數(shù)字媒體及應(yīng)用

第5章數(shù)字媒體及應(yīng)用本章要點(diǎn):

文本與文本處理圖像與圖形數(shù)字聲音及應(yīng)用數(shù)字視頻及應(yīng)用1/5/20231NJNU5.1文本與文本處理文本：基于特定字符集的、按一定格式組織起來(lái)的、具有上下文相關(guān)性的一個(gè)字符流，每個(gè)字符均使用編碼表示。文本展現(xiàn)（閱讀器）文本處理（文本處理軟件）文本生成電子文本文本編輯（編輯器）格式化的電子文本文本存儲(chǔ)與傳輸1/5/20232NJNU1、西文字符的編碼西文字符集（拉丁字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)等組成）標(biāo)準(zhǔn)

ASCII字符集ASCII字符集采用7位編碼每個(gè)ASCII字符以一個(gè)字節(jié)存放擴(kuò)充ASCII字符集：標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼+擴(kuò)展ASCII碼

一、字符的編碼1/5/20233NJNU2.漢字的編碼漢字是記錄漢語(yǔ)（國(guó)語(yǔ)，華語(yǔ)）的文字，屬于表意文字，它用符號(hào)直接表達(dá)詞或詞素。漢字的特點(diǎn)：數(shù)量大（我國(guó)漢字自古至今累計(jì)已超過(guò)6萬(wàn)字多個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用：港臺(tái)地區(qū)，日、韓、朝、新、馬等字形復(fù)雜，同音字多，異體字多。我國(guó)漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB2312（6763個(gè)常用簡(jiǎn)體漢字和682個(gè)非漢字字符）GBK（20902個(gè)CJK漢字和······符號(hào)）UCS/Unicode與GB180301/5/20234NJNU(1)GB2312–1980漢字編碼包括6763個(gè)漢字和682個(gè)非漢字字符

GB2312構(gòu)成：一級(jí)常用漢字3755個(gè)，按漢語(yǔ)拼音排列二級(jí)常用漢字3008個(gè)，按偏旁部首排列非漢字字符682個(gè)

GB2312構(gòu)成一個(gè)二維平面，分成94行和94列，

行號(hào)稱為區(qū)號(hào)，列號(hào)稱為位號(hào)，兩者組合就是漢字編碼。稱為區(qū)位碼。區(qū)位碼的區(qū)號(hào)和位號(hào)分別加上20H，得到國(guó)標(biāo)碼。

國(guó)標(biāo)碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位置1，得到PC機(jī)常用的

機(jī)內(nèi)碼1/5/20235NJNU以漢字“啊”為例：區(qū)位碼為：1601，表示區(qū)號(hào)16位號(hào)01對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為：00010000，00000001國(guó)標(biāo)碼對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為：00110000，00100001B機(jī)內(nèi)碼對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為：10110000，10100001B1/5/20236NJNU(2)GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)充規(guī)范總計(jì)23940個(gè)碼位，共收入21003個(gè)漢字和883圖形符號(hào)簡(jiǎn)體和繁體漢字在同一個(gè)字符集中；包含了中、日、韓認(rèn)同的全部CJK漢字；與GB2312-80保持向下兼容；1/5/20237NJNU3、UCS/Unicode與GB18030漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)(1)通用編碼字符集

UCS/UnicodeUCS實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有字符統(tǒng)一編碼(2)GB18030編碼（2000年）目的是向UCS過(guò)渡，同時(shí)與GB2312、GBK兼容，目前已經(jīng)在許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用。用1、2或4字節(jié)編碼，漢字?jǐn)?shù)達(dá)到27000多個(gè)1/5/20238NJNU二、文本的準(zhǔn)備文本信息的輸入：1/5/20239NJNU漢字鍵盤輸入漢字的鍵盤輸入編碼輸入編碼要求：易學(xué)、易記、效率高、

