软考笔记——多媒体部分

媒体包括两点含义：一是指信息的物理载体，即存储区和传递信息的实体；二是指承载信息的载体，即信息的表现形式或传播形式。

 

超媒体：为了将不同的媒体能够有机地连接起来，往往按照实际需要建立一种链接机制或结构，这种链接机制或结构被称为超媒体。通常，如果信息主要是以文字的形式表示，那么称为超文本；如果还包括含有图形、影视、动画、音乐或其他媒体，一般称为超媒体。互联网的WWW应用是超媒体技术最好的例子。

 

声音信号的数字化

声音信号是一种模拟信号，计算机要对它进行处理，必须将它转换成为数字声音信号，即用二进制数字的编码形式来表示声音。最基本的声音信号数字化方法是取样-量化法，分为3个步骤：

 

①  采样：采样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的信号。在某些特定的时刻获取声音信号幅度叫做采样，由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。采样定理是选择采样频率的理论依据，为了不产生失真，采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍。因此，语音信号的采样频率一般为8kHz，音乐信号的采样频率则应在40kHz以上。采样频率越高，可恢复的声音信号分量越丰富，其声音的保真度越好。

②  量化：量化处理是把在幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换为离散值（数字量）表示，因为量化过程也称为A/D转换（模数转换）。量化后的样本是用二进制数来表示的，二进制位数的多少反映了度量声音波形幅度的精度。

③  编码：经过采样和量化处理后的声音信号已经是数字形式了，但为了便于计算机的存储、处理和传输，还必须按照一定的要求进行数据压缩和编码，即选择某一种或几种方法对它进行数据压缩，以减少数据量，再按照某种规定的格式将数据组织成为文件。

 

计算机中数字声音的两种表示方法：一、波形声音（也称为自然声音），通过对实际声音的波形信号进行数字化（取样和量化）而获得，它能高保真对表示现实世界中任何客观存在的真实声音。波形声音的数据量比较大。二、合成声音，它使用符号（参数）对声音进行描述，然后通过合成的方法生成声音。例如，MIDI音乐，合成语音等。虽然没有自然声那么真实、逼真，但数据量要比波形声音小很多，而且能产生自然界中不存在的声音，其编辑处理也比波形声音更加方便一些。

 

常见的音频编辑操作有：声音的分段、拼接、音量调整、降低采样频率、均匀化、时间扩展、声音的各种效果处理（如颤抖、延时、混响、音频变换）等。

 

一小时数字语音的数据量大约是28MB，一小时数字波形声音（如CD）的数据量大约是635MB。可见数字波形声音数据量非常大，因此在编码的时候常常要采用压缩的方式来压缩数字数据以较少存储空间和提高传输效率（降低传输带宽）。

 

对于有高保真度要求的全频带声音，又有其带宽达到20KHz以上，又有多声道的要求，数据量相当客观，对压缩编码的要求更高。全频带声音的压缩编码方法与数字语音的处理方法不同，它不但依据波形本身的相关性，而且还利用人的听觉系统来达到压缩声音的目的。这种编码叫感知声音编码。在国际标准MPEG中，先后为视频图形伴音的数字宽带声音制定了MPEG-1 Audio，MPEG-2 Audio，MPEG-2AAC, MPEG-4 Audio等多种数据压缩编码的标准。

图形和图像的区别？

 

（1）      基本的色彩理论

度量彩色光的三个要素：亮度、色调、色饱和度。

（2）      三基色原理

任何一种颜色都可以用3中基本颜色按不同比例混合得到，绝大多数颜色的光可以分解成R, G, B三种颜色光。

（3）      彩色空间

数字图像的生成、存储、处理及显示时对应不同的彩色空间，任何一种颜色都可以在三种彩色空间中精确描述。①RGB彩色空间；②CMY彩色空间；③YUV彩色空间。

 

 

计算机中的图形数据表示：

 

两种常用形式，一是几何图形或矢量图形，简称图形，二是点阵图像或位图图像。

 

