圖像的壓縮與存儲電子教案

1、.圖形圖像的存儲格式與壓縮電子教案教學(xué)內(nèi)容及課時安排（2課時）：根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)上課說明：這是我們送教下鄉(xiāng)第一次的一節(jié)課，學(xué)校是克州阿克陶縣巴仁鄉(xiāng)巴仁中學(xué)，因為活動安排的時間緊，跟學(xué)校相關(guān)人員聯(lián)系不上，所以按他們報的課程題目準(zhǔn)備， 對學(xué)生和學(xué)校條件，學(xué)生情況都不了解的情況下進行了，備課充分，但上課過程中因機房環(huán)境不熟悉、學(xué)生基礎(chǔ)水平不了解的原因，所以本來一節(jié)課的內(nèi)容，因為一節(jié)課40分鐘，學(xué)生鼠標(biāo)鍵盤操作不熟練等可分兩個課時上。教學(xué)目標(biāo)：一、知識與技能 1、了解圖形圖像文件存儲和壓縮的基本方法。 2、掌握圖形、圖像文件壓縮工具的用法。（接受不了就下節(jié)講）二、情感、態(tài)度和價值觀： 讓學(xué)生對圖形進行觀察

2、，對比、討論、交流激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，并在不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中獲得成功的體驗。三、過程與方法： 通過觀察學(xué)生們提供的圖片大小清晰度的變化，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納能力。 通過通俗的案例遷移到圖像壓縮的基本過程抽象的知識體系，發(fā)展學(xué)生合情推理能力。教學(xué)重點： 圖像文件存儲格式的多樣性；多媒體文件壓縮的宏觀原理；無損壓縮與有損壓縮   教學(xué)難點： 無損壓縮和有損壓縮的區(qū)別學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、比較圖像文件常見的3種存儲格式（BMP、JPG、），知道圖形、圖像文件存儲格式的多樣性；、理解數(shù)據(jù)壓縮的意義；、了解多媒體文件壓縮的宏觀原理；如果學(xué)生水平高，可以講一些、了解無損壓

3、縮和有損壓縮的區(qū)別。體驗：大家打開圖像格式文件夾欣賞里面的圖片。在欣賞的過程中你發(fā)現(xiàn)了什么，為什么？ 圖像名稱 大小 格式 圖像一 5.49M bmp 圖像二 998K gif 圖像三 483K Jpg 圖像四 4.53M pcx 圖像五 627K pdf 材料一：圖形、圖像在計算機中總是要以文件的形式存在，存儲格式即圖形、圖像文件的格式。一般來說，在利用某種圖像工具軟件獲取或加工圖像后進行存儲時，該圖像軟件采用的不同編碼形式就是相應(yīng)圖像文件的格式。出于不同需要，在生成圖形、圖像會選擇不同的存儲格式，這樣就產(chǎn)生了多種不同格式的文件。當(dāng)然，每種圖像文件的格式都與特定的編碼方法相關(guān)。目前，圖形、圖

4、像格式種類劇增，在數(shù)以百計的應(yīng)用程序中所使用的格式有幾十種之多。要想了解某個圖像文件是以何種格式存儲的，其最直接的方法就是看該文件的擴展名。常見圖像格式有：BMP、JPG、PDF、TIFF、TGA等。如果同一張圖片保存不同格式，那么他們的色彩大小有什么不同？請完成實踐活動一“轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)”實踐活動一：將“實踐活動1”文件夾中的“小鳥.bmp”利用畫圖程序分別另存為JPG格式和GIF格式，對比其文件大小和清晰度的變化將其記錄在表1中，并根據(jù)數(shù)據(jù)給出結(jié)論。1、用畫圖程序打開“小鳥.bmp”，利用“文件”菜單中的“另存為“將其轉(zhuǎn)換為JPG格式；2、用畫圖程序打開“小鳥.bmp”，利用“文件”菜單中的“另存

