多媒体技术习题参考答案

多媒体技术习题参考答案第一章1.1D1.2C1.3C1.4A1.5所谓多媒体技术就是计算机综合处理多种媒体信息，如文本、图形、图像、声音和视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。简言之，多媒体技术就是以继承性、多样性和交互性为特征的综合处理声音、文字、图形、图像等信息的计算机技术。1.6视频、音频数据压缩/解压缩技术；多媒体专用芯片技术；大容量信息存储技术；多媒体输入与输出技术；多媒体软件技术；多媒体通信技术；虚拟现实技术。1.7略第二章2.1B2.2B2.3B2.42.52.6A2.7C2.8C2.9B2.10一个能发出光波的物体称为有源物体，它的颜色由该物体发出大光波决定，并且使用RGB相加混色模型。计算机显示器使用的阴极射线管CRT就是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红、绿、蓝三种波长的光，并以这三种光不同的相对强度综合起来产生颜色。组合这三种光波以产生特定颜色称为相加混色，因为这种相加混色是利用R、G和B颜色分量产生颜色，所以称为RGB相加模型。从理论上讲，任何一种颜色都可以用三种基本颜色按不同的比例混合得到。三种颜色的光强越强，到达我们眼睛的光就越多，它们的比例不同，我们看到的颜色也就不同。当三种基本颜色按不同强度相加时，总的光强增强，并可得到任何一种颜色。某一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面大式子来描述，即颜色＝R（红色的百分比）＋G（绿色的百分比）＋B（蓝色的百分比）2.11汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。是计算机中用于内部处理的编码；国标码是计算机中用于输入的编码；显示码是计算机中用于输出的编码。2.12①选择采样频率，进行采样；②选择分辨率，进行量化；③形成声音文件。2.13数字水印的制作过程是将产权等信息作为附加噪声融合在原数字产品当中（大多将水印大小控制在100个比特之内），但不致影响人的感官对数字作品的感觉欣赏，即利用了人在感受上的冗余。2.14HSL（Hue-Satuation-Lightness）模型即色调－饱和度－亮度颜色模型，在HSL模型种，H定义颜色的波长，称为色调；S定义颜色的强度（intensity），表示颜色的深浅程度，称为饱和度；L定义掺入的白光量，称为亮度。任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合得到，这三种颜料的颜色是青色（Cyan）、品红（Magenta）和黄色（Yellow），通常写成CMY，称为CMY模型。用这种方法单声道颜色之所以称为相减色，是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光。第三章一、选择题3.1标出JPEG压缩的步骤，并指出哪几步会带来失真：a）8X8子块分割；b）量化DCT系数；c）Z字形编码；d）DCT变换。答案：JPEG压缩的步骤：a）、d）、b）、c），带来失真的是步骤b）3.2MPEG-1码流的位率是哪一种：a）5Mbps；b）128Kbps；c）1.5Mbps答案：c)3.3支持HDTV的是哪一种编码：a）MPEG-1；b）MPEG-2；c）H.261答案：b）二、简述题3.4什么是空间冗余和时间冗余？答案：空间冗余指多媒体数据在空间上的相关性，例如图像中存在大量的像素，其亮度、饱和度及颜色都极具相似性，照片中的天空或大地都呈现相似的天蓝色或草绿色，等等。时间冗余指的是多媒体数据在时间维度上的相关性，例如渐变的动态影像的前后帧之间存在大量的相似之处。3.5解释图像信号信息熵的含义。答案：熵是信源所携带的平均信息量。在图像中反映了各种像素出现的不确定性，决定了图像像素编码的平均长度。3.6举例说明统计编码的原理。