?大學(xué)計算機(jī)根底教程?主要內(nèi)容多媒體的根本概念什么是多媒體多媒體是多種媒體的組合，即文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等各種媒體的組合。包括：文本包含字母、數(shù)字、字、詞、等根本元素，一般采用文字編輯軟件生成；圖形是采用計算機(jī)語言或?qū)ｉT軟件生成的矢量圖形；圖像是采用掃描設(shè)備、攝像設(shè)備或其他圖像處理設(shè)備生成的用像素點(diǎn)記錄的自然影像；什么是多媒體視頻是動態(tài)的影視圖像，即視頻是動態(tài)的圖像；音頻是指大約在20Hz~20kHz頻率范圍的連續(xù)變化的聲音信號；動畫是采用計算機(jī)動畫軟件創(chuàng)作并可連續(xù)的畫面。文本媒體文本可以是英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、漢字、中文標(biāo)點(diǎn)符號和英文標(biāo)點(diǎn)符號等，一般由文字編輯軟件〔如記事本、WPS字處理軟件和MicrosoftWord應(yīng)用程序等〕生成。需要區(qū)別的是：中文標(biāo)點(diǎn)符號如句號“。〞和英文標(biāo)點(diǎn)符號如句號“.〞是不同的文本。圖形和圖像媒體圖形圖像音頻和視頻媒體音頻視頻動畫媒體動畫多媒體信息的特點(diǎn)數(shù)據(jù)量大圖形圖像、音頻和視頻等媒體元素需要很大的存儲空間。例如，5分鐘標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的PAL視頻信息需要大約6.6GB的存儲空間。面對如此巨大的存儲要求，必須對多媒體信息進(jìn)行壓縮處理。多數(shù)據(jù)流某些多媒體展示時表現(xiàn)為靜態(tài)和連續(xù)信息的集成，例如，視頻播放時就是靜態(tài)的圖像和連續(xù)的音頻信息的集成。輸入時，每一種信息都有一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)流；播放時，需要對這些數(shù)據(jù)流加以合成。各種類型的媒體信息可以存儲在一起，也可單獨(dú)進(jìn)行存儲。多媒體信息的特點(diǎn)連續(xù)性多媒體信息一般包含時間數(shù)據(jù)，具有連續(xù)性的特點(diǎn)。例如，音頻、視頻和動畫都是時間相關(guān)的。編碼方式多樣多媒體信息由于處理的信息類型復(fù)雜，導(dǎo)致編碼方式多樣。例如，文本中的英文字符使用ASCII編碼，中文字符使用漢字信息交換碼、音頻和圖像都是基于采樣-量化-編碼的過程進(jìn)行編碼。什么是音頻信號音頻，又稱為聲音，是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波，稱為聲波。聲音的強(qiáng)弱表達(dá)在聲波壓力的大小，音調(diào)的上下表達(dá)在聲音的頻率上。聲音信號的兩個根本參數(shù)是頻率和幅度。頻率小于20Hz的信號稱為亞音信號；頻率在20Hz～20kHz的信號稱為音頻信號；人們說話的信號頻率通常在300Hz～3kHz；頻率大于20kHz的信號稱為超音頻信號，或者稱為超聲波信號。模擬信號與數(shù)字信號模擬信號:時間和幅度都是連續(xù)的信號數(shù)字信號:

