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多媒体信息的表示,作者: 黎泉,多媒体信息的表示,多媒体数据的特点,文字,音频,图形和图像,多媒体信息的表示,Company Logo,一 计算机中的常见媒体 在计算机中，多媒体主要分为4类： (1)视觉-文字、图形、图像、视频、动画 (2)听觉-声响、语音、音乐,多媒体数据的特点,Company Logo,1、数据量巨大,多媒体数据的四个特点,2、数据类型多,3、数据类型间差距大,4、多媒体数据的输入和输出复杂,传统的数据采用了编码表示，数据量并不大。但多媒体数据量巨大，例如：一幅640*480分辨率、256种颜色的彩色照片，存储量要0.3MB；CD质量双声道的声音，存储量要每秒1.4MB。,多媒体数据包括图形、图像、声音、文本和动画等多种形式，即使同属于图像一类，也还有黑白、彩色、高分辨率、低分辨率之分。,数据类型间差距大主要表现在： 不同媒体的存储量差别大； 不同类型的媒体由于内容和格式不同，相应的内容管理、处理方法和解释方法也不同； 声音和动态影像视频的时基媒体与建立在空间数据基础上的信息组织方法有很大的不同。,多媒体数据的输入方式分为两种：即多通道异步方式和多通道同步方式。多通道异步方式是目前较流行的方式，它是指在通道、时间都不相同的情况下，输入各种媒体数据并存储，最后按合成效果在不同的设备上表现出来。多通道同步方式是指同时输入媒体数据并存储，最后按合成效果在不同的设备上表现出来，由于涉及的设备较多，因此输出也较为复杂。,从上述可以看出，多媒体数据在计算机中的表示是一项较复杂的工作。,Company Logo,一 西文在计算机中的表示 二 汉字的不同编码,文字,Company Logo,一 西文在计算机中的表示 在计算机中，西文采用ASCII码表示。ASCII是美国信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange）的英文缩写。它是一个由7个二进制位组成的字符编码系统，包括大小写字母、标点符号、控制字符等共128个字符。目前，ASCII码已在计算机领域中得到了最广泛的应用。 例如：字符A的ASCII码值为065； 字符B的ASCII码值为066； 字符C的ASCII码值为067。,Company Logo,二 汉字的不同编码 1、汉字的输入编码 2、汉字内码 3 、汉字字模码,Company Logo,汉字与西文不同，为了能直接使用西文标准键盘把汉字输入到计算机，就必须为汉字设计相应的输入编码方法。当前采用的方法主要有以下三类： (1)数字编码 常用的是国际区位码，用数字串代表一个汉字输入。区位码是将国家标准局公布的6763个两级汉字分为94个区，每个区分94位，实际上是把汉字表示成二维数组，每个汉字在数组中的下标就是区位码。区码和位码各有两位十进制数字，因此输入一个汉字需按键四次。；例如“中“字位于第54区48位，区位码为5448。 数字编码输入的优点是无重码，且输入码与内部编码的转换比较方便，缺点是代码难以记忆。,1、汉字的输入编码,Company Logo,(2)拼音码 拼音码是以汉语拼音为基础的输入方法，凡掌握汉语拼音的人，不需训练和记忆，即可使用。但汉字同音字太多，输入重码率太高，因此按拼音输入后还必须进行同音字选择，影响了输入速度。 (3)字型编码 字型编码是用汉字的形状来进行的编码。汉字总数虽多，但是由一笔一划组成，全部汉字的部件和笔划是有限的。因此，把汉字的笔划部件用字母或数字进行编码，按笔划的顺序依次输入，就能表示一个汉字。例如五笔字型编码是最有影响的一种字型编码方法。 除了上述三种编码方法外，为了加快输入速度，在上述方法基上，发展了词组输入、联想输入等多种快速输入方法，但是都利用了键盘进行“手动“输入。比较好的方法是利用语音或图象识别技术“自动“将拼音或文本输入到计算机内，使计算机能认识汉字，听懂汉语，并将其转换为机内代码表示,Company Logo,汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。英文字符的机内代码是七位的ASCII码，当用一个字节表示时，最高位为“0“。为了与英文字符能相互区别，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为“1“。 有的系统中字节的最高位用于奇偶校验位，这种情况下用三个字节表示汉字内码。