第5章 数字媒体及应用(2004级下).ppt

第第5章章 数字媒体及应用数字媒体及应用1学习目标与要求学习目标与要求1.理理解解 GB2312，，GBK 和和 GB18030 三三种种汉汉字字编编码码标标准准的内容和特点的内容和特点2.理解理解文本文本在计算机中的表示方法在计算机中的表示方法3.懂懂得得数数字字图图像像和和图图形形的的概概念念，，以以及及在在计计算算机机中中的的表示方法了解图像和图形压缩编码标准表示方法了解图像和图形压缩编码标准4.了了解解数数字字声声音音在在计计算算机机中中的的表表示示了了解解声声音音压压缩缩编码标准编码标准5.了了解解数数字字数数字字视视频频的的概概念念了了解解视视频频压压缩缩编编码码标标准2什么是数字媒体？什么是数字媒体？•计算机应用的实质就是使用计算机进行信息处理计算机应用的实质就是使用计算机进行信息处理•人们用于表达和传递信息的人们用于表达和传递信息的媒体媒体是：数值、文字、是：数值、文字、图像、图形、声音、视频等图像、图形、声音、视频等•本章研究在计算机中怎样表示、处理、存储和传输本章研究在计算机中怎样表示、处理、存储和传输媒体媒体•数字媒体数字媒体就是数值就是数值 、文字、声音、图像、图形、声、文字、声音、图像、图形、声音、视频等的二进制表示。

音、视频等的二进制表示•数值信息的表示在第数值信息的表示在第 1 章已经介绍章已经介绍35.1 文本与文本处理文本与文本处理•字符字符 (character) 是记录语言的符号，它适用于一是记录语言的符号，它适用于一种或多种书面语言种或多种书面语言•字符集字符集 (character set) 相关的多个字符的集合称相关的多个字符的集合称为字符集为字符集•文本文本: 基于特定字符集的、具有上下文相关性的一基于特定字符集的、具有上下文相关性的一个字符流，每个字符均使用编码表示个字符流，每个字符均使用编码表示•如：一个记事本文档、一个如：一个记事本文档、一个 Word 文档文档45.1 文本与文本处理文本与文本处理文文本本展展现现（阅读器）（阅读器）文本处理文本处理（文本处理软件）（文本处理软件）文文本本准准备备电子电子文本文本（编辑器）（编辑器）格式化的格式化的电子文本电子文本文文本本编编辑辑文本存储文本存储与传输与传输文本处理过程：文本处理过程：5编码字符集编码字符集•编码字符集编码字符集 (coded character set) 按某种规则编码按某种规则编码的字符的有序集合。

每个编码字符集有两个最重要的字符的有序集合每个编码字符集有两个最重要的属性：的属性：–字汇字汇(repertoire)：：编码字符集中有哪些字符编码字符集中有哪些字符–编码规则：如何确定每个字符的代码编码规则：如何确定每个字符的代码•码长码长: 字符编码的长度它决定了代码空间的大小字符编码的长度它决定了代码空间的大小–定长码：定长码：7位，位，8位，双字节，位，双字节，4字节字节–可变长码：单－双－可变长码：单－双－4字节码字节码65.1.1 5.1.1 字符的编码字符的编码 – – 西文西文•西文字符集：西文字符集：由拉丁字母、数字、标点符号由拉丁字母、数字、标点符号及一些特殊符号组成及一些特殊符号组成•西文西文字符的编码：字符的编码：对字符集中每一个字符各对字符集中每一个字符各有一个二进制编码，通常记为十进制数或十有一个二进制编码，通常记为十进制数或十六进制数六进制数75.1.1 5.1.1 字符的编码字符的编码 – – 西文西文•标准标准ASCII码码 —— 美国标准信息交换码美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange)。

它已被它已被 ISO 批准为国际标准批准为国际标准–使用使用 7 个二进位对字符进行编码个二进位对字符进行编码–每个每个 ASCII 字符以一个字节存放（字符以一个字节存放（8位，最高位为位，最高位为0））•如：如：字符字符ASCII 码码记记为（为（16进制）进制）A0 1 0 0 0 0 0 141B0 1 0 0 0 0 1 042C0 1 0 0 0 0 1 143……… b6 b5 b4 b3 b2 b1 b080 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F控制字符控制字符01234567 b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0 b b6 6b b5 5b b4 4P183 图图5-2 标准标准ASCII字符集及其编码字符集及其编码95.1.1 5.1.1 字符的编码字符的编码 – – 西文西文•标准的标准的ASCII字符集共有字符集共有128个字符，其中含：个字符，其中含：–96个可打印字符（常用字母、数字、标点符号等）个可打印字符（常用字母、数字、标点符号等）–32个控制字符个控制字符•一般要记住几个特殊字符的一般要记住几个特殊字符的 ASCII 码：码：–空格（空格（32）、）、A（（65）、）、a（（97）、）、0零（零（48））•规律：数字、字母的规律：数字、字母的 ASCII 码是连续的；对应大小码是连续的；对应大小写字母写字母 ASCII 码相差码相差 32。

