大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維視角 課件 2.9 圖像和視頻信息的編碼

圖像和視頻信息的編碼計(jì)算機(jī)信息表示章名：節(jié)名：顏色的數(shù)字化圖像的數(shù)字化視頻的數(shù)字化123課程導(dǎo)入多媒體信息編碼聲音圖形、圖像視頻模擬聲音信號(hào)采樣量化編碼數(shù)字音頻0100100011011101......顏色的數(shù)字化

RGB模型國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定：將700nm（紅）546.1nm（綠），435.8nm（藍(lán)）這三個(gè)色光定為三基色。每種光的強(qiáng)度：256個(gè)級(jí)別（0~255）每種光的顏色用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示顏色的數(shù)字化RGB0~2550~2550~2550000000011111111~8個(gè)二進(jìn)制位24個(gè)二進(jìn)制位

表示顏色種類：

256×256×256=16777216

顏色的數(shù)字化（0,0,0）黑色（255,255,255）白色（255,255,0）黃色（255,0,0）紅色顏色的數(shù)字化

32位真彩色是什么意思？RGB模型（3個(gè)字節(jié)）+灰度信息（1個(gè)字節(jié)）

一張完整的圖片如何數(shù)字化呢？圖像的數(shù)字化圖像的數(shù)字化過(guò)程：采樣、量化和編碼圖像的采樣：空間連續(xù)坐標(biāo)（x,y）的離散化→將圖像編程若干個(gè)點(diǎn)→像素點(diǎn)圖像的數(shù)字化圖像的采樣：沿x方向以等間隔采樣，采樣點(diǎn)為m

沿y方向以等間隔采樣，采樣點(diǎn)為n得到一個(gè)m×n的離散樣本矩陣像素點(diǎn)就是m×n個(gè)圖像的數(shù)字化圖像的量化：每個(gè)像素顏色所使用的二進(jìn)制位數(shù)稱為像素深度1位黑白圖像8位256色或256級(jí)灰度圖像32位真彩色（表示224種顏色）圖像的數(shù)字化圖像的編碼：對(duì)每個(gè)像素編碼，然后按行組織起一行中所有像素的編碼，再按順序?qū)⑺行械木幋a連起來(lái)，就構(gòu)成了整幅圖像的編碼。模擬圖像采樣量化編碼數(shù)字圖像0100100011011101......

圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像的重要屬性：分辨率圖像采樣的點(diǎn)數(shù)叫做“圖像分辨率”，用點(diǎn)的“行數(shù)×列數(shù)”表示3840×21601920×1080相同尺幅的圖像，分辨率越高，像素深度值越大，圖像越逼真，占用存儲(chǔ)空間越大

圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像大小的計(jì)算公式圖像字節(jié)數(shù)=行數(shù)×列數(shù)×顏色深度÷8（位）例：?jiǎn)栆粡埛直媛蕿?264*2448的24位真彩圖像占用的存儲(chǔ)空間是多少？3264×2448×24÷8÷1024÷1024≈22.86M圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像的分類圖像（點(diǎn)陣圖）：在空間和亮度上離散化后，以點(diǎn)陣形式描述圖形（矢量圖）：用計(jì)算機(jī)程序通過(guò)計(jì)算生成圖，是用數(shù)學(xué)方法描述常見(jiàn)的圖像文件

.BMP：位圖格式文件，圖形和圖像通用，不壓縮，占用磁盤空間大.GIF：壓縮比高，磁盤占用空間小，適合網(wǎng)上傳輸交換，不能存儲(chǔ)超過(guò)256色圖像，可以包含動(dòng)畫的圖片文件.TIF：支持壓縮和非壓縮，適合不同平臺(tái)之間圖像交換.JPEG,JPG：壓縮比高占用磁盤空間小，適合大量圖像處理，網(wǎng)絡(luò)傳輸.WMF：Windows剪貼板及印刷領(lǐng)域使用，屬于矢量圖形.PNG：流式圖像文件，壓縮比高，無(wú)損壓縮，適合網(wǎng)上傳輸，支持Alpha通道圖像制作，不支持動(dòng)畫功能視頻的數(shù)字化視頻：由一系列的靜態(tài)圖像按照指定的次序排列而成，每幅圖像稱為一幀。視頻的數(shù)字化正如像素是一幅數(shù)字圖像的最小單元一樣，幀是視頻的最小和最基本的單元。幀率：屏幕上每秒顯示幀的數(shù)量

NTSC:30幀/秒（美國(guó)、加拿大、日本等）

PAL:25幀/秒（德國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等）視頻的數(shù)字化視頻數(shù)字化過(guò)程：在一定時(shí)間內(nèi)，以同樣的速度對(duì)每幀視頻進(jìn)行采樣、量化和編碼，實(shí)現(xiàn)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換視頻存儲(chǔ)容量（未壓縮）圖像容量+音頻容量

視頻的數(shù)字化例：一段時(shí)長(zhǎng)為1分鐘，分辨率為640×480的錄像（25幀/分，真彩色），CD音質(zhì)，未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)量為：圖像容量：640×480（像素）×3（字節(jié)/像素）×25（幀/分鐘）×60（秒/分鐘）=1382400000字節(jié)≈1.28GB音頻容量：44100×16（位）÷8×2×60=10335.9KB≈10.1MB視頻容量：1.28GB+10.1MB常見(jiàn)的視頻格式和流媒體文件格式

.AVI：采用有損壓縮，壓縮比高，已成為Windows視頻文件標(biāo)準(zhǔn).MPG：按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮的全視頻文件.WMA：獨(dú)立于編碼方式的標(biāo)準(zhǔn)，可以直接在網(wǎng)上實(shí)時(shí)觀看視頻，屬于網(wǎng)絡(luò)流媒體，播放器是MediaPlayer.RM：壓縮比高，文件小適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，屬于網(wǎng)絡(luò)流媒體，播放器是RealPlayer.