 2-3 符号 g a m e s 概率 0.4 0.2 0.2 0.1 0.1 game s1.00.00.10.20.40.60.61.00.840.760.7920.7760.777

10、60.7792ame s0.777760.7776练习图2-2 games的算术码 2.6 你是否同意“某个事件的信息量就是某个事件的熵”的看法 5参考解答“信息量(information content)是具有确定概率事件的信息的定量度量”而“熵 (entropy)是事件的信息量的平均值也称事件的平均信息量(mean information content)”。 第3章 数字声音编码 3.1 音频信号的频率范围大约是多少话音信号频率范围大约是多少 (1) Audio: 2020000 Hz (2) Speech: 3003400 Hz 3.2 什么叫做模拟信号什么叫做数字信号 (1) 幅度或

11、频率发生连续变化的一种信号。 (2) 以二进制代码形式表示有无或高低的一种信号。 3.3 什么叫做采样什么叫做量化什么叫做线性量化什么叫做非线性量化 (1) 采样在某些特定的时刻对模拟信号进行测量的过程。 (2) 量化幅值连续的模拟信号转化成为幅值离散的数字信号的过程。 (3) 线性量化在量化时信号幅度的划分是等间隔的量化。 (4) 非线性量化在量化时信号幅度的划分是非等间隔的量化。 3.4 采样频率根据什么原则来确定 奈奎斯特理论和声音信号本身的最高频率。采样频率不应低于声音信号最高频率的两 倍这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音。 3.5 样本精度为 8 位的信噪比等于多少分贝 48

12、 分贝。 3.6 声音有哪几种等级它们的频率范围分别是什么 练习表 3-1 声音质量和数据率 质量 采样频率 (kHz) 样本精度 (bit/s) 单道声/ 立体声 数据率(kb/s) (未压缩) 频率范围 电话 8 8 单道声 64.0 2003 400 Hz AM 11.025 8 单道声 88.2 2015 000Hz FM 22.050 16 立体声 705.6 507 000Hz CD 44.1 16 立体声 1411.2 2020 000 Hz DAT 48 16 立体声 1536.0 2020 000 Hz 3.7 选择采样频率为 22.050 kHz和样本精度为 16 位的录音

13、参数。在不采用压缩技术的情况下计算录制 2 分钟的立体声需要多少MB(兆字节)的存储空间(1MB=10241024B) (2205022260)/(10241024) 10.09 MB 3.8 什么叫做均匀量化什么叫做非均匀量化 (1) 均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到的信号进行量化。它是线性量化的另一种说法。 6(2) 非均匀量化采用非相等的量化间隔对采样得到的信号进行量化。例如对大的输入信号采用大的量化间隔 对小的输入信号采用小的量化间隔。 它是非线性量化的另一种说 法。 3.9 什么叫做率压扩什么叫做A率压扩 (1) 在脉冲编码调制(PCM)系统中一种模拟信号和数字信号之间进行转换的

14、CCITT压 (缩)扩(展)标准。在北美PCM电话网中使用率压扩算法。 (2) 在脉冲编码调制(PCM)系统中一种模拟信号和数字信号之间进行转换的CCITT压 (缩)扩(展)标准。在欧洲电话网使用A律压扩算法。 对于采样频率为 8 kHz样本精度为 13 比特、14 比特或 16 比特的输入信号使用律 压扩编码或使用A律压扩编码经过PCM编码器之后每个样本的精度为 8 比特输出的数据 率为 64 kbps。 3.10 G.711 标准定义的输出数据率是多少T1 的数据率是多少T2 的数据率是多少 (1) G.711 使用率和A率压缩算法信号带宽为 3.4 kHz压缩后的数据率为 64 kbps

15、。 (2) T1 总传输率1.544 Mbps。 (2) T2 总传输率6.312 Mbps。 3.11 自适应脉冲编码调制(APCM)的基本思想是什么 根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术。 这种自适应可以是瞬时 自适应即量化阶的大小每隔几个样本就改变也可以是音节自适应即量化阶的大小在较 长时间周期里发生变化。 3.12 差分脉冲编码调制(DPCM)的基本思想是什么 利用样本与样本之间存在的信息冗余度来进行编码的一种数据压缩技术。 这种技术是根 据过去的样本去估算(estimate)下一个样本信号的幅度大小 这个值称为预测值 然后对实际 信号值与预测值之差进行量化编码 从而就减少了表示每个样本信号的位数。 它与脉冲编码 调制(PCM)不同的是PCM是直接对采样信号进行量化编码而DPCM是对实际信号值与预 测值之差进行量化编码 存储或者传送的是差值而不是幅度绝对值 这就降低了传送或存储 的数据量。此外它还能适应大范围变化的输入信号。 3.13 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的基本思想是什么 ADPCM综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是(1) 利用自适应的思想