105.1.1 5.1.1 字符的编码字符的编码 – – 西文西文•标准标准ASCII字符集只有字符集只有128个不同的字符，在很多应个不同的字符，在很多应用中无法满足要求用中无法满足要求 ISO 646 标准标准 ））•扩展扩展ASCII码：码：将标准将标准ASCII码的最高位置码的最高位置1，得到，得到十进制数代码十进制数代码 128～～255，称为扩展，称为扩展ASCII码，可代码，可代表扩展的另表扩展的另128个字符 （（ ISO 2022 标准标准 ））•扩充扩充ASCII字符集字符集 – 标准标准ASCII字符集字符集 + 扩展字符集扩展字符集115.1.1 5.1.1 字符的编码字符的编码 – – 汉字汉字•汉字的特点：汉字的特点：–数量大（我国汉字自数量大（我国汉字自古至今累计已超过古至今累计已超过7万字万字, 国家语委国家语委<语语言文字工作委员会言文字工作委员会> 颁布的颁布的 “现代汉语通用字表现代汉语通用字表” 包含包含7000汉字）汉字）–多个国家和地区使用：港台地区，日、韩、朝、新、马等多个国家和地区使用：港台地区，日、韩、朝、新、马等–字形复杂，同音字多，异体字多。

字形复杂，同音字多，异体字多•我国汉字编码的国家标准：我国汉字编码的国家标准：–GB2312-80（（6763个常用简体汉字和个常用简体汉字和682个图形符号）个图形符号）–GBK-95（（21003个汉字和个汉字和883个图形符号）个图形符号）–GB18030-2000（（27000 多个汉字）多个汉字）12GB2312-80 字符集及其码位分布字符集及其码位分布《《 信息交换用汉字编码字符集信息交换用汉字编码字符集 · 基本集基本集 》》•GB2312 构成：包括构成：包括 6763 个汉字和个汉字和 682 个非汉字字符个非汉字字符–一级常用汉字一级常用汉字 3755 个，按汉语拼音排列个，按汉语拼音排列–二级常用汉字二级常用汉字 3008 个，按偏旁部首排列个，按偏旁部首排列–非汉字字符非汉字字符 682 个个• GB2312 构成一个二维平面，分成构成一个二维平面，分成 94 行和行和 94列，列， 行号称为行号称为区号区号，列号称为，列号称为位号唯一标识一个汉字唯一标识一个汉字 图示图示13GB2312字符集及其码位分布字符集及其码位分布GB2312–80 字符集及区位码字符集及区位码注意：区号和位号都是十进制数注意：区号和位号都是十进制数14GB2312-80 字符集及其码位分布字符集及其码位分布•将将区区位位码码的的区区号号和和位位号号分分别别加加上上 32（（20H）），，得得到到国国标交换码标交换码（十六进制的）（十六进制的）• 将国标码的两个字节的最高位置将国标码的两个字节的最高位置 1（加（加128，即，即80H），），得到得到 PC 机常用的机常用的机内码机内码（十六进制的）（十六进制的）20H20H国标码国标码A0HA0H机内码机内码区位码区位码首字节首字节尾字节尾字节15GB2312字符集及其码位分布字符集及其码位分布在双在双字节代码空间中字节代码空间中 GB2312 汉字内码汉字内码的码位的码位分布分布 16GB2312字符集及其码位分布字符集及其码位分布汉字汉字机内码为机内码为双字节双字节，最高位是，最高位是 1; 西文西文字符机内码为字符机内码为单字节单字节，最高位是，最高位是 0。

啊啊””：区位码：区位码“1601“1601D”→“1001H””→“1001H”00010000 0000000100010000 00000001 00001 110000 0010000 001 10000100001 ““啊啊””：国标码：国标码“3“3021021H”H”机内码机内码1 1 国标码第一字节国标码第一字节1 1 国标码第二字节国标码第二字节汉字的汉字的区位码区位码、、国标码国标码、、机内码机内码有如下关系：有如下关系： 国标码国标码 = 区位码区位码 + 2020H 机内码机内码 = 国标码国标码 + 8080H 1 10110000 0110000 1 101000010100001 ““啊啊””：机内码：机内码““B0A1H”B0A1H”   机内码机内码 = 区位码区位码 + A0A0H图示图示17课堂练习课堂练习题：题：已知已知“华华”的机内码是的机内码是BBAAH，， 它的区位码是它的区位码是 A．．1B0AH B．．3B2AH C．．2710D D．．6042D√机内码机内码 = 区位码区位码 + A0A0H区位码区位码 = 机内码机内码 - A0A0H BBAABBAAH H- A0A0 A0A0H H 1B0A 1B0AH H 2710 2710D D18GBK汉字内码扩充规范汉字内码扩充规范•问题：问题：GB2312-80只有只有6763个汉字，数量较少个汉字，数量较少。