,2、汉字内码,Company Logo,字模码是用点阵表示的汉字字型代码，它是汉字的输出形式。 根据汉字输出的要求不同，点阵的多少也不同。简易汉字为16*16点阵，提高型汉字为24*24点阵，32*32点阵，64*64点阵，甚至更高。因此字模点阵的信息量是很大的，所占存储空间也很大。以16*16为例，每个汉字要占用32个字节，国际两级汉字要占用256K字节。因此字模点阵只能用来构成汉字库，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字的点阵代码。当显示输出或打印输出时才检测字库，输出字模点阵，得到字形。 汉字的数目很多，常用的就有几千个。现在常用的汉字可用两个字节表示，而要表示更多的汉字时，还要用更多的字节。在我国使用计算机，汉字是必须考虑的。,3 、汉字字模码,Company Logo,三 音频 1、声音的特征及波形表示 2、MIDI数据的优缺点 3 、数字音频的获取,Company Logo,音频指的是大约在20Hz30KHz的频率范围，但实际上“音频”常常被作为“音频信号”或“声音”的同义语，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。 波形声音 所谓波形声音，实际上包含了所有的声音文件。因为在计算机中，对于任何声音信号都要首先进行数字化（我们可以把麦克风、磁带录音、无线电和电视广播、光盘等各种音源所产生的声音进行数字化转换），并恰当的恢复出来。 语音 人的声音不仅是一种波形，而且还有内在的语言、语音学的内涵，可以利用特殊的方法进行抽取，通常也把它作为一种媒体。,1、声音的特征及波形表示,Company Logo,声音有两种：一类是直接获取的声音，一类是合成声音。合成声音可以是音乐或语言，合成声音与MIDI 有紧密的联系，并已形成标准。 MIDI是乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface）的音文缩写。MIDI 是20世纪80年代提出来的，是数字音乐的国际标准。MIDI信息实际上是一段音乐的描述，当MIDI信息通过一个音乐或声音合成器进行播放时，该合成器对一系列的MIDI信息进行解释，然后产生相应的一段音乐或声音。 MIDI能提供详细描述乐谱的协议（音符、音调、使用什么乐器等）。MIDI规定了各种电子乐器和计算机之间连接的电缆和硬件接口标准及设备间数据传输的规程。任何电子乐器，只要有处理MIDI信息的处理器并配以合适的硬件接口，均可成为一个MIDI设备。记录MIDI信息的标准格式文件称MIDI文件。当演奏MIDI文件时，音序器将MIDI信息从文件中取出并送至合成器中。由该合成器将这些信息转换成某种乐器的声音、合成音色及持续时间，再通过生成并修改波形将它们送至声音发生器和扬声器中输出。,2、MIDI数据,Company Logo,数字音频是指音频信号用一系列的数字表示，其特点是保真度好，动态范围大。在计算机内的音频必须是数字形式的，因此必须把模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列，即实现音频数字化。在这一处理技术中，要考虑采样、量化和编码的问题。 一个音频信号转换成在计算机中的表示过程如下： 选择采样频率，进行采样。 选择分辨率，进行量化。 形成声音文件，如下图所示。,3、数字音频的获取,Company Logo,1、采样 采样也称之为离散化，其作用是把时间上连续的信号，变成在时间上不连续的信号序列，通常由A/D来实现，其目的是使连续的模拟信号变成离散信号。根据采样定理，采样的频率至少高于信号最高频率的2倍，才能保证由采样后的离散信号恢复成连续的模拟信号不失真。采样的频率越高，声音“回放“出来的质量也越高，但是要求的存储量也越大。 在多媒体中，对于音频，最常用的有三种采样频率：44.1Hz、22.5Hz、11.025Hz。,Company Logo,2、分辨率 分辨率是指把采样所得的值（通常为反映某一瞬间声波幅度的电压值）数字化，即用多少位二进制数来表示采样值，进而实现模/数转换。显然，用来表示一个电压模拟值的二进制位数越多，其分辨率也越高。过程所用到的主要硬件设备便是模拟/数字转换器（Analog to Digital Converter，即ADC）。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的电信号转换成许多称作“比特（Bit）“的二进制码0和1，这些0和1便构成了数字音频文件。 