第第5章章 数字媒体及应用数字媒体及应用5.1 文本与文本处理 5.2 图像与图形 5.3 数字声音及应用5.4 数字视频及应用5.1 文本与文本处理文本与文本处理 5.1.1 字符的编码5.1.2 文本准备5.1.3 文本的分类5.1.4 文本编辑、排版与处理5.1.5 文本的展现 文字处理是计算机应用的基础文字处理是计算机应用的基础l计算机应用使用计算机进行信息处理l其中，文字信息处理是涉及面最广的一种计算机应用，几乎与任何领域任何人都有关。文字文字数值数值语言语言音乐音乐图像图像信息的形态有多种信息的形态有多种写作写作编辑编辑排版排版印刷印刷发行发行写作写作 传统的文字处理过程传统的文字处理过程计算机文字处理过程计算机文字处理过程l文字信息在计算机中称为“文本”（text），文本是计算机中最常用的一种数字媒体l文本由一系列 “字符”（character）组成，每个字符均使用二进制编码表示l文本在计算机中的处理过程是：（文本编辑器文本编辑器）文本编辑文本编辑与排版与排版格式化的格式化的电子文本电子文本（2）文本文本展现展现（文本阅读器文本阅读器）（5）文本处理文本处理（文本处理软件文本处理软件）（3）文本准备文本准备电子文电子文本本（1）（文字与图表文字与图表 的输入的输入）文本存储文本存储与传输与传输（4）( (存档存档/ /通信软件通信软件) )5.1.1. 字符在计算机中的表示字符在计算机中的表示 一、一、西文字符的编码西文字符的编码ASCII码码l西文是表音文字(拼音文字)，它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成l美国标准信息交换码(ASCII码)：lASCII字符集包含96个可打印字符和32个控制字符l采用7个二进位进行编码l计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符l存在问题：l字符集太小（只有128个字符）l不同国家和地区使用不同的字符集及其编码，互不兼容l东亚地区使用的大字符集无法编码0X X X X X X X一级汉字一级汉字（3755个）个）二级汉字二级汉字（3008个）个）（扩充使用）（扩充使用）字母、数字和各种符号字母、数字和各种符号19423位号位号191655568794区区 号号(按汉语拼音排列按汉语拼音排列)(按偏旁部首排列按偏旁部首排列)GB2312汉字编码字符集汉字编码字符集l1980年颁布信息交换用汉字编码字符集基本集（我国第一个国家标准）GB2312-1980lGB2312字符集由三个部分构成：拉丁字母、俄文、拉丁字母、俄文、日文平假名与片日文平假名与片假名、希腊字母、假名、希腊字母、汉语拼音等共汉语拼音等共682个个共共6763个汉字和个汉字和682个符号，个符号，每个每个汉字和符号都有一汉字和符号都有一个确定位置个确定位置区位码区位码：GB2312国标字符集构成一个二维平面，它国标字符集构成一个二维平面，它分成分成94行、行、94列列，行号称为，行号称为区号区号，列号称为，列号称为位号位号。问题：问题：文本中的汉字与西文字符易与单字节的标准文本中的汉字与西文字符易与单字节的标准ASCII码混淆不清。码混淆不清。例如：例如：“大大”字的字的区号区号20，位号位号83，区位码是，区位码是2083，用，用2个字节表示为：个字节表示为：0001010001010011（1453H）。）。这种高位为这种高位为l的双字节（的双字节（16位）汉字编码就称为位）汉字编码就称为GB2312汉字的汉字的“机内码机内码”，又称，又称内码内码。例如：例如：“大大”字字的内码是：的内码是：1011010011110011（B4F3）。）。汉字的区位码、国标码、机内码的关系：汉字的区位码、国标码、机内码的关系： 国标码国标码=区位码区位码+2020H 机内码机内码=国标码国标码+8080H 机内码机内码=区位码区位码+A0A0H汉字机内码双字节，最高位是汉字机内码双字节，最高位是1；西文字符机内码单字节，最高位是西文字符机内码单字节，最高位是0。GBK汉字汉字内码扩充规范内码扩充规范 lGB2312的不足：l汉字字数太少，缺少繁体字,无法满足人名、地名、古籍整理、古典文献研究等应用的需要；与ASCII码不兼容lGBK汉字内码扩充规范（1995）：l在GB2312基础上，增加了1万多汉字(包括繁体字)和符号l共有21003个汉字和883个图形符号，如“計算機”、冃、冄、円、冇等繁体字和生僻字 l与GB8312保持向下兼容，也使用双字节表示，第1字节最高位必须为“1”：1 X第第1字节字节第第2字节字节X X X X X X XX X X X X X XUCS/Unicode多文种大字符集多文种大字符集l背景：为了实现全球数以千计的不同语言文字的统一编码l方案：ISO将全球所有文字字母和符号集中在一个字符集中进行统一编码(目前共收集了17x2161,114,112 个) ，称为UCS/UnicodelUCS/Unicode的编码方案：l先实现部分字符的编码（共107,361个字符）l尽量与已有编码标准兼容l其中包含有中、日、韩统一整理出来的近3万汉字（CJK汉字）l允许有若干不同的编码方案, 例如：GB18030汉字编码标准汉字编码标准l背景：无论是Unicode的UTF-8还是UTF-16，其CJK汉字字符集虽然覆盖了我国已使用多年的GB2312和GBK标准中的汉字，但它们的编码并不相同l为了既能与UCS/Unicode编码标准接轨，又能保护我国已有的大量汉字信息资源，我国在2000年和2005年两次发布GB18030汉字编码国家标准。