•解决方法：解决方法：1995年年发布发布GBK，，全称为《汉字内码扩全称为《汉字内码扩展规范》展规范》GBK字符集中一共有字符集中一共有21003个汉字个汉字和和883个个图形符号图形符号，它与，它与GB2312国标汉字字符集及其内码国标汉字字符集及其内码保持兼容保持兼容–GBK/1：：GB2312中的符号；中的符号；GBK/2：：GB2312中的全部汉字；中的全部汉字； GBK/3和和GBK/4：：包括繁体字在内的大量汉字；包括繁体字在内的大量汉字；GBK/5：：符号–例如例如計算機係計算機係等繁体汉字和等繁体汉字和冃冄円冇鎔冃冄円冇鎔等生僻的汉字等生僻的汉字 图示图示19GBK字符集及其码位分布字符集及其码位分布首字节首字节尾尾字节字节00 40 7E A1 FE0081FE GB2312（（682个图形符号）个图形符号） GB2312（（6763个汉字）个汉字）GBK/3GBK/4 GBK/2GBK/5 GBK/1A0AAGBK/1B0F720GBK字符集特点字符集特点•总计总计 23940 个码位，共收入个码位，共收入 21003 个汉字和个汉字和 883 个个图形符号图形符号•双字节编码，第双字节编码，第1字节的最高位必为字节的最高位必为“1”，第，第2字字节的最高位不一定是节的最高位不一定是“1”；；•简体和繁体汉字在同一个字符集中；简体和繁体汉字在同一个字符集中；•包含了中、日、韩三国认同的全部包含了中、日、韩三国认同的全部 CJK 汉字；汉字；•与与GB2312-80保持向下兼容；保持向下兼容；•目前目前 Windows 95 以上操作系统支持以上操作系统支持 GBK。

21UCS/Unicode 编码标准编码标准 •UCS/Unicode —— 通用编码字符集通用编码字符集•UCS —— 国际标准化组织制定的国际标准化组织制定的 ISO/IEC 10646 标准，标准，对世界上多种字符集进行统一编码对世界上多种字符集进行统一编码•Unicode —— 统一码或联合码，是微软、统一码或联合码，是微软、IBM等联合等联合制定、与制定、与 UCS 完全等同的工业标准完全等同的工业标准 •UCS/Unicode 用用 4个个字字节节对对全全世世界界现现代代书书面面文文字字所所使使用的所有字符、符号进行编码（记作用的所有字符、符号进行编码（记作 UCS-4））•优点：优点：编码空间极大（编码空间极大（13亿字符）亿字符）•缺点：缺点：4 字节的字符编码使存储空间浪费严重字节的字符编码使存储空间浪费严重22UCS/Unicode 编码标准编码标准•简化形式简化形式 1 1：：UCS-2UCS-2 是是 UCS-4 UCS-4 的子集，的子集，2 2字节字节编码（编码（ UCS-4 UCS-4 中第中第 1 1 和第和第 2 2 字节均为字节均为““0 0””的一个子空间）的一个子空间）•简化形式简化形式 2 2：： UTF-8UTF-8编码（可变长码）编码（可变长码）–其中含其中含1 1字节、字节、2 2字节、字节、3 3字节编码字节编码–即即保保持持了了与与ASCIIASCII码码兼兼容容，，又又实实现现了了各各种种字字符符集集的的统一编码统一编码 图示图示2324GB18030 汉字编码标准汉字编码标准 •UCS/Unicode 虽然包含了我国虽然包含了我国 GB2312 和和 GBK 中中的汉字，但编码不兼容。