重碼少、容量大輸入編碼分類：數(shù)字編碼字音編碼字形編碼形音編碼用不同的輸入編碼方法輸入同一個(gè)漢字，其內(nèi)碼是一樣的1/5/202310NJNU聯(lián)機(jī)手寫漢字識(shí)別原理：用專用筆在專用書寫板上書寫漢字(或符號(hào))

計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別

用該漢字(或符號(hào))對(duì)應(yīng)的代碼進(jìn)行保存例：“漢王”手寫筆 正識(shí)率達(dá)到90%以上，識(shí)別速度超過(guò)12字/秒1/5/202311NJNU漢語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別分類：孤立語(yǔ)音/連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別小詞匯量/大詞匯量語(yǔ)音識(shí)別特定人/非特定人語(yǔ)音識(shí)別現(xiàn)狀：特定人連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別率已達(dá)到90%以上目標(biāo)：非特定人大詞匯量的連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別1/5/202312NJNU4.印刷體漢字識(shí)別輸入對(duì)于將現(xiàn)存的大量書、報(bào)、刊物、檔案、資料等輸入計(jì)算機(jī)是非常重要的手段。5.脫機(jī)手寫漢字識(shí)別輸入是一種用于將預(yù)先手寫好的文稿輸入計(jì)算機(jī)的方法，也是計(jì)算機(jī)字符識(shí)別中最困難的一個(gè)問(wèn)題。1/5/202313NJNU1、簡(jiǎn)單文本（純文本）除了表達(dá)正文的字符和幾個(gè)打印控制字符外，不含其它格式信息和結(jié)構(gòu)信息。簡(jiǎn)單文本又稱為純文本，ASCII文本，其文件的后綴為“.txt”(文本文件)簡(jiǎn)單文本為一種線性結(jié)構(gòu)，由若干行構(gòu)成，每行由若干個(gè)字構(gòu)成2、豐富格式文本在簡(jiǎn)單文本中增加格式控制和結(jié)構(gòu)說(shuō)明信息，構(gòu)成豐富格式文本RTF是一種中間格式，它的目的是使各種豐富格式文本相互交換使用，以兼容不同格式文本。三、文本的類型1/5/202314NJNU3、超文本超文本采用一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來(lái)組織信息一個(gè)超文本由若干個(gè)文本塊組成，這些文本塊稱為節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)可以是文字、圖形、圖像、聲音或視頻基于多媒體信息結(jié)點(diǎn)的超文本，也稱為超媒體。例：Windows中的

“幫助”

文件就是一種典型的超文本文本的類型1/5/202315NJNU超文本結(jié)構(gòu)

a1

a2

b2

c2

f1d1c1

b1

e1

g1h1a31/5/202316NJNU四、文本的編輯與處理1、文本編輯與文本處理文本編輯：內(nèi)容：對(duì)字(詞,句)、段落、頁(yè)面等進(jìn)行添加、刪除、

修改等操作?字的處理 ?段落的處理?頁(yè)面布局的處理目的：使文本內(nèi)容正確，版面清晰整齊、美觀大方

所見(jiàn)即所得：編輯的效果在屏幕上可以立即看到在屏幕上看到的效果與打印出來(lái)的效果一致1/5/202317NJNU2.文本處理軟件（1）面向通信的文本處理軟件

：

OutlookExpress

（2）面向辦公的文本處理軟件

：MSWord,WPS2000（3）面向印刷出版的文本處理軟件：“飛騰”排版軟件，PageMaker，PDFWriter

（4）面向網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布和電子出版的文本處理軟件：FrontPage,

PDFWriter

1/5/202318NJNU

五、文本的展現(xiàn)

過(guò)程：對(duì)文本的格式描述進(jìn)行解釋生成文字和圖表的映像（bitmap）傳送到顯示器或打印機(jī)輸出承擔(dān)文本輸出任務(wù)的軟件稱為文本閱讀器或?yàn)g覽器：嵌入在文本編輯(處理)軟件中，如微軟的Word獨(dú)立的軟件：如Adobe公司的AcrobatReader，微軟公司的IE等

