3.2各种媒体信息在计算机中的表示

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1、3.23.2各种媒体信息在计算机中的表示各种媒体信息在计算机中的表示一、常见的多媒体信息l文本：文本（Text）指各种文字，包括数字、字母、 符号、汉字等。它是最常见的一种媒体形式，也是人 和计算机交互作用的主要形式。各种书籍、文献、档 案、信件等都是由文本媒体数据为主构成的。l图形：图形也称为矢量图形（VectorGraphic），它们 是由诸如直线、曲线、圆或曲面等几何图形形成的从 点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。图形文 件的常用格式有：XF、PIF、SLD、DRW、PHIGS、 GKS、IGS等。一、常见的多媒体信息l图像：图像是由称为像素（Pixel）的点构成的矩阵图 ，也称为

2、位图（Bitmap）。图像可以用图像编辑处理 软件（如Windows的画图）获得，也可以用扫描仪扫描 照片或图片获得。图像文件的常用格式有：BMP、GIF 、JPEG、TIFF等。l音频：音频常被作为“音频信号”或声音的同义词，是 属于听觉类媒体，其频率范围在20耀20kHz。多媒体 计算机中只有经过数字化后的声音才能播放和处理， 数字化的音频文件有多种格式，常见的有波形（WAV ）音频、乐器数字接口（MIDI）音频、光盘数字（ CD-DA）音频等。一、常见的多媒体信息l视频：（或称动态图像）多媒体计算机上的数 字视频是来自录像带、摄像机等模拟视频信号 源，经过数字化视频处理，最后制作成为数字

3、 的视频文件。视频文件的常用格式有：AVI、 MPG、FCI/FLC等。l动画：动画也是一种活动图像，图形或图像按 一定顺序组成时间序列就是动画。Ascii码表：二、文本输入内部处理输出如果通过键盘进行 英文输入、汉字输 入法编码输入机内码 （二进制编码）如汉字 字模码计算机处理文字的表示思考：观察图片思考像素是什么？三、位图图像与矢量图形像素：是用来计算数码影像的一种单位，一个像 素通常被视为图像的最小的完整采样。这种最 小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的 染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越 丰富，越能表达颜色的真实感。 位图图像:由像素组成，每个像素都被分配一个 特定位置和颜色

4、值。 三、位图图像与矢量图形分辨率：图像的水平方向和垂直方向的像素个数。活动：l若一幅图像的分辨率是512*384，计算机屏幕 分辨率是1024*768，则该图像按100%显示， 占屏幕的几分之几？若一幅图像的分辨率是 2272*1704，计算机屏幕分辨率是1024*768， 要全屏幕显示整幅图像，则该图像显示比例是 百分之几？活动一：l用“画图”程序打开 “1.jpg”，选择“文件另存 为”，文件类型分别选择“24位位图”、“16色位 图”，把它存为“、1.BMP”和“、2.BMP”。查看 这三个文件的大小。 问：为什么同样的图片存储后显示的效果不一样 呢？图像量化位数：图像中每个像素点记录

5、颜色所用二进制数的位 数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数 ，或者灰度图像中的最大灰度等级数。图像量 化位数为8的灰度图像和索引图像颜色数为 256色，即每个像素至少有8个颜色位，这时 点阵图可支持256种不同的颜色。文件的大小文件的字节数=图像分辩率图像量化位数8 下面就让我们来验证一下活动一中的三张图片的大小是 不是这样计算的？静态图像压缩标准JPEG用于连续色凋、多级灰度、彩色单色静态图像压 缩。具有较高压缩比的图形文件（一张1000KB的 BMP文件压缩成JPEG格式后可能只有2030KB ），在压缩过程中的失真程度很小。定义了两种 基本的压缩算法，一种是有失真的压缩算法，另 一种

6、是无失真压缩算在有失真算法中以期达到质 量损失不大而又保证高压缩的效果，在无失真时 其压缩比较低。在既要保证图像传输的质量又要 高压缩率的目标下，又公布了JPEG2000标准。 音频1模拟音频的数字化连续的模拟音频信号转化为离散的数字齐频信号 主要包括信号采样、量化、编码三个过程 信号采样是把时间连续的模拟信号按采样信号频率 进行抽样，转换成在时间上离散、幅度上连续的模拟 信号。采样后的模拟信号虽然在时间上是离散的但 是在幅度上是连续的。对于音频信号，采样频率常用 的有三种：44.1kHz、 2l.05kllz、11.023kHz。音频(2)量化过程首先是将信号幅度划分为着若干量化等级。 然后

