多媒体数据基础

矢量图是用数学方法描述的一系列点、线、弧和 其他几何形状，因此存放这种图使用的格式称为 矢量图格式，存储的数据主要是绘制图形的数学 描述；点位图也称光栅图（raster graphics）， 这种图是由像素点组成的，如图2-4（b），因此 存放这种图使用的格式称为点位图格式，存储的 数据是描述像素的数值。
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2.2.3 视频和动画文件的存储
多媒体中的一幅640×480的256色彩图像所占的 数据量为300kB；动态视频要求每秒播放25～30帧图 像，因而以640×480的窗口播放256色彩色视频图像、 具CD音质的立体声，就要求每秒处理约9MB的数据， 即使采用一片容量为650MB的CD－ROM盘也仅能存储约 75.6秒的视频图像，因此，动画和视频文件的压缩是 十分必要的。
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2.2.2 视频和动画文件格式
2、MOV文件格式 MOV文件格式是QuickTime for Windows所
使用的视频文件格式。和AVI文件相同，MOV文件 也使用了Intel公司的Indeo视频压缩技术把视频 和音频信号混合交错在一起，但具体实现不同。 一般认为MOV文件图像较AVI好，但这只是相对而 言，因为不同版本的AVI和MOV文件的画面质量是 很难进行比较的。
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2.3.1 声音的基本概念
声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声 波。声音信号的三个基本参数是频率、幅度和音 色。信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，用 Hz表示。人的听觉能够听到的声音频率范围是 20Hz~20KHz，因此，在多媒体技术中，处理的信 号主要是音频信号，它的频率范围为20Hz~20KHz。 幅度又称为响度，即声音的大小，它取决于声波 振幅的大小。音色是由混入基音的泛音所决定的， 每个基音又都有其固有的频率和不同音强的泛音， 从而使得每个声音具有特殊的音色效果。
如果对图像文件进行压缩处理，可以大幅度地 减少图像文件所占用的存储空间。
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2.2.1 视频和动画的基本概念
1、动画 动画就是利用具有连续性内容的静止画面，一
幅接着一幅高速地呈现在人们的视野之中。动画利 用了人类眼睛的“视觉暂留效应”，人在看物体时， 物体在大脑视觉神经中的滞留时间约为（1/24）秒。 如果每秒更换24或更多的画面，那么，前一个画面 在人脑中消失之前，下一个画面就进入人脑，使人 们感觉到动态的变化效果。传统的动画制作过程相 当复杂，随着计算机技术的发展，人们开始用计算 机进行动画的创作，并称其为计算机动画。
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2.3.2 声音文件的格式和分类
4、 MP3音乐 随着计算机网络的普及和发展，MP3格式的音
乐越来越受到人们的欢迎。因为这是一种压缩格式的 声音文件，音质好，数据量小是它的最大优点。
MP3是一种数据音频压缩标准方法，它的 全称是MPEG－Layer 3，是VCD影像压缩标准MPEG的一 个组成部分。用该标准制作储存的音乐就是MP3音乐。 因为MP3是经过压缩产生的文件，因此需要一套MP3播 放软件进行还原。
因此，图像又叫做“位图”，其形式如图2-1所示。
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2.1.1 图像的基本概念
2、图形。 图形是计算机在平面直角坐标系和空间坐标系
中，通过对运算表达式进行矢量运算和对坐标数据进 行描述而形成的运算结果，由具有方向和长度的矢量 线段构成。图形的描述是使用坐标数据、运算关系以 及颜色描述数据。因此，图形又叫做“矢量图”，如 图2-2所示。
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2.1.2 图像文件格式
1、BMP格式 BMP是标准的Windows和OS/2的图形图像的基本
位图格式，是一种与设备无关的图形文件格式，是 Windows软件推荐使用的一种格式。随着Windows的 普及，BMP已使用得相当广泛，Windows应用程序 PaintBrush便以此格式存取图形文件。BMP文件有 压缩和非压缩之分，压缩方法采用行程长度编码 （run-length encoding, RLE），一般作为图像资 源使用的BMP文件都是不压缩的。BMP支持黑白图像、 16色和256色的彩色图像以及RGB真彩色图像。
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2.1.2 图像文件格式