答案：统计编码依据的是信源符号出现概率的分布特性，在信源信号和码字之间建立明确的对应关系，用较少的比特（码长）表示概率大的码字，用较多的比特（码长）表示概率小的码字，在恢复时准确地复原原始信号的同时，能使平均编码长度和数据位率尽量小。3.7简述变换编码的压缩原理。答案：变换编码进行一种函数变换，通过映射变换从一种信号域变换到另一个信号域。例如将空间域的图像信号变换到正交矢量空间（变换域或频域），产生一批变换系数，对之进行编码和处理。一般在空间域上具有强相关性的信号，变换到频域之后会形成能量相对集中的特定区域，或者说变换系数矩阵的分布具有某种规律性。利用这一特点，在不同的频域上按不同精度进行量化，分配不同的量化比特，即可以达到数据压缩的目的。由于存在量化过程，变换编码是有损的。3.8简述静态图像压缩和动态图像压缩的区别和联系。答案：静态图像压缩技术主要是对空间冗余进行压缩，而对动态图像来说，除对空间冗余进行压缩外，还要对时间冗余进行压缩。动态图像可以看成是沿时间轴方向按每秒25～30帧组织的一系列静态图像组成的。相邻帧画面对应像素的亮度、色度往往变化很小，故可采用帧内的静态图像压缩方法加上运动预测和补偿技术进行帧间图像压缩。3.9MPEG编码中为什么要划分I帧P帧和B帧？答案：MPEG编码中划分I帧P帧和B帧是为了提高动态图像压缩效率。对I帧进行基于DCT的帧内图像压缩方法，可以减少图像的空间冗余，同时作为P帧和B帧预测的基准；对P帧和B帧采用基于块的运动预测补偿技术，可以减少帧间的时间冗余。3.10MPEG中是如何进行运动补偿的？答案：因为图像序列的相邻帧画面中景物的运动具有连续性，可以认为当前画面的某部分是前一幅画面的某部分在某时刻的位移。运动补偿技术在宏块一级工作。运动补偿把当前子块认为是先前某个时刻图像块的位移，块位移用运动矢量表示，包含运动幅度和运动方向。对于P帧而言，它就是把I图的“准宏块”复制过来，拼成一幅图，这一复制过程称为“运动”。复制这样的类似块之后，与真正的P帧可能不吻合，需要修正，这个过程即为“补偿”。经过补偿之后，P图就与该处的原始图像差别不大了。由于P帧是I帧的将来，所以称为“前向预测”。对于B帧而言，除了前向预测，还有后向预测及双向平均预测。可见，基于块的运动补偿技术，就是在参考帧中寻找符合某种条件的、当前被预测块的最佳匹配块，找到之后，或者直接将其复制过来，或者对预测误差采用DCT技术编码，在恢复被预测块时，用匹配块加上预测误差来恢复。3.11为什么VCD影像中常常会出现马赛克效应？答案：VCD光盘中存储的影像数据使用了MPEG视频压缩算法，而MPEG帧内图像的压缩是基于DCT算法的。在压缩质量变差的情况下，DCT算法的子块划分的方式造成各子块只保留少量低频信息，而失去了变化丰富的高频信息，从而导致VCD影像中的马赛克效应。3.12解释什么是基于内容的编码。答案：基于内容的编码，其编码和利用方式取决于多媒体的内容。例如MPEG-4，它对每个视频对象的形状、运动和纹理信息进行编码成为单独的视频对象，并可以单独解码，同时也支持音频对象的单独编码，这样可以实现对音视频对象（AudioVideoObject，AVO）的表示、交互和检索。3.13JPEG与JPEG2000压缩原理有何不同？答案：JPEG标准采用了混合编码方法，它是一种是基于DPCM的无失真压缩算法，虽然压缩比只有4:1—8:1，但可以做到无损可逆；另一种是基于DCT并结合Huffman编码的压缩算法，压缩比可以达到几十倍至上百倍，它是JPEG标准的主要算法。JPEG2000作为JPEG的升级，采用小波变换为主的多分辨率编码方式取代了DCT的编码方式，对高压缩比和低压缩比都提供了很好的支持。JPEG2000采用的小波变换可以处理局部时域过程的频域特征和时域特征。它将信号分解为一个低频分量和各级高频细节信号，分解后的低频分量相关性较强，可以采用DCT等变换方法；高频分量具有较小的相关性，采用由粗到细渐进的时空域上的取样间隔，能像物理上自动调焦看清远近不同景物一样放大任意细节。3.14为什么在H.261中要引入CIF，为什么会有多种中间图像格式？答案：H.261支持单向和双向通讯，并支持多点通信。