7、将采样后的模拟信号幅度与所划分的各量化级进 行比较，向下取最接近的量化等级的数值。 (3)编码是将量化后的采样值用二进制的数码来表示并 转换成由许多称为“位”(bit比特)的二进制编码0和l组 成的数字信号。例如，在采用个量化级，码字字长 为3位时，即3位二进制数，可表示为000、001、010 、011、 00、101、110、111。采用的位数越多，则 数据量越大。对模拟音频信号进行采样量化编码后，得 到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率、 量化位数和声道数三个因素。 (1). 采样频率 采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。 在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采 用三种：11.02

8、5KHz(语音效果)、22.05KHz(音 乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱 盘的采样频率即为44.1KHz。音频(2). 量化位数 量化位数也称“量化精度”，是描述每个采样 点样值的二进制位数。例如，8位量化位数表示每 个采样值可以用28即256个不同的量化值之一来表 示，而16位量化位数表示每个采样值可以用216即 65536个不同的量化值之一来表示。常用的量化位 数为8位、12位、16位。音频音频(3). 声道数 声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所 记录产生的声音波形个数。记录声音时，如果每 次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两 个声波数据，称为双声道（立

9、体声）。随着声道 数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。以字节为单位，模拟波形声音被数字化后音频文件 的存储量(假定未经压缩)为：存储量=采样频率量化位数/8声道数时间例如，用44.1KHz的采样频率进行采样，量 化位数选用16位，则录制1秒的立体声节目，其 波形文件所需的存储量为： 4410016821=176400(字节)音频存储空间数字波形文件数据量大，数字音频的编码必须采 用高效的数据压缩编码技术。音频信号能够被压 缩编码的依据有两个，一是声音信号存在着数据 冗余；二是利用人的听觉特性来降低编码率，人 的听觉具有一个强音能抑制一个同时存在的弱音 现象，这样就可以抑制与信号同时存在的量化

10、噪 声；另外人耳对低频端比较敏感，而对高频端不 太敏感，由此引出了“子带编码技术”。 音频信号的压缩编码方式可分为波形编码、参数 编码和混合编码三种。音频信号的压缩编码（1）、 波形编码 波形编码的算法简单，易于实现，可获得高质量的语 音。常见的三种波形编码方法为： 脉冲编码调制(PCM)，实际为直接对声音信号作AD转换。 只要采样频率足够高，量化位数足够多，就能使解码后恢复 的声音信号有很高的质量。 差分脉冲编码调制(DPCM)，即只传输声音预测值和样本值的 差值以此降低音频数据的编码率。 自适应差分编码调制(ADPCM)，是DPCM方法的进一步改进， 通过调整量化步长，对不同频段设置不同的

11、量化字长，使数 据得到进一步的压缩。音频信号的压缩编码（2）、 参数编码 参数编码方法通过建立起声音信号的产生 模型，将声音信号用模型参数来表示，再对参 数进行编码，在声音播放时根据参数重建声音 信号。参数编码法算法复杂，计算量大，压缩 率高，但还原声音的质量不高。 （3）、 混合编码 混合编码是把波形编码的高质量和参数编 码的低数据率结合在一起，取得了较好效果。音频信号的压缩编码乐器数字接口MIDIMIDI 是乐器数字接口的缩写，是数字音乐的一个国际标 准。MIDI标准规定了电子乐器与计算机连接的电缆硬 件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的 通信阶议等规范MIDI标准使不同厂家生产

12、的电子合 成乐器可以互相发送和接收音乐数据。MIDI文件记录 的是一系列指令而不是数字化的波形数据。所以它占 用存储空间较小。 音乐合成的方式是按一定的协议标准。采用音乐符号记 录方法来记录和解释乐谱，并合成相应的音乐信号， 这就是MIDI方式。 动画动画是通过人工或计算机绘制出来的连续图像。 包括帧动画和造型动画 帧动画是一幅幅连续的图像或图形序列，其中需 要动作的地方作微小变化，这是产生各种动画的 基本方法。动画造型动画是一种矢量动画，它由计算机实时生成 并演播，也叫实时动画。他对每一个活动对象分 别进行设计，并构造每一对象的特征，然后分别 对这些对象进行时序状态设计，最后在演播时这 些对

13、象在设计要求下实时组成完整的画面，并可 以实时变换，从而实时生成视觉动画。 视频视频是指电视、摄录像等视觉感受的活动影像。 数字视频由一系列的位图图像组成，因此视频文 件格式除与单帧文件格式有关外，还与帧与帧之 间的组织方式有关，而且视频文件一般都需经过 数据压缩，因此与压缩的方式也有关。数据压缩技术多媒体的大量使用可以加快和方便信息的交流，但 各种媒体信息，特别是动画和视频信息数据量非常 大，要占用很大的存储空间。为了便于加工和传 输，就要对其进行数据压缩，传输到指定地点后再 还原。具体的压缩方法，对于不同的媒体来说会有 不同的技术，这里就不再赘述，有兴趣的同学可以 自己查找相关的技术文档了解相关的技术细节。