第六章：多媒體技術(shù)及應(yīng)用

1、計算機導(dǎo)論教案第六章 多媒體技術(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)目的和要求：1. 掌握多媒體技術(shù)概述2. 理解信號處理的一般原理3. 了解多媒體系統(tǒng)的組成及應(yīng)用4. 熟悉常用的多媒體技術(shù)5. 了解多媒體技術(shù)的應(yīng)用學(xué)習(xí)重點：多媒體系統(tǒng)的組成及應(yīng)用音頻、視頻處理技術(shù)和多媒體的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和標(biāo)準學(xué)習(xí)難點：視頻處理技術(shù)多媒體的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和標(biāo)準學(xué)時：4學(xué)習(xí)內(nèi)容：課后反饋§6.1 多媒體技術(shù)概述6.1.1多媒體多媒體至今還沒有一個公認的定義，我們這里提供國際電聯(lián)的定義：（1）表示媒體(Reprception Medium)：指的是計算機內(nèi)部表示信息的方法，一般以編碼的形式描述，如說明交換信息的類型，定義信息的特征，

2、如聲音編碼、圖像編碼、文本編碼等。常見的有以下類型：a) 用ASCII、EBCDIC和Unicode編碼表示文本字符。b) 用CEPT或CAPTAIN視頻文本標(biāo)準或GKS圖形標(biāo)準編碼表示圖形.c) 用脈碼調(diào)制方法PCM和16位線形量化技術(shù)表示視頻數(shù)據(jù)流。d) 用傳真編碼、BMP或JPEG格式等表示圖像編碼。e) 用PAL、SECAM、NTSC等電視標(biāo)準格式表示一段連續(xù)的音頻/視頻，或用MPEG格式將信息存儲在計算機中。(2) 感知媒體（Perception Medium）：表示人對外界的感覺，如聲音、圖像、文字、動畫等。感知媒體可以幫助人們理解自身周圍的環(huán)境，通常人們可以通過視覺、聽覺、嗅覺和

3、觸覺來感知周圍的信息。就目前的技術(shù)而言，計算機主要是通過視覺、聽覺來感知信息，也許將來還可以以其他形式來感知信息。（3）存儲媒體（Storage Medium）：存儲數(shù)據(jù)的物理設(shè)備，如磁盤、磁帶、光盤、內(nèi)存等。（4）傳輸媒體(Transmission Medium)：傳輸數(shù)據(jù)的物理設(shè)備，如電纜、光纖、無線電波等。（5）顯示媒體（Preseatation Mediuw）：獲取和顯示信息的設(shè)備，如顯示器、打印機、音箱等輸出設(shè)備，也包括鍵盤、鼠標(biāo)、攝像機等輸入設(shè)備。多媒體技術(shù)：多媒體技術(shù)就是把聲、圖、文、視頻等媒體通過計算機集成在一起的技術(shù)。即通過計算機把文本、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻等多種媒體

4、綜合起來，使之建立起邏輯連接，并對它們進行采樣量化、編碼壓縮、編輯修改、存儲傳輸和重建顯示等處理 多媒體技術(shù)具有以下幾項特性： (1) 集成性多媒體的集成性主要表現(xiàn)在在兩個方面，一方面是信息媒體的集成，即將各種不同的媒體信息有機地同步，集成為一個完整、協(xié)調(diào)的多媒體信息；另一方面是各種不同的顯示或表現(xiàn)媒體設(shè)備的集成。(2) 多樣性信息媒體的多樣性是指計算機能處理多種信息媒體，也就是能對不同的輸入信息可以經(jīng)過加工、變換或處理輸出新的信息，而不是簡單的記錄和重放。 (3)交互性 多媒體計算機除了可以播放各種媒體信息外，還可以與使用者進行信息交換。 (4)實時性多媒體技術(shù)還表現(xiàn)在信息處理的實時性。如在

