數(shù)字媒體介紹及其應(yīng)用

第五章數(shù)字媒體及應(yīng)用2008/10/301/11/20231本章是“專轉(zhuǎn)本”考試的熱點(diǎn)章節(jié)，也是難點(diǎn)章節(jié)，有關(guān)數(shù)值信息和數(shù)值計(jì)算、字符編碼、圖形與圖像、數(shù)字聲音、數(shù)字視頻的基本概念和基本原理非常多，而且概念之間聯(lián)系緊密，倘若有某幾個(gè)概念薄弱，那么可能會(huì)影響知識(shí)的牢固建構(gòu)。此外，本章也是歷年考試中幾乎所有有關(guān)計(jì)算機(jī)類型的試題的出處，考生一定要認(rèn)真分析本章的歷年真題，認(rèn)真總結(jié)各種題型。根據(jù)本章的知識(shí)特點(diǎn)和對(duì)命題的預(yù)測(cè)，本章?？贾R(shí)點(diǎn)主要有以下3個(gè)：本章備考要點(diǎn)1/11/20232(1)圖像的獲取、壓縮編碼、數(shù)據(jù)量計(jì)算、應(yīng)用、圖形的有關(guān)知識(shí)；(2)數(shù)字音頻的獲取、壓縮編碼、數(shù)據(jù)量計(jì)算、應(yīng)用；(3)數(shù)字視頻的壓縮編碼、應(yīng)用；歷年試題解析1/11/20233考點(diǎn)一:圖形圖像的獲取、壓縮編碼類型、壓縮計(jì)算、處理1.成像芯片的像素?cái)?shù)目是數(shù)碼相機(jī)的重要性能指標(biāo)，它與可拍攝的圖像分辨率直接相關(guān)。若某數(shù)碼相機(jī)的像素約為320萬(wàn)，它所拍攝的圖像最高分辨率為________。(2006單選)A.1280×960B.1600×1200C.2048×1536D.2560×1920分析：一幅取樣圖像由M行×N列個(gè)取樣點(diǎn)組成，每個(gè)取樣點(diǎn)稱為像素，M行×N列也表示該幅圖像的分辨率或圖像在屏幕上的大小。題干中數(shù)碼相機(jī)的像素約為320萬(wàn)，那么拍攝的最大的圖像分辨率應(yīng)該最接近320萬(wàn)，選諸項(xiàng)計(jì)算后得:1/11/20234A=1280*960=1228800(120萬(wàn))，B=1600*1200=1920000(190萬(wàn))，C=2048*1536=3145728(320萬(wàn))，D=2560*1920=4915200(490萬(wàn))。點(diǎn)評(píng)：基本概念和計(jì)算題?？疾閷?duì)分辨率和像素的關(guān)系認(rèn)識(shí)。正確答案是：C1/11/202352.在下列有關(guān)數(shù)字圖像與圖形的敘述中，錯(cuò)誤的是________。(2006單選)A.取樣圖像的數(shù)字過(guò)程一般分為掃描、分色、取樣和量化等；B.為了使網(wǎng)頁(yè)傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)盡可能少，常用的GIF格式圖像文件采用了有損壓縮；C.矢量圖形(簡(jiǎn)稱圖形)是指使用計(jì)算機(jī)技術(shù)合成的圖像；D.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是計(jì)算機(jī)合成圖像的典型應(yīng)用。分析：GIF(GraphicsInterchangeFormat)是互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的一種圖像文件格式，它的顏色數(shù)目較少(不超過(guò)256色)，文件特別小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。由CompuServe公司于1987年開發(fā)，基于Lempel-ZivWalch(LZW)壓縮算法、使用特殊碼、可變長(zhǎng)度，因此GIF格式的圖像采用的是LZW無(wú)損壓縮。正確答案是：B點(diǎn)評(píng)：基本概念和基本常識(shí)題。與圖像相關(guān)的考試熱點(diǎn)歸納見后頁(yè)。1/11/20236小結(jié)：①圖像的表示方法與主要參數(shù)a.一幅取樣圖像由M行×N列個(gè)取樣點(diǎn)組成，每個(gè)取樣點(diǎn)稱為像素(pictureelement,簡(jiǎn)寫為pixel)。