lGB18030实质上是UCS/Unicode字符集的另一种编码方案：l单字节编码（128个）表示ASCII字符l双字节编码（23940个）表示汉字，与GBK（以及GB2312）保持向下兼容，GBK不再使用l四字节编码（约158万个）用于表示 UCS/Unicode中的其他字符lGB18030目前已在我国信息处理产品中强制贯彻执行。 标准名称GB2312GBKGB18030UCS-2(Unicode)字符集6763个汉字(简体字)21003个汉字（包括GB2312汉字在内）近3万汉字(包括GBK汉字和CJK及其扩充中的汉字)包含10万多字符，其中的汉字与GB18030相同编码方法双字节存储和表示，每个字节的最高位均为“1” 双字节存储和表示，第1个字节的最高位必为“1”部分双字节、部分4字节表示，双字节表示方案与GBK相同(1) UTF-8采用单字节可变长编码(2) UTF-16采用双字节可变长编码兼容性编码不兼容！小结：几种汉字编码的对比小结：几种汉字编码的对比编码保持向下兼容编码保持向下兼容5.1.3 文本的分类文本的分类简单文本简单文本(纯文本纯文本 ) 没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超链接，其文件后缀名是链接，其文件后缀名是 .txt 由一串用于表达正文内容的字符编码所组成，几乎不包含任何由一串用于表达正文内容的字符编码所组成，几乎不包含任何其他的格式信息和结构信息其他的格式信息和结构信息丰富格式文本丰富格式文本本书由南京大学出版社(Publishing House of Nanjing University)出版 有字体字号等属性变化、设置了段落和页面排版格式的文本称为有字体字号等属性变化、设置了段落和页面排版格式的文本称为“丰富格丰富格式文本式文本” 丰富格式文本中，除了正文内容之外，还使用了许多丰富格式文本中，除了正文内容之外，还使用了许多“标记标记”来描述字符来描述字符的属性和格式的设置。的属性和格式的设置。 举例：下面标题的格式为：中文用黑体，西文用举例：下面标题的格式为：中文用黑体，西文用Arial Black体，居中体，居中 使用使用HTML语言描述为：语言描述为： 本书由南京大学出版社本书由南京大学出版社(PublishingHouseofNanjingUniversity)出版出版用一对用一对指出的是标记，如指出的是标记，如 和和 等，用于说明排版的格式和文字属等，用于说明排版的格式和文字属性，它们不属于正文内容性，它们不属于正文内容正文内容正文内容超文本超文本l若干文本或文本中的各个部分可按照其内容的关系互相链接起来，从而形成 “超文本”ABCDEFGHa1a2b2c2f1d1c1b1e1g1h1a3“超链超链”实际上就是实际上就是一个指针，用于指向一个指针，用于指向其他文本块，也可以其他文本块，也可以指向同一文本块中的指向同一文本块中的其他部分其他部分 超链是有向的，起点位置超链是有向的，起点位置称为链源，它可以是文本称为链源，它可以是文本块中的一个标题、一句句块中的一个标题、一句句子、一个关键词、一幅画、子、一个关键词、一幅画、一个图标等一个图标等文本块可以是一个文本块可以是一个网页，一个文档，网页，一个文档，一段文字，也可以一段文字，也可以是一张图片，甚至是一张图片，甚至一段声音或视频一段声音或视频 小结：文本的分类小结：文本的分类文本类型 特点 在计算机内的表示 文件扩展名 用途简单文本没有字体、字号和版面格式的变化，文本在页面上逐行排列，也不含图片和表格由一连串与正文内容对应的字符的编码所组成，几乎不包含任何其他的格式信息和结构信息.txt网上聊天短信文字录入OCR输入丰富格式文本(线性文本)有字体、字号、颜色等变化，文本在页面上可以自由定位和布局，还可插入图片和表格除了与正文对应的字符编码之外，还使用某种“标记语言”所规定的一些标记来说明该文本的文字属性和排版格式等.doc.rtf.htm.html.pdf公文论文书稿网页丰富格式文本(超文本)除上述特征外，文本中还含有超链，使文本呈现为一种网状结构同上，但还应包含用于指出“链源”和“链宿”的标记.doc.rtf.htm.html.pdf.hlp同上，以及软件的联机文档(帮助文件)真题讲解真题讲解一、选择题一、选择题1、在下列字符中，其在下列字符中，其ASCII码值最大码值最大的一个是的一个是。（2005年）年）A、XB、6C、5 D、Y答案：答案：D2、下列汉字编码标准中，不支持繁体汉下列汉字编码标准中，不支持繁体汉字的是字的是。