5、多媒體系統(tǒng)中，由于聲音和活動視頻圖像與時間密切相關(guān)，所以要求多媒體技術(shù)必須支持對這些媒體的實時同步處理，使聲音和圖像在播放時不出現(xiàn)停滯。6.1.2多媒體系統(tǒng)的主要特征(1)媒體的多樣性 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，用戶能夠比以往任何時候都更加和諧地把現(xiàn)有的文本、聲音、圖形、圖像、動畫和視頻等多種形式的信息媒體有機的組合起來。(2)技術(shù)的集成性 多媒體技術(shù)包含了計算機領(lǐng)域內(nèi)較新的軟、硬件技術(shù)，并將不同性質(zhì)的設(shè)備和信息集成為一體，實現(xiàn)了以計算機為中心的綜合信息處理，大大地擴展了計算機的功能。(3)處理過程的交互性 多媒體系統(tǒng)的明顯的特點就是它處理信息過程的交互性，這使得計算機與用戶之間建立

6、了良好的互動性，使得人們對信息的處理更加主動和靈活，極大地激發(fā)了人的創(chuàng)造性。 6.1.3多媒體計算機系統(tǒng)(1)多媒體計算機技術(shù):多媒體計算機技術(shù)就指利用計算機技術(shù)來綜合、集成處理文字、聲音、圖形/圖像、動畫、視頻等，從而可以在一臺計算機上實現(xiàn)多媒體的綜合處理，并與計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸一起形成一種全新的信息傳播和處理的計算機技術(shù)。其基本特征就是媒體表示的數(shù)字化技術(shù)。(2)多媒體計算機系統(tǒng)：具有多媒體功能的計算機應(yīng)用系統(tǒng)稱之為多媒體計算機系統(tǒng)。它是一個以多媒體計算機為核心的包括多媒體終端設(shè)備、多媒體傳輸系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、微波等），多媒體服務(wù)系統(tǒng)、多媒體軟件及有關(guān)多媒體數(shù)據(jù)庫組成的一個有機整體。 6.1.

7、4多媒體的關(guān)鍵技術(shù)(1)數(shù)據(jù)壓縮和還原編碼技術(shù)數(shù)字化后的多媒體信息的數(shù)據(jù)量非常龐大，例如，對于彩色電視信號的動態(tài)視頻圖像，數(shù)字化處理后的1秒鐘數(shù)據(jù)量達十多兆字節(jié)，650MB容量的CD-ROM僅能存1分鐘的原始電視數(shù)據(jù)。超大數(shù)據(jù)量給存儲器的存儲容量、帶寬及計算機的處理速度都帶來極大的壓力，因此，需要通過多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)來解決數(shù)據(jù)存儲與信息傳輸?shù)膯栴}。    壓縮技術(shù)一直是多媒體技術(shù)的熱點之一，多媒體中數(shù)據(jù)的壓縮主要指圖像（視頻）和音頻的壓縮，它的潛在價值相當(dāng)大，是計算機處理圖像和視頻以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。數(shù)字化后的多媒體信息的圖像、視頻信號和音頻信號數(shù)據(jù)中存

8、在的很大冗余（空間冗余、時間冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識冗余、視覺冗余、圖像區(qū)域相同性冗余、紋理統(tǒng)計冗余等）使數(shù)據(jù)壓縮成為可能。數(shù)據(jù)壓縮的實質(zhì)是在滿足還原信息質(zhì)量要求的前提下，采用代碼轉(zhuǎn)換或消除信息冗余量的方法來實現(xiàn)對采樣數(shù)據(jù)量的大幅縮減。    與數(shù)據(jù)壓縮相對應(yīng)的處理稱為解壓縮，又稱數(shù)據(jù)還原。它是將壓縮數(shù)據(jù)通過一定的解碼算法還原到原始信息的過程。通常，人們把包括壓縮與解壓縮內(nèi)容的技術(shù)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。    根據(jù)質(zhì)量有無損失，壓縮編碼可分為有損失編碼和無損失編碼兩類。前者指壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓后還原得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相同，沒有誤差；后者則