彩色圖像的像素由多個(gè)彩色分量組成，黑白圖像的像素只有一個(gè)亮度值。b.黑白圖像：每個(gè)像素亮度取值：0或1。c.灰度圖像：每個(gè)像素亮度取值有一個(gè)范圍，如0～255。d.彩色圖像：每個(gè)像素分為三個(gè)分量，如R，G，B。三個(gè)分量的取值分別有一個(gè)范圍。②取樣圖像的屬性(參數(shù))a.圖像分辨率(包括垂直分辨率和水平分辨率)：圖像在屏幕上的大小。b.位平面的數(shù)目(矩陣的數(shù)目)：彩色分量的數(shù)目。c.顏色模型：描述彩色圖像所使用的顏色描述方法，也叫顏色空間的類型。d.常用顏色模型：RGB(紅、綠、藍(lán))、CMYK(青、品紅、黃、黑)、HSV(色彩、飽和度、亮度)、YUV(亮度、色度)等。1/11/20237e.像素深度：像素的所有顏色分量的二進(jìn)制位數(shù)之和，它決定了不同顏色(亮度)的最大數(shù)目。如只有一個(gè)位平面的單色圖像，若像素深度是8位，則不同亮度的數(shù)目為28=256；又如，由R、G、B三個(gè)位平面組成的彩色圖像，若三個(gè)位平面中的像素位數(shù)分別為4、4、4，則該圖像的像素深度為12，最大顏色數(shù)目為212=4096。③圖像數(shù)據(jù)的壓縮，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/8④數(shù)據(jù)壓縮類型a.無(wú)損壓縮：壓縮以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像還原(也稱為解壓縮)時(shí)，重建的圖像與原始圖像完全相同。例如：行程長(zhǎng)度編碼(runlengthcoding，簡(jiǎn)寫為RLC)；哈夫曼(Huffman)編碼b.有損壓縮：使用壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建時(shí)，重建后的圖像與原始圖像有一定的誤差，但不影響人們對(duì)圖像含義的正確理解。如變換編碼、矢量編碼等。1/11/20238⑤圖像壓縮編碼概況名稱壓縮編碼的方法性質(zhì)典型應(yīng)用開發(fā)組織/公司BMPRLC無(wú)損Windows應(yīng)用程序MicrosoftTIFRLC,LZW無(wú)損DesktoppublishingAldus,MicrosoftGIFLZW無(wú)損InternetCompuServeJPEGDCT,Huffman無(wú)損/有損Internet,數(shù)碼相機(jī)等ISO/IECJPEG2000小波變換，算術(shù)編碼無(wú)損/有損Internet,數(shù)碼相機(jī)等ISO/IEC1/11/202393.由于GIF格式圖像文件特別小并且可形成動(dòng)畫效果，因而在網(wǎng)頁(yè)制作中被大量地使用。(2006判斷)分析：正確答案是：正確。見第2題分析。4.目前計(jì)算機(jī)使用的圖像文件有許多不同的格式，下列________不是圖像文件的格式。(2006單選)A.TIFB.JPEGC.GIFD.PDF分析：PDF是PortableDocumentFormat的縮寫，譯為可移值文件格式。PDF閱讀器AdobeReader專門用于打開后綴為.pdf的文檔。PDF閱讀器(AdobeReader)是Adobe公司開發(fā)的一種電子文檔閱讀軟件。正確答案是：D點(diǎn)評(píng)：基本概念和基本常識(shí)。1/11/2023105.一幅取樣圖像由M(列)×N(行)個(gè)取樣點(diǎn)組成，每個(gè)取樣點(diǎn)是組成圖像的基本單位，稱為________。(2007填空)分析：一幅取樣圖像由M(列)×N(行)個(gè)取樣點(diǎn)組成，每個(gè)取樣點(diǎn)稱為像素(pictureelement，簡(jiǎn)稱為pixel)。正確答案是：像素。點(diǎn)評(píng)：基本概念題。6.彩色顯示器的彩色是由三基色合成而得到的。某顯示器的三基色R、G、B分別用4位二進(jìn)制數(shù)表示，則它可以表示________種不同的顏色。(2007單選)A.65536B.4096C.256D.12分析：由R、G、B三個(gè)位平面組成的彩色圖像，若三個(gè)位平面中的像素位數(shù)分別為4、4、4，則該圖像的像素深度為12，最大顏色數(shù)目為212=4096。