多媒体技术及其应用

考点归纳

1、多媒体基本概念

音量、音调、音色和声音带宽的概念、常见音频范围图形和图像的概念及区别，三原色原来、印刷三原色、常见的彩色空间、图像亮度、色度、饱和度

2、多媒体相关计算

图像文件的大小的计算重点、声音文件大小的计算、视频文件大小的计算

3、常见多媒体标准

常见的音频格式、视频格式、图像存放格式、常见的文件存放格式、MPEG标准族

多媒体基础

一、媒体的分类

媒体可分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。

  • (1)感觉媒体：直接作用于人的感官，产生感觉（视、听、嗅、味、 触觉）的媒体，语言、音乐、音响、图形、动画、数据、文字等 都是感觉媒体。
  • (2)表示媒体：是指用来表示感觉媒体的数据编码。如图像编码 (JPEG、MPEG)、文本编码(ASCII)和声音编码等。感觉媒体转换成 表示媒体后，能够在计算机上进行加工处理和传输。
  • (3)表现媒体：是进行信息输入或输出的媒体。如键盘、鼠标、扫 描仪、话筒、数码相机、摄像机为输入表现媒体，显示器、打印 机、扬声器、投影仪为输出表现媒体。
  • (4)存储媒体：是指用于存储表示媒体的物理实体。如硬盘、光盘 等。
  • (5)传输媒体：是指传输表示媒体（即数据编码）的物理实体。如 电缆、光缆等。

例：以下媒体中，（ B）是表示媒体，（ D ）是表现媒体。
A．图像 B．图像编码 C．电磁波 D．鼠标
A．图像 B．图像编码 C．电磁波 D．鼠标

颜色空间

一、颜色属性

视觉上的彩色可用下面参数来描述

  • 色调：人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉。
  • 明度：表示色所具有的亮度和暗度被称为明度
  • 饱和度：指颜色的纯度，或者说是指颜色的深浅程度。

二、颜色空间

三原色原理是指自然界的各种颜色光，都可由红®、绿(G)、蓝(B) 三种颜色按不同比例相配制而成。所以称这3种颜色为三基色。

  • (1) RGB颜色空间
  • (2) YUV颜色空间
    数字化位通常采用Y:U:V-8:4:4或者Y:U:V-8:2:2
  • (3) CMY颜色空间

三、图形与图像

1．图像

图像也称为位图或点阵图，是由排成行列的像素组成的。
常把一幅位图图像作为一个点矩阵处理，矩阵中的一个元素（像素）对应图像的一个点。

2．图形

图形也称矢量图形，是用一个指令集合来描述的，这些指令用来描述图中线条的形状、位置、颜色等各种属性和参数。
特点是放大后图像不会失真，和分辨率无关。

3．分辨率

图形（图像）的主要指标有分辨率、点距、色彩数（灰度）。
(1)分辨率：可以分为屏幕分辨率和输出分辨率，单位：dpi（像 素每英寸）。

  • 水*分辨率是指水*方向（横向）总的像素点数。
  • 垂直分辨率是指垂直方向（坚向）总的像素点数。

分辨率越高，所包含像素越多，图像越清晰，印刷质量就越好。
(2)点距：指两个像素之间的距离，一般来说，分辨率越高， 则像素点距的规格越小，显示效果越好。
(3)深度：是指显示或存储每个像素所用的位数。

例如：某图像的分辨率为640×480，假设每个像素深度为16位 ，则该图像的容量（大小）为（ ）字节
640×480×(16÷8)=614400B=600KB

数据压缩技术

一、数据压缩技术分为两大类：

  • 无损压缩编码法，也称为冗余压缩法、熵编码法
  • 有损压缩编码法，也称为熵压缩法
    注：把信息中排除了冗余后的*均信息量称为“信息熵”

(1)无损压缩法

去掉或减少了数据的冗余，这些冗余值可以重新插入到数据中， 因此是可逆的，也是无失真压缩。
它通常使用的是统计编码技术，包括哈夫曼编码、算术编码、行程编码等。它的压缩率比较低，通常是2:1 --5:1。

(2)有损压缩法

压缩了熵，会减少信息量，因此是不可逆的。它通常可以分为特征抽取和量化两大类。

  • 特征抽取包括基于模式的编码、分形编码等；
  • 量化包括零记忆量化、预测编码、直接映射、变换编码等方 法。其中，预测编码和变换编码是最常见的方法。

有损压缩能够达到较高的压缩比。对于声音可达4:1～8:1，对于动态的视频数据可达100:1～400:1。

二、数据压缩标准

(1) JPEG (联合图像专家组)
(2) MPEG(动态图像专家组)
(3) DVI(数字视频接口)
(4) H.261
(5) H.263

音频数据

一、音频技术概述

声音的三个要素是：

  • 音强：即音量，是声音的强度，取决于声间的振幅。
  • 音调：由声音的频率决定。
  • 音色：又叫音品，指声音的感觉特性。不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色就不同。物体振动，除了一 个基音外，还有许多不同频率（振动的速度）的泛音伴随， 正是这些泛音决定了其不同的音色。

二、音频数据存储和传输

模拟信号转化数字信号过程

 采样  量化  编码

(1)采样

每隔一个时间间隔就在模拟声音的波形上取一个幅度值，这个间隔时间称为采样频率。 常用的采样频率为8kHz、11.025kHz、16kHz、22.05kHz(FM广播音 质)、44.1kHz (CD音质)、48kHz (DVD音频或专业领域)，频率越高音质越好。采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍。

(2)量化

就是把经过采样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电*，把瞬时抽样值用最接*的电*值来表示。 量化的级别通常用位(bit)来表示，位数越高则音质越好。

(3)编码

将声音数据写成计算机的数据格式。
每秒钟所需的存储量可由下式估算出：
文件的字节数=采样频率(Hz)×采样位数×声道数÷8

三、音频数据格式

(1) WAVE 
(2) MOD 
(3) Layer-3 
(4) Real Audio 
(5) CD Audio 
(6) MIDI 
(7) CMF