《多媒体技术》复习材料.docx.pdf
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1、第一章绪论 ?本章内容:媒体的概念、分类和特征;多媒体的概念;多媒体技术的概念、特点和研究内容。多媒体 技术的应用及发展前景。(论述多媒体技术的应用实例) 1、 媒体:信息表示和传输的载体。 媒体分为:感觉媒体(直接作用于人的感官,如人类的语言、音乐、口然界的声音、图形图像、 计算机系统中的文字、数据和文件) 表示媒体(编码方式:语言编码、文本编码、图像编码 表现媒体(输入:键盘、摄像机、光笔、话筒;输出:显示器、喇叭、打卬机) 存储媒体(硬盘、软盘、磁带及CD-ROM) 传输媒体(双绞线、同轴电缆、光纤) 2、 多媒体:文本、声音、图形、图像和动画等两个或两个以上的组合信息载体。 3、 什么
2、是多媒体技术?简述其主要特点。研究内容? (1)多媒体技术(Multimedia Computing):计算机综合处理声音、文字、图像信息的技术。 (2)多媒体技术的三个特点:集成性、实时性、交互性。 集成性 : 媒体信息集成,表现媒体设备的集成。 实时性:声音、视频、动画等媒体是强实时的;提供时基媒体实时处理的能力。交互性:与家 用声像电器区别的关键特征,用户不能介入媒体内容的加工和处理。 (3)研究内容:多媒体数据编码、压缩算法与标准多媒体数据存储技术 多媒体计算机系统硬件与软件平台多媒体软件开发环境 多媒体内容管理超文本与web技术多媒体系统数据模型 多媒体通信与分布式多媒体系统基于In
3、ternet的多媒体技术 (4)典型应用领域:教育和培训,咨询和演示,娱乐和游戏、管理信息系统(MIS),视频 会议系统,计算机支持协同工作、视频服务系统。 (5)发展前景:网络化,智能化,标准化,多领域融合,虚拟现实。 4、 试从一两个应用实例出发,谈谈多媒体技术的应用对人类社会的影响。 如教育和培训方面,利用多媒体技术开展培训、教学工作,寓教于圧,内容直观、生动、 活泼,给培训对象的印象深刻,培训教学效果好。 如咨询和演示方面,在销售、导游或宣传等活动屮,使用多媒体技术编制的软件,能够图 文并茂地展示产品、游览景点和其他宣传内容,使用者可与多媒体系统交互,获取感兴趣对象的 多媒体信息。或例
4、如龙地产公司在推销某处楼厉是,可将该楼龙的外貌、内部结构、室内装修、 周围环境、配套设施、交通安全用文字、图形、图像表现出来,并加入对应的解说,制作成多媒 体节日,用户通过观看这个节目就可以对所售楼厉有了直观了解,避免了销售人员解说的麻烦而 效果又不好的情况。 5、多媒体技术未來发展的方向是:(D) (1)高分辨率,提高显示质暈; (2)高速度化,缩短处理吋间; (3)简单化,便于操作; (A) (1) (2) (3)(B) (1) (2) (4) (C) (1) (3) (4) (D)全部 第二章多媒体数据压缩技术(重点) ?本章内容:本章主要讲述数字音频编码、数字图像编码、数字视频编码、常
5、用的数据压缩技术、多媒 体数掘 ?转换。音频的数字化、分类、计算;图像信息量计算;几种彩色空间;彩电制式;彩色和黑 口兼容的原理。 ?本章主要考点:概念、简答、数字音频存储量、电视信号的数据量、哈夫曼编码、算术编码知识点 一、多媒体数据表示方法: 1、音频(包括:语音、音圧和音响)(人类的听力所接受的频率为20Hz到20kHz)数字音频 的存储量二采样频率(Hz)*量化位数(位) *声道数 *音频长度(秒)/8 2、 图像(图像三要素:色调、饱和度和亮度)图像数据量大小二像素总数*图像深度 3、 视频(中国彩电制式为PAL) 知识点二、音频的数字化分为两步:采样和量化。 1、 采样:把模拟声音
6、变成数字音频时,每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度 值。(这个吋间间隔成为采样周期) 2、 量化:把无穷多个电压幅度用冇限个数字来表示。将采样的离散音频数据量化成计算 机能够表示的数据范围。 (编码:把声音数据写成计算机二进制数据格式。) 知识点三:计算机中音频分为波形音频、MIDI音频和CD音频。 1波形音频是以数字方式表示音波,是计算机处理的音频基本方式。來源广,包括人的口 语,效果与编码指标有关。 2 MIDI 数字音乐接口:Musical Instrument Digital Interface ?MIDI有两种合成方式:频率调制FM合成,波农合成(原始声音存在)。 MIDI严
