软件设计师复习笔记--多媒体

该笔记是本人基于<软件设计师教程>(2010.7)编写.

2011/4/22

 

1.声音:

(1)三个要素: 音量,音调,音色.

(2)人的音频带宽为: 20Hz - 20KHz.

(3)声音信号的数字化(采样--量化法):

步骤:   <1>采样: 把时间连续的模拟信息号转化成时间离散,幅度连续的物理信号.

                        *1.取样周期: 时间采样的间隔

                        *2.采样频率: 取样周期的倒数.

                        *3.采样定律: 为了不产生失真.采样频率不低于声音信号频率的两倍.

                        *4.语音信号采样频率一般为: 8kHz.   音乐: 40kHz.

                        *5.采样频率越高.保真性越好.

              <2>量化(模数转换):

                        *1.量化精度(量化分辨率): 

                                  例如,每个声音样本用16bit存储.那么精度为1/取值范围= 1/65536

               <3>编码

(4)计算机中的声音表示:

         <1>. 波形声音:通过取样和量化得到的声音.

                   例如: 44.1kHz*16Bit CD

                   数据传输率(bps) =  采样频率(Hz)*量化位数(Bit)*声道数

                  三种压缩方法: *1.波形编码.

                                            脉冲编码调试(PCM), 自适应差分脉冲编码(ADPCM), 子带编码(SBC)

                                            特点: 通用性强,音质好,但压缩率不高.

                                           *2.参数编码.

                                           特点: 高压缩比,但是信号源必须已知,受到声音生成模型的限制且质量不理想.

                                           *3混合编码.

                                           码激励线性预测(CELP),混合激励线性预测(MELP)

                                           特点: 能达到高的压缩比,且能保证一定的质量.但是算法复杂.

        波形编码算法简单易于实现.有:  G.711 G.721 G.726 G.727 G.722, G.728 G.729A G723.1 IS96(CMDA)等标准

         <2>. 合成声音: 使用符号对声音进行描述并通过合成方法生成的声音.

                  *1. MIDI:乐器数字接口.

(5)声音格式文件

       <1>Wave文件(wav): 和原声基本一致,质量非常高,但数据量非常大.

       <2>Module文件(MOD): 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.

       <3>MPEG文件(MP3: Mpeg标准第三版): 压缩率大,在网络上应用广泛.但音质稍差.

       <4>RealAudio文件(RA):具有强大的压缩量和极小的失真.

       <5>MIDI(MID/RMI): 成熟的音乐格式.已经成为一种产业标准.

       <6>Voice(VOC): 声卡霸使用的文件格式.

       <7>Sound(SA)数字声音文件格式.支持压缩

       <8>Audio(AU):经过压缩的数字声音文件格式.

       <9>AIFF(AIF): Apple计算机的音频文件告诉.

       <10>CMF(CMF):类似与MIDI,专用于FM声卡.

2.图像和图形.

(1)彩色的基本概念

       <1>.亮度; 光作用于人眼引起的明亮程度.

       <2>.色调: 颜色的类别.

       <3>.色饱和度: 颜色的深浅.(某色的纯色掺入白色光的比例)

(2)三基色原理: 任何3种独立的颜色.

(3)彩色空间:

       <1>.RGB彩色空间(彩色显示器):通过光的相加混合.

       <2>.CMY彩色空间(彩色打印机):

                用油墨或颜料进行混合得到的彩色称为相减混色.

               CMY彩色空间: 通过油墨或者颜料的三基色: 青, 品红, 黄 通过不同的比例混合成任何一种油墨或者颜料表现的颜色.

        <3>.YUV彩色空间(现代彩色电视系统):

               通过3管彩色摄像机或者彩色CCD摄像机.把彩色图像信号通过分色,放大,校正得到RGB三基色,再经过矩阵变化得到亮度信号Y,色差信号(R-Y),和V(B-Y)  最后进行编码发送出去.

(4)图像和图形信息的表示.

         <1>矢量图像:

                通过数学表达式的方法来描述图像.如AutoCAD,3D模型软件

         <2>位图图像:   

                用像素点来描述的图.

(5)图像的获取.

(6)图像的属性.

          <1>显示分辨率: 显示器上所能够显示的像素的点的个数.

          <2>图像分辨率: 一副图像的像素密度.即每英寸用多少点(dpi)来表示图像的大小.

                                      例如: 200dpi来扫描大小为2*2.5英寸的图像可得到 400*500的图像.

          <3>当图像分辨率大于显示分辨率的时候只能显示器一部分.小于则只占了屏幕的一部分.

          <4>图像的深度: 存储每个像素点所占的位数.决定了彩色图像中的最大颜色数和灰度图像中的灰度级别.