的汉字，但编码不兼容•我国信息产业部和国家质量技术监督局在我国信息产业部和国家质量技术监督局在2000年联年联合发布了合发布了GB18030－－2000汉字编码国家标准，汉字编码国家标准，2001年实施•GB18030 在在 GB2312 和和 GBK 的的基础上扩充，增加基础上扩充，增加了了4字节编码，能完全映射字节编码，能完全映射UCS/Unicode 中的字符中的字符集•汉字数目增加到汉字数目增加到 27000 个 25其他编码标准其他编码标准•CJK 统一编码汉字：指中、日、韩、新、马及我国统一编码汉字：指中、日、韩、新、马及我国台湾、香港、澳门地区使用的汉字台湾、香港、澳门地区使用的汉字•BIG5 (大五码大五码)繁体中文字符集繁体中文字符集 (包括包括5401个常用个常用字、字、7652 个次常用字、个次常用字、7个扩充字、以及个扩充字、以及808个各式个各式符号符号)263 种汉字编码的关系种汉字编码的关系GBK－95GB2312－80UCS/Unicode GB18030－200000 FF00FF00 FF00FF00 FF00FF27484汉字字21003汉字汉字6763汉字汉字2个扩充的汉字字符集个扩充的汉字字符集 GB2312GBK-95GB18030-2000虚线外的汉字，虚线外的汉字，4字节表示字节表示映射映射27汉字编码汉字编码 小结小结00 FF00FF27484汉字GB2312-80GB18030-2000GBKCJK汉字字汇兼 容兼容UCS/UnicodeISO 646ISO 2022兼 容兼容映射00 FF00FF21003汉字00 FF00FF6763汉字285.1.2 文本准备文本准备 •文本信息的输入：文本信息的输入：字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入自动识别输入自动识别输入键键盘盘输输入入联联机机手手写写输输入入语语音音输输入入印印刷刷体体识识别别脱脱机机手手写写识识别别295.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示•按是否格式化分：按是否格式化分：–简单文本简单文本(plain text) / 丰富格式文本丰富格式文本(rich text)•按结构分：按结构分：–线性文本线性文本 / 超文本超文本(hypertext)•按是否可执行来分：按是否可执行来分：–静态文本静态文本 / 动态文本动态文本 / 主动文本主动文本305.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示1.简单文本（纯文本）简单文本（纯文本）–除了表达正文的字符和几个打印控制字符外，除了表达正文的字符和几个打印控制字符外，不含其它格式信息和结构信息。

简单文本又称不含其它格式信息和结构信息简单文本又称为为纯文本纯文本 或或 ASCII文本如在文本如在 Windows 中，中，文件的后缀名为文件的后缀名为 “ .txt” 的文件就是简单的文件就是简单文文本本–简单文本为一种简单文本为一种线性结构线性结构，由若干行构成，每，由若干行构成，每行由若干个字符构成行由若干个字符构成315.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示例如：文本为：例如：文本为：B1BECAE9D3C9C4CFBEA9B4F3D1A7B3F6B0E6C9E7287075626C697368696E6720686F757365206F66204E616E6A696E6720556E697665727369747929B3F6B0E6则其在计算机中的表示形式（十六进制）为：则其在计算机中的表示形式（十六进制）为：其中其中“B1BE”是汉字是汉字“本本”在计算机中的内码，其余类推在计算机中的内码，其余类推325.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示2.丰富格式文本丰富格式文本–在简单文本中增加格式控制和结构说明信息，在简单文本中增加格式控制和结构说明信息，构成丰富格式文本，如构成丰富格式文本，如 Word文本。

文本–RTF是一种中间格式，它的目的是使各种丰富是一种中间格式，它的目的是使各种丰富格式文本在不同的软件和系统中互换使用格式文本在不同的软件和系统中互换使用335.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示 3. 超文本超文本–超文本采用一种超文本采用一种网状结构网状结构来组织信息来组织信息–节点节点可以是文字、文本块、图形、图像、声音或视频可以是文字、文本块、图形、图像、声音或视频–超超链接链接：：链源链源、、链宿链宿–通过链接、跳转、导航、回溯等操作实现通过链接、跳转、导航、回溯等操作实现跳跃式阅读跳跃式阅读–基于多媒体信息结点的超文本，也称为超媒体基于多媒体信息结点的超文本，也称为超媒体–例：例：Windows中的中的 “帮助帮助” 文件就是一种典型的超文件就是一种典型的超文本Web中的网页通常也是超文本中的网页通常也是超文本 图示图示34超文本结构超文本结构 a1 a2 b2 c2 f1d1c1 b1 e1 g1h1355.1.4 文本的编辑与处理文本的编辑与处理•文本编辑文本编辑–对对文文字字格格式式、、段段落落格格式式、、页页面面布布局局进进行行设设置置、、调调整。

