1_多媒体编码

将声音、图像、图形、视频转化为二进制代码存储的过程叫数字化。将这些连续、平滑变化的模拟量转化为数字化信息，需要通过一定的传感器来进行量化，从而实现数模转换。多媒体信息编码各种传感器：数字信号数字信号是用一连串脉冲来代表所要传送的信息的，不同的脉冲组合代表不同的信息。数字信号在数学上表示为在某区间内离散变化的值因此，数字信号的波形是离散的、不连续的，因为脉冲只有有、无两种状态，所以可以用二进制数字，即0和1的组合来代表，信号是二进制数字的形式，传送这种数字信号的通信就叫做“数字通信”。通信的数字化，就是要把模拟信号在传送之前先变成数字信号再传送，这个转变的过程叫做“模数变换”。模拟信号数字化有三个基本过程：第一个过程是“抽样”（采样），就是以相等的间隔时间来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。第二个过程叫“量化”，就是把抽取的样值变换为最接近的数字值，表示抽取样值的大小。第三个过程是“编码”，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表示。经过这样三个过程可以完成模拟信号的数字化，这种方法叫作“脉冲编码”。数字信号传送到接收端后，需要有一个还原的过程，即把收到的数字信号再变回模拟信号，为接收者所能理解。这个过程叫作“数模变换”，使之再现为声音或图像。１、声音的数字化：声音是一种波，声波通过空气的振动传递到人的耳膜，引起振动，形成听觉效果。是一种模拟信号。如何将模拟信号转化成数字信号呢？基本方法：采样、量化、编码采样：按一定的频率，每隔一段时间，测得模拟信号的模拟量的值。量化：对采样过来的点，进行数字化。编码：对量化的值用一组二进制来表示。数字声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。声音素材编辑的常用软件CoolEdit、WaveEdit、GoldWave等一般ＣＤ采样频率为44.1KHZ，立体声为双声道。例如：ＣＤ采用44.1KHZ的采样频率，１６位量化分辨率，立体声双声道，每秒的数据量是多少字节？分析：１６位量化的细密程度，是每个测试点采用１６位二进制数表示，即每个点存储信息需要占用２个字节。（１字节＝８位）数据量：44100*2*16/8=176400字节。波形声音文件存储空间的计算公式为：采样频率X时间（秒）X量化位数X声道数/8位（单位是字节）练习：采用30KHZ的采样频率，８位量化分辨率的声音，每分钟的数据量是多少字节？数据量：30000*60*1*8/8=1800000字节。=1800000/1024KB=17578.1KB=17578.1/1024MB=1.72MB采集到的数据点总个数每个点所占用的二制位数1、对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样频率进行采样后存储，则采样频率大的()(A)存储的空间小，音质较好(B)存储的空间大，音质较好(C)存储的空间小，音质较差(D)存储的空间大，音质较差典型题目：2、录制一个采样频率为44.1kHz，量化位数为32，四声道立体环绕的WAVE格式音频数据40秒，需要的磁盘存储空间大约是()(A)27MB(B)225MB(C)7MB(D)27KB２、图像和视频的数字化使用扫描仪、数码相机、摄像头等进行图像和视频数字化。图像的数字化：将图像分解为许许多多的点，每个点称为“像素”，再把每个点转化为二进制代码存储。类似玩拼图。100X131像素382X500像素黑白图像的数字化：例如１：一幅分辩率为800*600的黑白图像，存储时需要多少字节空间？分析：分辨率为800*600的图像，其水平方向单元格为800，垂直方向单元格为600，所以总单元格数量为800*600=480000。因为是黑白图像，一个单元格需要一个位来存储，所以总存储量与总单元格数量相同。即需要480000位来存储。又因为１字节＝８位，所以换算成字节是480000/8=60000字节。所以一幅分辩率为800*600的黑白图像，存储时需要60000字节空间。练习１：一幅分辩率为1024*768的黑白图像，存储时需要多少字节空间?数据存储量：1024X768/8=786432(字节)=768KB灰色图像的数字化每一个像素的灰色程度不同，需要更多的二进制位来表示。例如２：假如一幅800*600图像具有256级灰度，存储需要多少字节？分析：此图像为256级灰度，每一个像素点的色彩深浅是256种灰度中的一种，要表达256种编码需要8位长度的二进制编码。（28=256）也就是说一个像素存储时需要8位，刚好占用1字节来存储。所以储存量为800*600*8/8=480000，即总存储量等于480000字节。彩色图像的数字化每个像素点信息量更多，每个像素点可以使用３个字节来表示(24位真彩色)，每个字节分别表示红、绿、蓝成分，那么可以表示256*256*256(=16777216)中颜色的组合。例如：一幅1024*768的彩色图像，每个像素使用３个字节，则存储占用多少多少字节？分析：存储量：1024*768*3=2359296B=2304KB=2.25MB练习：一幅８００＊６００的彩色图像，每个像素使用５个字节，则存储占用多少多少字节？图像文件存储空间的计算公式为：水平像素数X垂直像素数X量化位数/8位数据存储量：800X600X40/8=2400000(字节)=2343.75KB=2.29MB每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数（3）一幅分辨率为1024*768像素的彩色图像，每个像素使用3字节表示，那么图像容量是多少？想一想：（2）一幅分辨率为1024*768像素的256级灰度图像，容量是多少？（1）一幅分辨率为1024*768像素的彩色图像，每个像素使用16位表示，那么图像容量是多少？3、视频的数字化：视频是由连续的图像帧组成的。将连续每个图像帧的存储量求和就是视频的总存储量。我国采用PAL制，每秒钟显示２５帧。例如：分辨率为720*576的PAL制式的彩色视频，10秒钟长的视频存储需要多少字节？