《多媒体技术》讲稿第2章.ppt
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1、第2章 多媒体信息的表示,本章主要讨论的问题: 1. 信息量度量 2. 媒体的表现形式 3. 主要的图象格式,本章作业,第2章 多媒体信息的表示,2.1. 信息量度量 任何媒体都可以承载一定的信息,承载信息的多少,用信息量来描述。 信息论的创始人香农(C.E.Shannon)以概率论的观点和方法,为我们提供了一种度量信息量的方法。 (1) 信息函数 (2) 信息熵,第2章 多媒体信息的表示,信息量度量 信息论的创始人香农(Shannon)以概率论的观点方法, 提供了一种度量信息量的方法。 (1) 信息函数 定义为: I(ai)= logPi (i=1,2,3,r) (2.1) 其中,Pi(i=
2、1,2,r) 表示随机消息集X:a1,a2,ar中消息 ai(i=1,2,r)的先验概率。它可以度量每个消息ai(i=1,2,r)所含的信息量。,第2章 多媒体信息的表示,(2 )信息熵 定义为 : 每个消息的平均信息量 称为消息集合X的平均信息量 同时描述了信息冗余度 单位:位(bit),例:设有士兵列队方阵为排列,士兵甲被指定站在某个位置的概率为/81,所以“士兵甲所在方阵位置”的信息量为:,Lo g (/81)=6.34(位),例:设某地天气预报晴天占/8,阴天占2/8,雨天占1/8,大雨占1/8,则其熵为:,H= - =(-4/8)Log(4/8) + (-2/8)Log(2/8)+
3、(-1/8)Log(1/8)+ (-1/8)Log(1/8)=1.75(位),第2章 多媒体信息的表示,2.2. 媒体的不同表现形式 承载信息的媒体有许多不同类型,不同类型的媒体承载的信息量不同。 在计算机中,为简化信息处理方式,便于人机交互,常按人的感觉来划分媒体,如分为视觉类媒体、听觉类媒体、触觉类媒体、活动媒体、抽象事实媒体等,并对这些媒体,根据不同的抽象程度分成若干层次,每一层次对应不同的表现形式。,计算机中常见的媒体,返回,几类媒体的不同表现形式: (1) 视觉类媒体 (2) 听觉类媒体 (3) 其它类媒体,第2章 多媒体信息的表示,2.2.1 视觉类媒体 凡是通过视觉传递信息的媒体
4、,都属于视觉媒体。包括以下几类: (1) 位图图像 (2) 矢量图形 (3) 动态图像(视频与动画) (4) 符号、 (5) 文字与数据 (6) 其它 返回,位图图像是一种对视觉信号进行了直接量化的媒体形式,反映了信号的原始形式。根据量化的颜色深度的不同,可分为二值和灰度(彩色)图像两大类。 矩阵(点,灰度值) 技术参数: 分辨率,图象深度,数据量 注意:区分图像分辨率、屏幕分辨率、像素分辨率 返回,图像数据表示的基本形式,将照片或三维景物投影到平面上的模拟信号,变成为计算机能处理的数据形式,称之为digital Image,或digital picture。这种图象用整数元素的矩阵表示。被称
5、作象素(picture element,简写为pixel)的离散点构成矩阵,如下图(空间和亮度都离散化)。 模拟图像 数字图像,灰度,亮度 等的分布,图像的主要技术参数,1).分辨率(resolution)是影响图像清晰度的主要指标。 屏幕分辨率在某一指定的显示方式下,计算机屏幕上最大显示区域,以水平和垂直的像元表示,例如640480,即满屏情况下水平640个像元,垂直480个像元。,图象分辨率是指数字图象的大小,也以水平与垂直方向的像素表示,如320240的一幅图,在640480的屏幕上显示出来,只占屏幕中的1/4位置。 像素分辨率一个像素的点大小,点距和宽长之比,不同的长宽比将导致图形变形
6、。,图像分辨率对图像质量的影响,2).图像颜色数 一幅位图图像中最多能使用的颜色数,如: 二值图(亮,暗两值) 灰度图( 2 n ) 如n=8,则256个灰度 彩色数 (2 n x 2 n x 2 n ) 如16,777,216种颜色,3) 量化深度(Quantization deepness) A/D转换时的量化级数量。 数量越大,越精细。 二值图当灰度值仅为两个等级时。 灰度图(浓淡图)量化级别的数量,如28=256,灰度值为256个等级 彩色图颜色数量的多少,如8位-256色,24位真彩色-16,777,216色。,1比特图像,1比特图像中的每个像素非0即1 二进制图像 一幅640x48
7、0的1比特图像的数据量为 640x480/8=38400 byte(字节) 数据量小,易于存储传输 只能描述简单的图形和文本,8比特灰度图像,在计算机的输入输出中,数据是以字节(byte)为单位进行处理的(1byte=8bits) 通常用8个比特来记录图像中的一个像素 可以表达的取值范围0255 0 黑色 255 白色,8比特灰度图像,一幅640x480的8比特图像的数据量为 640480=307200 byte(字节) 数据量更大,需要更多的存储空间和传输带宽 描述的内容更丰富,信息量更大,彩色图像的表示,三基色原理 自然界中所有的颜色都可以用红、绿、蓝(RGB)这三种颜色的光(红光波长70
8、0 nm、绿光波长546.1 nm、蓝光波长435.8 nm )按不同的强度叠加而成,颜色的编码,在数字视频中,对RGB三基色各进行8位编码(把每种基色按强度划分为256个等级,0表示没有,255表示强度最大),就构成了大约16兆(224)种颜色,这就是我们常说的真彩色。 例:红色(R=255 G=0 B=0) 黄色 (R=255 G=255 B=0) 白色(R=255 G=255 B=255) ,目录 返回,24比特彩色图像,每个基色用8个比特表示 24比特彩色图像 可以表示的颜色总数为 256256256=16777216 一幅640x480的24比特彩色图像的数据量为 6404803=9
9、21600 byte(字节),8比特彩色图像,为了在图像质量和存储空间之前获得折衷,256色图像质量通常是可以接受的 利用一张包含256个元素的查找表来存储实际的颜色信息 图像中每个像素的对应8比特表示的是其在查找表中的索引,8比特图像的查找表 用能够代表图像主要特征的256种颜色构成查找表,5) 数据量,数据量 D=whqc w-水平方向像素 h-垂直方向像素 q-量化深度 c-颜色通道数量 例如:一幅分辨率640x480的彩色图象数据量为 D=640 x 480 x 8 x 3 = 7,372,800(比特),BMP文件格式,位图文件(Bitmap-File,BMP)格式是Windows采
10、用的图像文件存储格式,在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。 BMP图像文件由以下三部分组成:位图文件头(BITMAPHEADER)数据结构、位图信息(BITMAPINFO)数据结构和位图阵列。,目录 返回,位图文件头,位图文件头数据结构包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息。它的数据结构如下: typedef struct int bfType; /* always “BM“ */ long bfSize; /*file size */ int bfReserved1; int bfReserved2; long bfOffBits; /* image data of
11、fset */ BITMAPFILEHEADER;,目录 返回,位图信息,主要由两个数据结构构成 BITMAPINFOHEADER RGBQUAD 定义每一种RGB颜色 4个字节大小,位图信息,biBitPlanes 设备位平面数,必须为1 biBitCount 每个像素的位数 biCompress 该图像所用的压缩格式 biClrImportant 给出重要的颜色索引值,Typedef struct long biSize; long biWidth; long biHeight; Int biBitPlanes; Int biBitCount; Long biCompress; Long
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