正確答案是：40961/11/202311點(diǎn)評(píng)：基本原理和基本常識(shí)題?？疾橄袼厣疃鹊母拍?，最大顏色數(shù)目的計(jì)算方法。小結(jié)：具體分析請(qǐng)參見第二題的小結(jié)。這樣的題型應(yīng)該作為常識(shí)記憶，此題涉及到像素深度的概念，像素深度是指像素的所有顏色分量的二進(jìn)制位數(shù)之和，它決定了不同顏色(亮度)的最大數(shù)目，顏色數(shù)目是2像素深度。1/11/2023127.下列關(guān)于數(shù)字圖像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的描述，正確的是________。(2007多選)A.黑白圖像(又稱灰度圖像)的每個(gè)取樣點(diǎn)只有一個(gè)亮度值；B.計(jì)算機(jī)圖像學(xué)主要研究使用計(jì)算機(jī)描述景物并生成其圖像的原理、方法和技術(shù)；C.利用掃描儀輸入計(jì)算機(jī)的機(jī)械零件圖屬于計(jì)算機(jī)圖形；D.數(shù)字圖像中，GIF格式采用了無(wú)損壓縮。分析：彩色圖像的像素有多個(gè)彩色分量組成，黑白圖像的像素只有一個(gè)亮度值；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究使用計(jì)算機(jī)描述景物并生成其圖像的原理、方法和技術(shù)；利用掃描儀輸入計(jì)算機(jī)的機(jī)械零件圖屬于計(jì)算機(jī)圖像；數(shù)字圖像中GIF格式采用了LZW無(wú)損壓縮技術(shù)。正確答案是：ABD點(diǎn)評(píng)：基本概念和基本原理題。1/11/2023138.一幅具有真彩色(24位)、分辨率為1024×768的數(shù)字圖像，在沒(méi)有進(jìn)行任何數(shù)字壓縮前，它的數(shù)據(jù)量大約是2.25MB。(2007判斷)分析:真彩色(24位)，是像素深度，因此決定的存儲(chǔ)量為:(1024×768×24/8)/(1024×1024)=2.25MB正確答案是:正確點(diǎn)評(píng):基本原理和計(jì)算題。注意B和MB的單位換算關(guān)系。小結(jié):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/81/11/202314考點(diǎn)五數(shù)字聲音的獲取、壓縮編碼類型、壓縮計(jì)算、處理1.在聲音的采集過(guò)程中，量化的精度越高，聲音的________越好。(2006填空)分析：量化精度越高，聲音的保真度越好；量化精度越低，聲音的保真度越低。正確答案是：保真度點(diǎn)評(píng)：基本原理和和基本常識(shí)題。小結(jié)：與數(shù)字聲音的獲取、壓縮編碼相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。①數(shù)字聲音的類型：a.波形聲音(取樣聲音)：語(yǔ)音(人說(shuō)話的聲音)300～3400Hz;全頻帶聲音(現(xiàn)實(shí)世界中的各種聲音)20～20kHZb.計(jì)算機(jī)合成聲音：合成音樂(lè)(MIDI)；合成語(yǔ)音1/11/202315②聲音信號(hào)數(shù)字化的過(guò)程：a.取樣：按照一定的取樣頻率獲取聲音信號(hào)b.量化：將聲音信號(hào)量化為一定范圍內(nèi)的數(shù)，如8位、12位或16位二進(jìn)制數(shù)。量化精度越高，聲音的保真度越好；量化精度越低，聲音的保真度越差。c.編碼：將量化后的聲音值按要求編碼，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。③數(shù)字化音頻的主要參數(shù)：a.取樣頻率；b.量化位數(shù)；c.聲道數(shù)目；