存储量：10X25X720X576X24/8=311040000B=303750KB=296.63MB视频文件存储空间的计算公式为：时间(秒)X帧频X水平像素数X垂直像素数X量化位数/8位(字节B)在时间段内所播放的图像总幅数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数注：NTSC制式的帧频为每秒30帧，美国、加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。SECAM制式的帧频每秒25帧，主要集中在法国、东欧和中东一带PAL制为西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港、澳大利亚、新西兰等国家采用这种制式。数据的压缩声音、图像、视频等多媒体信息经过数字化后产生的数据量很大，为了提高存储、处理和传输的效率，很多种关于图像、声音、视频的压缩(Compress)标准就制订出来了。数据压缩是为了减少文件所占的存储空间。数据之所以能够被压缩，首先是因为数据本身确实存在着冗余，其次是在许多情况下媒体本身允许有少量的失真。如：JPEG是静态图像常用的压缩格式，MP3是声音常用的压缩格式，VCD和DVD分别使用MPEG－1和MPEG－2的压缩格式。这种方式的压缩是保存重要的信息，而丢弃一些信息数据为代价的，所以称为“有损压缩”。JPG是静态图像常用的压缩格式；MP3是音乐信息常用的压缩格式；VCD影视采用MPEG-1，DVD影视采用MPEG-2；P*64是可视电话和电视会议。对数字化的数据进行压缩，就是对数据重新进行编码，以减少所需的存储空间。多媒体数据一般本身存在着冗余，其次在许多情况下多媒体数据本身允许有少量的失真，允许丢弃一些信息数据，这样的的压缩称为“有损压缩”，而我们平常所使用的Winrar、Winzip等常用压缩工具软件是“无损压缩”，压缩后不会有产生信息数据的丢失。压缩比：原文件与压缩后的文件数据量的比称为压缩比。20：1，就表示压缩后的文件的大小是原始文件的二十分之一。波形声音文件存储空间的计算公式为：采样频率X时间(秒)X量化位数X声道数/8位（单位是字节）（立体声为2个声道）图像文件存储空间的计算公式为：分辨率X量化位数/8位（如16位既2字节，黑白图片为1位）（本公式的单位是字节）视频文件存储空间的计算公式为：时间(秒)X帧频X分辨率X量化位数/8位（如24位色既3字节）（本公式的单位是字节）单位：位b最小单位字节B基本单位（转换关系：1B＝8b、1KB＝1024B、1MB＝1024KB、1GB＝1024MB、1TB＝1024GB）采集到的数据点总个数每个点所占用的二制位数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数在时间段内所播放的图像总幅数每幅图总像素数量每个像素进行编码所要用的二进制位数以上计算公式是对未压缩的多媒体文件存储容量的计算，若已进行压缩则还应再除以压缩比。（1）只有两个基本数码：0，1计算机存储的最小单位——二进制位（比特、bit或b）计算机存储的基本单位——字节（Byte或B）8个位（比特）＝1个字节、8bit＝1Byte、8b＝1B存储单位的换算存储容量（文件大小）单位B、KB、MB、GB、TB1KB=1024BKB（千字节）1MB=1024KBMB（兆字节）1GB=1024MBGB（千兆字节）1TB=1024GBTB（百万兆字节）01000001位（b）1个字节（B）依次增大，每一级增大1024倍210=1024练一练：2、对一幅图片放大若干倍后，还是清晰无失真，则这幅图片属于()(A)位图图像(B)压缩图像(C)视频图像(D)矢量图形1、对某一段音频进行采样，若其他参数都相同．则可使音质最佳的采样频率是（）A．11.025KHZB．22.05KHZC．32KHzD．44.1KH3、若用数码相机1024*768模式最多可拍50张相片，为了拍摄多于50张相片，可把相机分辨率调为()(A)800×600(B)1152×864(C)1280×768(D)1600×12004、Windows附件中的用“画图”程序绘制一张800×600像素的24位色图片，分别用BMP格式和JPEG格式保存，则这两个文件的大小是()（A）BMP格式的大（B）JPEG格式的大（C）一样大（D）不能确定5、将采集到的声音信息数字化的过程，称为()(A)信息传输(B)信息存储(C)模数转换(D)格式转换6、将一幅1024*768像素的24位真彩色图像改为黑白图像,其图片存储空间将()A变大B变小C.不变D.由显示器大小决定7、录制一段时长5秒的WAVE格式音频，文件属性如下图，存储该音频文件需要的磁盘空间约为（）A、（32000×16×62×5）÷1024KBB、（32000×16×5）÷1024KBC、（32000×16×5）÷（8×1024）KBD、（32000×16×62）÷1024KB9．常用的压缩软件有：A.WinRar和WinNTB.WinRar和WinZipC.WinZip和WinMeD.WinZip和WinNT10．WinZip是一个A.压缩和解压缩软件B.压缩软件C.解压缩软件D.安装工具软件8、声音数字化的基本过程是：A.变换－量化－编码B.采样－量化－编码C.采样－变换－编码D.以上都不正确12、图像数据压缩的主要目的是（）A.提高图像的清晰度B.提高图像的对比度C.使图像更鲜艳D.减少存储空间13、下列属于无损压缩的是()(A)WAVE文件压缩成MP3文件(B)TXT文件压缩成RAR文件(C)BMP文件压缩成JPEG文件(D)AVI文件压缩成RM文件11、目前广泛使用的数字电视的视频压缩标准主要采用()(A)MPEG-1(B)MPEG-2(C)MPEG-4(D)MPEG-714、一个视频文件，每帧图像的数据量为0.5MB，若该视频以25帧/秒的速度播放，则每秒钟播放影像的数据量约为（A）0.02MB（B）25MB（C）0.2MB（D）12.5MB15、将800*600像素，256色的图像更改为1024*768像素的24位彩色图像，