1/5/202319NJNU輸出過(guò)程中字形的生成文本展現(xiàn)過(guò)程中，字符形狀的生成是一個(gè)關(guān)鍵先根據(jù)字符的字體確定相應(yīng)的字型庫(kù)（font）再按照該字符的代碼從字型庫(kù)中取出該字符的形狀描述信息然后按形狀描述信息生成字形，并按照字號(hào)大小及有關(guān)屬性（粗體、斜體、下橫線）將字形作必要的變換最后將變換得到的字形放置在頁(yè)面的指定位置處1/5/202320NJNU字形描述方法點(diǎn)陣字形：“1”表示對(duì)應(yīng)位置是黑點(diǎn)

“0”表示是空白輪廓字形：用曲線描述，精度高、字形可變， 如：Windows中的TrueType字符的點(diǎn)陣描述字符的輪廓描述1/5/202321NJNU5.2圖像與圖形數(shù)字圖像按其生成方法可以分為兩大類：通過(guò)數(shù)字化設(shè)備獲取的圖像，它們稱為取樣圖像（sampledimage）、點(diǎn)陣圖像（dotmatriximage）、位圖圖像（bitmapimage），以下簡(jiǎn)稱圖像（image）計(jì)算機(jī)合成的圖像(syntheticimage)，它們稱為矢量圖形（vectorgraphics），或簡(jiǎn)稱圖形（graphics）1/5/202322NJNU1.圖像的數(shù)字化（1）掃描:

將圖像分成M*N個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取樣（2）分色:

將每個(gè)點(diǎn)分成R、G、B三個(gè)基色。（3）取樣:測(cè)量每個(gè)取樣點(diǎn)每個(gè)分量的亮度值（4）量化：對(duì)每個(gè)分量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再用

數(shù)字量表示一、圖像的獲取1/5/202323NJNU2.數(shù)字圖像獲取設(shè)備功能：將現(xiàn)實(shí)的景物輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)種類：2D掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、3D掃描儀等1/5/202324NJNU二、圖像的表示與壓縮編碼1.圖像的表示方法與主要參數(shù)每個(gè)取樣點(diǎn)稱為像素彩色圖像用三個(gè)矩陣來(lái)表示矩陣的行數(shù)稱為垂直分辯率矩陣的列數(shù)稱為水平分辯率矩陣的元素值是像素顏色分量的亮度值一幅取樣圖像，除了像素?cái)?shù)據(jù)外，還有以下屬性：圖像分辯率：圖像在屏幕上的大小顏色空間的類型：描述彩色圖像所使用的顏色描述方法（常用的有RGB、CMYK、HSV、YUV）像素深度：各種顏色（亮度）分量的位數(shù)之和1/5/202325NJNU彩色圖像的表示藍(lán)色分量綠色分量紅色分量1/5/202326NJNU2.圖像的壓縮編碼圖像數(shù)據(jù)量的計(jì)算公式（以字節(jié)為單位）：數(shù)據(jù)量=圖像水平分辨率×圖像垂直分辨率×像素深度／8數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮的兩種類型：無(wú)損壓縮有損壓縮壓縮編碼方法的評(píng)價(jià)：壓縮倍數(shù)的大小，重建圖像的質(zhì)量（有損壓縮時(shí)）壓縮算法的復(fù)雜程度

1/5/202327NJNU圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

JPEGJPEG20001/5/202328NJNU3.常用圖像文件格式要求：熟悉常用的圖像文件名了解它們有什么特性和適用的場(chǎng)合1/5/202329NJNU數(shù)字圖象處理與應(yīng)用1.數(shù)字圖象的處理圖象處理的主要目的有以下幾個(gè)方面：（1）提高圖象的視覺(jué)質(zhì)量（2）圖象復(fù)原與重建（3）圖象分析（4）圖象數(shù)據(jù)的變換、編碼和數(shù)據(jù)壓縮（5）圖象的存儲(chǔ)、管理、檢索等。1/5/202330NJNU常用(通用)圖像編輯軟件微軟公司畫圖軟件(paint)：可查看和