（2007年）年）A.GB2312-80B.GBKC.BIG5D.GB18030答案：答案：A3、在在ASCII编码中，字母编码中，字母A的的ASCII编码编码为为41H，那么字母，那么字母f的的ASCII编码为编码为_。（2008年）年）A46HB66HC67HD78H答案：答案：B4、不同的文本处理软件使用的格式控制不同的文本处理软件使用的格式控制和结构说明信息并不统一，不同的丰富格式和结构说明信息并不统一，不同的丰富格式文本互不兼容，因此一些公司联合提出了一文本互不兼容，因此一些公司联合提出了一种中间格式，称为种中间格式，称为_格式。格式。 、（2008年）年）ADOCBPDFCHTMLDRTF答案：答案：D5、根据根据ASCII码值的大小，下列表达式码值的大小，下列表达式中，正确的是中，正确的是。 （2009年）年）A.“a”“A”“9”B.“A”“a”“9”C.“9”“a”“A”D.“9”“A”“a”答案：答案：D6、已知已知“江苏江苏”两字的区位码是两字的区位码是“2913”和和“4353”，则其机内码是，则其机内码是。（2009年）年）A.3D2D和和4B55B.4535和和535DC.6145和和7585D.BDAD和和CBD5答案：答案：D7、若内存中相邻若内存中相邻2个字节的内容为十六个字节的内容为十六进制进制7451，则它们不可能是，则它们不可能是_。（2010年）年）A1条指令的组成部分条指令的组成部分B1个汉字的机内码个汉字的机内码C1个个16位整数位整数D2个英文字母的个英文字母的ASCII码码答案：答案：B三、填空题三、填空题1、1KB的内存空间能存储的内存空间能存储512个汉字内码，约存个汉字内码，约存个个2424点阵汉字的字形码。点阵汉字的字形码。 （2005年）年）2、在中文在中文Windows环境下环境下,西文使用标准西文使用标准ASCII码码,汉字采用汉字采用GB2312编码编码,现有一段文本的现有一段文本的内码为内码为:ABF4D1E378C2B755,则在这段文本中则在这段文本中,含有的汉字和西文字符的个数分别是含有的汉字和西文字符的个数分别是_。（2006年）年）答案：答案：14答案：答案：3、2四、判断题四、判断题1、每个汉字的机内码都用两个字节存储。每个汉字的机内码都用两个字节存储。（2005年）年）2、只要是在同一个字符集下，文本的输、只要是在同一个字符集下，文本的输出所使用的字库都是相同的。出所使用的字库都是相同的。 （2009年）年） 答案：答案：T答案：答案：F4、在、在ASCII码表中，数字和英文字母按码表中，数字和英文字母按照照ASCII码值从小到大排列的顺序为：数字、码值从小到大排列的顺序为：数字、大写字母、小写字母。大写字母、小写字母。（2008年）年） 答案：答案：T 5.2 图像与图形图像与图形5.2.1 数字图像的获取5.2.2 图像的表示与压缩编码5.2.3 数字图像处理与应用5.2.4 计算机图形5.2.1 数字图像的获取数字图像的获取图像的获取过程图像的获取过程扫扫描描模模拟拟图图像像取取样样取取样样取取样样数数字字图图像像分分色色量量化化量量化化量量化化l从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取”l常用的图像获取设备：扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等l图像获取过程： 将画面划分为将画面划分为 M N个网格，每个网格，每个网格称为个网格称为 一一个取样点个取样点 将彩色图像取样将彩色图像取样点的颜色分解成点的颜色分解成R，G，B三个三个基色基色测量每个取样点测量每个取样点的每个分量（基的每个分量（基色）的亮度值色）的亮度值对取样点每个分对取样点每个分量的亮度值进行量的亮度值进行A/D转换，使用转换，使用数字整型量表示数字整型量表示 5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码数字数字(取样取样)图像的组成图像的组成l数字取样图像由M(列) N(行)个取样点组成l取样点是组成数字取样图像的基本单位，称为“像素”l彩色图像的像素通常由3个彩色分量组成l灰度图像和黑白图像的像素只包含1个亮度分量 Red分量分量Green分量分量Blue分量分量像素像素数字数字(取样取样)图像的主要参数图像的主要参数l图像大小（图像分辨率）：l用来表示组成该图像的行列数目，亦即图像所包含的像素数目l使用 水平分辨率x垂直分辨率 表示l对图像清晰度和在屏幕上显示出来的大小有影响l颜色空间的类型，指彩色图像所使用的颜色描述方法，如：lRGB(红、绿、蓝)模型，显示器使用lCMYK(青、品红、黄、黑)模型，彩色打印机使用lHSB(色彩、饱和度、亮度)模型，用户界面中使用lYUV(亮度、色度)模型，彩色电视信号传输时使用l像素深度，即像素的所有颜色分量的二进位数目之和图像类型像素的组成像素深度(位数)颜色空间单色图像黑白图像仅1个分量1位不使用灰度图像仅1个分量212位不使用彩色图像彩色图像3个分量以上836位RGB，CMY，YUV等数字图像的数据量数字图像的数据量l数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）： 