整–使文本内容正确，版面清晰整齐、美观大方使文本内容正确，版面清晰整齐、美观大方•文本处理文本处理–对对文文本本中中包包含含的的文文字字信信息息进进行行深深层层次次的的分分析析、、加加工和处理工和处理–例例如如对对字字、、词词、、短短语语、、句句子子、、篇篇章章的的检检查查、、统统计计、、识识别别、、转转换换、、压压缩缩、、存存储储、、检检索索、、分分析析、、理理解解和和生成等生成等 36文本处理软件（略）文本处理软件（略）（（1）面向通信的文本处理软件）面向通信的文本处理软件 ：： Outlook Express （（2）面向办公的文本处理软件）面向办公的文本处理软件 ：： MS Word , WPS2000（（3）面向印刷出版的文本处理软件：）面向印刷出版的文本处理软件： “飞腾飞腾”排版软件，排版软件，PageMaker，，PDF Writer （（4）面向网络信息发布和电子出版的文本处理软件：）面向网络信息发布和电子出版的文本处理软件： FrontPage, PDF Writer 375.1.5 文本的展现文本的展现•过程：过程：1.对文本的格式描述进行解释对文本的格式描述进行解释2.生成文字和图表的映像（生成文字和图表的映像（bitmap））3.传送到显示器或打印机输出传送到显示器或打印机输出•两种文本阅读器两种文本阅读器/浏览器：浏览器：1.嵌入在文本编辑嵌入在文本编辑(处理处理)软件中，如微软的软件中，如微软的Word，，2.独立的软件：如独立的软件：如 Adobe 公司的公司的 Acrobat Reader，，微软公司的微软公司的 IE 等。

等385.1.5 文本的展现文本的展现•PDF (Portable Document Format) 文件格式文件格式是电子发行文档的事实上的标准，是电子发行文档的事实上的标准，Adobe Acrobat Reader 是一个查看、阅读和打印是一个查看、阅读和打印 PDF 文件的最佳工具而且它是免费的文件的最佳工具而且它是免费的39输出过程中字形的生成输出过程中字形的生成 •过程：过程：–先根据字符的字体确定相应的字型库（先根据字符的字体确定相应的字型库（font），），–再按照该字符的代码从字型库中取出该字符的形状再按照该字符的代码从字型库中取出该字符的形状描述信息，描述信息，–然后按形状描述信息生成字形，并按照字号大小及然后按形状描述信息生成字形，并按照字号大小及有关属性（粗体、斜体、下横线）将字形作必要的有关属性（粗体、斜体、下横线）将字形作必要的变换，变换，–最后将变换得到的字形放置在页面的指定位置处最后将变换得到的字形放置在页面的指定位置处40输出过程中字形的生成输出过程中字形的生成 •两种不同的字库两种不同的字库(点阵字库和矢量字库点阵字库和矢量字库)：：–点阵描述点阵描述 －－ 轮廓描述轮廓描述41点阵字库和矢量字库有何不同点阵字库和矢量字库有何不同•点阵字库是把每一个汉字都分成点阵字库是把每一个汉字都分成16×16或或24×24个点，个点，然后用每个点的虚实来表示汉字的轮廓，常用来作为然后用每个点的虚实来表示汉字的轮廓，常用来作为显示字库使用，这类点阵字库汉字最大的缺点是不能显示字库使用，这类点阵字库汉字最大的缺点是不能放大，一旦放大后就会发现文字边缘的锯齿。

矢量字放大，一旦放大后就会发现文字边缘的锯齿矢量字库保存的是对每一个汉字的描述信息库保存的是对每一个汉字的描述信息(TrueType 字体字体)，比如一个笔划的起始、终止坐标，半径、弧度等等比如一个笔划的起始、终止坐标，半径、弧度等等在显示、打印这一类字库时，要经过一系列的数学运在显示、打印这一类字库时，要经过一系列的数学运算才能输出结果，但是这一类字库保存的汉字理论上算才能输出结果，但是这一类字库保存的汉字理论上可以被无限地放大，笔划轮廓仍然能保持圆滑，打印可以被无限地放大，笔划轮廓仍然能保持圆滑，打印时使用的字库均为此类字库时使用的字库均为此类字库Windows使用的字库也使用的字库也为以上两类，在为以上两类，在FONTS目录下，如果字体扩展名为目录下，如果字体扩展名为FON，，表示该文件为点阵字库，扩展名为表示该文件为点阵字库，扩展名为TTF则表示则表示矢量字库点阵字库文件的图标为一个红色的矢量字库点阵字库文件的图标为一个红色的“A”，，矢量字库图标是两个矢量字库图标是两个“T” 425.2 图象与图形图象与图形•数字图像按其生成方法可以分为数字图像按其生成方法可以分为两两大类：大类：–通过数字化设备获取的图像，它们通过数字化设备获取的图像，它们称为取样图像、点阵图像、位图图称为取样图像、点阵图像、位图图像，以下简称像，以下简称图像图像（（image）。

