3.2各种媒体信息在计算机中的表示

3.2各种媒体信息在计算机中的表示一、常见的多媒体信息文本：文本（Text）指各种文字，包括数字、字母、符号、汉字等。它是最常见的一种媒体形式，也是人和计算机交互作用的主要形式。各种书籍、文献、档案、信件等都是由文本媒体数据为主构成的。图形：图形也称为矢量图形（VectorGraphic），它们是由诸如直线、曲线、圆或曲面等几何图形形成的从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。图形文件的常用格式有：XF、PIF、SLD、DRW、PHIGS、GKS、IGS等。一、常见的多媒体信息图像：图像是由称为像素（Pixel）的点构成的矩阵图，也称为位图（Bitmap）。图像可以用图像编辑处理软件（如Windows的画图）获得，也可以用扫描仪扫描照片或图片获得。图像文件的常用格式有：BMP、GIF、JPEG、TIFF等。音频：音频常被作为“音频信号”或声音的同义词，是属于听觉类媒体，其频率范围在20耀20kHz。多媒体计算机中只有经过数字化后的声音才能播放和处理，数字化的音频文件有多种格式，常见的有波形（WAV）音频、乐器数字接口（MIDI）音频、光盘数字（CD-DA）音频等。一、常见的多媒体信息视频：（或称动态图像）多媒体计算机上的数字视频是来自录像带、摄像机等模拟视频信号源，经过数字化视频处理，最后制作成为数字的视频文件。视频文件的常用格式有：AVI、MPG、FCI/FLC等。动画：动画也是一种活动图像，图形或图像按一定顺序组成时间序列就是动画。Ascii码表：二、文本输入内部处理输出如果通过键盘进行英文输入、汉字输入法编码输入机内码（二进制编码）如汉字字模码计算机处理文字的表示思考：观察图片思考像素是什么？三、位图图像与矢量图形像素：是用来计算数码影像的一种单位，一个像素通常被视为图像的最小的完整采样。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越丰富，越能表达颜色的真实感。位图图像:由像素组成，每个像素都被分配一个特定位置和颜色值。三、位图图像与矢量图形分辨率：图像的水平方向和垂直方向的像素个数。活动：若一幅图像的分辨率是512*384，计算机屏幕分辨率是1024*768，则该图像按100%显示，占屏幕的几分之几？若一幅图像的分辨率是2272*1704，计算机屏幕分辨率是1024*768，要全屏幕显示整幅图像，则该图像显示比例是百分之几？活动一：用“画图”程序打开“1.jpg”，选择“文件—另存为”，文件类型分别选择“24位位图”、“16色位图”，把它存为“、1.BMP”和“、2.BMP”。查看这三个文件的大小。问：为什么同样的图片存储后显示的效果不一样呢？图像量化位数：图像中每个像素点记录颜色所用二进制数的位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。图像量化位数为8的灰度图像和索引图像颜色数为256色，即每个像素至少有8个颜色位，这时点阵图可支持256种不同的颜色。文件的大小文件的字节数=图像分辩率×图像量化位数÷8下面就让我们来验证一下活动一中的三张图片的大小是不是这样计算的？静态图像压缩标准JPEG用于连续色凋、多级灰度、彩色／单色静态图像压缩。具有较高压缩比的图形文件（一张1000KB的BMP文件压缩成JPEG格式后可能只有20－30KB），在压缩过程中的失真程度很小。定义了两种基本的压缩算法，一种是有失真的压缩算法，另一种是无失真压缩算在有失真算法中以期达到质量损失不大而又保证高压缩的效果，在无失真时其压缩比较低。在既要保证图像传输的质量又要高压缩率的目标下，又公布了JPEG2000标准。音频1．模拟音频的数字化连续的模拟音频信号转化为离散的数字齐频信号．主要包括信号采样、量化、编码三个过程⑴信号采样是把时间连续的模拟信号按采样信号频率进行抽样，转换成在时间上离散、幅度上连续的模拟信号。采样后的模拟信号虽然在时间上是离散的．但是在幅度上是连续的。对于音频信号，采样频率常用的有三种：44.1kHz、2l.05kllz、11.023kHz。音频(2)量化过程首先是将信号幅度划分为着若干量化等级。然后将采样后的模拟信号幅度与所划分的各量化级进行比较，向下取最接近的量化等级的数值。(3)编码是将量化后的采样值用二进制的数码来表示．并转换成由许多称为“位”(bit—比特)的二进制编码0和l组成的数字信号。例如，在采用８个量化级，码字字长为3位时，即3位二进制数，可表示为000、001、010、011、]00、101、110、111。采用的位数越多，则数据量越大。