一个数字音频文件的数据量是很大的。一般来说，要求声音的质量越高，则量化级数和采样频率也越高，为了保存这一段声音的文件也越大，即要求的存储空间越大。 声音通道的个数表明声音记录是只产生一个波形（单声道）还是产生两个波形（立体声双声道）。立体声的声音有空间感，但需要两倍的存储空间。,Company Logo,在多媒体技术中，存储声音信息的常用文件格式主要有：WAV文件、VOC文件、MIDI文件、RMI文件、PCM文件和AIF文件等。,4、声音文件格式,Company Logo,（1）WAVE，扩展名为WAV： 该格式记录声音的波形，故只要采样率高、采样字节长、机器速度快，利用该格式记录的声音文件能够和原声基本一致，质量非常高，但这样做的代价就是文件太大。 （2）MOD，扩展名MOD、ST3、XT、S3M、FAR、669等： 该格式的文件里存放乐谱和乐曲使用的各种音色样本，具有回放效果明确，音色种类无限等优点。但它也有一些致命弱点，以至于现在已经逐渐淘汰，目前只有MOD迷及一些游戏程序中尚在使用。,目前最为流行的多媒体声音文件效果：,Company Logo,（3）MPEG-3，扩展名MP3： 现在最流行的声音文件格式，因其压缩率大，在网络可视电话通信方面应用广泛，但和CD唱片相比，音质不能令人非常满意。 （4）Real Audio，扩展名RA： 这种格式真可谓是网络的灵魂，强大的压缩量和极小的失真使其在众多格式中脱颖而出。和MP3相同，它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的，因此主要目标是压缩比和容错性，其次才是音质。 （5）Creative Musical Format，扩展名CMF： Creative公司的专用音乐格式，和MIDI差不多，只是音色、效果上有些特色，专用于FM声卡，但其兼容性也很差。,Company Logo,（6）CD Audio音乐CD，扩展名CDA： 唱片采用的格式，又叫“红皮书”格式，记录的是波形流，绝对的纯正、HIFI。但缺点是无法编辑，文件长度太大。 （7）MIDI，扩展名MID： 目前最成熟的音乐格式，实际上已经成为一种产业标准，其科学性、兼容性、复杂程度等各方面当然远远超过本文前面介绍的所有标准（除交响乐CD、Unplug CD外，其它CD往往都是利用MIDI制作出来的），它的General MIDI就是最常见的通行标准。作为音乐工业的数据通信标准，MIDI能指挥各音乐设备的运转，而且具有统一的标准格式，能够模仿原始乐器的各种演奏技巧甚至无法演奏的效果，而且文件的长度非常小。,Company Logo,如果有专业的音源设备，那么要听同一首曲子的HIFI程度依次是: 原声乐器演奏 MIDI CD唱片 MOD 所谓声卡上的MIDI CMF，而MP3及RA要看它的节目源是采用MIDI、CD还是MOD了。,Company Logo,四 图形和图像 1、位图与矢量图的定义 2、位图与矢量图的比较 3 、图像文件格式,Company Logo,（1）位图 一个图像有若干个点组成。纵横的若干个点的值组成图像的矩阵，矩阵中的每一个元素就是像素值,像素值反映了对应像素的某些特性，而这个矩阵就称之为位图。简而言之，位图是一个用来描述像素的简单的信息矩阵。位图也称为图像。单色（黑、白两种）用1位矩阵表示，更多的信息要用多位信息来表示。例如，4位可以表示16种颜色，8位可以表示256种颜色。 位图图像是指在空间和亮度上已经离散化的图像。我们可以把一幅位图图像考虑为一个矩阵，矩阵中的任一元素对应图像中的一个点，相应的值表示该点的灰度或颜色等级。位图图像适用于逼真照片或要求精细细节的图像。为了节省内存和磁盘空间，通常，图像文件总是以压缩的方式进行存储的。位图的绘制过程也即逐点映射的过程，与图像的复杂程度无关。位图的表现力强，可适于任何自然图像，细腻、层次多、细节多。,1、位图与矢量图的定义,Company Logo,（2）矢量图 图形是用数字方法产生的，它通过计算机指令来描述和控制。图形也称作位矢量图，由一系列指令构成的程序组成。用一系列计算机指令来描述和记录一幅图，这幅图可分解为一系列子图如点、线、面等。 矢量图中的元素（点、线、面等）是是用数字方程式来描述的，因此需要专门的软件来解释对应的图形指令。编辑这种矢量图形的软件通常称为绘图程序（draw program），如Autodesk公司开发的 AUTOCAD软件，它特别适于绘制机械图，电路图等。 矢量图有许多优点。