数据量=水平分辨率垂直分辨率像素深度8 l几种常用格式的图像的数据量： 图像大小8位(256色)16位(6536色)24位(真彩色)640480300 KB600 KB900 KB1024768768 KB1.5 MB2.25 MB128010241.25 MB2.5 MB3.75 MBl例：数字图像传输时间的计算假设数据传输速率为56 kb/s（电话上网），则传输一幅分辨率为640480的6.5万种颜色的未压缩图像的最小时间为： (640x480x16)/56000 = 87.8秒数字图像的数据压缩数字图像的数据压缩l图像数据压缩的必要性：l节省存储数字图像所需要的存储器容量l提高图像的传输速度，减少通信费用 l图像数据压缩的可能性：l数字图像中有大量的数据冗余l人眼视觉有局限性，允许图像有一些失真数字图像的数据压缩数字图像的数据压缩l图像数据压缩的两种类型：l无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差l有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差l压缩编码方法的评价压缩倍数的高低（压缩比大小）压缩倍数的高低（压缩比大小）重建图像的质量（有损压缩时）重建图像的质量（有损压缩时）压缩算法的复杂程度压缩算法的复杂程度数字数字图像的常用文件图像的常用文件格式格式l不同的图象文件格式采用了不同的数据压缩技术和数据组织方法，有不同的应用l常用的图像文件格式有：名称压缩编码方法性质典型应用开发公司(组织)BMPRLE(行程长度编码)无损Windows应用程序MicrosoftTIFRLE,LZW(字典编码)无损桌面出版Aldus，MicrosoftGIFLZW无损因特网CompuServeJPEGDCT(离散余弦变换)，Huffman编码大多数为有损因特网,数码相机等ISO/IECJP2小波变换，算术编码无损/有损因特网,数码相机等ISO/IEC5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用数字图象处理：目的与内容数字图象处理：目的与内容l目的：(1) 提高图像的视觉质量(2) 恢复与重建有失真和畸变的图像(3) 图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等(4) 图像数据的变换、编码和数据压缩(5) 图像的存储、管理与检索(6) 图像内容与知识产权的保护 l内容：l去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等5.2.4 计算机图形计算机图形什么是计算机图形什么是计算机图形(graphics)l通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述(称为“建模”)，然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况，生成该景物的图形(称为“绘制”或“图像合成”)l计算机图形也称为计算机合成图像l计算机制作图形的步骤如下： 建模建模/造型造型(Modeling)景物的景物的模型模型(model)景物景物的视图的视图绘绘制制(Rendering)(ImageSynthesis)计算机图形的应用计算机图形的应用(1) 计算机辅助设计和辅助制造(CADCAM)。(2) 利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等。(3) 作战指挥和军事训练。(4) 计算机动画和计算机艺术。(5) 其它：电子出版、数据处理、工业监控、辅助教学、软件工程等。 矢量绘图软件矢量绘图软件l专业绘图软件： lAutoCAD、PROTEL和CAXA电子图板（机械、建筑等）lMAPInfo、ARCInfo、SuperMap GIS （地图、地理信息系统）l办公与事务处理、平面设计、电子出版等使用的绘图软件：lCorel公司的CorelDraw，lAdobe 公司的Illustrator，lMacromedia公司的FreeHand，l微软公司的Microsoft Visio等lMS Office中内嵌的绘图软件：lWord 和 PowerPoint中的绘图功能（简单的二维图形 ） 小结：图像与图形的比较小结：图像与图形的比较l计算机中的“图”按其生成方法可以分为两大类：l通过数字化设备获取的“图”，它们称为取样图像、点阵图像，或位图图像等，通常简称图像（image）l通过计算机建模并绘制而成的“图”，称为矢量图形，通常简称图形（graphics）；l两者在外观上很难区分，但它们有许多不同的属性，一般需要使用不同的软件进行处理 图图 像像图图 形形真题讲解真题讲解一、选择题一、选择题1、目前在计算机使用的图像文件有许多目前在计算机使用的图像文件有许多不同的格式，下列不同的格式，下列_不是图像文件格不是图像文件格式的式的.