–计算机合成的图像，它们称为矢量计算机合成的图像，它们称为矢量图形，或简称图形，或简称图形图形（（graphics）•两者在外观上都是点阵图像两者在外观上都是点阵图像•但有许多不同的属性，一般需要但有许多不同的属性，一般需要使用不同的软件进行处理使用不同的软件进行处理 435.2.1 图象的获取过程图象的获取过程•图象的获取设备：扫描仪，数码相机图象的获取设备：扫描仪，数码相机扫扫描描模拟模拟图像图像数数字字图图像像分分色色取样取样取样取样取样取样量化量化量化量化量化量化44图像的表示方法与主要参数（图像的表示方法与主要参数（1））•一幅取样图像由一幅取样图像由 M 行行×N 列列 个取样点组成，个取样点组成，每个取样点称为每个取样点称为像素像素•黑白图像：黑白图像：每个像素亮度取值：每个像素亮度取值：0 或或 1•灰度图像：灰度图像：每个像素亮度取值有一个范围，每个像素亮度取值有一个范围，如如 0~255•彩色图像：彩色图像：每个像素分为三个分量，如每个像素分为三个分量，如 R,G,B，，三个分量分量的取值分别有一个范三个分量分量的取值分别有一个范围45黑白图象的表示黑白图象的表示Black and white image46灰度图象的表示灰度图象的表示Gray scale image47彩色图象的表示彩色图象的表示155156159170150151175176150154159166156158177178147153158162156168180188168175175174177182187183225225219217216218223227225224221220214215222225240233226223219220224229233231229226220220227230178176176176176205216226179178175180177200223231174175178184181189217224208203208196193197216225212210215202192196207218211212212210198194207210224227224214197196213220228231233220202197210217180177187190190220225231182184179188192217239233182185190191194207229235219215218198198205220237211214218202192195212234217214213210194192214238222225226214197200216230228230230225200206212220红红红红色色色色分分分分量量量量绿绿绿绿色色色色分分分分量量量量蓝蓝蓝蓝色色色色分分分分量量量量48图像的表示方法与主要参数（图像的表示方法与主要参数（2））•彩色图像用三个矩阵来表示彩色图像用三个矩阵来表示–矩阵的行数称为矩阵的行数称为垂直分辩率–矩阵的列数称为矩阵的列数称为水平分辩率–矩阵的元素值是像素矩阵的元素值是像素颜色分量的亮度值• 一幅取样图像，具有以下属性：一幅取样图像，具有以下属性：–图像大小：也称为图像分辩率（包括也称为图像分辩率（包括垂直垂直和和水平水平分辩率）分辩率）–位平面的数目：彩色分量的数目彩色分量的数目–色彩空间的类型：指彩色图像所使用的颜色描述方法，如指彩色图像所使用的颜色描述方法，如RGB模型模型–像素深度：各种颜色（亮度）分量的二进制位数之和（例如：各种颜色（亮度）分量的二进制位数之和（例如：若若 RGB 三个色彩均用三个色彩均用 8 位表示，则像素深度为位表示，则像素深度为 24 ））495.2.2 图象数据的压缩图象数据的压缩•图像数据量的计算公式（以字节为单位）：图像数据量的计算公式（以字节为单位）：数据量数据量 = 图像水平分辨率图像水平分辨率××图像垂直分辨率图像垂直分辨率××像素深度／像素深度／8 •几种常用图像的数据量几种常用图像的数据量图像大小图像大小8位（位（256色）色） 16位（位（65536色）色） 24位（真彩色）位（真彩色）640×480300KB600KB900KB1024×768768KB1.5MB2.25MB1280×10241.25MB2.5MB3.75MB505.2.2 图象数据的压缩图象数据的压缩•由于图像的数据量很大，需要压缩。

由于图像的数据量很大，需要压缩•数据压缩的两种类型：数据压缩的两种类型：–无损压缩（重建的图象与原始图像完全相同）无损压缩（重建的图象与原始图像完全相同）–有损压缩（重建的图象与原始图像有误差，可忽略）有损压缩（重建的图象与原始图像有误差，可忽略）•压缩编码方法的评价：压缩编码方法的评价：–压缩倍数的大小压缩倍数的大小–重建图像的质量（有损压缩时）重建图像的质量（有损压缩时）–压缩算法的复杂程度压缩算法的复杂程度 51静止图像压缩编码的国际标准静止图像压缩编码的国际标准 •国际标准化组织国际标准化组织 ISO 和国际电工委员会和国际电工委员会 IEC 联合组成联合组成了一个了一个 JPEG 专家组（专家组（““联合图像专家组联合图像专家组” ” Joint Photographic Experts Group ），），负责制定了一个静负责制定了一个静止图像数据压缩编码国际标准，称为止图像数据压缩编码国际标准，称为 JPEG 标准•JPEG / JPEG2000 目前压缩率最高目前压缩率最高中等压缩后的图像中等压缩后的图像中等压缩后的图像中等压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像高倍压缩后的图像52常用的图像文件常用的图像文件格式格式•熟悉常用的图象文件扩展名（如：熟悉常用的图象文件扩展名（如：.bmp .tif .gif .jpg ））•了解它们有什么特性和适用的场合了解它们有什么特性和适用的场合名称名称压缩编码方法压缩编码方法性质性质典型应用典型应用开发组织开发组织/公司公司BMPRLE(行程长度编码行程长度编码)无损无损Windows应用程序应用程序MicrosoftTIFRLE, LZW无损无损Desktop publishing（（桌面出版物）桌面出版物）Aldus，，MicrosoftGIFLZW(字典编码字典编码)无损无损文件小，适合文件小，适合InternetCompuServeJPEGDCT, Huffman无损无损/有损有损Internet，，数码相机等数码相机等ISO/IECJP2小波变换，算术编码小波变换，算术编码无损无损/有损有损Internet，，数码相机等数码相机等ISO/IEC535.2.3 数字图象处理与应用（简略）数字图象处理与应用（简略）•图像处理软件：图像处理软件：美国美国 Adobe公司的公司的 PhotoShop•图像处理：图像处理：对图像的大小、质量等处理对图像的大小、质量等处理•图像处理应用：图像处理应用：广泛应用于图像通信、遥感、广泛应用于图像通信、遥感、电视、出版、广告、工业生产、医疗诊断、电电视、出版、广告、工业生产、医疗诊断、电子商务等领域。