如当需要编辑每一小块图形时，矢量图非常有效；对图形的移动、缩放、旋转、复制、属性的改变（如线条的宽窄、颜色等）也很容易做到；相同或类似的对象可以当作基本图块，并存入图库中。这样不仅可以加速图的生成，而且可以减少矢量图文件的大小。然而，当图变得很复杂时，计算机就要花费很长的时间去执行绘图指令才能把一幅图显示出来。对于一幅复杂的彩色照片，就很难用数学来描述，用矢量图来表示。,1、位图与矢量图的定义,Company Logo,位图与矢量图各有千秋，不能一概而论。一般情况下，画面复杂、 细腻采用位图方式，而画面规则或简单的采用矢量图方式。 表如下： 类型 文件内容 存储量 显示速度 几何变换 应用特点,2、位图与矢量图的比较,矢量图,指令,与图的复杂度有关,图越复杂，需执行的指令越多， 显示越慢,不失真,易于编辑,位图,点阵,与图的尺寸有关,与组成图的数量有关,失真,富有表现力，编辑较困难,Company Logo,比较常见的图像文件格式： （1）BMP位图格式 最典型的应用BMP格式的程序就是Windows的画笔。文件几乎不压缩，占用磁盘空间较大，它的颜色存储格式有1位、4位、8位及24位，该格式是当今应用比较广泛的一种格式。但缺点是该格式文件比较大，所以只能应用在单机上，不受网络欢迎。 （2）Dib格式 dib是一种类似于bmp的图形文件格式，描述图像的能力与bmp基本相同，并且能够运行在多种硬件平台上，只是文件较大。常见的各种PC图形图像软件都能够对其进行处理。,3、 图像文件格式,Company Logo,（3）PCX格式 PCX格式是ZSOFT公司在开发图像处理软件Paintbrush时开发的一种格式，存储格式从1位到24位，它是经过压缩的格式，占用磁盘空间较少。由于该格式出现的时间较长，并且具有压缩及全彩色的能力，所以PCX格式现在仍是十分流行。 （4）TIFF格式 TIFF格式具有图形格式复杂、存储信息多的特点。3DS、3DS MAX中的大量贴图就是TIFF格式的。TIFF最大色深为32bit，可采用LZW无损压缩方案存储。,3、 图像文件格式,Company Logo,（5）GIF格式 该图形格式在Internet上被广泛地应用，原因主要是256种颜色已经较能满足主页图形需要，而且文件较小，适合网络环境传输和使用。 （6）JPEG格式 可以用不同的压缩比例对这种文件压缩，其压缩技术十分先进，对图像质量影响不大，因此可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。由于它优异的性能，所以应用非常广泛，而在Internet上，它更是主流图形格式。,3、 图像文件格式,Company Logo,（7）PNG格式 PNG（Portable Network Graphics）是一种新兴的网络图形格式，结合了GIF和JPEG的优点，具有存储形式丰富的特点。PNG最大色深为48bit，采用无损压缩方案存储。著名的Macromedia公司的Fireworks的默认格式就是PNG。 （8）PSD格式（Photoshop格式） Adobe公司开发的图像处理软件Photoshop中自建的标准文件格式就是PSD格式，在该软件所支持的各种格式中，PSD格式存取速度比其它格式快很多，功能也很强大。由于Photoshop软件越来越广泛地应用，所以这个格式也逐步流行起来。PSD格式是Photoshop的专用格式，里面可以存放图层、通道、遮罩等多种设计草稿。,3、 图像文件格式,Company Logo,（9）SVG格式 SVG是Scalable Vector Graphics的首字母缩写，含义是可缩放的矢量图形。它是一种开放标准的矢量图形语言，可让你设计出激动人心的、高分辨率的Web图形页面。该软件提供了制作复杂元素的工具，如渐变、嵌入字体、透明效果、动画和滤镜效果，并且可使用平常的字体命令插入到HTML编码中。SVG被开发的目的是为Web提供非栅格的图像标准。 （10）Dxf格式 dxf是AutoCAD中的图形文件格式，它以ASCII方式储存图形，在表现图形大小方面十分精确，可被CorelDraw、3DS等大型软件调用编辑。,3、 图像文件格式,Company Logo,（11）EPS格式 EPS格式可以用于存储矢量图形，几乎所有的矢量绘制和页面排版软件都支持该格式。在Photoshop中打开其他应用程序创建的包含矢量图形的EPS文件时，Photoshop会对此文件进行栅格化，将矢量图形转换为位图图像。,3、 图像文件格式,感谢各位老师的指导和点评,Thank You !,