（2006年）年）A.TIFB.JPEGC.GIFD.PDF答案：答案：D2、在下列有关数字图像与图形的叙述中，在下列有关数字图像与图形的叙述中，错误的是错误的是_。（2006年）年）A.取样图像的数字过程一般分为扫描、分色、取样图像的数字过程一般分为扫描、分色、取样和量化等处取样和量化等处B为了使网页传输的图像数据尽可能少，为了使网页传输的图像数据尽可能少，常用的常用的GIF格式图像文件采用了有损压缩格式图像文件采用了有损压缩C矢量图形（简称图形）是指使用计算机矢量图形（简称图形）是指使用计算机技术合成的图像技术合成的图像D计算机辅助设计和计算机动画是计算机计算机辅助设计和计算机动画是计算机合成图像的典型应用合成图像的典型应用答案：答案：B3、下列关于图形和图像的叙述，错误的下列关于图形和图像的叙述，错误的是是 。（2009年）年）A.取样图像都是由一些排成行列的像素取样图像都是由一些排成行列的像素组成，通常称为位图图像或点阵图像组成，通常称为位图图像或点阵图像B.图形是用计算机绘制的图像，也称为图形是用计算机绘制的图像，也称为矢量图形矢量图形C.利用扫描仪输入计算机的机械零件图利用扫描仪输入计算机的机械零件图属于计算机图形属于计算机图形D.图形文件中只记录生成图的算法和图图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，数据量较小。上的某些特征点，数据量较小。答案：答案：C四、判断题四、判断题1、JPEG是目前因特网上广泛使用的一是目前因特网上广泛使用的一种图像文件格式，它可以将许多张图像保存种图像文件格式，它可以将许多张图像保存在同一个文件中，显示时按预先规定的时间在同一个文件中，显示时按预先规定的时间间隔逐一进行显示，从而形成动画的效果，间隔逐一进行显示，从而形成动画的效果，因而在网页制作中大量使用。因而在网页制作中大量使用。（2008年）年）答案：答案：F 5.3 数字声音及应用数字声音及应用5.3.1 波形声音的获取与播放5.3.2 波形声音的表示与应用5.3.3 波形声音的编辑5.3.4 计算机合成声音5.3.1 波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放声音的特性声音的特性和类型和类型声音由振动产生，通过空气传播声音是一种波，它由许多不同频率的谐波组成谐波的频率范围称为声音的“带宽”计算机处理的声音类型：l话音或语音(speech)，专指人的说话声音，带宽仅为3003400Hzl全频带声音(如音乐声、风雨声、汽车声等)，其带宽可达到20Hz20kHz 人耳可听到的声音统称“可听声” ，20Hz20kHz数字波形声音的获取数字波形声音的获取步骤：2. 量化量化（quantization，模数转换，模数转换 )3. 编码编码（encoding）1. 取样（取样（sampling）取取样样模模拟拟声声音音信信号号取样的目的是把时间上连取样的目的是把时间上连续的信号转换成时间上离续的信号转换成时间上离散的信号散的信号量量化化量化是把每个样本从模拟量量化是把每个样本从模拟量转换成为数字量转换成为数字量(8位或位或16位整数表示位整数表示)数字数字声音声音01100011001编编码码将所有样本的二进制将所有样本的二进制代码组织在一起，并代码组织在一起，并进行数据压缩进行数据压缩数字波形声音的获取设备数字波形声音的获取设备l声音的联机获取设备(声卡)声波转换声波转换为电信号为电信号n声音的脱机获取设备：数码录音笔声音的脱机获取设备：数码录音笔麦克风麦克风（microphone）声音卡声音卡（sound card）模模拟拟声声音音数数字字声声音音取样、量取样、量化和编码化和编码声音的重建与播放声音的重建与播放l计算机输出声音分为两步：1 声音的重建：把声音从数字形式转换成模拟信号形式，由声卡完成2 声音播放：将模拟声音信号经处理和放大后送到音箱(扬声器)l关于音箱：l普通音箱接收的是重建的模拟声音信号l数字音箱直接接收数字声音信号，失真更小 数字数字声音声音011010011101插插值值数模转换数模转换解解码码把压缩编码的数字把压缩编码的数字声音恢复为压缩编声音恢复为压缩编码前的状态码前的状态把声音样本从把声音样本从数字量转换为数字量转换为模拟量模拟量把时间上离散的一组把时间上离散的一组样本转换成在时间上样本转换成在时间上连续的模拟声音信号连续的模拟声音信号重建的模拟重建的模拟声音信号声音信号5.3.2 波形声音的波形声音的 表示与表示与应用应用数字波形声音的表示及其参数数字波形声音的表示及其参数l数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流，其数据按时间顺序进行组织，文件扩展名为“.wav”l数字波形声音的主要参数有：l取样频率：l语音的取样频率低，一般为8k 