多媒体技术基础知识之计算例题解析

多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-1-多媒体技术基础知识之计算例题解析多媒体技术基础知识之计算例题解析分为三部分：第一部分：数字音频的相关计算；第二部分：数字图像的相关计算；第三部分：数字视频的相关计算。以上三部分的计算的相关基础知识以及理论，请见本人之前发的文章《多媒体技术基础里面的“三”之一：三种计算》（该文章以下简称为《三种计算》）。以下内容仅提供例题以及简要解析，请结合《三种计算》一起来学习。第一部分：数字音频的相关计算【例题1】某人进行录音，设置的采样频率为44KHz，采样精度为16位，立体声录音1分钟，在未压缩的情况下，该录制的音频的存储容量为多少字节？【解析】本例题为常规题，几个关键参数都很清楚，按照《三种计算》中的方法{请仔细阅读计算的方法}，直接将这几个参数相乘，比较简单。但本题的关键点是，几个参数直接相乘后需要转化单位，注意最终题目要求的单位是字节，这是最容易出错的地方。【解答】第一步，算出该音频一共有多少位，如下：44KHzX16bitsX2X60s=A{需要计算出来，这里以A代替}位（bits）多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-2-注意：44KHz的K是1000。第二步，根据问题要求转化单位，如下：A/8=N{需要计算出来，这里以N代替}字节（Bytes）注意：若本题要求单位是kB或MB，则还需要除以1024或1024的平方，需要注意这些单位要求。【例题2】某人进行录音，设置的采样频率为44KHz，采样精度为16位，立体声，在不压缩的情况下，将录制的音频使用CD-ROM存储，则该CD盘能存储这种音频多长时间？【解析】这是例题1的增强型例题，问题转化为求时间。实际上，首先求出1秒钟录音的数据量，然后拿CD-ROM的总存储量来除，则可以算出存储多少秒的时间，即：CD-ROM的总存储量/1秒钟的录音的数据量=存储时间值得注意的是，除数和被除数的单位需要统一，建议都换算为“位（bit）”。【解答】第一步，求1秒钟录音的数据量，如下：44KHzX16bitsX2=Qbit/s注意：单位bit/s的意思是位每秒，即一秒的位数；这里也可这样列式44KHzX16bitsX2X1s=Qbit（注意单位）。多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-3-第二步，转化CD-ROM的存储容量，如下：650MB=650X1024X1024X8=Pbit注意：CD-ROM的容量是650MB，单位是B（字节）不是b（位）。第三步，求题目要求的时间，如下：P/Q=N秒【例题3】某人进行录音，设置的采样频率为44KHz，采样精度为16位，立体声，采用某种压缩方法，压缩率为500%的情况下，将录制的音频使用CD-ROM存储，则该CD盘能存储这种音频多长时间？【解析】这是例题2的加强型，至此，在多媒体技术基础里面，算是最高级别了。做此题，需要明确的一个概念就是压缩率是什么。压缩率是指压缩前的数据量除以压缩后的数据量，即压缩前的数据量/压缩后的数据量=压缩率则可知，压缩率都会大于1，不压缩就等于1。【解答】（弄懂压缩率后，那本题和例题2相似。计算过程略，有兴趣者请自行列式，结果是例题2的5倍。）多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-4-第二部分数字图像的相关计算【例题1】某数码相机的分辨率设定为1600X1200像素，像素深度为24位，若不采用压缩存储技术，则32M字节的存储卡最多可以存储多少张照片？【解析】首先算出一张照片的数据量，然后利用存储容量除以一张照片的数据量，结果取整，即为所求。【解答】第一步，求一张照片的数据量，如下：1600X1200X24=N位（bit）第二步，换算存储卡容量的单位，如下：32MB=32X1024X1024X8=M位（bit）第三步，求能够存储的照片数，如下：M/N=Q，然后对Q取整，假如Q=5.98，取整则为5。【例题2】某图像的分辨率为300DPI，图像的大小为8'X6'，像素深度为24位，在未压缩的情况下，该图像的数据量为多少字节？【解析】本例题主要是重点理解分辨率的两种不同的表示，这例题需要从DPI到像素的换算。【解答】第一步，换算图像的分辨率，换为像素的表示法，如下：多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-5-300X8X300X6=2400X1800像素第二步，计算数据量，如下：2400X1800X24/8=N字节注意：题目要求结果单位是字节，因此要除以8。【例题3】某图像的分辨率为2400X1800像素，其每个像素构成为[R，G，B，a]，构成像素的每个分量的位数分别为[8b，8b，8b，8b]，请问：（1）像素深度为多少？（2）图像深度为多少？（3）该图像可能的颜色数为多少？（4）该图像的数据量为多少？【解析】像素深度=R+G+B+a，单位是位；图像深度=R+G+B，单位是位；颜色数和图像深度有关，也即与R、G、B三个分量有关；数据量和像素深度有关，也即与R、G、B、a四个分量有关。【解答】（略）多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-6-第三部分数字视频的相关技术【例题1】某数字视频的一帧图像分辨率为400X300，采样格式为4:2:2，采样值为8bits，帧频为30Frames/s，如果不压缩，一分钟视频的存储空间为多少MB？【分析】视频数据量的计算难点在于图像子采样，如果能对图像子采样有一个清晰的认识和理解，问题很容易解决，因为和图像的数据量计算很类似，只不过在图像数据量的计算上引入了“1秒钟有多少张图像（即帧频）”。图像子采样，是分别对每个像素的亮度和两个色差信号（一共三个信号）进行采样，比如颜色模型为YUV，则分别对Y:U:V三个信号进行采样，每个分量信号取多少个样本呢？图像子采样就给出来了。但图像子采样按照4个像素的比例给的，比如4:2:2，则表示在4个像素中对Y分量采集4个样本，U分量采集2个样本，V分量采集2个样本，则对4个像素一共采集了4+2+2=8个样本，则每个像素平均是多少个样本？（小学数学），可知为8/4=2个样本。题目中又告诉你采样值，即每个样本的位数，则每个像素的位数是多少，也就很容易求出来了，如每个像素是2个样本，每个样本的值为8bit，则1个像素的值为2X8=16bit（小学数学）。【解答】第一步，求每个像素采集的样本数，如下：（4+2+2）/4=2第二步，求一帧图像的数据量，如下：400X300X2X8=N位多媒体技术（基础）学习资料-张明军编写-7-第三步，求1分钟视频的数据量，如下：NX30X60=M位第四步，换算单位，如下：M/(8X1024X1024)=?MB注意：图像子采样的本质是减少对色差信号的采样频率，其作用就是可以减少数据量，具有压缩作用。