37986-00計(jì)算機(jī)2在中多媒體信息包括文本、數(shù)字音頻圖像數(shù)字視頻動畫

1、2.5 多媒體信息在計(jì)算機(jī)中，多媒體信息包括文本、數(shù)字音頻、圖像、數(shù)字視頻、動畫等。2.5.1 引子在計(jì)算機(jī)中，多媒體信息包括文本、數(shù)字音頻、圖像、數(shù)字視頻、動畫等。計(jì)算機(jī)可以記錄、存儲和播放聲音（如發(fā)音、音樂等）。聲音或音頻數(shù)據(jù)可以兩種不同的方法進(jìn)行表示：波形或M I D I音樂。數(shù)字音頻是指用在數(shù)字設(shè)備中的以二進(jìn)制格式表示的音樂、語音或聲音?？梢酝ㄟ^查看文件擴(kuò)展名來認(rèn)出數(shù)字音頻文件。 2.5.2 聲音信息聲音以聲波的形式傳播，這種光滑、連續(xù)的聲波曲線是模擬電信號，可以記錄在模擬設(shè)備（如唱片）上，而要轉(zhuǎn)化為波形音頻數(shù)字音頻，則要周期性地對聲音波形進(jìn)行采樣并以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式進(jìn)行存儲。通常使用量

2、化位數(shù)、采樣頻率和聲道數(shù)三個參數(shù)來表示聲音。音頻存儲空間= (采樣頻率 X 量化位數(shù) X 聲道) X 時間 / 8 (字節(jié) = 8bit) 。2.5.2 聲音信息計(jì)算機(jī)如何獲取聲音？WAV為微軟公司開發(fā)的一種聲音文件格式，WAV存儲的是聲波的數(shù)字音頻，標(biāo)準(zhǔn)格式化的WAV文件和CD格式一樣，也是44.1K的采樣頻率，16位量化數(shù)字，因此在聲音文件質(zhì)量和CD相差無幾。WAV音頻格式的優(yōu)點(diǎn)包括：簡單的編/解碼（幾乎直接存儲來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的信號）、無損耗存儲。WAV格式的主要缺點(diǎn)是需要音頻存儲空間大。樂器數(shù)字接口M I D I是一個音樂符號系統(tǒng)，MIDI文件包含有MIDI樂器和MIDI聲卡

3、用來重構(gòu)聲音的指令，它允許計(jì)算機(jī)和音樂合成器進(jìn)行通訊。2.5.2 聲音信息WAV和MIDI音樂有什么區(qū)別？計(jì)算機(jī)的聲卡負(fù)責(zé)把存儲在音頻文件轉(zhuǎn)化為聲音。聲卡是指一種包括了許多輸入和輸出接口的設(shè)備，還包含了音頻處理電路。聲卡是多媒體技術(shù)中最基本的組成部分，是實(shí)現(xiàn)聲波與數(shù)字音頻信號相互轉(zhuǎn)換的一種硬件。當(dāng)要播放音頻文件時，它把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，輸出到耳機(jī)、揚(yáng)聲器、擴(kuò)音機(jī)、錄音機(jī)等聲響設(shè)備。當(dāng)要錄制音頻文件時，它把來自話筒、磁帶、光盤的原始聲音模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻，保存為數(shù)字音頻文件。2.5.2 聲音信息聲卡是如何工作的？計(jì)算機(jī)中的圖像的很多概念和十字繡中的是一樣的，比如繡布就是畫布，小格子

4、就是像素，“14CT”就是圖像的分辨率，繡線的顏色就像每個像素的顏色，繡線的顏色組就是圖像的采用的色盤等等。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有兩種非常不同的圖形編碼方法：位圖和矢量圖。兩種編碼方法的不同，影響到圖像的質(zhì)量、存儲圖像的空間大小、圖像傳送的時間和修改圖像的難易程度。2.5.3 位圖和矢量圖信息計(jì)位圖圖像簡稱為位圖，由一系列組成網(wǎng)格的點(diǎn)組成，每個點(diǎn)的顏色以二進(jìn)制數(shù)字形式來表示。最簡單的位圖圖像是單色圖像。單色圖像包含的顏色僅僅有黑色和白色兩種。組成位圖的網(wǎng)格的尺寸就是位圖的分辨率，它一般用它的水平和垂直所含的像素?cái)?shù)目來表示。顏色深度是指在圖像中可用的顏色數(shù)量。如最簡單的單色圖像，只有黑白二色，所以用

