1.2.4多媒體信息編碼解析課件

1、多媒體信息編碼第1頁，共28頁。1234聲音數(shù)字化視頻數(shù)字化圖像數(shù)字化數(shù)據(jù)壓縮目錄第2頁，共28頁。模擬量汽車的速度鐘擺的位置花灑的水流量連續(xù)、平滑變化的量第3頁，共28頁。模擬設(shè)備：采用的是模擬信號不能存儲思考：計算機如果要存儲、處理它們（模擬量），應(yīng)該怎么辦？第4頁，共28頁。數(shù)字化也就是說將聲音、圖形、圖像、視頻轉(zhuǎn)化為二進制代碼的過程叫數(shù)字化。傳感器的作用是進行能量方式的轉(zhuǎn)化，它可以把各種物理量的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓的變化形式。通過對它們獲得的電流或電壓波形進行采樣和量化，從而變?yōu)閿?shù)字形式的數(shù)據(jù)。要將這些連續(xù)、平滑變化的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，需要通過一定的傳感器來進行采樣和量化。即將模

2、擬量變成一系列二進制數(shù)據(jù)常見的傳感器第5頁，共28頁。聲音數(shù)字化聲音是一種連續(xù)的波，聲波通過空氣的振動傳遞到人的耳膜，引起振動，形成聽覺效果。是一種模擬信號。基本方法是：采樣、量化、編碼。要把連續(xù)的波形信號儲存到計算機中，必須把連續(xù)變化的波形信號（稱為模擬信號）轉(zhuǎn)換稱為數(shù)字信號。思考： 模擬信號怎樣才能轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號呢？采樣：按一定的頻率，每隔一段時間，測得模擬信號的模擬量的值。量化：對采樣過來的點，進行數(shù)字化。 編碼：對量化的值用一組二進制來表示。數(shù)字聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級的細密程度。采樣頻率越高，量化的分辨率越高，所得數(shù)字化聲音的保真程度也越好，但是它的數(shù)據(jù)量也會越大。第6頁，

3、共28頁。聲音數(shù)字化聲卡是獲取數(shù)字音頻信息的主要設(shè)備之一，在下列選項中，聲卡具備的功能有（ ）模擬聲音信號的數(shù)字化數(shù)字音頻信號還原為模擬信號聲音信號的壓縮和解壓存儲聲音信號 。第7頁，共28頁。聲音存儲量的計算波形聲音文件存儲空間的計算公式為：采樣頻率 X 時間（秒）X 量化位數(shù) X 聲道數(shù) / 8位 （單位是字節(jié)）采集到的數(shù)據(jù)點總個數(shù)每個點所占用的二制位數(shù)例如：采用44.1KHZ的采樣頻率，位量化分辨率，立體聲雙聲道，每秒的數(shù)據(jù)量是多少字節(jié)？分析 ：位量化的分辨率，是指每個測試點采用位二進制數(shù)表示；立體聲雙聲道，是指聲道數(shù)為2。B（字節(jié)）b（位）數(shù)據(jù)量：44100*1 *16 *2 / 8=

4、176400（字節(jié)）。 一般采樣頻率為44.1KHZ，立體聲為雙聲道。如無特別說明，立體聲即雙聲道（計算時計作2)第8頁，共28頁?；泳毩?xí) 1、對一段音樂，分別用44kHz和11kHz的采樣頻率進行采樣后存儲，則采樣頻率大的 ( ) (A)存儲的空間小，音質(zhì)較好 (B)存儲的空間大，音質(zhì)較好 (C)存儲的空間小，音質(zhì)較差 (D)存儲的空間大，音質(zhì)較差影響數(shù)字音頻質(zhì)量的因素有：采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)。采樣頻率決定了聲音采集的質(zhì)量，采樣頻率越高，聲音就越真實、自然，但存儲量也越大。量化位數(shù)越大，其量化值越接近采樣值，即精度越高，但存儲量也越大。第9頁，共28頁。互動練習(xí)注：KHz中的K=10

5、00 2、錄制一個采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為32，四聲道立體環(huán)繞的WAVE格式音頻數(shù)據(jù)40秒，需要的磁盤存儲空間大約是 ( ) (A)27MB (B)225MB (C)7MB (D)27KB存儲量=44100 *40 *32 *4 / 8（B） =26.7（MB）。 第10頁，共28頁。互動練習(xí) 3、錄制一錄制一段時長15秒的WAVE格式音頻，文件屬性設(shè)置如下圖，存儲音頻文件需要的磁盤空間約為存儲量=16000 *15 *16 *1 / 8（B） =468.75（KB）。 第11頁，共28頁。視頻存儲量的計算我國采用PAL制，每秒鐘顯示幀。視頻文件存儲空間的計算公式為：時間(秒) X

