数字媒体导论

数字媒体导论

1.媒体是信息的_载体,是人们表达思想、情感所使用的手段、方式。

2.多媒体技术具有多样性、集成性、实时性、以及_交互性_四个方面的特征。

3.目前网络多媒体解决方案主要是从_减小文件体积_和_采用流媒体技术_两个方面入手。

4.多媒体技术中媒体信息有哪六种表现方式？

符号文本、声音、图形、图像、视频、动画（疑问：这些都属于感觉媒体）

5.比较图形与图像，视频与动画的区别；

图形（graphics）：用数学的方法来描述图像，是图像的一种抽象表达方式；

图像（image），即位图图像（bitmap）：是多媒体技术中最重要的信息表达形式；

视频（video）：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示；

动画（animation）：也是动态图像的一种；

PCM：是一种把模拟信号转换为数字信号最基本的编码方法，主要包括采样、量化和编码3个过程：

采样：在某些特定的时刻对模拟信号进行测量，即每隔一定的时间测量一次声音信号的幅值；把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的采样信号；

样本：每次采样都记录下原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；将一系列的样本连接起来，就可以描述一段声波了

均匀采样：采样的间隔时间相等

采样频率：一秒种采样的次数；HZ;采样频率越高，单位时间内采集的样本数越多，得到的波形越接近原始波形，音质越好，数字化声音的数据量也越大

量化：是按“四舍五入”或其它方法将采样得到的数值限定在几个有限的数值中，将采样信号转换为时间离散、幅度离散的数字信号；

样本精度（sample precise）：反映度量声音波形幅度的精度

编码：按一定的格式把离散的量化数值加以记录，即将量化后的信号转换成一个二进制编码组输出；并在有用的数据中加入一些用于同步、纠错和控制的数据；

数据率：数字化或还原1秒钟声音（未压缩）所需传输的数据位数。

未经压缩的数字声音的数据率(b/s) =采样频率(Hz)*样本精度(bit)*声道数

例：计算一分钟未经压缩的高保真立体声数字声音文件的大小；

高保真立体声

数据传输率

一分钟音频数据量

1.每秒钟采集的声音样本数目，称作_____,存储每个声音样本所用的二进制位数，叫做_____;

2.采样频率的高低是根据奈奎斯特理论和声音信号本身的最高频率决定的。即：采样频率不应低于声音信号最高频率的______.这样就能把以数字表达的声音还原成原来的声音，这叫作无损数字化。因此，高保真声音信号最高频率约为20kHz，采样频率就选为______;

3.假设目前正在使用麦克风进行录音，采样频率设为22kHZ,量化选为16位，在不采用压缩技术的情况下，计算录制57秒的立体声文件大约需要多少空间？

原始位图图像数据量大小＝图像尺寸×色彩深度（bit）×图像分辨率^ 2

1.简述RGB、HSB、CMYK、YUV、Lab颜色模型的原理、特点及应用领域；（表格）

从存储原理、文件体积、操作灵活性、色彩表现力、显示速度、适用领域等方面比较位图和矢量图的不同；（表格）

2.什么是图像的采样？色彩深度指的是什么？

3.比较数字图像分辨率及屏幕分辨率？

4.一幅未经压缩处理的尺寸大小为4inch×5inch，图像分辨率为72dpi的真彩色图像，试计算该数字图像数据量大小？

1.从平台依赖性、画质、色彩表现力等方面简述gif、jpg、tiff、png图像文件格式各自特点；（表格）

GIF：跨平台,采用无损压缩存储（LZW），图像质量较高,一个文件里可存储多幅图像，能够将多幅图像按一定时间间隔显示，形成简单动画

支持渐显方式（“从朦胧到清晰”）

色彩表现力不够：<256色；不能存储HSB或CMYK模型的数据。

JPEG：适用范围很广的静态图像数据压缩标准；

使用了有损压缩算法，牺牲了一部分的图像数据来达到较高的压缩率，但这种损失很小，以致人们很难察觉；灵活（DC)：在压缩时可以再调节图像的压缩比和图像保真度，根据需要得到不同质量和不同文件大小的图像；压缩累计80%；“从上往下”一行一行显示；适合存储色彩丰富的照片

TIFF：图像格式复杂、存储信息多；<优点>与计算机结构、OS、图形硬件无关；

适合广泛的应用程序；容许多达48位的色彩深度（RGB各16位）；除了一般图像处理常用的RGB模式之外，还能够接受CMYK等多种不同的图像模式。可以存储多幅图像能提供多种不同的压缩数据的方法，便于使用者选择（无损、有损皆可）<缺点>虽全面但过于复杂，需要大量的编程

PNG：综合了JPG和GIF格式的优点，某种程度上可以取代格式复杂的TIFF；压缩比比GIF还要高（无损压缩）；48位真彩色；一个png文件只只能存放一幅图像

例1：计算存储3分30秒的CD音质立体声歌曲所需的存储空间

44.1kHz×16×2×210秒= 37044KB = 36.2M

（未经压缩的数字声音的数据率(b/s) =采样频率(Hz)*样本精度(bit)*声道数）

例2：存储一幅帧分辨率为720×576的的静态真彩色图像需要的存储空间：720×576 ×3B≈1.2MB

真彩色色彩深度24bit，即3个字节

例3：计算1分钟DVD视频产生的数据量（分辨率为720×576 ，每秒25帧）不含音频数据

1.2MB×25×60≈1.76GB

1）无损压缩

统计式：Huffman编码、算术编码（AC）、行程编码（RLC)；字典式（LZW）编码

2）有损压缩：JPEG、MPEG

1. 简述多媒体数据压缩的可能性？

2. 设某信源有5种符号x={A1，A2，A3，A4，A5}。在数据中出现的概率p={0.25，0.22，0.20，0.18，0.15}，试给出Huffman 编码方案，写出每个符号对应的Huffman 编码。

3. 下列矩阵为计算机屏幕上某数字图像（色彩深度为24位真彩色）的一个截取片断，试对该片断像素数据进行行程编码（行程长度取1Byte ），并计算可节省多少字节的存储空间。（提示：计算机采用逐行扫描）

4. 假设有4个符号的信源，它们的概率如下所示:

符号 概率 初始编码间隔

00 0.1 [0，0.1）

01 0.3 [0.1，0.4）

10 0.2 [0.4，0.6）

11 0.4 [0.6，1）

输入序列为：10 00 11 00，请对该输入序列进行静态算术编码。

5. 假设有4个符号的信源，它们的概率如下所示

符号 概率 初始编码间隔

a 0.2 [0，0.2）

e 0.3 [0.2，0.5）

i 0.1 [0.5，0.6）

o 0.2 [0.6，0.8）

u 0.1 [0.8，0.9）

l 0.1 [0.9，1）

对某输入字符串进行算术编码，已知输出编码为0.23，试解码出输入字符串的前3个字符。

6.输入序列为：“caa ”，请对该输入序列进行动态自适应算术编码。（运算过程及结果保留两 位小数即可）

假设初始时它们的概率如下所示:

符号 概率 初始编码间隔

a 1/5 [0，0.2）

B 1/5 [0.2，0.4）

c 1/5 [0.4，0.6）

d 1/5 [0.6，0.8）

e 1/5 [0.8，1）

7.4.设有输入字符流bbcab ，试对其进行LZW 编码（假定初始字典为a:1；b:2；c:3）。 5000004000003000002000001⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢

⎥⎢⎥⎣⎦