矢量图形，是用一系列计算机指令来描述和记录一幅图的内容。其实质是用数学的方式（算法和特征）来描述一幅图形图像，在处理图形图像时根据图元对应的数学表达式进行编辑和处理。矢量图的任意变换不会破坏图像的画面，但是，用矢量图形格式表示复杂图像，将需要花费大量的时间进行变换、着色、处理光照效果等，因此矢量图形主要用于表示线框型的图画、工程制图、美术字等。

 

位图图像，是指用像素点来描述的图。图像一般是摄像机或扫描仪等输入设备捕捉十几场景画面，离散化为空间、亮度、颜色（灰度）的序列值。位图图像在计算机内存中由一组二进制位组成，这些位定义图像中每个像素点的颜色和亮度。位图适合于表现比较细腻、层次较多、色彩较丰富、包含大量细节的图像，并可直接、快速地在屏幕上显示出来，但占用存储空间较大，一般需要进行数据压缩。

 

 

图像的属性

 

（1）      分辨率

两个概念：显示分辨率，图像分辨率。图像分辨率确定的是组成一幅图像像素数目，而分辨率确定的是显示图像的区域大小。它们之间的关系：

①  图像分辨率大于显示分辨率时，在屏幕上只能显示部分图像。例如，当图像分辨率为800X600，屏幕分辨率为640X480时，在屏幕上只能显示一幅图像的64%左右。

②  图像分辨率小于屏幕分辨率时，图像只占屏幕的一部分。

（2）      图像深度

图像深度是指存储每个像素所用的位数，也用于度量图像的色彩分辨率。图像深度确定彩色图像的每个像素可能有的颜色数。例如，一幅彩色图像的每个像素用RGB3个分量表示，若3个分量的像素位数分别是4,4,2，则最大颜色数目为2¹⁰，就是说像素的深度为10位，每个像素可以是2¹⁰种颜色中的一种。

（3）      真彩色和伪彩色

例如，用RGB 8：8：8方式表示一幅彩色图像，也就是RGB分量都用8位来表示，可生产的颜色数就是2²⁴，每个像素的颜色就是由其中的数值直接决定的。

 

 

图形图像转换

 

可采用光栅化（点阵化）技术将图形转换成图像；采用图形跟踪技术可以将图像转换成图形，一般可以通过硬件（IO设备）或软件实现图形和图像之间转换。

 

 

图像的压缩编码

 

可用“图像数据量=图像总像素X图像深度/8(B)”来估算数据量。例如，一幅640X480的256色图像，其文件大小约为640X480X8/8=300KB。采用压缩编码技术，减少图像的数据量，是提高网络传输速度的重要手段。

 

无损压缩编码有：形成长度编码；增量调制编码；霍夫曼编码。

有损压缩编码有：预测编码；变换编码；适量编码和基于模型的编码。

 

多媒体数据压缩编码的国际标准：JPEG, MPEG, H.261

 

图形、图像文件格式：BMP, GIF, TIFF, PCX, PNG, JPEG, Targe, WMF, EPS, DIF, CDR

 

 

动画与视频

 

动画的本质是运动。根据运动控制方式可将计算机动画分为实时动画和逐帧动画两种。

 

实时动画采样各种算法来实现运动物体的运动控制，常用算法有：运动学算法、动力学算法、反向运动学算法、反向动力学算法、随机运动算法等。在实时动画中，计算机对输入的数据进行快速处理，并在人眼觉察不到的时间内将结果随时显示出来。

 

彩色电视的制式：电视信号的标准也称为电视的制式，制式的区分主要在于帧频的不同、分辨率的不同、信号带宽和载频的不同、彩色空间的转换关系不同等。

 

数字视频标准：采样频率、分辨率、数据量。

 

视频文件格式：GIF, Flic, AVI, Quick Time, MPEG, RealVideo,

 

 

多媒体网络

 

流媒体，是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，而流媒体技术是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理之后放到专用的流服务器上，可边下载边观看、收听，而不需要等到整个多媒体文件下载完就可以即时观看和收听的技术。

多媒体计算机系统

 

目前PC机的多媒体功能大都是通过附加插件和设备实现的，如视频卡、音频卡、3D图形卡、网络卡以及CD-ROM驱动器、扫描仪、数码相机等。一个完整的多媒体计算机系统由多媒体计算机硬件和多媒体计算机软件组成。