5、為“將其轉(zhuǎn)換為GIF格式；3、分別記錄“小鳥.bmp”、 “小鳥.JPG”、 “小鳥.GIF”三個文件的大小和清晰度，對比給出一個結(jié)論。表1常見格式的圖片文件比較文件格式文件大?。↘B）清晰程度*.BMP*.JPG*.GIF學(xué)習(xí)指導(dǎo)：總結(jié)出圖像格式還有哪些？各有什么特點？BMP：標(biāo)準(zhǔn)windows圖像文件格式，圖像信息豐富，幾乎不進行壓縮，存儲體積比較大，一般制作網(wǎng)頁時都不會選用。JPG（JPEG）：支持有損壓縮，在獲取較高壓縮比的同時能夠展現(xiàn)生動的圖像。比較受網(wǎng)絡(luò)的青睞。GIF：壓縮比高，存儲容量小，同時支持2D動畫。受網(wǎng)絡(luò)青睞，但色彩表現(xiàn)能力差。并總結(jié)他們的優(yōu)缺點。求助：老師的U盤裝了很多

6、東西已經(jīng)滿了，怎么辦。當(dāng)我們的手機存儲了大量的視頻、照片、歌曲，很快會存儲容量已滿。這時我們應(yīng)該怎么解決，還不用刪除。引導(dǎo)文件的壓縮意義和方法。讓學(xué)生自己想辦法解決，提高學(xué)生解決問題的能力，提出壓縮軟件：WinRar 工具如果學(xué)生接受能力強可以做實踐二，如果操作不熟練或無法完成上一實踐及總結(jié)就下一課時講。實踐活動二： 分別對”實踐活動2“文件夾中的“導(dǎo)學(xué)案.doc”和“小鳥.bmp”進行壓縮，填寫表 2。1、壓縮“導(dǎo)學(xué)案.doc”；2、壓縮 “小鳥.bmp”；3、填寫表2，壓縮比用約等于1：n（n>1）的形式表示。表2文件壓縮前后比較文件格式壓縮前的文件大?。↘B）壓縮后的文件大?。↘B

7、）壓縮比DOCBMP思考問題：1、在實踐活動1中，我們可以在壓縮圖像文件體積的同時，保持圖像的原有清晰度，原因是什么？2、無損壓縮和有損壓縮的主要區(qū)別是什么？3、音頻和視頻文件之所以能夠高質(zhì)量的進行壓縮，主要是利用了什么？材料二：數(shù)字圖像、音頻、視頻的數(shù)據(jù)量很大，對存儲空間的要求較高。怎樣解決這個問題呢？那就是對數(shù)據(jù)文件進行壓縮。利用壓縮工具能非常容易地減小數(shù)據(jù)文件所占空間。這其中的道理是什么呢？1、數(shù)據(jù)壓縮的基本原理數(shù)據(jù)壓縮是對數(shù)據(jù)重新進行編碼，以消除數(shù)據(jù)序的列中的冗余性，實現(xiàn)原數(shù)據(jù)序列變換成較短的輸出數(shù)據(jù)序列的技術(shù)。通常，將壓縮數(shù)據(jù)序列與原數(shù)據(jù)序列長度之比稱為壓縮比。這樣，壓縮比越小，數(shù)據(jù)

8、壓縮的效果越顯著。進行數(shù)據(jù)壓縮的根本目的就是盡量減小數(shù)據(jù)壓縮比，以減少數(shù)據(jù)存儲所需空間。2、數(shù)據(jù)壓縮分為無損壓縮與有損壓縮。對于圖像、音頻、視頻等多媒體文件，通常采用有損壓縮的方式進行壓縮；對于文檔、可執(zhí)行文件等普通的數(shù)據(jù)文件，則采用無損壓縮的方式進行壓縮。因為無損壓縮是可逆的，有損壓縮是不可逆的，即無損壓縮的數(shù)據(jù)可以恢復(fù)成原樣，而有損壓縮的數(shù)據(jù)會有一定的數(shù)據(jù)損失。因此，對于普通的數(shù)據(jù)文件，如文本文件，不能采用有損壓縮方法，有損壓縮通常只適用于多媒體文件。3、圖像文件的壓縮：對圖像壓縮可以不損失過多的視覺信息，主要有三個原因：（1）由于相鄰像素之間的相關(guān)性，所以圖像包含相當(dāng)高的空間冗余度。（2