9、存在一定的誤差。    壓縮編碼的方法非常多，編碼過程一般都涉及較深的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)問題。在眾多的壓縮編碼方法中，衡量一種壓縮編碼方法優(yōu)劣的重要指標(biāo)有：壓縮比要高，壓縮與解壓縮速度要快，算法要簡單，硬件實現(xiàn)要容易，解壓縮質(zhì)量要好。在選用編碼方法時還應(yīng)考慮信源本身的統(tǒng)計特征、多媒體軟硬件系統(tǒng)的適應(yīng)能力、應(yīng)用環(huán)境及技術(shù)標(biāo)準等。(2)大容量的存儲技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)有兩個顯著的特點，其一是數(shù)據(jù)表現(xiàn)有多種形式，且數(shù)據(jù)量很大，尤其對動態(tài)的聲音和視頻圖像更為明顯；其二是多媒體數(shù)據(jù)傳輸具有實時性，聲音和視頻必須嚴格地同步。這就要求存儲設(shè)備的存儲容量必須足夠大，存取速度快，以便高速傳輸數(shù)

10、據(jù)，使得多媒體數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r地傳輸和顯示。    多媒體信息存儲技術(shù)主要研究多媒體信息的邏輯組織，存儲體的物理特性，邏輯組織到物理組織的映射關(guān)系，多媒體信息的存取訪問方法、訪問速度、存儲可靠性等問題，具體技術(shù)包括磁盤存儲技術(shù)、光存儲技術(shù)以及其他存儲技術(shù)。    光存儲技術(shù)是伴隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，并且CD-ROM存儲器已經(jīng)成為多媒體計算機的標(biāo)準配置。CD-ROM從存儲方式上可分為CD-R（只讀光盤）和CD-RW（可讀可擦寫光盤）兩種，從存儲格式上可分為數(shù)據(jù)CD、音樂CD、VCD、DVD、Photo-CD等不同格式標(biāo)準的光盤。(3

11、)超大規(guī)模集成電路技術(shù)專用芯片是改善多媒體計算機硬件體系結(jié)構(gòu)和提高其性能的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)音頻、視頻信號的快速壓縮、解壓縮和實時播放，需要大量的快速計算。只有不斷研發(fā)高速專用芯片，才能取得滿意的處理效果。專用芯片技術(shù)的發(fā)展依賴于大規(guī)模集成電路（VastLarge Scale IntegrationVLSI）技術(shù)的發(fā)展。    多媒體計算機專用芯片可歸納為兩種類型：一種是固定功能的芯片，其主要用來提高圖像數(shù)據(jù)的壓縮率；另一種是可編程數(shù)字信號處理器DSP芯片，主要用來提高圖像的運算速度。    最早推出的固定功能的專用芯片是圖像處理的壓縮處

12、理芯片，即將實現(xiàn)靜態(tài)圖像的數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法做在一個專用芯片上，從而大大提高其處理速度，如C-Cube公司生產(chǎn)的MPEG解壓縮芯片被廣泛地應(yīng)用于VCD播放機中。隨后，許多半導(dǎo)體廠商和公司又推出執(zhí)行國際標(biāo)準壓縮編碼的專用芯片。由于壓縮編碼的國際標(biāo)準較多，一些廠家和公司還推出多功能視頻壓縮芯片。   可編程數(shù)字信號處理器DSP芯片是一種非常適合進行數(shù)字信號處理的微處理器。由于其采用多處理器并行技術(shù)，計算能力超強，可望達到2bips，特別適合于高密度、重復(fù)運算及大數(shù)據(jù)流量的信號處理。這些高檔的專用多媒體處理器芯片，不僅大大提高了音頻、視頻信號處理速度，而且在音頻、視頻數(shù)