5、一位二進(jìn)制數(shù)就可以來表示了。顏色數(shù)量增加，圖像的質(zhì)量會改善，但文件的大小也增加。2.5.3 位圖和矢量圖信息什么是位圖圖像？現(xiàn)今彩色顯示設(shè)備采用基于紅、綠、藍(lán)三原色來顯示各種顏色，紅、綠、藍(lán)三原色的不同組合，將可以顯示出所有的顏色。所以每個像素都包含一組紅、綠、藍(lán)三原色的值。如果每個紅、綠、藍(lán)三原色的顏色值各被指定到0到255（8位二進(jìn)制數(shù)最大值），這樣一個像素的顏色值就需要8+8+8=24位二進(jìn)制數(shù)來表示，這些值的混合可產(chǎn)生1670萬（224）多種顏色，含有所有這些顏色的位圖被稱為真彩色位圖或24位位圖。2.5.3 位圖和矢量圖信息彩色位圖又如何呢？位圖通常用于實(shí)際的圖像中，如照片等，在計(jì)算

6、機(jī)里隨處可見。數(shù)碼相機(jī)和可拍照的手機(jī)儲存的都是位圖；掃描儀產(chǎn)生的圖像也是位圖；還有平時的截圖、網(wǎng)頁上的圖片等等。位圖還可以用專門的圖形軟件來創(chuàng)建和編輯，如比較常見的 Adobe Photoshop、 Core Painter、Microsoft Paint等。它們提供了繪圖、變形、剪輯、添加特效等功能。位圖的格式為：RAW、PNG、GIF、PCX、BMP、JPEG、TIFF等。2.5.3 位圖和矢量圖信息如何使用位圖呢？矢量圖形由一串可重構(gòu)圖形的指令構(gòu)成。在創(chuàng)建矢量圖形的時候，可以用不同的顏色來畫線和形狀。然后計(jì)算機(jī)將這一串線條和形狀轉(zhuǎn)換為能重構(gòu)圖形的指令。計(jì)算機(jī)只存儲這些指令，而不是真正的圖

7、形。矢量圖形看起來沒有位圖圖像真實(shí)。矢量圖像的存儲空間比位圖圖像小很多。使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形。不會像位圖那樣產(chǎn)生出鋸齒效果。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為： . w m f，. d x f，. m g x和. c g m。2.5.3 位圖和矢量圖信息矢量圖形和位圖圖像之間有什么區(qū)別？利用人們“視覺滯留”和 “心理認(rèn)可”的原理，在計(jì)算機(jī)中就可以用連續(xù)的獨(dú)立畫面來表示視頻和電影了。 數(shù)字視頻是以足夠快的速率像放電影一樣放映的一組靜態(tài)的圖像，每一張靜態(tài)的圖像稱之為幀。數(shù)字視頻用二進(jìn)制數(shù)存儲視頻每個幀的顏色和亮度，也就是用二進(jìn)制數(shù)存儲視頻的整組幀（位圖圖像）的數(shù)據(jù)。數(shù)字視頻易于傳輸和復(fù)制，不會

8、因此而損失視頻的質(zhì)量。需要巨大的存儲空間。數(shù)字視頻的連續(xù)鏡頭可以來自攝像機(jī)、錄像帶、電視、DVD或數(shù)字視頻的錄像設(shè)備，如數(shù)碼攝像機(jī)等?？梢酝ㄟ^專門的視頻編輯軟件，合成為適合個人或?qū)I(yè)的視頻，如婚禮專輯視頻、大學(xué)生活視頻等。2.5.4 視頻信息視頻可以存儲在硬盤上或發(fā)布到CD、DVD、錄像帶、存儲卡或WEB上。數(shù)字視頻的存儲格式包括AVI、ASF、MOV、MP4、MPEG、MPG、DAT、RM、FLI、FLC、WMV。桌面視頻，是指在PC機(jī)上創(chuàng)建和播放的視頻?；赪EB的視頻，是指被嵌入在網(wǎng)頁中并用瀏覽器來訪問的視頻。DVD視頻，是指存儲在DVD上的以DVD格式存放的視頻。PDA視頻，是指那些可

9、在PDA或移動設(shè)備（如手機(jī)）屏幕上觀看的小格式視頻。2.5.4 視頻信息數(shù)字視頻如何使用？2.6 數(shù)據(jù)瘦身數(shù)據(jù)壓縮多媒體信息的主要類型有：文字或文本 、聲音 、圖片、矢量圖、位圖、視頻和動畫。在多媒體系統(tǒng)中，為了達(dá)到令人滿意的圖像、視頻畫面質(zhì)量和聽覺效果，必須解決視頻、音頻數(shù)據(jù)的大容量存儲和實(shí)時傳輸問題。但數(shù)字化的圖像、視頻、音頻的數(shù)據(jù)量是十分巨大的。這些多媒體數(shù)據(jù)之間往往具有很大的相關(guān)性和冗余性，具有很大的壓縮潛力。2.6.1 引子數(shù)據(jù)壓縮是對數(shù)據(jù)重新進(jìn)行編碼，以減少所需存儲空間的通用術(shù)語。數(shù)據(jù)壓縮是可逆的，因此數(shù)據(jù)可以恢復(fù)成原狀。數(shù)據(jù)壓縮的逆過程有時也稱為解壓縮、展開等。當(dāng)數(shù)據(jù)壓縮之后，文

