各種媒體信息在計算機中的表示

3.2各種媒體信息在計算機中的表示一、常見的多媒體信息文本：文本（Text）指各種文字，包括數(shù)字、字母、符號、漢字等。它是最常見的一種媒體形式，也是人和計算機交互作用的主要形式。各種書籍、文獻、檔案、信件等都是由文本媒體數(shù)據(jù)為主構成的。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、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、常見的多媒體信息圖像：圖像是由稱為像素（Pixel）的點構成的矩陣圖，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”或聲音的同義詞，是屬于聽覺類媒體，其頻率范圍在20耀20kHz。多媒體計算機中只有經(jīng)過數(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，常見的有波形（WAV）音頻、樂器數(shù)字接口（MIDI）音頻、光盤數(shù)字（CD-DA）音頻等。一、常見的多媒體信息視頻：（或稱動態(tài)圖像）多媒體計算機上的數(shù)字視頻是來自錄像帶、攝像機等模擬視頻信號源，經(jīng)過數(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。動畫：動畫也是一種活動圖像，圖形或圖像按一定順序組成時間序列就是動畫。Ascii碼表：二、文本輸入內(nèi)部處理輸出如果通過鍵盤進行英文輸入、漢字輸入法編碼輸入機內(nèi)碼（二進制編碼）如漢字字模碼計算機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：是用來計算數(shù)碼影像的一種單位，一個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的染色點。越高位的像素，其擁有的色板也就越豐富，越能表達顏色的真實感。位圖圖像:由像素組成，每個像素都被分配一個特定位置和顏色值。

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數(shù)。活動：若一幅圖像的分辨率是512*384，計算機屏幕分辨率是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，計算機屏幕分辨率是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？活動一：用“畫圖”程序打開“1.jpg”，選擇“文件—>另存為”，文件類型分別選擇“24位位圖”、“16色位圖”，把它存為“、1.BMP”和“、2.BMP”。查看這三個文件的大小。問：為什么同樣的圖片存儲后顯示的效果不一樣呢？圖像量化位數(shù)：圖像中每個像素點記錄顏色所用二進制數(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，即每個像素至少有8個顏色位，這時點陣圖可支持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下面就讓我們來驗證一下活動一中的三張圖片的大小是不是這樣計算的？靜態(tài)圖像壓縮標準JPEG用于連續(xù)色凋、多級灰度、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，另一種是無失真壓縮算在有失真算法中以期達到質量損失不大而又保證高壓縮的效果，在無失真時其壓縮比較低。在既要保證圖像傳輸?shù)馁|量又要高壓縮率的目標下，又公布了JPEG2000標準。音頻1．模擬音頻的數(shù)字化

連續(xù)的模擬音頻信號轉化為離散的數(shù)字齊頻信號．主要包括信號采樣、量化、編碼三個過程⑴信號采樣是把時間連續(xù)的模擬信號按采樣信號頻率進行抽樣，轉換成在時間上離散、幅度上連續(xù)的模擬信號。采樣后的模擬信號雖然在時間上是離散的．但是在幅度上是連續(xù)的。對于音頻信號，采樣頻率常用的有三種：44.1kHz、2l.05kllz、11.023kHz。

音頻(2)量化過程首先是將信號幅度劃分為著若干量化等級。然后將采樣后的模擬信號幅度與所劃分的各量化級進行比較，向下取最接近的量化等級的數(shù)值。(3)編碼是將量化后的采樣值用二進制的數(shù)碼來表示．并轉換成由許多稱為“位”(bit—比特)的二進制編碼0和l組成的數(shù)字信號。例如，在采用８個量化級，碼字字長為3位時，即3位二進制數(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。