13、據(jù)編碼時增加了特技效果。(4)多媒體計算機軟件核心技術(shù) 多媒體操作系統(tǒng)是多媒體軟件技術(shù)的核心，負責(zé)多媒體環(huán)境下多任務(wù)的調(diào)度，提供多媒體信息的各種基本操作和管理，保證音頻、視頻同步控制以及信息處理的實時性，具備綜合處理和使用各種媒體的能力，能靈活地調(diào)度多種媒體數(shù)據(jù)并能進行相應(yīng)的傳輸和處理，改善工作環(huán)境并向用戶提供友好的人機交互界面等。多媒體操作系統(tǒng)是多媒體應(yīng)用軟件的操作支撐環(huán)境，支持對多媒體信息處理的各種復(fù)雜技術(shù)的要求，支持提供豐富的制作多媒體素材的工具軟件。 數(shù)據(jù)的組織和管理是任何信息系統(tǒng)都要解決的核心問題。數(shù)據(jù)量大、種類繁多、關(guān)系復(fù)雜是多媒體數(shù)據(jù)的基本特征，這使數(shù)據(jù)的組織

14、方法和存儲方法變得復(fù)雜。因此，以什么樣的數(shù)據(jù)模型表達和模擬這些多媒體信息空間？如何組織和存儲這些數(shù)據(jù)？如何管理這些數(shù)據(jù)？如何操縱和查詢這些數(shù)據(jù)？這些都是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的能力和方法所難以解決的問題。    多媒體數(shù)據(jù)庫中，要處理結(jié)構(gòu)化和大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)壓縮與還原、多媒體數(shù)據(jù)庫操作及多媒體數(shù)據(jù)對象表現(xiàn)等主要問題。多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要從三個方面開展研究，一是研究分析多媒體數(shù)據(jù)對象的固有特性；二是在數(shù)據(jù)模型方面開展研究，實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)庫管理；三是研究基于內(nèi)容的多媒體信息檢索策略。 多媒體信息處理主要研究各種媒體信息（如文本、圖形、圖像、聲音、

15、視頻等）的采集、編輯、處理、存儲、播放等技術(shù)。多媒體應(yīng)用開發(fā)技術(shù)主要是在多媒體信息處理的基礎(chǔ)上，研究和利用多媒體著作或編程工具，開發(fā)面向應(yīng)用的多媒體系統(tǒng)，并通過光盤或網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，這也是本課程主要涉及的內(nèi)容。§6.2 信號處理的一般模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換一般經(jīng)過采樣，模/數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號處理，存儲，傳輸?shù)纫幌盗行盘柼幚淼倪^程，如圖6-1所示：預(yù)處理采樣保持模/數(shù)（A/D）數(shù)字信號處理、存儲模擬信號輸入 入采樣數(shù)字信號輸出圖6-1 模/數(shù)信號處理過程6.2.1采樣定理在進行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號中最高頻率fmax的2倍時(fs.max>=2fmax

16、)，采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般實際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號最高頻率的510倍；采樣定理又稱奈奎斯特定理。采樣過程所應(yīng)遵循的規(guī)律，又稱取樣定理、抽樣定理。采樣定理說明采樣頻率與信號頻譜之間的關(guān)系，是連續(xù)信號離散化的基本依據(jù)。采樣定理是1928年由美國電信工程師H.奈奎斯特首先提出來的，因此稱為奈奎斯特采樣定理。1933年由蘇聯(lián)工程師科捷利尼科夫首次用公式嚴格地表述這一定理，因此在蘇聯(lián)文獻中稱為科捷利尼科夫采樣定理。1948年信息論的創(chuàng)始人C.E.香農(nóng)對這一定理加以明確地說明并正式作為定理引用，因此在許多文獻中又稱為香農(nóng)采樣定理。采樣定理有許多表述形式，但最基本的表述方式

17、是時域采樣定理和頻域采樣定理。采樣定理在數(shù)字式遙測系統(tǒng)、時分制遙測系統(tǒng)、信息處理、數(shù)字通信和采樣控制理論等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。6.2.2量化所謂量化，就是把經(jīng)過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時抽樣值用最接近的電平值來表示。量化過程存在量化誤差，在還原信號的D/A轉(zhuǎn)換后，這種誤差作為噪聲再生，稱為量化噪聲。增加量化位數(shù)能夠把噪聲降低到無法察覺的程度，但隨著信號幅度的降低，量化噪聲與信號之間的相關(guān)性變得更加明顯。 日常生活中所說的“量化”：指的是目標(biāo)或任務(wù)具體明確，可以清晰度量。根據(jù)不同情況，表現(xiàn)為數(shù)量多少，具體的統(tǒng)計數(shù)字，范圍衡量，時間長度等等。例如，四萬億支出，960萬