7、重缺点:不适合编制口语旁口的音频 知识点四:视频制式分为NTSC (美)、PAL (中、德)、SECAM (法、俄、中东) 我国电视系统采用PAL?D制式,彩色空间为YUV,彩色、黑白兼容。 (彩色、黑白兼容原理:亮度信号Y和色差信号U、V是分离的,不在同一个频率上,似 的彩色电视系统与只对亮度敏感的黑白电视机亮度信号兼容)电视接收机输入信号冇视频 输入、复合视频输入和两分量视频输入。 1、声音是由振动的声波所组成,在任一?吋刻t,声波可分解为一系列正弦波线性叠加:他)=工他讷価曲 + ?,其中,3 称为基频或基音,它决眾声音的高低;n 3 称为 3 的n次谐波分量或称为泛音,与声音 的音色冇
8、关 ; 久是振幅,表示声音的强弱;是n次谐波的初相位。 2、量化后数字音频存储量计算公式: 数字音频存储量(字节)二采样率(H) X量化位数(位)X声道数X音频长度(秒)/8 (4)智能化 , 提高信息识别能力。 (若给出的是原始音频,则采样率至少为2*音频(Hz) ?例:激光数字唱盘CD-DA的标准采样频率为44.1kHz,量化位数为16位,立体声,这即CD 音质。考 虑一下CD-DA播放一分钟音乐所需要的存储量是多少? 解:存储量=44100xl6x2x60/8B =10584000 字节 5、图像数据量二像素总数*图像深度/8 4、量化后电视信号的数据量计算公式: 电视信号的数据量 (
9、位) 二电视信号带宽(Hz)X2倍采样频率X数字化深度X时间 ?例:在彩色电视信号表示时,设代表光强、色彩和色饱和度的YIQ彩色空间中各分量的带宽分别为 4.2MHZ、1.5MHZ、0.5MHZ。再设各分量均被数字化为8b则一秒钟电视信号的数据量是多少? 解:一秒钟电视信号的数据量( 位) 二(4.2+1.5+0.5) X2X8Xl=99.2Mb 4、 各种彩色空间: RGB是彩色最基本表示模塑,也是计算机系统中所使用的彩色模型。分别代表红、绿、蓝三原色。 HSI彩色空间,这种模型中,用H(Hue,色调) 、S(SatiiFation,饱和度 ) 、I(IntoisiW,光强度)3个分量来表
10、示一种颜色,这种表示更适合人的视觉特性。 在YUV彩色空间中,Y为亮度信号 ,U、V是色差信号(B?Y,R?Y) 广播电视系统另一种常用的亮度与色差分离的模型YIQ。这里Y是亮度 ,I和Q共同描述图象的色调和饱 和度。 5、 在YUV彩色空间中数字化厉Y:U:V是:(D) (A) 4:2:2 (B) 8:4:2 (C) 8:2:4 (D) 8:4:4 6、 数字视频是连续的数字图像序列。它与模拟视频相比:很高的存储质量和交互性,易于实现视频数据 加密等优点。但是和邻图像Z间冇相关性。数字视频基本单位是帧。 7、 常用的数据用缩技术根据解码后数据与原始数据是否完全一致,数据压缩方法划分为两类:可
11、逆编 码、不可逆编码。根据压缩的原理分类:预测编码、变换编码、量化与向量量化编码、信息爛编 码、子带编码、模型编码。 8、 图像序列中的两幅相邻图像,厉一幅图像与前一幅图像之间有较人的相关,这是_(D) A.视觉兀余B.空间兀余C.信息爛兀余D.时间兀余 ( 空间兀余:同一幅图像中,规则物体和规则背景的表而物理特性具有相关性 时间兀余;信息嬌兀余/ 编码冗余;结构冗余:从大域上看存在着这非常强的纹理结构; 知识兀余:许多图像的理解与某些基础知识有相当人的相关性; 视觉兀余:冇些图像变化不能为人类视觉所感知;其他冗余;) 9、哈夫曼编码: Huffman定理:在变长编码中,对出现概率人的信源符号
12、赋于短码字, 而对于出现概率小的信源符号赋于 长码字。如果码字长度严格按照所对应符号出现概率大小逆序排列,则编码结果平均码字长度一定小于 任何其它排列方式。 ?例:设一组音源符号为X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8 ,这些符号出现的概率分别为0.40, ().18, ().10, 0.10, 0.07, 0.06, 0.05, 0.04,求它们的Huffman 编码。解: 实现步骤 : (1)将信源符号按概率递减顺序排列; (2)把二个最小概率札 ( 加作为新符号的概率,并按(1)重排; 重复、,直到概率为1; 在每次合并信源时;将合并的信源分别赋“0”和“1”( 如概率大的赋“