6、 幀頻 X 水平像素數(shù) X 垂直像素數(shù) X量化位數(shù) / 8位(字節(jié)B)在時間段內(nèi)所播放的圖像總幅數(shù)每幅圖總像素數(shù)量每個像素進行編碼所要用的二進制位數(shù)注： PAL制為西德、英國等一些西歐國家，新加坡、中國大陸及香港、澳大利亞、新西蘭等國家采用這種制式。 NTSC制式的幀頻為每秒30幀，美國、加拿大等大部分西半球國家以及中國的臺灣、日本、韓國、菲律賓等均采用這種制式 。 SECAM制式的幀頻每秒25幀，主要集中在法國、東歐和中東一帶 。 例如： 分辨率為720*576的PAL制式的24位彩色視頻，10秒鐘長的視頻存儲需要多少字節(jié)？存儲量：10 * 25 * 720 * 576 * 24 / 8=

7、311040000B= 303750 KB= 296.63MB第12頁，共28頁。視頻存儲量的計算視頻文件存儲空間的計算公式為：時間(秒) X 幀頻 X 水平像素數(shù) X 垂直像素數(shù) X量化位數(shù) / 8位(字節(jié)B)在時間段內(nèi)所播放的圖像總幅數(shù)每幅圖總像素數(shù)量每個像素進行編碼所要用的二進制位數(shù)例如： 1秒鐘640*480像素256色的制式的視頻存儲空間是多少？存儲量：1 * 25 * 640 * 480 * 8 / 8= 768000B第13頁，共28頁?；泳毩?xí) 1、某未經(jīng)壓縮的視頻參數(shù)為：400*300像素、16位彩色，若用25幀/秒播放，則每分鐘視頻數(shù)據(jù)量約為 ( )A 5.72KB B 3

8、43.3KBC 5.72MB D 343.3MB存儲量=60 *25 *400 *300*16 / 8（B）/1024(KB) /1024(MB) 2、一段以每秒25幀播放，每幀畫面為512*384像素、24位彩色，且未經(jīng)壓縮的AVI格式視頻，正好能用一張普通650MB的CD光盤刻錄。則該視頻時長大約為 ( )A 30秒 B 46秒 C 60秒 D 90秒650*1024*1024（B）= t *25 *512 *384 *24 / 8（B）DB第14頁，共28頁。圖像數(shù)字化使用掃描儀、數(shù)碼相機、攝像頭等進行圖像和視頻數(shù)字化。圖像數(shù)字化：把一幅圖像看成有許許多多彩色或各種級別灰度的點組成，這些

9、點按縱橫排列起來構(gòu)成一幅畫，每個點稱為“像素”，再把每個點轉(zhuǎn)化為二進制代碼存儲?？v橫比稱為“圖像分辨率”。類似玩拼圖。100 X 131 像素382 X 500 像素分辨率越高，像素越多，圖像就越清晰，所需的存儲空間就越大。第15頁，共28頁。（1）、單色圖像（黑白） 單色圖像中，一個像素點只需要一個二進制位（1bit）來記錄，可以表示出兩種顏色，黑像素用“1”表示，白像素用“0”表示。2 = 21第三行的編碼為：00000000011000000第16頁，共28頁。（2）、灰度圖像 每個像素用一個字節(jié)來表示，一字節(jié)可以表示256種不同的灰度。2 = =2568 彩色圖像即RGB模式：真彩色模

10、式，以紅綠藍為基本顏色，每個分量由8位二進制數(shù)表示。即可以用3個字節(jié)來表示，每個字節(jié)分別表示此像素中的紅、綠、藍成分。那么可以表示256*256*256 (=16777216 )種顏色的組合。（3）、彩色圖像第17頁，共28頁。 下面表格以分辨率800600的位圖圖像為例，計算各種類別位圖圖像的存儲空間。 位圖圖像類別總像素一個像素所占的位數(shù)總的位數(shù)(bit位)容量(B)黑白8006001位(21=2)80060018006001/8256級灰度8006008位(28=256)80060088006008/816色彩色8006004位(24=16)80060048006004/8256色彩色8

11、006008位(28=256)80060088006008/824位真彩色80060024位8006002480060024/82色（ 21 ）每個像素需要1 位4色（ 22）每個像素需要2 位8色（ 23）每個像素需要3位顏色數(shù)位數(shù)2nn結(jié)論：4、圖像文件存儲空間的計算公式為：水平像素數(shù) X 垂直像素數(shù) X 量化位數(shù) / 8位每幅圖總像素數(shù)量每個像素進行編碼所要用的二進制位數(shù)使用n個二進制位可以表示2n種不同的信息第18頁，共28頁。（3）一幅分辨率為1024*768像素的彩色圖像，每個像素使用3字節(jié)表示，那么圖像容量是多少？想一想：（2）一幅分辨率為1024*768像素的256級灰度圖像，

