各種媒體信息在計(jì)算機(jī)中的表示

3.2各種媒體信息在計(jì)算機(jī)中的表示一、常見(jiàn)的多媒體信息文本：文本（Text）指各種文字，包括數(shù)字、字母、符號(hào)、漢字等。它是最常見(jiàn)的一種媒體形式，也是人和計(jì)算機(jī)交互作用的主要形式。各種書(shū)籍、文獻(xiàn)、檔案、信件等都是由文本媒體數(shù)據(jù)為主構(gòu)成的。圖形：圖形也稱為矢量圖形（VectorGraphic），它們是由諸如直線、曲線、圓或曲面等幾何圖形形成的從點(diǎn)、線、面到三維空間的黑白或彩色幾何圖。圖形文件的常用格式有：XF、PIF、SLD、DRW、PHIGS、GKS、IGS等。一、常見(jiàn)的多媒體信息圖像：圖像是由稱為像素（Pixel）的點(diǎn)構(gòu)成的矩陣圖，也稱為位圖（Bitmap）。圖像可以用圖像編輯處理軟件（如Windows的畫(huà)圖）獲得，也可以用掃描儀掃描照片或圖片獲得。圖像文件的常用格式有：BMP、GIF、JPEG、TIFF等。音頻：音頻常被作為“音頻信號(hào)”或聲音的同義詞，是屬于聽(tīng)覺(jué)類(lèi)媒體，其頻率范圍在20耀20kHz。多媒體計(jì)算機(jī)中只有經(jīng)過(guò)數(shù)字化后的聲音才能播放和處理，數(shù)字化的音頻文件有多種格式，常見(jiàn)的有波形（WAV）音頻、樂(lè)器數(shù)字接口（MIDI）音頻、光盤(pán)數(shù)字（CD-DA）音頻等。一、常見(jiàn)的多媒體信息視頻：（或稱動(dòng)態(tài)圖像）多媒體計(jì)算機(jī)上的數(shù)字視頻是來(lái)自錄像帶、攝像機(jī)等模擬視頻信號(hào)源，經(jīng)過(guò)數(shù)字化視頻處理，最后制作成為數(shù)字的視頻文件。視頻文件的常用格式有：AVI、MPG、FCI/FLC等。動(dòng)畫(huà)：動(dòng)畫(huà)也是一種活動(dòng)圖像，圖形或圖像按一定順序組成時(shí)間序列就是動(dòng)畫(huà)。Ascii碼表：二、文本輸入內(nèi)部處理輸出如果通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行英文輸入、漢字輸入法編碼輸入機(jī)內(nèi)碼（二進(jìn)制編碼）如漢字字模碼計(jì)算機(jī)處理文字的表示思考：觀察圖片思考像素是什么？三、位圖圖像與矢量圖形像素：是用來(lái)計(jì)算數(shù)碼影像的一種單位，一個(gè)像素通常被視為圖像的最小的完整采樣。這種最小的圖形的單元能在屏幕上顯示通常是單個(gè)的染色點(diǎn)。越高位的像素，其擁有的色板也就越豐富，越能表達(dá)顏色的真實(shí)感。位圖圖像:由像素組成，每個(gè)像素都被分配一個(gè)特定位置和顏色值。