16k Hzl全频带声音(如音乐)取样频率高，一般为44.1k 48k Hzl量化位数：通常为8位、12位或16位l声道数目：单声道为1，双声道为2l码率(比特率)，每秒钟的数据量数字波形声音码率的计算数字波形声音码率的计算l未压缩时数字波形声音的码率计算公式 码率 = 取样频率 量化位数 声道数 l例：声音类型声音信号带宽(Hz)取样频率(kHz)量化位数(bits)声道数未压缩时的码率数字语音3003 40088164 kb/sCD立体声2020 00044.11621411.2(kb/s)l压缩编码之后数字波形声音的码率为： 压缩后的码率 = 未压缩时的码率/压缩倍数 l例：上面CD唱片的立体声音乐压缩为MP3后，若压缩倍数是12倍，则该MP3音乐的码率是：118 kb/s左右数字波形声音的数据压缩数字波形声音的数据压缩l数据压缩的必要性：l为了降低存储成本和提高在网络上的传输效率l数据压缩的可能性：l声音中包含有大量冗余信息；l人耳灵敏度有限，允许有一定失真而不易察觉l数字波形声音压缩编码的方法：l全频带声音：国际标准MPEG；工业标准Dolby AC-3 l数字语音：固定电话使用ADPCM编码 手机使用高效率的混合编码技术所谓所谓“MP3音乐音乐”，它是一种采用，它是一种采用MPEG-1层层3编码的高质编码的高质量数字声音量数字声音,压缩比大约压缩比大约1012倍，使一张普通倍，使一张普通CD光盘光盘上可以存储大约上可以存储大约100首首MP3歌曲，可连续播放歌曲，可连续播放10小时。小时。波形声音的文件类型及其应用波形声音的文件类型及其应用 文件类型开发者编码类型效果主要应用WAV微软公司未压缩声音达到CD品质支持多种采样频率和量化位数，获得广泛支持FLACXiph.Org基金会无损压缩压缩比为2:1左右高品质数字音乐APEMatthew T. Ashland无损压缩压缩比为2:1左右高品质数字音乐M4A苹果公司无损压缩压缩比为2:1左右QuickTime, iTunes, iPod，Real PlayerMP3ISO有损压缩MPEG-1 audio层3压缩比为8:112:1因特网，MP3音乐WMA微软公司有损压缩压缩比高于MP3使用数字版权保护因特网，音乐AC3、AAC美国Dolby公司有损压缩压缩比可调，支持5.1、7.1声道DVD, 数字电视，家庭影院等什么是流媒体？什么是流媒体？l在因特网上收听(看)音(视)频节目的2种方式：i下载存储方式：先下载存储在计算机中，下载完毕后再播放（缺点：需要等待很长时间，并需要较大的存储容量）i流式传输方式：边下载、边播放（优点：只需要下载一部分数据之后, 就可以开始一边播放一边下载，等待时间短、存储需求小）l流媒体就是一种允许在网络上让用户一边下载一边收看(听)音视频媒体的媒体分发(delivery)技术l目前流行的主要有3个公司的流媒体技术：1.Real Networks公司的 Real Media （RealAudio和RealVideo）2.微软公司的 Windows Media Services (WMA、WMV和ASF)3.苹果公司的 Quick Time5.3.4 计算机合成声音计算机合成声音什么是计算机合成声音？什么是计算机合成声音？l计算机合成声音就是计算机模仿人说话或演奏音乐l计算机合成声音有两类：l计算机合成话音（语音）：l计算机模仿人把一段文字朗读出来，即把文字转换为说话声音（简称为 TTS）l应用：有声查询、文稿校对、语言学习、语音秘书、自动报警、残疾人服务等l计算机合成音乐：l计算机模拟各种乐器发声并按照乐谱演奏音乐l应用：计算机作曲、配器等计算机合成音乐（计算机合成音乐（MIDI）音乐音乐合成器合成器音乐音乐MIDI文件文件媒体媒体播放器播放器MIDI消息消息l计算机合成音乐需要三个要素：乐器、乐谱和“演奏员” 声卡上的音乐合成声卡上的音乐合成器能像电子琴一样器能像电子琴一样模仿几十种不同的模仿几十种不同的乐器发出声音，它乐器发出声音，它按照按照MIDI消息合成消息合成出不同音色和音调出不同音色和音调的音符，通过扬声的音符，通过扬声器播放出音乐来器播放出音乐来 乐谱在计算机中使用乐谱在计算机中使用一种叫做一种叫做MIDI的音乐的音乐描述语言来表示。使描述语言来表示。使用用MIDI描述的音乐称描述的音乐称为为MIDI音乐。一首乐音乐。一首乐曲对应一个曲对应一个MIDI文件，文件，其文件扩展名为其文件扩展名为 .MID或或 .MIDI媒体播放器软件相当媒体播放器软件相当于于“演奏员演奏员”。播放。播放MIDI音乐时，它先从音乐时，它先从磁盘上读入磁盘上读入.MID文件，文件，解释其内容，然后以解释其内容，然后以MIDI消息的形式向声消息的形式向声卡上的音乐合成器发卡上的音乐合成器发出各种指令出各种指令真题讲解真题讲解一、选择题一、选择题1、在某声音的数字过程中，使用在某声音的数字过程中，使用44.1KHz的的取样频率、取样频率、16位量化位数，则采集四声道位量化位数，则采集四声道的此声音一分钟需要的存储空间为的此声音一分钟需要的存储空间为 。