子商务等领域545.2.4 计算机图形计算机图形什么是计算机图形？什么是计算机图形？•使用算法或几何要素（如点、线、面、体的位置、形使用算法或几何要素（如点、线、面、体的位置、形状和大小）及表面材料的性质，在计算机中对景物和状和大小）及表面材料的性质，在计算机中对景物和形体（无论是真实的还是假想的）进行描述形体（无论是真实的还是假想的）进行描述•在计算机内部存放的是：上述描述信息，而不是点阵在计算机内部存放的是：上述描述信息，而不是点阵数值•需要显示时，计算机根据观察者的位置及光线的设定，需要显示时，计算机根据观察者的位置及光线的设定，生成该景物的图象以点阵图像方式展示图形生成该景物的图象以点阵图像方式展示图形555.2.4 计算机图形计算机图形•计算机图形学：计算机图形学：研究如何使用计算机描述景研究如何使用计算机描述景物并生成其图像的原理、方法与技术物并生成其图像的原理、方法与技术•景物的建模与图像的合成过程：景物的建模与图像的合成过程：建模建模/造型造型景物形状的景物形状的模型模型绘制绘制景物形状景物形状的视图的视图•人们进行景物描述的过程称为人们进行景物描述的过程称为“建模建模”•景物在计算机内的描述即为景物在计算机内的描述即为“模型模型”•根据景物的模型生成其图像的过程称为根据景物的模型生成其图像的过程称为“绘制绘制”或或“图像合成图像合成”56•景物的景物的建模建模：：人们进行景物描述的过程。

人们进行景物描述的过程•景物的景物的模型模型：景物在计算机内的描述景物在计算机内的描述•绘制绘制：也称：也称图像合成图像合成，根据景物的模型生成图像的，根据景物的模型生成图像的过程，所产生的数字图像称为计算机合成图像过程，所产生的数字图像称为计算机合成图像5.2.4 计算机图形计算机图形57形体与景物的建模方法（形体与景物的建模方法（简简略）略）线框模型实体模型表面模型几何造型几何造型技术技术过程模型过程模型技术技术分形几何形状语法微粒系统基于物理的建模使用几何模型描述的机械零件使用几何模型描述的机械零件使用几何模型描述的机械零件使用几何模型描述的机械零件使用分形模型描述的图案使用分形模型描述的图案使用分形模型描述的图案使用分形模型描述的图案58计算机图形的应用计算机图形的应用（（简简略）略）(1) 计算机辅助设计和辅助制造计算机辅助设计和辅助制造(CAD／／CAM)2) 利利用用计计算算机机生生成成各各种种地地形形图图、、交交通通图图、、天天气气图图、、海洋图、石油开采图等海洋图、石油开采图等3) 作战指挥和军事训练作战指挥和军事训练4) 计算机动画和计算机艺术计算机动画和计算机艺术。