④數(shù)字化音頻的數(shù)據(jù)量：a.數(shù)碼率(bitrate):指的是每秒鐘的數(shù)據(jù)量，也稱比特率、碼率；1/11/202316b.數(shù)字聲音未壓縮前，其計(jì)算公式為：波形聲音的碼率=取樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)；c.壓縮編碼以后的碼率=壓縮前的碼率/壓縮倍數(shù)。⑤數(shù)字化音頻的壓縮編碼方法：a.MPEG-1壓縮編碼是國(guó)際上第一個(gè)高保真聲音數(shù)據(jù)壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它分為三個(gè)層次：層1(Layer1)：編碼簡(jiǎn)單，用于數(shù)字盒式錄音磁帶；層2(Layer2):算法復(fù)雜度中等，用于數(shù)字音頻廣播(DAB)和VCD等；層3(Layer3)編碼復(fù)雜，用于互聯(lián)網(wǎng)上的高質(zhì)量聲音的傳輸，如MP3音樂(lè)壓縮10倍。b.MPEG-2的聲音壓縮編碼采用與MPEG-1相同的編譯碼器，層1，層2，層3的結(jié)1/11/202317構(gòu)也相同，但它能支持5.1聲道和7.1聲道的環(huán)繞立體聲。c.杜比數(shù)字AC-3(DolbyDigitalAC-3)：美國(guó)杜比公司開發(fā)的多聲道全頻道聲音編碼系統(tǒng)，它提供的環(huán)繞立體聲系統(tǒng)由5個(gè)全頻帶聲道加一個(gè)超低音聲道組成，6個(gè)聲道的信息在制作和還原過(guò)程中全部數(shù)字化，信息損失很少，細(xì)節(jié)豐富，具有真正的立體聲效果，在數(shù)字電視、DVD和家庭影院中被廣泛使用。1/11/2023182.在某聲音的數(shù)字化過(guò)程中，使用44.1kHz的取樣頻率、16位量化位數(shù)，則采集四聲道的此聲音一分鐘所需要的存儲(chǔ)空間約為________。(2007單選)A.165.375MBB.21.168MBC.20.672MBD.10.584MB分析：每秒的數(shù)據(jù)量(碼率)是：44.1kHz×16b×4=2822.4kb/s；一分鐘的數(shù)據(jù)量是:(2822.4kb/s×60s)/8/1024≈20.672MB。正確答案是：C。點(diǎn)評(píng)：基本原理和計(jì)算題。注意位和字節(jié)之間的單位換算。小結(jié)：波形聲音的碼率=取樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)1/11/2023193.在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的順序?yàn)椴蓸?、編碼、量化。(2007判斷)分析：聲音信號(hào)數(shù)字化的過(guò)程：①采樣：按照一定的采樣頻率獲取聲音信號(hào)；②量化：將聲音信號(hào)量化為一定范圍內(nèi)的數(shù)，如8位、12位或16位二進(jìn)制數(shù)。量化精度越高，聲音的保真度越好；量化精度越低，聲音的保真度越差。③編碼：將量化后的聲音值按要求編碼，進(jìn)行數(shù)字壓縮。正確答案是：錯(cuò)誤。點(diǎn)評(píng)：基本原理題?？疾槁曇粜盘?hào)數(shù)字化的三個(gè)過(guò)程，注意順序不能顛倒。1/11/202320考點(diǎn)六數(shù)字視頻的獲取、壓縮編碼類型、處理1.視頻信息壓縮編碼的方法很多，主要針對(duì)數(shù)字電視的應(yīng)用要求，制定了________壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。(2006填空)分析：正確答案是：MPEG-2點(diǎn)評(píng)：基本原理和和基本常識(shí)題?？疾閿?shù)字視頻的壓縮編碼類型及其應(yīng)用。小結(jié)：數(shù)字視頻的壓縮編碼類型及其應(yīng)用：①M(fèi)PEG-1：一種運(yùn)動(dòng)圖象及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)：a.1.2～1.5Mb/s；b.圖像質(zhì)量：200多線，相當(dāng)于一般家用錄象機(jī)；c.應(yīng)用：數(shù)碼相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z象機(jī)，VCD1/11/202321②MPEG-2：針對(duì)數(shù)字電視(DVT)的應(yīng)用要求：a.碼率：1.5～60Mb/s，甚至更高；b.特點(diǎn)：通用性，向下兼容MPEG-1；c.應(yīng)用：數(shù)字衛(wèi)星電視，高清晰度電視(HDTV)，數(shù)字視盤DVD③M