为了消除视频通信领域存在多种制式的影响，H.261定义了公共中间图像格式CIF（CommonIntermediateFormat）在地区间用不同电视格式的设备进行通讯时，需要先转成CIF格式，再使用标准的编码器和解码器进行通讯。为了适应具有不同分辨率要求的应用和不同带宽支持能力的信道，中间图像格式还包括Sub-QCIF/SQCIF、QCIF、4CIF和16CIF等。3.15波形编码和参数编码有何不同？答案：波形编码的内容是声音的波形，这种方法要求重构的声音信号的各个样本尽可能地接近原始声音的采样值。能够对波形进行编码的技术有PCM、ADPCM和ATC（自适应变换编码）等。参数编码是一种对语音参数进行分析合成的编码方法，主要原理是构建语音的生成模型，通过参数调节使生成的语音尽量接近原来的声音。可以使用线性预测（LPC）方法来对语音参数编码。第四章一、选择题1．C2．B3．B4．B5．C6．B7．C8．D9．C10．B11．B12．C13．C14．B15．C16．C17．D18．D二、简述题1.答：①录制、编辑和回放数字声音文件。②编辑与合成③MIDI接口和音乐合成④文-语转换和语音识别⑤支持全双工功能2.答：MIDI是MusicInstrumentDigitalInterface的缩写，指乐器数字接口。任何电子乐器，只要有处理MIDI消息的微处理器，且有合适的硬件接口，都可成为一个MIDI设备。与波形音频的本质区别是：MIDI音乐，乐谱完全由音符序列、定时以及被称为合成音色的乐器定义组成。当一组MIDI消息通过音乐合成器芯片演奏时，合成器就会解释这些符号并且产生音乐。MIDI给出另外一种得到音乐声音的方法，其关键是能使媒体应能记录这些音乐的符号，相应的设备能够产生和解释这些符号。3.答：视频卡的一般功能：①全活动数字图像的显示、抓取、录制，支持MicrosoftVideoforWindows。②可从录像机(VCR)，摄像机，ID,IV等视频源中抓取定格，存储输出图像。③近似真彩色YUV格式图像缓冲区，可将缓冲区映射到高端内存。④可按比例缩放、剪切、移动于扫描视频图像。⑤色度、饱和度、亮度、对比度及R,G,B三色比例可调。⑥可用软件选端口地址和IRQ。⑦具有若干可用软件相互切换的视频输入源，以其中一个做活动显示。视频卡的工作原理：视频信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信号首先经过A/D变换，送到多制式数字解码器进行解码，得到YUV数据；由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器。帧存储器的内容在窗口控制器的控制下，与VGA同步信号或视频编码器的同步信号同步，再送到D/A变换器变成模拟的RGB信号，同时送到数字是视频编辑器进行视频编码，最后输出到VGA监视器及电视机或录像机。4.答：视频卡核心部件：A/D变换和数字解码，窗口控制器，帧存储器系统，数模转换和矩阵变换，视频信号和VGA信号的叠加，数字式多制式视频信号编码等。音频卡核心部件：MIDI输入输出电路，MIDI合成器芯片，CD音频输入与线输入相混合电路，脉冲编码调制电路模数转换器等。5.答：扫描仪的主要性能指标：①光学分辩率：是扫描仪最重要的性能指标之一，它直接决定了扫描仪扫描图像的清晰程度，通常用每英寸长度上的点数，即DPI来表示。②色彩深度、灰度值：较高的色彩深度位数可以保证扫描仪反映的图像色彩与实物的真实色彩尽可能的一致，而且图像色彩会更加丰富。扫描仪的色彩深度值一般有24BIT、30BIT、32BIT、36BIT几种。③感光元件：是扫描图像的拾取设备，目前扫描仪所使用的感光器件有三种：光电倍增管，电荷偶合器（CCD），接触式感光器件（CIS或LIDE）。④扫描仪的接口：是指与电脑主机的联接方式，通常分为SCSI、EPP、USB三种。6.答：①红外触摸屏：使用红外线传感器，这是一种需要特殊框的触摸屏形式。②电阻触摸屏：使用电阻性传感器，其主要结构是电阻膜。③电容触摸屏：使用电容性传感器，利用人体所带电荷的电容感应作用工作。④表面声波触摸屏：使用声波传感器，由声波传感器和反射器组成。⑤压感触摸屏：使用压