10、件變小了。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以用到文字、圖像、聲音和視頻數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以由軟件或計(jì)算機(jī)硬件來實(shí)現(xiàn)。用來對圖像、聲音和視頻文件進(jìn)行壓縮和解壓縮的硬軟件過程稱為多媒體數(shù)字信號編解碼器。2.6.1 引子如何進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮呢？音頻壓縮技術(shù)指的是對原始數(shù)字音頻信號流（脈沖編碼調(diào)制PCM編碼）運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)字信號處理技術(shù)，在不損失有用信息量，或失真可忽略的條件下，降低（壓縮）其碼率，也稱為壓縮編碼。它相應(yīng)的逆變換，稱為解壓縮或解碼。一般來講，可以將音頻壓縮技術(shù)分為無損壓縮及有損壓縮兩大類，而按照壓縮方案的不同，又可將其劃分為時域壓縮、變換壓縮、子帶壓縮，以及多種技術(shù)相互融合的混合壓縮等等。在音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)化方

11、面取得巨大成功的是MPEG-1音頻。2.6.2 聲音壓縮MP3是一個數(shù)據(jù)壓縮格式。它丟棄掉脈沖編碼調(diào)制（PCM）音頻數(shù)據(jù)中對人類聽覺不重要的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到了小得多的文件大小。MP3是利用MPEG-1音頻（MPEG Audio Layer 3） 的技術(shù)，將音樂以1:10 甚至 1:12 的壓縮率，壓縮成容量較小的文件，非常好的保持了原來的音質(zhì)。MP3體積小，音質(zhì)高的特點(diǎn)。便攜式媒體播放器（指MP3播放器）的工作：首先將MP3從內(nèi)存中取出并讀取存儲器上的信號到解碼芯片對信號進(jìn)行解碼通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號再把轉(zhuǎn)換后的模擬音頻放大低通濾波后到耳機(jī)輸出口。2.6.2 聲音壓縮什么是MP3

12、?像壓縮編碼技術(shù)從不同的角度出發(fā)，有不同的分類方法。根據(jù)壓縮過程有無信息損失，可分為有損編碼和無損編碼。有損編碼又稱為不可逆編碼，是指對圖像進(jìn)行有損壓縮，致使解碼重新構(gòu)造的圖像與原始圖像存在一定的失真，即丟失了了部分信息。有損壓縮多用于數(shù)字電視、靜止圖像通信等領(lǐng)域。無損壓縮又稱可逆編碼，是指解壓后的還原圖像與原始圖像完全相同，沒有任何信息的損失。這類方法能夠獲得較高的圖像質(zhì)量，但所能達(dá)到的壓縮比不高，常用于工業(yè)檢測、醫(yī)學(xué)圖像、存檔圖像等領(lǐng)域的圖像壓縮中。以. b m p為擴(kuò)展名的文件通常包含有沒有壓縮過的位圖文件。而以. t i f，. p c x和. j p g為文件擴(kuò)展名的文件包含有壓縮過

13、的位圖文件。2.6.3 圖像壓縮JPEG的原義是“多灰度靜止圖像的數(shù)字壓縮編碼” (簡稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn))，這是一個適用于彩色和單色多灰度或連續(xù)色調(diào)靜止數(shù)字圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。它包含兩部分：第一部分是無損壓縮；第二部分是有損壓縮。GIF(Graphics Interchange Format)的原義是“圖像互換格式”,GIF文件的數(shù)據(jù)，是一種基于LZW算法的連續(xù)色調(diào)的無損壓縮格式。GIF圖像文件的數(shù)據(jù)是經(jīng)過壓縮的，而且是采用了可變長度等壓縮算法。GIF格式的另一個特點(diǎn)是其在一個GIF文件中可以存多幅彩色圖像，如果把存于一個文件中的多幅圖像數(shù)據(jù)逐幅讀出并顯示到屏幕上，就可構(gòu)成一種最簡單的動畫。2.6.

14、3 圖像壓縮什么是JPEG和GIF？由于視頻是連續(xù)的靜態(tài)圖像，因此其壓縮編碼算法與靜態(tài)圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處，但是運(yùn)動的視頻還有其自身的特性，因此在壓縮時還應(yīng)考慮其運(yùn)動特性才能達(dá)到高壓縮的目標(biāo)。在視頻壓縮中常用以下壓縮算法：有損壓縮和無損壓縮、幀內(nèi)和幀間壓縮、對稱和不對稱編碼。常用的算法是由ISO制訂的，即JPEG和MPEG算法。在非線性編輯中最常用的是MJPEG算法，即Motion JPEG。MPEG-I用于VCD節(jié)目中，MPEG-II用于VOD、DVD節(jié)目中。Video for Wi n d o w s、Q u i c k Ti m e和M P E G是進(jìn)行編碼、壓縮、存儲和播放數(shù)字視頻時常常采用的格式。2.6.4 視頻壓縮AVI格式 MPEG格式MOV格式WMF格式RM格