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2.1.2 图像文件格式
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2.1.2 图像文件格式
4、PCX文件格式 PCX文件可以分为3类：各种单色PCX文件、不
超过16种颜色的PCX文件和具有256色的PCX图像文 件。PCX格式是微机上使用最广泛的图像文件格式 之一，绝大多数图像编辑软件，如：Photo Style， CorelDRAW和Windows中的画笔等均能处理这种格式。 而且各种扫描仪得到的图像均能存储为PCX格式的 文件。PCX文件格式使用行程长度编码（RLE/RLC） 方法进行压缩，压缩比适中，压缩和解压缩速度快，
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2.3.2 声音文件的格式和分类
1、WAV文件 WAV文件也称为波形文件，是Windows所使用的标
准数字音频，文件的扩展名是WAV。它是对实际声音 进行采样所得到的数据。波形文件最大的缺点就是文 件太大，不适合长时间记录声音。例如，同样半小时 的立体声音乐，MIDI文件只有200KB左右，而WAV文件 则要差不多300MB。由于波形文件记录的是声音的数 字化数据，所以可用一些声音工具软件对其进行处理， 如加快或放慢放音速度，对声音进行重新组合等。
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2.1.1 图像的基本概念
3、图像的描述。 描述一幅图像主要有分辨率、像素深度、真/伪彩
色等。 图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量
方法。 度是指存储每个像素所用的位数，它也是用来度
量图像的分辨率。 彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，
有R，G，B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示 设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。
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2.1.2 图像文件格式
6、PCD格式 PCD格式是Kodak公司的Photo CD专用存储
格式，一般都存在CD-ROM上，读取PCD文件要用 Kodak公司的专门软件。PCD文件中含有从专业 摄影照片到普通显示使用的多种分辨率的图像， 所以都非常大。由于Photo CD的应用非常广， 许多图像处理软件都可以将PCD文件转换成其他 标准图像文件。
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2.2.1 视频和动画的基本概念
2、视频 视频也是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的
速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出 连续运动的画面。因此，动画与视频从视觉角度看应 该是一样的。其实，划分动画与视频的依据应该是生 成它们的手段，如果利用摄像机进行现场拍摄而获得 的信息为视频文件，利用工具软件人为创造出来的动 作序列组成的文件称为动画。与静止图像相比，视频 媒体是一组运行图像，其速率为25帧/秒或30帧/秒。 帧是构成视频信息的基本单元。
适用于一般软件的使用。
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2.1.2 图像文件格式
5、TIF文件格式 TIF格式图像的颜色可以从单色到RGB真彩色，
其格式非常灵活，适合于所有图像应用领域。 TIF文件分成压缩和非压缩两大类，非压缩的TIF 文件独立于软硬件，使用较广泛，但压缩文件要 复杂得多。由于非压缩的TIF文件具有良好的兼 容性，压缩的TIF文件在存储时又有很大的选择 余地，所有这种格式是许多图像应用软件所支持 的主要文件格式之一。
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2.3.3 声音文件的存储
声音文件的存储量可用下式计算： 存储量（KB）=（采样频率KHZ×采样位数bit×声
道数×时间秒）/8
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2.4.1 多媒体数据冗余的产生
1、冗余的基本概念 冗余是指信息存在的各种性质的多余度。通