三、位圖圖像與矢量圖形分辨率：圖像的水平方向和垂直方向的像素個(gè)數(shù)?；顒?dòng)：若一幅圖像的分辨率是512*384，計(jì)算機(jī)屏幕分辨率是1024*768，則該圖像按100%顯示，占屏幕的幾分之幾？若一幅圖像的分辨率是2272*1704，計(jì)算機(jī)屏幕分辨率是1024*768，要全屏幕顯示整幅圖像，則該圖像顯示比例是百分之幾？活動(dòng)一：用“畫(huà)圖”程序打開(kāi)“1.jpg”，選擇“文件—>另存為”，文件類(lèi)型分別選擇“24位位圖”、“16色位圖”，把它存為“、1.BMP”和“、2.BMP”。查看這三個(gè)文件的大小。問(wèn)：為什么同樣的圖片存儲(chǔ)后顯示的效果不一樣呢？圖像量化位數(shù)：圖像中每個(gè)像素點(diǎn)記錄顏色所用二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它決定了彩色圖像中可出現(xiàn)的最多顏色數(shù)，或者灰度圖像中的最大灰度等級(jí)數(shù)。圖像量化位數(shù)為8的灰度圖像和索引圖像顏色數(shù)為256色，即每個(gè)像素至少有8個(gè)顏色位，這時(shí)點(diǎn)陣圖可支持256種不同的顏色。文件的大小文件的字節(jié)數(shù)=圖像分辯率×圖像量化位數(shù)÷8下面就讓我們來(lái)驗(yàn)證一下活動(dòng)一中的三張圖片的大小是不是這樣計(jì)算的？靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG用于連續(xù)色凋、多級(jí)灰度、彩色／單色靜態(tài)圖像壓縮。具有較高壓縮比的圖形文件（一張1000KB的BMP文件壓縮成JPEG格式后可能只有20－30KB），在壓縮過(guò)程中的失真程度很小。定義了兩種基本的壓縮算法，一種是有失真的壓縮算法，另一種是無(wú)失真壓縮算在有失真算法中以期達(dá)到質(zhì)量損失不大而又保證高壓縮的效果，在無(wú)失真時(shí)其壓縮比較低。在既要保證圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量又要高壓縮率的目標(biāo)下，又公布了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)。音頻1．模擬音頻的數(shù)字化

連續(xù)的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字齊頻信號(hào)．主要包括信號(hào)采樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程⑴信號(hào)采樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)按采樣信號(hào)頻率進(jìn)行抽樣，轉(zhuǎn)換成在時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)。采樣后的模擬信號(hào)雖然在時(shí)間上是離散的．但是在幅度上是連續(xù)的。對(duì)于音頻信號(hào)，采樣頻率常用的有三種：44.1kHz、2l.05kllz、11.023kHz。

音頻(2)量化過(guò)程首先是將信號(hào)幅度劃分為著若干量化等級(jí)。然后將采樣后的模擬信號(hào)幅度與所劃分的各量化級(jí)進(jìn)行比較，向下取最接近的量化等級(jí)的數(shù)值。(3)編碼是將量化后的采樣值用二進(jìn)制的數(shù)碼來(lái)表示．并轉(zhuǎn)換成由許多稱為“位”(bit—比特)的二進(jìn)制編碼0和l組成的數(shù)字信號(hào)。例如，在采用８?jìng)€(gè)量化級(jí)，碼字字長(zhǎng)為3位時(shí)，即3位二進(jìn)制數(shù)，可表示為000、001、010、011、]00、101、110、111。采用的位數(shù)越多，則數(shù)據(jù)量越大。

對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)三個(gè)因素。(1).采樣頻率 采樣頻率是指一秒鐘時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。在計(jì)算機(jī)多媒體音頻處理中，采樣頻率通常采用三種：11.025KHz(語(yǔ)音效果)、22.05KHz(音樂(lè)效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見(jiàn)的CD唱盤(pán)的采樣頻率即為44.1KHz。音頻(2).量化位數(shù) 量化位數(shù)也稱“量化精度”，是描述每個(gè)采樣點(diǎn)樣值的二進(jìn)制位數(shù)。例如，8位量化位數(shù)表示每個(gè)采樣值可以用28即256個(gè)不同的量化值之一來(lái)表示，而16位量化位數(shù)表示每個(gè)采樣值可以用216即65536個(gè)不同的量化值之一來(lái)表示。常用的量化位數(shù)為8位、12位、16位。音頻音頻(3).聲道數(shù) 聲音通道的個(gè)數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個(gè)數(shù)。記錄聲音時(shí)，如果每次生成一個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）。隨著聲道數(shù)的增加，所占用的存儲(chǔ)容量也成倍增加。以字節(jié)為單位，模擬波形聲音被數(shù)字化后音頻文件的存儲(chǔ)量(假定未經(jīng)壓縮)為：存儲(chǔ)量=采樣頻率×量化位數(shù)/8×聲道數(shù)×?xí)r間

例如，用44.1KHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，量化位數(shù)選用16位，則錄制1秒的立體聲節(jié)目，其波形文件所需的存儲(chǔ)量為：