                                     例如; 深度为:8的图像可以表示256种颜色

          <5>真彩色和伪彩色:

                 真彩色: RGB:8:8:8存储.也称全真彩色.

                 伪彩色: 在图像文件图中包含了彩色索引表.每个像素点采用一个字节指向索引表中的颜色.

(7).图像的压缩编码

         <1>图像数据量 = 图像的总像素*图像深度/8 (Byte)

                例如: 640*860的256色图像数据量为: 640*860*8/8 = 300KB

        <2>图像的压缩:

              *1.无损压缩:

                   A.行程长度编码 : 利用每一行相同颜色像素将其压缩为颜色加个数存储,压缩率取决于图像本身.

                   B. 增量调制编码: 利用图像颜色块颜色相近.每一行紧存储第一个像素的实际值和其后每个像素值与第一个像素值只差:增量值.

                   C.哈夫曼编码

                *2.有损压缩: 预测编码,变换编码,矢量编码和基于模型的编码.

          <3>图像数据压缩编码的国际标准:

                *1.JPEG:联合图像专家组.  提供了静态图像数据压缩标准.

                              (2种算法: 以离散余弦变换为基础的有损压缩. 以预测技术为基础的无损压缩算法.)

                *2.MPEG:动态图像专家组

                              第一阶段:  (MPEG-1) 针对传输速率为: 1Mbps到1.5Mbps的普通电视质量视频信号的压缩.

                              第二阶段: (MPEG-2)  对每秒30帧 720*572的视频信号进行压缩.

                              1999年发布了MPEG-4多媒体应用标准.

                              MPEG分为: MPEG视频,MPEG音频,视音频同步等3个部分.

                *3.H.261:电话视频会议建议标准.用于低速率通讯的电视图像编码.

         <4>图形图像文件.

          BMP:windows操作系统用的图片格式.

                   1.与设备无关.

                   2. 图像深度分为: 1 4 8 24位. 即有: 黑白,16色,256色和真色彩之分.

          GIF: 1. 以数据块来存取图像信息.采用了字串表编码按扫描行压缩图像数据.

                 2. 可以在文件中存放多幅彩色图像.使其具有动画效果.

                 3. 图像深度从1位到8位.最多支持256色图像.

                 4.在HTML文档中得到广泛应用.

           TIFF: 为扫描仪和桌面出版系统研制的一种较为通用的图像文件格式.是CD-Rom中重要的一种图片格式

                    1.TIFF-B:二值图像    TIFF-G:黑白灰度图像    TIFF-P:带调色板的彩色图像   TIFF-R: RGB真彩色图像.

           PCX: PC画笔的图片格式. 

                    1.支持深度: 1位, 4位, 8位对应于单色,16色和256色.

                    2. 采用行程编码压缩.

          PNG: 作为GIF文件替代开发.

                   1.避免使用GIF文件所遇到的常见问题.

                   2.灰度可达16位,彩色深度可达48为.

                   3.采用那个LZ77的派生无损压缩算法.

         JPEG:采用有损压缩算法.

         其他: TGA, WMF, EPS, DIF(CorelDraw, 3DS)

3.动画和视频

(1)动画分为: 实时动画, 逐帧动画,矢量动画,二维动画,三维动画.

(2)视频分为: 模拟视频.数字视频.

(3)视频的压缩编码.

            <1>无损压缩与有损压缩

            <2>帧间压缩和帧内压缩.

                   帧内压缩:空间内压缩 原理和图像压缩一样.

                   帧间压缩:前后两帧存在大量的冗余信息.

           <3>对称压缩和不对称压缩.

                   对称压缩; 压缩和解压时间一样.适用于实时压缩和传输视频.如视频会议应用.

                  不对称压缩: 压缩时间要比解压时间长很多.

(4)视频编码格式:

           <1>.AVI: 符合RIFF文件规范的数字音频和视频文件格式. 允许视频和音频交错在一起播放.

           <2>.Quick Time: 苹果系统上运行的视频播放文件

           <3>. MPEG: 运动图像压缩算法的国际标准. 压缩率好,质量高.

           <4>. RealVideo(RM) : 新型流式视频文件格式.主要用于低速率的广域网上实时传输活动视频影像.

4.多媒体计算机系统(MPC).

(1).通常将具有多种媒体进行处理能的的计算机称为多媒体计算机.

(2).多媒体硬件系统: 音频卡,视频卡,光盘驱动器,扫描仪,光学字符阅读器.触摸屏,数字化仪,投影仪.

(3).多媒体计算机软件系统:1.多媒体操作系统.工具软件.编辑软件等.

(4).多媒体应用软件