常，图像数据和语音数据的冗余很大。例如，广 播员读文稿时每分钟约读180字，一个汉字占两字 节，那么可以把所读汉字的文本数据量折算为360 字节；但如果对语音直接录音采样，则一秒钟的 数据量为64Kb相当于8000B，则一分钟的数据量是 480 000B，也就是说语音数据有1000多倍的文本 数据冗余。同样，有些图像也存在着很大的冗余。 可见，如何压缩图像和语音数据中的冗余是多媒
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2.2.2 视频和动画文件格式
4、DAT格式 DAT是Video CD或Karaoke CD(即卡拉OK CD，
为面向大众化消费的另一种CD标准)，DAT文件是VCD 专用的视频文件格式，也是基于MPEG压缩/解压缩技 术的视频文件格式。当计算机配备视霸卡或软解压 程序后，可利用计算机对该格式的文件进行播放。
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2.1.3 图像文件的存储
2、图像文件的长度 图像文件的长度是指存储整幅图像所需要的磁
盘字节数，计算公式是： 图像文件长度尺寸（字节数）=图像分辨率×颜色 深度÷8
例如：有一幅未经压缩的图像，它的图像 分辨率是400×300，其颜色深度是24，则这个文件 的长度400×300×24÷8=360000（字节），这就是 图像文件的存储长度。
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2.2.2 视频和动画文件格式
3、 MPG格式 MPG文件是最新的数字视频标准文件，也称为
系统文件或隔行数据流，是采用MPEG方法进行压 缩的全运动视频图像。许多视频处理软件都支持 该文件格式。在一定条件下，可在1024*768的分 辨率下以每秒24，25或30帧的速度播放128 000种 颜色的全运动视频图像和同步CD音质的伴音。
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2.2.2 视频和动画文件格式
1、AVI文件格式 AVI文件格式是Video for Windows所使用
的文件格式，其扩展名为AVI。它采用了Intel 公司的Indeo视频有损压缩技术把视频和音频信 号混合交错地存放在一个文件中，较好地解决 了音频信息与视频信息的同步问题，是目前较 为流行的视频文件格式。AVI文件使用的压缩方 法有多种，主要使用有损压缩方法。通常采用 纯软件的压缩和还原手段。
第二章 多媒体数据基础
2.1 图像信息处理基础 2.2 视频和动画信息处理基础 2.3 声音信息处理基础 2.4 多媒体数据的压缩技术
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2.1.1 图像的基本概念
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1、图像。
图像一般是指自然界中的客观景物通过某种系统 的映射，使人们产生视觉感受。例如：照片、图片等。 在计算机中图像是用像素点进行描述，是一组数据的 集合。有序排列的像素点表达了自然景物的形象和色 彩，图像的每个像点采用若干个二进制位进行描述，
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2.3.2 声音文件的格式和分类
3、CD-DA是数字音频（Ccmpact Disc Digital Audio） 的英文缩写，即大家日常使用的CD唱片，专业术语 把它称为红皮书标准音频，它是一种数字化的声音。 以16位，44.1kHz频率进行采样，几乎可以达到完 全再现原始声音的效果。在每一张CD唱片上能存放 长达72min的高质量的音乐。利用Windows 98的 “CD播放器”和“媒体播放机”都可以播放CD音乐。 CD音乐不是以磁盘文件方式保存的，因此不能随便 将其中一段音乐复制到其他地方，这样，使得CD音 乐的使用范围变得比较狭窄。
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2.3.2 声音文件的格式和分类
2、MIDI音乐 MIDI音乐是（乐器数字接口）的缩写，MIDI文件
的扩展名为MID。与波形文件不同，MIDI文件不对音乐 进行采样，而是对音乐的每个音符记录为一个数字， 所以与波形文件相比文件要小得多，可以满足长时间 音乐的需要。此外，MIDI只能记录标准所规定的有限 种乐器的组合，而且回放质量受到声音卡的合成芯片 的限制。近年来，国外流行的声卡普遍采用波表法进 行音乐合成，使MIDI的音乐质量大大提高。
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2.1.2 图像文件格式
7、WMF文件格式 WMF文件格式是一种比较特殊的文件格式，
可以说是位图和矢量图的一种混合体，在桌 面出版领域应用十分广泛，许多剪贴图片集 中的图像就是以这种格式存储的。
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2.1.3 图像文件的存储
1、图像文件的数据表示 在计算机中，有矢量图和点位图两种类型的图。