对模拟音频信号进行采样量化编码后，得到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率、量化位数和声道数三个因素。(1).采样频率采样频率是指一秒钟时间内采样的次数。在计算机多媒体音频处理中，采样频率通常采用三种：11.025KHz(语音效果)、22.05KHz(音乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。常见的CD唱盘的采样频率即为44.1KHz。音频(2).量化位数量化位数也称“量化精度”，是描述每个采样点样值的二进制位数。例如，8位量化位数表示每个采样值可以用28即256个不同的量化值之一来表示，而16位量化位数表示每个采样值可以用216即65536个不同的量化值之一来表示。常用的量化位数为8位、12位、16位。音频音频(3).声道数声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所记录产生的声音波形个数。记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为双声道（立体声）。随着声道数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。以字节为单位，模拟波形声音被数字化后音频文件的存储量(假定未经压缩)为：存储量=采样频率×量化位数/8×声道数×时间例如，用44.1KHz的采样频率进行采样，量化位数选用16位，则录制1秒的立体声节目，其波形文件所需的存储量为：44100×16／8×2×1=176400(字节)音频存储空间数字波形文件数据量大，数字音频的编码必须采用高效的数据压缩编码技术。音频信号能够被压缩编码的依据有两个，一是声音信号存在着数据冗余；二是利用人的听觉特性来降低编码率，人的听觉具有一个强音能抑制一个同时存在的弱音现象，这样就可以抑制与信号同时存在的量化噪声；另外人耳对低频端比较敏感，而对高频端不太敏感，由此引出了“子带编码技术”。音频信号的压缩编码方式可分为波形编码、参数编码和混合编码三种。音频信号的压缩编码（1）、波形编码波形编码的算法简单，易于实现，可获得高质量的语音。常见的三种波形编码方法为：脉冲编码调制(PCM)，实际为直接对声音信号作A／D转换。只要采样频率足够高，量化位数足够多，就能使解码后恢复的声音信号有很高的质量。差分脉冲编码调制(DPCM)，即只传输声音预测值和样本值的差值以此降低音频数据的编码率。自适应差分编码调制(ADPCM)，是DPCM方法的进一步改进，通过调整量化步长，对不同频段设置不同的量化字长，使数据得到进一步的压缩。音频信号的压缩编码（2）、参数编码参数编码方法通过建立起声音信号的产生模型，将声音信号用模型参数来表示，再对参数进行编码，在声音播放时根据参数重建声音信号。参数编码法算法复杂，计算量大，压缩率高，但还原声音的质量不高。（3）、混合编码混合编码是把波形编码的高质量和参数编码的低数据率结合在一起，取得了较好效果。音频信号的压缩编码乐器数字接口MIDIMIDI是乐器数字接口的缩写，是数字音乐的一个国际标准。MIDI标准规定了电子乐器与计算机连接的电缆硬件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的通信阶议等规范．MIDI标准使不同厂家生产的电子合成乐器可以互相发送和接收音乐数据。MIDI文件记录的是一系列指令而不是数字化的波形数据。所以它占用存储空间较小。音乐合成的方式是按一定的协议标准。采用音乐符号记录方法来记录和解释乐谱，并合成相应的音乐信号，这就是MIDI方式。．动画动画是通过人工或计算机绘制出来的连续图像。包括帧动画和造型动画．帧动画是一幅幅连续的图像或图形序列，其中需要动作的地方作微小变化，这是产生各种动画的基本方法。动画造型动画是一种矢量动画，它由计算机实时生成并演播，也叫实时动画。他对每一个活动对象分别进行设计，并构造每一对象的特征，然后分别对这些对象进行时序状态设计，最后在演播时这些对象在设计要求下实时组成完整的画面，并可以实时变换，从而实时生成视觉动画。视频视频是指电视、摄录像等视觉感受的活动影像。数字视频由一系列的位图图像组成，因此视频文件格式除与单帧文件格式有关外，还与帧与帧之间的组织方式有关，而且视频文件一般都需经过数据压缩，因此与压缩的方式也有关。数据压缩技术多媒体的大量使用可以加快和方便信息的交流，但各种媒体信息，特别是动画和视频信息数据量非常大，要占用很大的存储空间。为了便于加工和传输，就要对其进行数据压缩，传输到指定地点后再还原。具体的压缩方法，对于不同的媒体来说会有不同的技术，这里就不再赘述，有兴趣的同学可以自己查找相关的技术文档了解相关的技术细节。