18、平方公里，八個小時，3月31日完成任務(wù)量化器設(shè)計時將標(biāo)稱幅度劃分為若干份，稱為量化級，一般為2的整數(shù)次冪。把落入同一級的樣本值歸為一類，并給定一個量化值。量化級數(shù)越多，量化誤差就越小，質(zhì)量就越好。例如8位的ADC可以將標(biāo)稱輸入電壓范圍內(nèi)的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為8位的數(shù)字信號。§6.3 多媒體系統(tǒng)的組成及應(yīng)用6.3.1多媒體硬件系統(tǒng) 多媒體硬件系統(tǒng)是指支持多媒體信息交互處理所需的硬件設(shè)備。在一般的微機基礎(chǔ)上隨著硬件技術(shù)的發(fā)展和性價比的提高，價格的降低，我們可以配置功能強大的多媒體設(shè)備。購買時要注意CPU的頻率、內(nèi)存空間、聲卡和顯示卡等器件的綜合性能；在主板方面要注意考察其芯片和各種多媒體技

19、術(shù)接口；顯示器除了尺寸外觀外，更重要的是分辨率；為了實現(xiàn)各種圖形/圖像轉(zhuǎn)換成計算機個識別的數(shù)據(jù)一般還要配置掃描儀等外設(shè)。6.3.2多媒體操作系統(tǒng) 這里主要是指多媒體操作系統(tǒng)（MPCOS）。多媒體操作系統(tǒng)應(yīng)有以下功能：一是要適應(yīng)多媒體的一切，除能處理文字、圖形外，還能處理動態(tài)畫面文件、音頻文件和視頻文件；二是除能控制普通計算機外設(shè)外，還要能控制管理聲音和圖像的輸入，輸出和存儲設(shè)備，如錄音機、攝像機、數(shù)字照相機、錄像機、VCD、DVD、音響設(shè)備等。實際上，現(xiàn)在的windows2000/ xp等操作系統(tǒng)已經(jīng)有很強的多媒體功能了。當(dāng)然還可以根本個人自己的興趣再配一些專用的多媒體工具軟件，如3DMX作圖

20、軟件、抓圖、看圖軟件以及有帶編輯功能的高級創(chuàng)作軟件等。6.3.3多媒體文件格式多媒體文件是按不同的媒體分類的，所以掌握這些文件的后綴格式（表6-1）對我們操作計算機，正確的使用軟件有很大的幫助。 表6-1 多媒體文件格式媒體種類常見格式 說 明文本TXTRTFDOC文本是表達信息最快捷的方式，經(jīng)常用于表示多媒體節(jié)目中的內(nèi)容、目錄、導(dǎo)航和幫助信息。文本文件要求字體清晰易讀，格式、顏色搭配和諧。圖像DIBBMPWMFTIF圖像用于多媒體的界面設(shè)計，表達文本無法或很難表達的內(nèi)容，如用照片、圖像來說明一目了然，圖像可以通過掃描儀掃描或用作圖軟件自己產(chǎn)生，最后按需要的文件格式存盤。聲音WAVMIDVOC

21、 聲音為多媒體表現(xiàn)節(jié)目提供背景音樂，同步解說和聲音效果。視頻AVIAVSMPG提供電視、電影的真實效果。信息量大，可以表達文本圖像無法表示的效果。動畫FLCFLISWF可以用于突出節(jié)目的要點，進行動畫、卡通制作，游戲制作，增強趣味性，吸引力、顯示關(guān)鍵點等。6.3.4多媒體創(chuàng)作工具多媒體創(chuàng)作 是用于多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的軟件，常用的多媒體創(chuàng)作工具如表6-2：表6-2 多媒體創(chuàng)作工具 對 象 創(chuàng) 作 工 具 圖 像 處 理 Photoshop 、Director、CorelDRAW音 樂 處 理 Cakewalk 演 視 文 稿 處 理 PowerPoint動 畫 制 作 3D Studio MAX視