幅值被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)，它不是連續(xù)的而是離散的，即幅值只能取有限的數(shù)值音頻采樣音頻采樣：每隔一個時間間隔在聲音波形上取一個幅度值，將時間上連續(xù)的信號變成離散的信號；采樣的目的是在時間上，對連續(xù)的變化進(jìn)行離散化，最終以有限個數(shù)的“點(diǎn)〞，去替代原來連續(xù)的信號。音頻采樣的例子t音頻采樣的例子t音頻量化音頻量化：指的是在幅度值的取值空間上進(jìn)行離散化，用有限位的二進(jìn)制代碼，表示落在同一時間段內(nèi)的幅度值音頻量化的例子3位量化2位量化音頻編碼根據(jù)采樣和量化的結(jié)果，將各離散點(diǎn)的幅度值進(jìn)行“逐點(diǎn)〞記錄，將記錄的結(jié)果保存為一個文件，即為該音頻信息的數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)對音頻信息的編碼；將來按照采樣、量化和編碼的“逆思想〞，可把該文件復(fù)原。只有當(dāng)采樣頻率高于聲音信號最高頻率的兩倍時，才能將數(shù)字信號表示的聲音復(fù)原為原來的聲音。音頻編碼的圖示001010100101011111000100100100010001010101110音頻文件存儲容量的計算采樣頻率：(Hz單位時間內(nèi)的采樣次數(shù)一般為11.025kHz或22.05kHz)量化位數(shù)：(bit表示量化級別的二進(jìn)制的位數(shù)一般為8位或16位)聲道數(shù)量：單聲道or多聲道采樣頻率11KHz8位量化采樣頻率22KHz16位量化音頻文件存儲容量的計算音頻數(shù)據(jù)的存儲容量采樣頻率*量化位數(shù)*聲道數(shù)*播放時間/8〔字節(jié)B〕采樣頻率=44.1kHz樣本精度=16bit立體聲播放時間=60秒存儲空間=44.1*1000*16*2*60/(8*1024*1024)=10.09MB顏色模型顏色模型〔colormodel〕指的是描述所有顏色的一套規(guī)那么和定義。最典型的代表是RGB〔RedGreenBlue〕顏色模型。兩種典型的顏色模型：RGB顏色模型：紅綠籃顏色模型HSL顏色模型：色調(diào)飽和度亮度顏色模型RGB顏色模型顏色=R〔紅色的百分比〕+G〔綠色的百分比〕＋B〔藍(lán)色的百分比〕。當(dāng)三種根本顏色等量相加時，得到白色。RGB顏色模型顏色=R〔紅色的百分比〕+G〔綠色的百分比〕＋B〔藍(lán)色的百分比〕。當(dāng)紅綠等量相加而籃為0時得到黃色。RGB顏色模型顏色=R〔紅色的百分比〕+G〔綠色的百分比〕＋B〔藍(lán)色的百分比〕。當(dāng)紅籃等量相加而綠為0時得到品紅色。RGB顏色模型顏色=R〔紅色的百分比〕+G〔綠色的百分比〕＋B〔藍(lán)色的百分比〕。當(dāng)綠籃等量相加而紅為0時得到青色。圖像的數(shù)字化編碼也經(jīng)過采樣、量化和編碼三個過程采樣是將圖像在二維空間上進(jìn)行離散化分別在圖像的橫向和縱向設(shè)置M和N個相等的間隔；然后得到M*N個點(diǎn)，組成一個的包含假設(shè)干行和假設(shè)干列的一個“陣列〞，每個點(diǎn)稱為一個像素；量化與編碼量化是對像素的顏色進(jìn)行離散化(即用確定的數(shù)值記錄點(diǎn)的顏色)量化的等級與每個像素顏色的二進(jìn)制數(shù)值的位數(shù)有關(guān)表示像素狀態(tài)的位數(shù)越多，具有的色彩就越豐富黑白方式：用一個“位〞表示像元的顏色；有2種色真彩色方式：用三個字節(jié)表示一個像元的顏色；具有2563個不同的顏色編碼是對每個像素的顏色，以不同的二進(jìn)制代碼形式進(jìn)行記錄圖像編碼的例子采樣：在橫方向和縱方向上都設(shè)置10個采樣點(diǎn)，得到10*10個像素量化：由于是黑白圖像，所以量化字長設(shè)置為1位二進(jìn)制代碼，并假定“0〞表示黑色，“1〞表示白色編碼：最后將編碼數(shù)值一行一行地記錄保存起來，就完成了對圖像的二進(jìn)制編碼圖像編碼的例11101111011110111101111011110111101111011000000000000000000001101111011110111101111011110111101111011影響圖像質(zhì)量的因素圖像分辨率〔相當(dāng)于音頻的采樣頻率〕用多少個像素表示圖像像素深度或位深度〔相當(dāng)于音頻的量化精度〕用多少個二進(jìn)制位表示一個像素的狀態(tài)分辨率越高，像素深度越大，將占用越多的存儲空間；當(dāng)然，圖像就越清晰圓滑美觀逼真寬度：271高度：300顏色：2色大?。?.9KB寬度：271高度：300顏色：4色大?。?9.8KB不同像素深度的例寬度：271高度：300顏色：256色大?。?9.4KB寬度：271高度：300顏色：真彩色大?。?38.2KB不同像素深度的例不同分辨率的例子圖像文件存儲容量的計算存儲一幅352×288的靜態(tài)真彩色圖像圖像分辨率為352×288像素深度為3B存儲容量=(352×288×3)/1024=297KB如提高圖像分辨率存儲容量=(768×1024×3)/(1024×1024)=2.25MB將視頻信息在時間上、幀內(nèi)空間上和色彩上分別進(jìn)行離散化，并最終以二進(jìn)制代碼形式編碼記錄將涉及比音頻信息和圖像信息數(shù)字化更復(fù)雜的原理和方法，其根本的思想包括：將完整的視頻信息在時間上分解為假設(shè)干的幀；參照圖像信息編碼的方法進(jìn)行“幀內(nèi)編碼〞；參照音頻信息編碼的方法進(jìn)行伴音編碼處理；考慮播放速率和伴音同步，最后完成視頻信息編碼視頻文件的存儲容量計算表示一幅352*288的靜態(tài)真彩色圖象需要的存儲空間352*288*3(B)=304128B=297KB假設(shè)每秒播放25幀，計算1分鐘視頻數(shù)據(jù)的存儲空間〔不含音頻數(shù)據(jù)〕352*288*3*25*60(B)=435.06MB數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮的根本概念文本文件的壓縮音頻文件的壓縮圖像文件的壓縮數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮的必要性大文件需要大的內(nèi)存空間，否那么將降低運(yùn)行速度大文件需要大的外部存儲空間，因而降低計算機(jī)硬盤等存儲設(shè)備的有效使用效率大文件需要較長的傳輸時間，因而容易發(fā)生在傳輸過程中的中斷數(shù)據(jù)壓縮根本概念壓縮：指重新記錄一個文件，以使它占用較小存儲空間解壓縮：數(shù)據(jù)壓縮必須是可逆的；數(shù)據(jù)壓縮的逆過程叫解壓縮壓縮比：當(dāng)數(shù)據(jù)被壓縮的時候，包含數(shù)據(jù)的文件將縮?。黄淇s小量可用壓縮比衡量壓縮比＝原文件容量﹕壓縮后新文件的容量縮比為20:1意味著原始文件是壓縮后文件的20倍數(shù)據(jù)壓縮根本概念有損壓縮為獲得更高地壓縮比，首先對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新的組織整理，剔除某些不重要、不敏感、可忽略的原始數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行壓縮無損壓縮數(shù)據(jù)無需事先進(jìn)行重新組織而直接進(jìn)行壓縮，壓縮文件中完全保存了原文件中的全部信息數(shù)據(jù)文本文件的數(shù)據(jù)壓縮實(shí)現(xiàn)文本文件壓縮的方法很多介紹：自適應(yīng)模型替代法自適應(yīng)模型替代法它首先掃描整個文本，尋找重復(fù)出現(xiàn)兩次或兩次以上的字節(jié)模型當(dāng)找到一個模型后，就用在文本中沒有用到過的一個新的字節(jié)模型替代它只要新的字節(jié)模型“短〞于原字節(jié)模型，就可起到“壓縮〞的目的自適應(yīng)模型替代法舉例自適應(yīng)模型替代法將44個字節(jié)〔包括空格和標(biāo)點(diǎn)〕長的句子壓縮到29個字節(jié)。原始文件包含44個字節(jié)theraininSpainfallsmainlyontheplain.用“％”替代“the”用“＠”替代“ain”%r@inSp@fallsm@lyon%pl@.%raininSpainfallsmainlyon%plain.％