13、() ”,概率小的赋 ); 寻找从每一信源符号到概率为I处的路径,记录下路径上的“1”和“0”; 写出每一符号的“I ”、“0”序列( 从树根到信源符号节点) 。 哈夫曼编码的平均码字长: /?=XP/=0.40xl+0.18x3+0.10x3+0.10x4+0.07x4+0.06x4+0.05x5+0.04x5=2.61 10、算术编码: 基本原理:将编码的信息表示成实数0和1之间的一个间隔(Interval)息越长,编码表示它的间隔就越 小,衣示这一间隔所需的二进制位就越多。 ?例:采用固定模式符号概率分配如2 字符:a e 1 0U 概率:0.20.30 0.20.2 范围 :0,0.2
14、)0.2,0.5)0.5,0.6)0.6,0.8)0.8,1.0) 用算术编码衣示数据串幺加 解:令high间隔的高端 ,low为低端,range为间隔的长度 ,rangelow为编码字符分配的间隔 低端,rangehigh为编码字符分配的间隔高端。初始9low=0, range=high4ow, 一个字符编码后新的low和high按下式计算: lo w=lo range Xrangelow; 信源符号 X1 X2 X? 基于DCT变换,用于减少空间上冗余性,提高压缩效率的方式是ADCT技术, (2)- MPEG-1视频数据流的六层结构:运动序列、图像组、图像、块、宏块、图像 切片。h- 运动
15、图像序列 - 1 MPEG-1数据结构 (3) MPEG 图像类型:(典型次序:IPBBPBBPBBPBBI ) I图像:利用图像自身的相关性压缩,提供压缩数据流中的随机存収的点。 P图像:用最近的前一 ?个I图像(或P图像)预测编码得到(前向预测)。 B图象:既可使用前一个图像作参照,也可使用下一个图像做参照或同时使用前后两个 图像作为参照图像(双向预狈J) 1 压缩图像数据 購解码器逆量化器IDCT 表说明表说明 恢复的图像数据 图片切片 I I I : 图片 块 宏块 8像素 8 像 素 (4)预测技术:帧内编码向前预测向后预测双向预测 6、MPEG标准为减少视频图像的时间冗余采用了哪些
16、方式?(在宏块一级工作) MPEG标准为减少视频图像的时间兀余采用了基于块的运动补偿技术,基于块的补偿技术就是在 其参照帧中寻找符合一定条件,当前被预测块的最佳匹配块。找到匹配块后,有两种处理方法:一是 在恢复被预测块时,用匹配块代替;二是对预测的误差采用ADCT技术编码 , 在恢复被预测块时,用匹 配块加上预测课差。 7、MPEG-4针对低速率视音频编码,更加注重系统交互性和灵活性。MPEG-4引入了AV对象 (AVO ),使得更多的交互操作成为可能。(基于内容的标准,索引查询。) 8、DPCM、ADPCM等波形预测技术是音乐和实时语音数据压缩技术的主要方法。 9、在JPEG中使用了哪两种爛
17、编码方法:(D) (A)统计编码和算术编码(B) PCM编码和DPCM编码 (C)预测编码和变换编码(D)哈夫曼编码和自适应二进制算术编码 ?本章内容:光盘工作原理(只读光盘、可擦写式光盘);光盘伺服系统及其优缺点;视频卡分类(如 视频采集卡):扫描仪分类、工作原理、指标(扫描分辨率):触摸屏分类、工作原理;激光式打 印机输出原理;LCD和液晶区别;声卡功能。 1、简述CD-ROM和可擦写光盘的工作原理。 (1) CD-ROM工作原理:只读光盘上的信息是沿着盘面螺旋形状的信息轨道以凹坑和凸区的形式记 录的。它既可以记录模拟信息,也可以记录数字信号。如果在光盘上记录模拟信息模拟信号先进行 频率调
18、制(FM),声音信号加在经过频率调制的视频信号上,所得到的综合信号经过双向限幅,再 转换成光盘上长度不等的凹坑和凸区,边缘Z间的长度反映了视频信号频率的高低和声音信号的频 率和幅度。如果在光盘上写/ 读数字信息,光道上凹坑或凸区的长度是0.3微米的整数倍。凹凸交界 的止负跳变沿均代农数字“1”,两个边缘Z间代表 数字“0”,“0”的个数是边缘Z间的长度决定的。然后通过光学探测仪器产生光电检测信号,从而读 出“0”、“1”数据。然而为了提高读出数据的町靠性,减少误码率,存储数据采用EFM编码。 (2)可擦写光盘的工作原理:光盘记录方式可分为两大类:磁光式和相变式 磁光式擦写原理:该盘普遍采用玻璃