22、頻 圖 像 處 理 Premiere多 媒 體 圖 文 制 作 Authorware 文 字 處 理 Word6.3.5多媒體計算機技術(shù)的應(yīng)用（1）在教育方面的應(yīng)用（2）在商業(yè)方面的應(yīng)用：商業(yè)廣告設(shè)計，產(chǎn)品的演示說明等等。（3）電子出版（4）家庭娛樂（5）視頻會議（6）軍事（7）航空航天§6.4 多媒體技術(shù)6.4.1圖形/圖像處理技術(shù) 圖形與圖像從各自不同的角度來表現(xiàn)物體的特性。圖形是對物體形象的幾何抽象，反映了物體的幾何特性，是客觀物體的模型化；而圖像則是對物體形象的影像描繪，反映了物體的光影與色彩的特性，是客觀物體的視覺再現(xiàn)。例如一臺計算機，用點、線、面等元素畫出來就是圖形；而用

23、照相機把它拍成照片就是圖像。盡管這種區(qū)分比較膚淺，但是相當(dāng)直觀。對于計算機來說，圖形與圖像的區(qū)分與我們的主觀感受較少關(guān)聯(lián)，而主要取決于構(gòu)成及處理的算法。圖形是面向幾何學(xué)的。在計算機中，圖形（Graphics）與對象（Object）密切相關(guān)。圖形是以面向?qū)ο蟮男问絼?chuàng)建和存儲的。圖形與屏幕分辨率無關(guān)，任意放大不會產(chǎn)生鋸齒效應(yīng)。這是由于圖形的顯示是一個動態(tài)生成過程，在確定尺寸和分辨率之后再經(jīng)柵格化轉(zhuǎn)換送屏幕顯示。圖形與圖像可以相互轉(zhuǎn)換。利用渲染技術(shù)可以把圖形轉(zhuǎn)換成圖像，而邊緣檢測技術(shù)則可以從圖像中提取幾何數(shù)據(jù)，把圖像轉(zhuǎn)換成圖形。圖像是面向矩陣論和色度學(xué)的。在計算機圖像處理中，圖像（Image）與位圖

24、（Bitmap）對應(yīng)關(guān)聯(lián)。圖像是以光柵點陣的形式創(chuàng)建和存儲的，因此，圖像與分辨率密切相關(guān)，任意放大會產(chǎn)生鋸齒效應(yīng)。數(shù)字圖像通常是通過掃描圖片、數(shù)碼相機或視頻抓取來生成的。當(dāng)然，也可以通過圖像軟件用繪畫或影像處理的方法生成。圖像掃描過程就是一個圖像采樣量化的過程。6.4.2音頻信號處理技術(shù)聲音進入計算機的第一步就是數(shù)字化，數(shù)字化實際上就是采樣和量化。連續(xù)幅度的離散化通過量化(quantization)來實現(xiàn)，就是把信號的強度劃分成一小段一小段，如果幅度的劃分是等間隔的，就稱為線性量化，否則就稱為非線性量化。聲音數(shù)字化需要回答兩個問題：每秒鐘需要采集多少個聲音樣本，也就是采樣頻率(fs)是多少，每

25、個聲音樣本的位數(shù)(bit per sample，bps)應(yīng)該是多少，也就是量化精度。一個聲音文件的數(shù)據(jù)量可由下列公式推導(dǎo)出來： （采樣頻率*采樣數(shù)據(jù)位數(shù)*聲道數(shù)）/8 = 字節(jié)數(shù)/秒（B/s）如果對每個取樣的幅度值用R位二進制編碼（R比特）表示，就得到數(shù)字信號的傳輸速率或比特率I，I=fs*R(bit/s 或 b/s)當(dāng)信號帶寬給定從而fs已知且不變時，傳輸速率就簡單地由采樣位數(shù)R來確定。在有關(guān)編碼的文獻及書本中，比特率（或數(shù)碼率、碼率、速率、數(shù)據(jù)率）用來表示I和R，具體指哪一個從其量綱即可以確定，不會混淆。一般傳輸時多用I，存儲時多用R。 表6-3 采樣方式與所需占用的存儲容量的關(guān)系容量采樣