the@ain“壓縮”后建立一個字典式記錄。

上例中用來做替代的符號不是實(shí)際上使用的字符，是為了舉例而用的。圖像信息的數(shù)據(jù)壓縮例如：在右側(cè)圖像中，蘭色區(qū)域中所有點(diǎn)〔像素〕的顏色是相同的，如果仍“逐點(diǎn)記錄〞，必然產(chǎn)生很大的數(shù)據(jù)冗余。圖像信息是“逐點(diǎn)記錄的〞。之所以能進(jìn)行壓縮是因為信息本身通常存在很大的數(shù)據(jù)冗余量。圖像數(shù)據(jù)壓縮方法

“游程長度編碼〞法〔Runlengthencoding〕游程長度：具有相同顏色并且是連續(xù)的像素的數(shù)目。通過為連續(xù)的相同顏色的像素重新編碼實(shí)現(xiàn)圖像文件的壓縮——游程長度編碼。有一個32×32象素，256色的位圖〔如右圖所示〕，其中每個像素需要一個字節(jié)存儲顏色；如白色用11111111表示，黑色用00000000表示沒壓縮時：圖像的前九行有32×9=288個像素，需288個字節(jié)存儲游程長度編碼例圖中有167個連續(xù)的白色像素。把這167個字節(jié)壓縮成２個字節(jié)。一個字節(jié)記錄連續(xù)的像素點(diǎn)數(shù)，一個字節(jié)表示共同的顏色。10100111〔167〕11111111〔白色〕使用相同的方法可以繼續(xù)壓縮后續(xù)的像素。游程長度編碼方法①前167個白色像素被壓縮成2B：10100111

11111111②下面5個黑色像素編碼為：0000010100000000代表5個黑色代表167代表白色32×32像素壓縮圖示：58/88重復(fù)次數(shù)(十進(jìn)制)重復(fù)次數(shù)(二進(jìn)制)像素顏色像素顏色(二進(jìn)制)16710100111白色11111111500000101黑色000000002600011010白色11111111100000001黑色00000000500000101黃色10100000100000001黑色0000000