編輯處理.jpg、.gif或.bmp圖像微軟公司imagingforwindowsMicrosoftPhotoEditorUleadsystem的PhotoImpactACDSystem公司的ACDSee32Adobe

PhotoShop1/5/202331NJNU3.數(shù)字圖像的應(yīng)用(1)圖像通信。包括圖像傳輸、電視電話、電視會(huì)議

等。(2)遙感。(3)醫(yī)療診斷。(4)工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。如產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程

的自動(dòng)控制等。(5)機(jī)器人視覺(jué)。對(duì)三維景物進(jìn)行理解與識(shí)別。(6)軍事、公安、檔案管理等其他方面的應(yīng)用。如軍

事目標(biāo)的偵察，制導(dǎo)和警戒，自動(dòng)火器的控制及

反偽裝，指紋、手跡、印章、人像等的處理和辨

識(shí)，古跡和圖片檔案的修復(fù)與管理等。1/5/202332NJNU四、計(jì)算機(jī)圖形1、景物形狀的計(jì)算機(jī)表示使用算法或幾何要素（如點(diǎn)、線、面、體的位置、形狀和大小）及表面材料的性質(zhì)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)景物和形體（無(wú)論是真實(shí)的還是假想的）進(jìn)行描述（modeling）需要顯示時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)觀察者的位置及光線的設(shè)定，生成該景物的圖像。

1/5/202333NJNU

2.計(jì)算機(jī)合成圖像的應(yīng)用(1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造(CAD／CAM)(2)利用計(jì)算機(jī)生成各種地形圖、交通圖、天氣圖、

海洋圖、石油開(kāi)采圖等(3)作戰(zhàn)指揮和軍事訓(xùn)練(4)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和計(jì)算機(jī)藝術(shù)(5)其它：電子出版、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)監(jiān)控、

輔助教學(xué)、軟件工程等

1/5/202334NJNU3.矢量繪圖軟件專業(yè)繪圖軟件：

AutoCADMAPInfo、ARCInfo辦公與事務(wù)處理、平面設(shè)計(jì)、電子出版等領(lǐng)域：Corel公司的CorelDraw，Adobe公司的Illustrator，Macromedia公司的FreeHand，微軟公司的MicrosoftVisio等內(nèi)嵌的繪圖軟件

1/5/202335NJNU5.3數(shù)字聲音及應(yīng)用數(shù)字聲音的特點(diǎn)：是一種連續(xù)媒體，傳輸與播放有實(shí)時(shí)性要求數(shù)據(jù)量大，對(duì)存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊蠛芨摺?/p>

數(shù)字聲音的類型：取樣（波形）聲音語(yǔ)音(300~3400Hz)全頻帶聲音(20~20kHz)計(jì)算機(jī)合成聲音合成音樂(lè)（MIDI）合成語(yǔ)音1/5/202336NJNU一、波形聲音的獲取和播放1、聲音信號(hào)的數(shù)字化：取樣（sampling）量化（quantization，ADconversion)編碼（encoding）模擬聲音信號(hào)量化數(shù)字聲音01100011001···編碼取樣1/5/202337NJNU2.波形聲音的獲取設(shè)備聯(lián)機(jī)獲取設(shè)備(聲卡)麥克風(fēng)（microphone）聲音卡（soundcard）聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)取樣、量化、壓縮、編碼、模擬聲音數(shù)字聲音脫機(jī)獲取設(shè)備：數(shù)碼錄音筆1/5/202338NJNU聲音錄制與播放的處理過(guò)程1/5/202339NJNU二、波形聲音的表示與壓縮編碼1、波形聲音的主要參數(shù)數(shù)字化的波形聲音是一種二進(jìn)制表示的串行比特流（bitstream）形式按一定的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行了壓縮編碼數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)按物理屬性(時(shí)間，聲道)進(jìn)行組織，語(yǔ)義上沒(méi)有結(jié)構(gòu)化。波形聲音的數(shù)據(jù)壓縮主要參數(shù)：samplingfrequency(取樣頻率)quantizationbits(量化位數(shù))numberofsoundchannels(聲道數(shù)目)encodingmethod(compressionmethod)(壓縮編碼方法)bitrate(碼率，比特率)，每秒鐘的數(shù)據(jù)量波形聲音的碼率