26、頻率單聲道立體聲16位8位16位8位44.1 kHz5.28 M2.64 M10.56 M5.28 M22.05 KHz2.64 M1.32 M5.28 M2.64 M11.025 KHz1.32 M0.66 M2.64 M1.32 M6.4.3數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在現(xiàn)今的電子信息技術(shù)領(lǐng)域，正發(fā)生著一場有長遠影響的數(shù)字化革命。由于數(shù)字化的多媒體信息尤其是數(shù)字視頻、音頻信號的數(shù)據(jù)量特別龐大，如果不對其進行有效的壓縮就難以得到實際的應(yīng)用。因此，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)已成為當(dāng)今數(shù)字通信、廣播、存儲和多媒體娛樂中的一項關(guān)鍵的共性技術(shù)。(1)什么是數(shù)據(jù)壓縮 其作用是：能較快地傳輸各種信號，如傳真、Modem通信等； 在現(xiàn)

27、有的通信干線并行開通更多的多媒體業(yè)務(wù)，如各種增值業(yè)務(wù)；緊縮數(shù)據(jù)存儲容量，如 CDROM、VCD和DVD等； 降低發(fā)信機功率，這對于多媒體移動通信系統(tǒng)尤為重要。 由此看來，通信時間、傳輸帶寬、存儲空間甚至發(fā)射能量，都可能成為數(shù)據(jù)壓縮的對象。 (2)數(shù)據(jù)為何能被壓縮 首先，數(shù)據(jù)中間常存在一些多余成分，既冗余度。如在一份計算機文件中，某些符號會重復(fù)出現(xiàn)、某些符號比其他符號出現(xiàn)得更頻繁、某些字符總是在各數(shù)據(jù)塊中可預(yù)見的位置上出現(xiàn)等，這些冗余部分便可在數(shù)據(jù)編碼中除去或減少。冗余度壓縮是一個可逆過程，因此叫做無失真壓縮，或稱保持型編碼。 其次，數(shù)據(jù)中間尤其是相鄰的數(shù)據(jù)之間，常存在著相關(guān)性。如圖片中常常有色

28、彩均勻的背影，電視信號的相鄰兩幀之間可能只有少量的變化影物是不同的，聲音信號有時具有一定的規(guī)律性和周期性等等。因此，有可能利用某些變換來盡可能地去掉這些相關(guān)性。但這種變換有時會帶來不可恢復(fù)的損失和誤差，因此叫做不可逆壓縮，或稱有失真編碼、摘壓縮等。 此外，人們在欣賞音像節(jié)目時，由于耳、目對信號的時間變化和幅度變化的感受能力都有一定的極限，如人眼對影視節(jié)目有視覺暫留效應(yīng)，人眼或人耳對低于某一極限的幅度變化已無法感知等，故可將信號中這部分感覺不出的分量壓縮掉或“掩蔽掉”。這種壓縮方法同樣是一種不可逆壓縮。 對于數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)而言，最基本的要求就是要盡量降低數(shù)字化的在碼事，同時仍保持一定的信號質(zhì)量。不難想象，數(shù)據(jù)壓縮的方法應(yīng)該是很多的，但本質(zhì)上不外乎上述完全可逆的冗余度壓縮和實際上不可逆的嫡壓縮兩類。冗余度壓縮常用于磁盤文件、數(shù)據(jù)通信和氣象衛(wèi)星云圖等不允許在壓縮過程中有絲毫損失的場合中，但它的壓縮比通常只有幾倍，遠遠不能滿足數(shù)字視聽?wèi)?yīng)用的要求。在實際的數(shù)字視聽設(shè)備中，差不多都采用壓縮比更高但實際有損的媳壓縮技術(shù)。 只要作為最終用戶的人覺察不出或能夠容忍這些失真，就允許對數(shù)字音像信號進一步壓縮以換取更高的編碼效率。摘