（2007年）年）A. 165.375 MB B. 21.168 MB C. 20.672 MB D.10.584 MB答案：答案：C2、对某波形声音进行数字化时，若采样频对某波形声音进行数字化时，若采样频率为率为8kHz、量化位数为、量化位数为16位、双声道，位、双声道，则其未压缩时的码率为则其未压缩时的码率为_。（2008年）年） A32kB/s B128kb/s C256 kb/s D256 kB/s答案：答案：C三、填空题三、填空题1、在声音的采集过程中，量化的精度越高，在声音的采集过程中，量化的精度越高，声音的声音的_越好越好。（2006年）年）答案：保真度答案：保真度四、判断题四、判断题1、在多媒体计算机系统中，对声音信号进在多媒体计算机系统中，对声音信号进行模行模/数转换的顺序为采样、编码、量化。数转换的顺序为采样、编码、量化。（2007年）年）答案：答案：F5.4 数字视频及应用数字视频及应用5.4.1 数字视频基础5.4.2 数字视频的压缩编码5.4.3 数字视频的编辑5.4.4 合成视频计算机动画5.4.5 数字视频的应用 5.4.1 数字视频基础数字视频基础彩色电视信号的发送与接收彩色电视信号的发送与接收l彩色电视信号的发送与接收：PAL制彩色电视信号的颜制彩色电视信号的颜色不使用色不使用RGB表示，而是表示，而是使用亮度信号使用亮度信号Y和两个色和两个色度信号度信号U、V来表示来表示 为进行远距离传为进行远距离传输必须进行调制输必须进行调制 RGBRGBYUV复合复合调制调制摄摄像像机机 话话筒筒发射发射天线天线RGBYUV分路分路解调解调接收接收天线天线RGB将将Y、U、V信号信号转换成为转换成为R、G、B 信号，然后再信号，然后再进行显示进行显示l使用Y、U，V彩色空间的原因：与黑白电视保持兼容利用人的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率数字视频信号的获取数字视频信号的获取视频信号的数字化过程视频信号的数字化过程:与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些(8-10 bits)滤波取样量化编码数字数字视频视频信息信息模拟模拟视频视频信号信号VUYUVY数字视频的获取设备：数字视频的获取设备：视频采集卡视频采集卡（简称视频卡简称视频卡）数字摄像头，通过光学镜头和数字摄像头，通过光学镜头和CCD或或CMOS采集动态图像，采集动态图像，转换成数字信号并输入转换成数字信号并输入PC机机脱机获取设备：数码摄像机脱机获取设备：数码摄像机5.4.2 数字视频数字视频的压缩编码的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码l视频数据压缩的必要性：l数字视频的数据量大得惊人，1分钟的数字电视图像未压缩时其数据量可超过1GB，对存储、传输和处理都有很大的困难l视频数据压缩的可能性：l视频信息的每个画面内部有很多信息冗余l相邻画面的内容有高度的连贯性l人眼的视觉灵敏度有限，允许画面有一定失真l结论：l数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍 数字视频的三类编码标准数字视频的三类编码标准lITU-T国际标准：H.261(Px64)标准、 H.263标准等lISO/IEC 国际标准：lMPEG-1标准，lMPEG-2标准（等同于ITU-T H.262），l用于低分辨率、低码率视频应用的MPEG-4 ASP，l代表当前技术水准的MPEG-4 AVC视频编码标准（等同于ITU-T H.264）,在HDTV、蓝光盘、XBOX、iPod、iPhone等众多领域得到推广应用。l公司标准：Intel公司的IndeoVideo，苹果公司在QuickTime中使用过的Cinepak， Real Network公司的RealVideo，微软公司的 WMV，Adobe公司Flash播放器中使用的VP6等目前流行的数字视频编码标准目前流行的数字视频编码标准名 称图像格式压缩后的码率主要应用MPEG-1360288大约1.2 Mb/s 1.5Mb/s适用于VCD、数码相机、数字摄像机等H.261360288 或180144Px64 kb/s (P=1、2时，只支持180144格式，P6时，可支持360288格式)应用于视频通信，如可视电话、会议电视等MPEG-2 (MPML)7205765 Mb/s 15Mb/s用途最广, 如DVD、卫星电视直播、数字有线电视等MPEG-2高清格式144011521920115280 Mb/s 100Mb/s高清晰度电视（HDTV）领域MPEG-4ASP分辨率较低的视频格式与MPEG-1，MPEG-2相当，但最低可达到64kb/s在低分辨率低码率领域应用，如监控、IPTV、手机、MP4播放器等MPEG-4 AVC多种不同的视频格式采用多种新技术，编码效率比MPEG-4ASP显著减少已在多种领域应用，如HDTV、蓝光盘、IPTV、XBOX、iPod、iPhone等5.4.3 