=取樣頻率

×

量化位數(shù)

×聲道數(shù)

1/5/202341NJNU2.全頻帶數(shù)字音頻的壓縮編碼1/5/202342NJNU流媒體技術(shù)、流媒體流媒體技術(shù)就是允許用戶一邊下載一邊收看(聽(tīng))音視頻連續(xù)媒體的技術(shù)。使用流式傳輸技術(shù)的音/視頻媒體，稱為流媒體。1995年出現(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)：1.等待時(shí)間大大縮短；2.減少了對(duì)緩沖容量的需求；3.降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。常見(jiàn)流媒體音頻REALNETWORK公司的RA(REALAUDIO)微軟公司的WMA(WINDOWSMEDIAAUDIO)1/5/202343NJNU四、計(jì)算機(jī)合成聲音計(jì)算機(jī)合成語(yǔ)音計(jì)算機(jī)合成音樂(lè)1/5/202344NJNU1.音樂(lè)合成（MIDI）樂(lè)曲的計(jì)算機(jī)表示方法——MIDIMessage樂(lè)曲的制作軟件——音序器存放樂(lè)曲的文件——.MID文件播放樂(lè)曲的軟件——媒體播放器樂(lè)器聲音的生成——聲卡上的音樂(lè)合成器1/5/202345NJNU

視頻(video)：隨時(shí)間變化其內(nèi)容的一組圖像(24,25,30

幀/秒),又叫運(yùn)動(dòng)圖像或活動(dòng)圖像(motionpicture)常見(jiàn)視頻信號(hào)：電視，電影，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫等視頻信號(hào)的特點(diǎn)：內(nèi)容隨時(shí)間而變化伴隨有與畫面動(dòng)作同步的聲音(伴音)5.4數(shù)字視頻及應(yīng)用一、數(shù)字視頻基礎(chǔ)1、電視基本知識(shí)電視畫面采用隔行掃描方式，圖像分奇數(shù)場(chǎng)和

偶數(shù)場(chǎng)我國(guó)采用PAL

制式，幀頻為25幀/秒，場(chǎng)頻為

50場(chǎng)/秒1/5/202347NJNU電視信號(hào)的彩色空間PAL制式的彩色電視信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，使用亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色度信號(hào)U、V來(lái)表示，與RGB表示進(jìn)行轉(zhuǎn)換1/5/202348NJNU電視信號(hào)的彩色空間使用Y、U，V彩色空間的優(yōu)點(diǎn)：Y和U，V是獨(dú)立的，因此彩色電視和黑白電視都可以使用，Y分量可由黑白電視接收機(jī)直接使用而不需做任何進(jìn)一步的處理；可以利用人的視覺(jué)特性來(lái)節(jié)省信號(hào)的帶寬和功率，通過(guò)選擇合適的顏色模型，可以使U，V的帶寬明顯低于Y的帶寬，而又不明顯影響彩色圖像的質(zhì)量。1/5/202349NJNU數(shù)字?jǐn)z像頭最高分辨率為640×480，一般都是352×288速度一般在30fps(每秒30幀)以下鏡頭的視角可達(dá)到45-60度支持USB接口

或

FireWire（火線）接口1/5/202350NJNU數(shù)碼攝像機(jī)提供480線以上的分辨率，清晰度高自動(dòng)對(duì)焦(Autofocus)，自動(dòng)曝光(AutoExpose)使用M-JPEG或MPEG-2進(jìn)行壓縮編碼，然后記錄在磁帶或磁盤上提供錄音功能數(shù)據(jù)量很大，采用USB接口

或IEEE1394(FireWire)接口，

后者傳輸速率可以達(dá)到200-

800MB/s。

1/5/202351NJNU五、數(shù)字視頻的應(yīng)