對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的質量取決于采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)三個因素。(1).采樣頻率 采樣頻率是指一秒鐘時間內(nèi)采樣的次數(shù)。在計算機多媒體音頻處理中，采樣頻率通常采用三種：11.025KHz(語音效果)、22.05KHz(音樂效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見的CD唱盤的采樣頻率即為44.1KHz。音頻(2).量化位數(shù) 量化位數(shù)也稱“量化精度”，是描述每個采樣點樣值的二進制位數(shù)。例如，8位量化位數(shù)表示每個采樣值可以用28即256個不同的量化值之一來表示，而16位量化位數(shù)表示每個采樣值可以用216即65536個不同的量化值之一來表示。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)生的聲音波形個數(shù)。記錄聲音時，如果每次生成一個聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(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量(假定未經(jīng)壓縮)為：存儲量=采樣頻率×量化位數(shù)/8×聲道數(shù)×時間

例如，用44.1KHz的采樣頻率進行采樣，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量為：

44100×16／8×2×1=176400(字節(jié))音頻存儲空間數(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。音頻信號能夠被壓縮編碼的依據(jù)有兩個，一是聲音信號存在著數(shù)據(jù)冗余；二是利用人的聽覺特性來降低編碼率，人的聽覺具有一個強音能抑制一個同時存在的弱音現(xiàn)象，這樣就可以抑制與信號同時存在的量化噪聲；另外人耳對低頻端比較敏感，而對高頻端不太敏感，由此引出了“子帶編碼技術”。音頻信號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。音頻信號的壓縮編碼（1）、波形編碼 波形編碼的算法簡單，易于實現(xiàn)，可獲得高質量的語音。常見的三種波形編碼方法為：脈沖編碼調(diào)制(PCM)，實際為直接對聲音信號作A／D轉換。只要采樣頻率足夠高，量化位數(shù)足夠多，就能使解碼后恢復的聲音信號有很高的質量。差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)，即只傳輸聲音預測值和樣本值的差值以此降低音頻數(shù)據(jù)的編碼率。自適應差分編碼調(diào)制(ADPCM)，是DPCM方法的進一步改進，通過調(diào)整量化步長，對不同頻段設置不同的量化字長，使數(shù)據(jù)得到進一步的壓縮。音頻信號的壓縮編碼（2）、參數(shù)編碼 參數(shù)編碼方法通過建立起聲音信號的產(chǎn)生模型，將聲音信號用模型參數(shù)來表示，再對參數(shù)進行編碼，在聲音播放時根據(jù)參數(shù)重建聲音信號。參數(shù)編碼法算法復雜，計算量大，壓縮率高，但還原聲音的質量不高。（3）、混合編碼 混合編碼是把波形編碼的高質量和參數(shù)編碼的低數(shù)據(jù)率結合在一起，取得了較好效果。音頻信號的壓縮編碼

樂器數(shù)字接口MIDIMIDI是樂器數(shù)字接口的縮寫，是數(shù)字音樂的一個國際標準。MIDI標準規(guī)定了電子樂器與計算機連接的電纜硬件以及電子樂器之間、樂器與計算機之間傳送數(shù)據(jù)的通信階議等規(guī)范．MIDI標準使不同廠家生產(chǎn)的電子合成樂器可以互相發(fā)送和接收音樂數(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)。所以它占用存儲空間較小。音樂合成的方式是按一定的協(xié)議標準。采用音樂符號記錄方法來記錄和解釋樂譜，并合成相應的音樂信號，這就是MIDI方式。．動畫動畫是通過人工或計算機繪制出來的連續(xù)圖像。包括幀動畫和造型動畫．幀動畫是一幅幅連續(xù)的圖像或圖形序列，其中需要動作的地方作微小變化，這是產(chǎn)生各種動畫的基本方法。動畫造型動畫是一種矢量動畫，它由計算機實時生成并演播，也叫實時動畫。他對每一個活動對象分別進行設計，并構造每一對象的特征，然后分別對這些對象進行時序狀態(tài)設計，最后在演播時這些對象在設計要求下實時組成完整的畫面，并可以實時變換，從而實時生成視覺動畫。視頻視頻是指電視、攝錄像等視覺感受的活動影像。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外，還與幀與幀之