12、容量是多少？（1）一幅分辨率為1024*768像素的彩色圖像，每個像素使用16位表示，那么圖像容量是多少？第19頁，共28頁。數(shù)據(jù)壓縮聲音、圖像、視頻等多媒體信息經(jīng)過數(shù)字化后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量很大，為了提高存儲、處理和傳輸?shù)男?，很多種關(guān)于圖像、聲音、視頻的壓縮(Compress)標準就制訂出來了。 數(shù)據(jù)壓縮是為了減少文件所占的存儲空間。數(shù)據(jù)之所以能夠被壓縮，首先是因為數(shù)據(jù)本身確實存在著冗余，其次是在許多情況下媒體本身允許有少量的失真。無損壓縮：能夠完全還原為原來的數(shù)據(jù)。（Winzip Winrar等壓縮文件）JPG是靜態(tài)圖像常用的壓縮格式；MP3是音樂信息常用的壓縮格式；MPEG和RM是視頻信息的

13、壓縮標準；有損壓縮：還原的數(shù)據(jù)沒有原來的精確，質(zhì)量有所損失，但在可接受的限度之內(nèi)。這種方法主要用于音頻和視頻數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。第20頁，共28頁。1、對某一段音頻進行采樣，若其他參數(shù)都相同則可使音質(zhì)最佳的采樣頻率是（ ） A 11.025KHZ B 22.05KHZ C32KHz D44.1KH練習(xí)與積累第21頁，共28頁。 3、若用數(shù)碼相機1024*768模式最多可拍50張相片， 為了拍攝多于50張相片，可把相機分辨率調(diào)為( ) (A)800600 (B)1152864 (C)1280768 (D)160012004、Windows 附件中的用“畫圖”程序繪制一張 800600 像素的 24 位

14、色圖片，分別用 BMP 格 式和 JPEG格式保存，則這兩個文件的大小是( ) （A）BMP格式的大 （B）JPEG格式的大 （C）一樣大 （D）不能確定練習(xí)與積累第22頁，共28頁。5、將采集到的聲音信息數(shù)字化的過程，稱為 ( ) (A)信息傳輸 (B)信息存儲 (C)模數(shù)轉(zhuǎn)換 (D)格式轉(zhuǎn)換6、將一幅1024*768像素的24位真彩色圖像改為黑 白圖像,其圖片存儲空間將( ) A 變大 B 變小 C.不變 D.由顯示器大小決定練習(xí)與積累第23頁，共28頁。7、錄制一段時長5 秒的WAVE 格式音頻，文件屬性 如下圖，存儲該音頻文件需要的磁盤空間約為（ ）A、（3200016625） 102

15、4 KB B、（32000165） 1024 KBC、（32000165）（81024） KB D、（320001662）1024 KB練習(xí)與積累第24頁，共28頁。12、圖像數(shù)據(jù)壓縮的主要目的是（ ） A. 提高圖像的清晰度 B. 提高圖像的對比度 C. 使圖像更鮮艷 D. 減少存儲空間13、下列屬于無損壓縮的是 ( ) (A)WAV文件壓縮成MP3文件 (B)TXT文件壓縮成RAR文件 (C)BMP文件壓縮成JPEG文件 (D)AVI文件壓縮成RM文件練習(xí)與積累第25頁，共28頁。14、一個視頻文件，每幀圖像的數(shù)據(jù)量為0.5MB，若 該視頻以25幀/秒的速度播放，則每秒鐘播放影像 的數(shù)據(jù)量

16、約為 （A）0.02MB （B）25MB （C）0.2MB （D）12.5MB 15、將800*600 像素，256色的圖像更改為1024*768 像素的24位彩色圖像，其存儲空間將（ ） A 不變 B 變大 C 變小 D 由顯示器大小決定 練習(xí)與積累第26頁，共28頁。波形聲音文件存儲空間的計算公式為：采樣頻率X時間(秒) * 量化位數(shù) * 聲道數(shù)/8位 （單位是字節(jié)） （立體聲為2個聲道）圖像文件存儲空間的計算公式為：分辨率 * 量化位數(shù) / 8位（如16位即2字節(jié)，黑白圖片為1位） （本公式的單位是字節(jié)）視頻文件存儲空間的計算公式為：時間(秒)X幀頻 * 分辨率 * 量化位數(shù)/8位（如24位色既3字節(jié)