44100×16／8×2×1=176400(字節(jié))音頻存儲(chǔ)空間數(shù)字波形文件數(shù)據(jù)量大，數(shù)字音頻的編碼必須采用高效的數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)。音頻信號(hào)能夠被壓縮編碼的依據(jù)有兩個(gè)，一是聲音信號(hào)存在著數(shù)據(jù)冗余；二是利用人的聽(tīng)覺(jué)特性來(lái)降低編碼率，人的聽(tīng)覺(jué)具有一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè)同時(shí)存在的弱音現(xiàn)象，這樣就可以抑制與信號(hào)同時(shí)存在的量化噪聲；另外人耳對(duì)低頻端比較敏感，而對(duì)高頻端不太敏感，由此引出了“子帶編碼技術(shù)”。音頻信號(hào)的壓縮編碼方式可分為波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼三種。音頻信號(hào)的壓縮編碼（1）、波形編碼 波形編碼的算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可獲得高質(zhì)量的語(yǔ)音。常見(jiàn)的三種波形編碼方法為：脈沖編碼調(diào)制(PCM)，實(shí)際為直接對(duì)聲音信號(hào)作A／D轉(zhuǎn)換。只要采樣頻率足夠高，量化位數(shù)足夠多，就能使解碼后恢復(fù)的聲音信號(hào)有很高的質(zhì)量。差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)，即只傳輸聲音預(yù)測(cè)值和樣本值的差值以此降低音頻數(shù)據(jù)的編碼率。自適應(yīng)差分編碼調(diào)制(ADPCM)，是DPCM方法的進(jìn)一步改進(jìn)，通過(guò)調(diào)整量化步長(zhǎng)，對(duì)不同頻段設(shè)置不同的量化字長(zhǎng)，使數(shù)據(jù)得到進(jìn)一步的壓縮。音頻信號(hào)的壓縮編碼（2）、參數(shù)編碼 參數(shù)編碼方法通過(guò)建立起聲音信號(hào)的產(chǎn)生模型，將聲音信號(hào)用模型參數(shù)來(lái)表示，再對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼，在聲音播放時(shí)根據(jù)參數(shù)重建聲音信號(hào)。參數(shù)編碼法算法復(fù)雜，計(jì)算量大，壓縮率高，但還原聲音的質(zhì)量不高。（3）、混合編碼 混合編碼是把波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編碼的低數(shù)據(jù)率結(jié)合在一起，取得了較好效果。音頻信號(hào)的壓縮編碼

樂(lè)器數(shù)字接口MIDIMIDI是樂(lè)器數(shù)字接口的縮寫(xiě)，是數(shù)字音樂(lè)的一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。MIDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)連接的電纜硬件以及電子樂(lè)器之間、樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的通信階議等規(guī)范．MIDI標(biāo)準(zhǔn)使不同廠家生產(chǎn)的電子合成樂(lè)器可以互相發(fā)送和接收音樂(lè)數(shù)據(jù)。MIDI文件記錄的是一系列指令而不是數(shù)字化的波形數(shù)據(jù)。所以它占用存儲(chǔ)空間較小。音樂(lè)合成的方式是按一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。采用音樂(lè)符號(hào)記錄方法來(lái)記錄和解釋樂(lè)譜，并合成相應(yīng)的音樂(lè)信號(hào)，這就是MIDI方式。．動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)是通過(guò)人工或計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)的連續(xù)圖像。包括幀動(dòng)畫(huà)和造型動(dòng)畫(huà)．幀動(dòng)畫(huà)是一幅幅連續(xù)的圖像或圖形序列，其中需要?jiǎng)幼鞯牡胤阶魑⑿∽兓?，這是產(chǎn)生各種動(dòng)畫(huà)的基本方法。動(dòng)畫(huà)造型動(dòng)畫(huà)是一種矢量動(dòng)畫(huà)，它由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成并演播，也叫實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)。他對(duì)每一個(gè)活動(dòng)對(duì)象分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并構(gòu)造每一對(duì)象的特征，然后分別對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行時(shí)序狀態(tài)設(shè)計(jì)，最后在演播時(shí)這些對(duì)象在設(shè)計(jì)要求下實(shí)時(shí)組成完整的畫(huà)面，并可以實(shí)時(shí)變換，從而實(shí)時(shí)生成視覺(jué)動(dòng)畫(huà)。視頻視頻是指電視、攝錄像等視覺(jué)感受的活動(dòng)影像。數(shù)字視頻由一系列的位圖圖像組成，因此視頻文件格式除與單幀文件格式有關(guān)外，還與幀與幀之