多媒体世界

矢量图和位图




在电脑中，图像有两种表达方式：一种叫位图，另一种叫矢量 图。 位图是把一幅彩色图像分成很多像素，用几位数字指定一个像 素的颜色、亮度等属性，一幅位图是由描述每个像素的数据组 成的。这种表示方法很直观，能很精细地描述图像，但存储空 间较大。位图可以通过扫描仪、数码相机等设备获得。 矢量图是由一系列电脑指令表示一幅图，如点、线的指令等， 是用数学表达式来表达一幅图。在显示图像时，电脑是一边计 算一边显示的。 位图是由像素组成的，放大位图时，没有特殊的处理，位图会 变得很粗糙，原因是图像的尺寸变大后，像素的数量没有改变。 矢量图在放大时，不会出现这种失真，因为它存放的是绘制图 像的信息，不会因为图像大小的改变而改变。
采集和播放声音





声音是一种波，人的耳膜感受到声波的振动，通过听神经 传给大脑，于是我们就听到了声音。 声波的振幅越大，听到的声音越响，声波振动的频率越高， 听到的音高就越高。正常人的耳朵只能听到频率从20赫 兹到22千赫之间的声音。 声音是一种模拟信号，而电脑只能处理数字信息0和1。 首先要把模拟的声音信号变成电脑能够识别和处理的数字 信号，叫做数字化。然后把数字信号转变成模拟声音信号， 输出到扬声器，这叫数模转换。 把声音数字化首先对模拟信号进行采样，每隔一个很短的 时间对模拟信号取一个样本，获取模拟声音信号在此时的 电压。每一秒内采样的次数叫做采样频率，在国际单位制 中它的单位是赫兹。一般要达到比较好的数字化效果，采 样频率要在44000赫兹以上。 然后，再对每个采样样本进行数字化处理。一般比较常用 的是8位、16位量化精度。8位量化是把声音的音量从最 小值到最大值之间分成256个等级，用一个字节来表示， 每个采样样本的音量对应256个等级中的一个。16位量化 把音量分为65536个等级。 立体声是双声道的，声音分成左右两个独立的声道分别进 行处理。 数字化过程由安装在电脑中的声卡完成。经过数字化后的 声音数据在电脑上的硬盘中存储为文件，最常见的声音文 件格式是Wave文件，在Windows 7操作系统中，它的扩展 名为WAV，大小与数字化过程中的采样频率和量化精度有 直接关系。在Windows 7操作系统中，Wave文件可以用录 音机来播放。
位图文件的存储


BMP、PCX、GIF、TIF和JPG格式的文件是位图文件，文件的扩 展明指明了图像文件的标准。 位图文件有两种存储像素数据的格式。16777216色（真彩色） 的图像，一个像素的颜色可以用24位数据表示。256色的图像 可以用调色板对颜色的信息进行编码，一个像素的值对应的是 调色板的索引，而不是直接对应一个像素的颜色，调色板的索 引映射为像素的颜色。 一百万个像素，256种颜色的BMP文件，包括一个十四字节的 文件首部，一个四十字节的信息首部，一个1024字节的颜色表， 一兆字节的位图数据。文件首部的前两个字节由字符BM组成， 还包括了文件长度和位图数据在文件中的起始位置。文件的信 息首部包含了图像的高、宽、颜色数等非图形数据。这个图像 共有一百万个像素，一个像素需要八位的颜色信息，文件的这 一部分的长度是一百万个字节，字节排放的顺序是自左到右从 图像的最下面那行开始，这个文件的总大小是1001078字节。
图像压缩




位图和矢量图所占用的存储空间太大，尤其是位图 文件，一幅真彩色图像还有两兆字节的像素信息。 为了解决这个问题，必须采用图像数据的压缩技术。 图像压缩使用一定的技巧，减少描述像素的字节数。 根据压缩算法和图像文件的内容，可以把一个大图 像文件压缩五分之四以上，但是恢复后的图像模糊 不清，有些变色。 图像的压缩算法可以分为无损压缩和有损压缩。无 损压缩是用数学方法表示这些重复的数据，压缩率 比较低，有损压缩是把超过人眼对颜色的分辨能力 的极限的部分去掉，也可以较少存储空间。 常用的无损压缩文件包括GIF、PCX、TIF，有损压缩 文件包括JPG。
图像增强和特殊效果






Photoshop图像处理软件可以对图像进行各种有效的处理，如减小像 素的颜色值，对红、绿、蓝分别进行处理，锐化处理等。 图像处理算法的关键是一个叫做卷积核的小矩阵，这个3*3的核含九 个系数，为了变换图像中的一个像素，首先用卷积核中心的系数乘以 这个像素值。再用卷积核中其它八个系数乘以这个像素周围的八个像 素，把这九个乘积相加，结果作为这个像素值。每个像素重复这一过 程，对图像进行过滤，用不同的卷积核，就可以得到不同的处理效果。 模糊的卷积核由一组系数构成，每个系数小于1，它们的和恰好得1， 每个像素吸收了它们周围像素的颜色，图像有些模糊。 锐化卷积核中心的系数大于1，周围八个系数和的绝对值比中间系数 小1，图像变得更清晰。 浮雕卷积核中的系数累加和为零，背景的值为零，非背景像素的值非 零，轮廓似乎凸出于其表面。 水彩处理，对图像中的色彩进行平滑处理后，用锐化卷积核对图像中 的每个像素进行处理，这时的图像很像一幅水彩画。 把一些图像处理技术结合起来使用，就能产生一些光学效果，如光晕。
数字激光视盘VCD