9、）由于圖像中不同色彩組成部分的相關(guān)性，所以圖像包含一定程度的色譜冗余度。（3）人類視覺系統(tǒng)也造成了某種程度的心理視覺冗余度。從理論的角度來看，應(yīng)針對圖像數(shù)據(jù)中的冗余信息獲得盡可能小的壓縮比。無損壓縮與有損壓縮：第一類方法是將相同或相似的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)特征歸類，使用較少的數(shù)據(jù)量描述原始數(shù)據(jù)，達到減少數(shù)據(jù)量的目的。這種壓縮一般為無損壓縮，無損壓縮要求圖像在壓縮前和解壓縮后完全一樣，不允許出現(xiàn)任何差錯。這種壓縮方法在認證圖像處理和檔案圖像領(lǐng)域，以及醫(yī)療圖像處理中得到廣泛應(yīng)用。例如美國政府已頒布法律規(guī)定，在醫(yī)療中不再使用有損壓縮，因為因圖像不清晰而導(dǎo)致的醫(yī)生誤診會帶來很多社會問題。第二類方法是利用人眼的視

10、覺特性有針對性地簡化不重要的數(shù)據(jù)，以減少總的數(shù)據(jù)量。這種壓縮一般為有損壓縮，有損壓縮允許圖像在壓縮前和解壓縮后有一定程度的不同。有損壓縮是相對無損壓縮而言的，事實上，只要損失的數(shù)據(jù)對人眼主觀接收的效果的影響不大，就可以采用有損壓縮。有損壓縮常用于一般圖像的壓縮，如風(fēng)景、人物照片等，大家接觸的JPG圖像格式就是有損壓縮。有損壓縮的壓縮比很小，能達到1：10、 1：20，甚至1：40，但無損壓縮的壓縮比很大，一般只有1：2到1：4。4、其他媒體文件的壓縮其實，不止是圖形、圖像需要壓縮，音頻和視頻文件同樣需要壓縮。我們知道，聲音所攜帶的信息量大、精細且準(zhǔn)確。以一個英文字母符為例，如果以ASCII碼傳

11、輸需要花費1個字節(jié)，如果傳輸該字符的點陣，則要花費7個字節(jié)，但如果傳輸這個字符的聲音，則大約要花費上千個字節(jié)。因為它同時表達了該字符的名稱、音高、音強、音長。一般來說，聲音信息比圖像信息要少得多，但和文本信息相比，仍然顯得比較龐大。同樣，視頻文件也很大，以一段視頻剪輯為例，首先計算圖像容量，假如該視頻剪輯的圖像分辨率是640×480，32位色彩，那么，一幅畫面的圖像所占據(jù)數(shù)據(jù)量是640×480×41.2MB，如果視頻以25幀/秒的速度播放，則每秒鐘要播放的數(shù)據(jù)量是1.2×25=30MB。然后計算聲音容量，以CD音質(zhì)的音頻文件為例，每秒鐘要播放的聲音的數(shù)據(jù)是0.167MB。如果以上的信息不夠直觀，那么以一張光盤可以存儲650MB的信息為例，將上述包括圖像和聲音信息在內(nèi)的視頻信息保存到光盤中，只能播放21秒鐘?？梢?，要想保存一部60分鐘長度的電影，將需要幾十張光盤，這是不可思議的。因此，音頻和視頻文件的壓縮是非常重要的。音頻文件的壓縮是利用人耳聽力范圍的有限性（人耳只能聽到20Hz