数字视频的编辑数字视频的编辑5.4.5 数字视频数字视频的应用的应用1VCD与与DVD2可视电话与视频会议可视电话与视频会议3数字电视数字电视4点播电视点播电视什么是什么是VCD, 什么是什么是DVD ?lVideoCD（简称VCD）：按MPEG-1标准将60分钟的音频/视频节目记录在一张CD光盘上，图像质量为VHS (352240)，即家用录放像机的水平，可播放立体声 lDVD-Video（简称为DVD影碟）：按MPEG-2标准将音频/视频节目记录在DVD光盘上，图像质量为广播级 (720576)，可播放5.1声道的环绕立体声，单面单层DVD（容量为4.7GB）光盘可记录120分钟以上的影视节目VCD与与DVD的比较的比较VCDDVD视频压缩编码标准MPEG-1 video，图像分辨率为352240（家用电视质量）MPEG-2 video，图像分辨率为720480（广播级电视图像质量）音频压缩编码标准MPEG-1 audio，层2，支持双声道立体声MPEG-2audio或杜比AC-3,支持5.1声道的三维环绕立体声光盘存储容量650MB左右有多种不同规格。单面单层DVD容量为4.7GB，单面双层为8.5GB播放时间1小时左右单面单层DVD光盘可播放2小时左右其他功能较少支持多种辅助功能，如多种文字字幕，多种语言声音，多种视角，多种宽高比等可视电话和视频会议可视电话和视频会议l可视电话：通话双方能互相看见的一种电话系统l电话机具有摄像、显示、声音等功能，内置高质量CCD镜头及MODEMl视频会议：多人同时参与的一种音/视频通信系统l类似于可视电话，但多人参加通话，提供的功能也更加丰富l两种实施方式：l在电信局的数字通信网上进行l在互联网上进行，例如使用下列即时通信软件：微软的MSN Messenger，腾迅的QQ，网易的POPO，新浪的UC等什么是数字电视什么是数字电视 ?l数字电视指的是:电视节目的制作（摄录、编辑）、处理、传输、接收播放全过程的数字化，特别是将电视信号进行数字化之后以数字形式进行传输和接收；l数字电视的范围：l高端全高清晰度电视(HDTV)，分辨率1920x1024l中端常规模拟电视的数字化（DTV），720x480l低端包括互联网上的IPTV等 节目制作节目制作信号处理信号处理广播传输广播传输接收播放接收播放1234什么是点播电视什么是点播电视(VOD) ？lVOD（点播电视）指用户可以自己选择观看需要的电视节目，改变了电视台播什么用户只能看什么的电视收看模式 用用户户接入网接入网宽宽带带广域网广域网交换器交换器LAN家庭用户家庭用户单位用户单位用户视频视频服务器服务器28.8-128kb/s10-100Mb/s分配服务器分配服务器和和/或或智能部件智能部件网网管管工作站工作站节目制作中心节目制作中心VOD系统组成的示意图系统组成的示意图真题讲解真题讲解一、选择题一、选择题1、多媒体计算机系统中要表示、传输和处多媒体计算机系统中要表示、传输和处理大量的声音、图像甚至影视视频信息，理大量的声音、图像甚至影视视频信息，其数据量之大是非常惊人的。因此，必须其数据量之大是非常惊人的。因此，必须研究高效的研究高效的技术。技术。（2007年）年）流媒体流媒体数据压缩编码数据压缩编码数据压数据压缩解码缩解码图像融合图像融合A.和和B.和和C.和和D.和和答案：答案：B2、 使计算机从一种需要用键盘、鼠使计算机从一种需要用键盘、鼠标对其进行操作的设备，变成了人处于计标对其进行操作的设备，变成了人处于计算机创造的环境中，通过感官、语言、手算机创造的环境中，通过感官、语言、手势等比较势等比较“自然自然”的方式进行的方式进行“交互、对交互、对话话”的系统和环境。的系统和环境。（2008年）年）A.虚拟现实技术虚拟现实技术B.计算机动画计算机动画C.计算机图形学计算机图形学D.数字图像技术数字图像技术 答案：答案：A3、PAL制式的彩色电视信号中远距离传输制式的彩色电视信号中远距离传输时，使用时，使用YUV颜色模型，其中颜色模型，其中Y是一种是一种_信号。信号。（2008年）年） A色度色度B亮度亮度C饱和度饱和度D对比度对比度答案：答案：B4、VCD盘上的视频和音频信号采用国际标盘上的视频和音频信号采用国际标准准 进行压缩编码，它们按规定的格式进行压缩编码，它们按规定的格式交错地存放在光盘上，播放时需进行解压交错地存放在光盘上，播放时需进行解压缩处理。缩处理。（2010年）年）A.MPEG-1B.MPEG-2C.MPEG-3D.MPEG-4答案：答案：A二、填空题二、填空题1、视频信息压缩编码的方法很多，主要针视频信息压缩编码的方法很多，主要针对数字电视的应用要求，制定了对数字电视的应用要求，制定了_压缩编码标准。压缩编码标准。（2006年）年）答案：答案：MPEG-2 2 视频采集卡在将输入的模拟视频信号(及其伴音信号)数字化的同时，视频图像经过从_到RGB的彩色空间转换，然后与计算机图形显示卡产生的图像叠加在一起，用户可在显示器屏幕上观看。（2010年）答案：答案：YUV