Baidu Nhomakorabea
VCD盘片中存储的影视图 像和声音是采用MPEG算 法的数字信息，按照 MPEG的格式交错存放在 VCD光盘上，可以在电脑 上播放。 现在的电脑的性能有了很 大提高，足以应付流畅播 放VCD节目的需要，当然 电脑上安装一个光盘驱动 器是必要的。 在电脑上播放VCD节目要 使用专门的软件，如Xing MPEG Player、超级解霸等。
电脑编曲——MIDI



MIDI的中文译名为电子乐器数字接 口，是电子乐器和电脑的标准语言。 MIDI文件中记录的不是实际的声音 数据，而是乐谱、按键力度、效果 控制、节拍等参数，相当于一个五 线谱。所以MIDI文件要比Wave文件 小得多。 首先，由电脑产生一个MIDI调用， 由一个字节组成，其中包含了声音 的所有信息，比如乐器、音符、音 长和特效等。然后由声卡上的MIDI 合成器解释这些信息，声卡就能发 出声音了。MIDI合成器产生合成音 乐的方法有三种——FM合成法、波 表合成法和物理建模合成法。 在Windows 7中，MIDI音乐可以用 Windows Media Player来播放。
常见的音频和视频文件格式包括：视频文 件的基本格式AVI、苹果电脑和Windows 7的 视频格式MOV、MP4、网络实时播放的格式 RAM、RA、超级数字激光视盘SVCD、中国 数字激光视盘CVD。
高保真压缩音乐——MP3


ISO/MPEG语音编码标 准描述了高质量语音 数字信号的压缩编码 方法，由三个压缩效 果渐进的一组标准组 成，称为层一到层三， MP3为MPEG层三。 最流行的播放MP3的 软件是Winamp。
理解MPEG




动态影视专家组负责制订一项国际标准，叫做影视图像 和声音编码标准。凡是和动态影视专家组有关的软件和 硬件都在它们的名称前面加上MPEG的字样，如MPEG影 视、MPEG编码器、MPEG译码器等。 动态影视的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3和MPEG4。动态图像由几幅独立图形连续显示而成，每一幅图 像叫做一帧。 MPEG影视图像的压缩过程包括滤波、彩色空间变换、 数字化、分辨率变换、图像变换、量化和编码七个步骤。 MPEG算法定义了三种图像：帧内图像、帧间图像、双 向预测图像。几乎所有的压缩算法在一个预定的时间内 提供一帧帧内图像，叫做刷新。播放影视节目时，刷新 周期要短一些。
数字影视光盘DVD

DVD不仅可以用来存储影视节目，也可以用 来存储其它类型的数据。它的容量比CD盘 片大得多，最高可达18GB，一片DVD盘片 的容量相当于现在的二十五片CD盘片（CD 盘片的容量是650GB），但尺寸与CD是相 同的。它使用的是广播级质量的标准，即 MPEG-2。
其它的标准

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电脑、像素和颜色



任何一种颜色都可以由红、绿和蓝三种基本颜色按照不同的比 例混合而成，叫做RGB三基色。彩色显示器上的颜色是由三基 色混合而成。 电脑的屏幕包含着大量的像素。像素在电脑的屏幕上按行和列 的顺序排列，屏幕的分辨率由行和列的像素数量决定，如现在 新的显示器，在水平方向上显示1600个像素，在垂直方向上显 示900个像素，共有1440000个像素。 过去我们用的是黑白两色的单色系统，现在用的是16777216种 颜色的真彩色系统，一个像素由24位颜色信息来表示，红、绿、 蓝用8位表示，R、G、B都有256个等级，数值越大，对应的颜 色分量越重，三个基本色组合起来可以表示16777216种颜色。 电脑中的标准十六色包括：黑、蓝、绿、蓝绿、红、品红、深 黄、淡灰、深灰、淡蓝、淡绿、淡蓝绿、淡红、淡品红、黄和 高亮白。
在显示器上显示图像



显示器通过显示卡与电脑的其它部分相连。在电脑的屏幕上显示一幅图像的起始点是显示卡 上的显存。要显示一幅图像，首先要把图像数据存入显存中。大多数显示卡的显存使用的是 一种特殊类型的存储器，叫做视频存储器。一个像素的颜色由在显存中代表它的数据位来决 定，通过改变显存里的数值就可以改变像素的颜色。 LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为 液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有 一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的，可以发射光线，其作用 主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千 上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个 单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列， 在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个 小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时， 液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层 的过滤在屏幕上显示出来。对于彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。 通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面 都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示 出不同的颜色。 显示卡上有一个叫做数模转换器的设备，负责把显存中的数据位转换成模拟信号。用24位表 示一个像素的颜色，红色为255，蓝色和绿色为0，那么最亮的光会通过红色的单元格，蓝色 和绿色都会被过滤掉，这一像素在屏幕上就呈现出淡红色。如果红色和蓝色分量的值相等， 绿色分量的值为0，像素会呈现出品红色。 显示器的相邻两个像素点之间的距离叫做点距，在尺寸与分辨率都相同的情况下，大多数液 晶显示器的像素间距基本相同。分辨率为1024×768的15英寸LCD显示器，其像素间距均为 0.297mm(亦有某些产品标示为0.30mm)，而17寸的基本都为0.264mm。