19、盘基上再加四层膜结构组成,它是以稀土一过渡金属非晶体 垂直磁化膜作为记录介质光学膜和保护膜的多层夹心结构。磁光写操作方法冇两利| 居里点记录和补 偿点记录,其擦去过程和写过程刚好相反,即恢复原來的磁化方向。 相变式擦写原理:利用记录介质的两个稳态Z间的互逆相结构的变化来实现信息的记录和擦除。 两种稳态是反射率高的晶态和反射率低的非晶态(玻璃态)。写过程是把记录介质的信息点从品态 转变为非品态。擦过程是写过程的逆过程,即把激光束照射的信息点从非FORM1 的USER DATA 段为2048B,而FORM2 的USER DATA 段为2324B,并Fl. FORM1 的末尾比FORM2多了一 ?个
20、 ECC段。 第四章 多媒体计算机系统组成 3、 光盘驱动有几种伺服方式?是比较它们的优缺点? 光盘驱动两种伺服方式:常线速和常角速。 (1)常线速:扇区长度为常数,以紧凑形式存放信息。当驱动器从内圈到外圈读盘时,由于内 圈和外圈存放的信息量不同,所以转速也不同。 (2)常角速:以类似于磁盘的方式划分扇区,扇区长度从内圈到外圈逐渐增加,。优点是驱动器 读盘时,从内圈到外圈, 转速一致,这种信息存放格式冇利于单帧访问、搜索、帧序列的随机访问等功能, 适合于多媒体平台。 4、 视频卡分类:视频采集卡、视频压缩卡、视频解压卡和视频转换卡。 (1)视频采集卡(电视卡):捕捉和编辑静态视频图像,完成视频
21、图像数字化、编辑以及处理 等工作。分类:广播级、专用级、民用级、VCD制作卡。 (2)视频压缩卡:根据JPEG/MPEG标准做压缩与还原的工作。 5、 触摸屏 (1)分类:红外线触摸屏、电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波技术和底座式矢量压力 测力触摸屏。 (2)红外线触摸屏工作原理:在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管,微处理器控制驱动 电路依次接通红外发射管并检杳相应的红外接收管,形成横竖交义的红外线阵列 6、 激光输出原理: 光存储技术是通过光学的方法读写数据的一?种存储技术。其工作原理是改变一个存储单元的性 质,使其性质的变化反映出被存储的数据;识别这种性质的变化,就可以读出存储数据。
22、 7、LCD和CRT的区别: (1) 亮度和对比度:CRT的亮度和对比度都超过LCD (2)反应速度:指像素由亮转暗并由暗变亮所需的时间,反应慢,画面会出现拖尾、残影等现 象,CRT反应时间快。 (3)色彩表现力:CRT可显示的色彩是无限的,而LCD只能显示大约29力?种颜色。 (4)刷新率:CRT分辨率越髙,刷新率越低;LCD不会有闪烁现象。 (5)可视面积:显示图像的面积。 (6)显示效來:CRT存在聚焦、汇聚的问题。 (7)体积不同。(8)辐射和能量消耗不同 8、 扫描仪(指标为扫描分辨率) (1)分类:平板式,滚动式,手持式。 (2)工作原理:基本原理是将反映图彖特征的光信号转换成计算
23、机可接受的电信号。 (3)光电转换部件:CCD电荷耦合器件。 9、平均存取时间:在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间。即从计算机向光盘驱动 晶态恢复到晶态。 2、比较CD-ROM XA两种格式的差异。 SYNC 12B HEADER 4B SUBHEADER 8B USER DATA 2048B EDC 4B ECC 276B SYNC 12B HEADER 4B SUBHEADER 8B USER DATA 2324B EDC 4B 器发出命令,到光盘驱动器可以接受读写命令为止的时间。 平均寻道时间:一般取光头沿半径移动全程1/3长度所需要的时间为平均寻道时间。 平均等待时间:盘片旋
24、转一周的一半时间为平均等待时间。 平均存取时间二读写光头稳定时间+平均寻道时间 +平均等待时间。 10、一个典型的声卡应包含哪些声音处理功能? (1)录音和播放数字声音文件 (2)控制声音的音量(混音) (3)对声音的压缩文件解压缩(声卡中固化了压缩算法) (4)语音合成(在软件支持下计算机朗读文本) (5)语音识别:使计算机能识别出人的声音,通过特殊软件与声卡结合,完成对计算机的 控制。 (6)声音效果合成:回声、音调高低变化。 1、CD的最基木标准是(D) A. CD-ROM XA B. CD-V C. Photo-CD D. CD-DA 2、CD-DA即激光唱盘错误的检测和校正釆用的是C
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