5) 其其它它：：电电子子出出版版、、数数据据处处理理、、工工业业监监控控、、辅辅助助教教学、软件工程等学、软件工程等 595.3 数字声音及应用数字声音及应用•数字声音的特点：数字声音的特点：–是一种连续媒体，传输与播放有实时性要求是一种连续媒体，传输与播放有实时性要求–数据量大，对存储和传输的要求很高数据量大，对存储和传输的要求很高 •数字声音的类型：数字声音的类型：–波形声音（取样声音）波形声音（取样声音）•语音语音（人的说话声音）（人的说话声音）300~3400Hz•全频带声音全频带声音（现实世界中的各种声音）（现实世界中的各种声音）20~20kHz–计算机合成声音计算机合成声音•语音合成语音合成•合成音乐合成音乐（（MIDI））60声音录制与播放的处理过程声音录制与播放的处理过程61波形声音的数字化波形声音的数字化方法方法：：1.取样取样：按照一定的取样频率获取声音信号按照一定的取样频率获取声音信号2.量化量化：将声音信号量化为一定范围内的数，如：将声音信号量化为一定范围内的数，如 8位、位、12位或位或 16位二进制数位二进制数3.编码编码：将量化后的声音值按要求编码，进行数据压缩：将量化后的声音值按要求编码，进行数据压缩数字数字声音声音取取 样样量量 化化编码编码模拟模拟声音声音信号信号011010011101……62波形声音获取设备（略）波形声音获取设备（略）•联机获取设备联机获取设备(声卡声卡)麦克风麦克风（（microphone））声音卡声音卡（（sound card））声波转换声波转换为电信号为电信号取样、量化、取样、量化、压缩、编码、压缩、编码、模模拟拟声声音音数数字字声声音音•脱机获取设备：数码录音笔脱机获取设备：数码录音笔63波形声音的播放波形声音的播放数数字字声声音音解解 码码数模转换数模转换插插 值值重建的重建的模拟声模拟声音信号音信号011010011101……•声音播放：计算机输出声音的过程声音播放：计算机输出声音的过程•声音重建声音重建步骤：上述步骤：上述•将模拟声音信号经过处理和放大送到扬声器发出声音将模拟声音信号经过处理和放大送到扬声器发出声音64波形声音的表示及参数波形声音的表示及参数•主要参数：主要参数：–取样频率取样频率–量化位数量化位数–声道数目声道数目–压缩编码方法压缩编码方法–码率（比特率）：每秒钟的数据量码率（比特率）：每秒钟的数据量波形声音的码率波形声音的码率 = 取样频率取样频率 ×× 量化位数量化位数 ×× 声道数声道数 压缩编码以后的码率压缩编码以后的码率 ＝＝ 压缩前的码率压缩前的码率 / / 压缩倍数压缩倍数65全频带数字音频的编码标准全频带数字音频的编码标准名称名称压缩后的码率（每个声道）压缩后的码率（每个声道） 声道数目声道数目主要应用主要应用MPEG-1 层层 1192kbps（（压缩压缩4倍）倍）2数字盒式录音带数字盒式录音带MPEG-1 层层 2128kbps（（压缩压缩6倍）倍）2DAB，，VCD，，DVDMPEG-1 层层 364kbps（（压缩压缩12倍）倍）2Internet，，mp3音乐音乐MPEG-2 层层audio与与MPEG-1层层1，层，层2，，层层3相同相同5.1, 7.1同同 MPEG-1Dolby AC-364kbps5.1, 7.1DVD，，DTV，，家庭影院家庭影院•MPEG是是什么？什么？•mp3音乐是什么？音乐是什么？•Dolby AC-3是什么？是什么？•Real Audio 是什么？是什么？66全频带数字音频的编码标准全频带数字音频的编码标准运动图像专家组运动图像专家组，英文简称，英文简称 MPEG （（ Moving Picture Experts Group ））隶属于隶属于 ISO/IEC 的一个的一个专家工作组，主要负责为数字音视频编码算法开发专家工作组，主要负责为数字音视频编码算法开发和制定标准。

该组织始建于和制定标准该组织始建于 1988 年，并于年，并于 1992 年年制定出制定出 MPEG0 －－ 1 标准，它是将视频数据压缩成标准，它是将视频数据压缩成 1 －－ 2Mb/s 的标准数据流，工业产品的标准数据流，工业产品 VCD 机和机和 MP3 播放器都是以该标准为基础洐生出来的随播放器都是以该标准为基础洐生出来的随后的后的 1994 年，制定出年，制定出 MPEG －－ 2 标准，它是为了标准，它是为了获得更高的分辨率（获得更高的分辨率（ 720*486 ），提供广播级视频），提供广播级视频和和 CD 品质的音频而产生的高质量音视频编码标准，品质的音频而产生的高质量音视频编码标准，传输速率在传输速率在 3 －－ 10Mbit/s 之间，它也是数字电视、之间，它也是数字电视、 DVB 和和 DVD 所遵循的压缩标准所遵循的压缩标准 67•mp3音乐是什么？音乐是什么？是一种采用是一种采用 MPEG-1 层层 3 编码的高质量数字音乐，编码的高质量数字音乐，它能以它能以10 倍左右的压缩比降低高保真数字声音倍左右的压缩比降低高保真数字声音的存储量的存储量•Dolby AC-3是什么？是什么？是美国杜比实验室开发的多声道全频带声音编码是美国杜比实验室开发的多声道全频带声音编码系统，它提供的环绕立体声系统由系统，它提供的环绕立体声系统由5个（或个（或7个）个）全频带声道加一个超低音声道组成，所有声道的全频带声道加一个超低音声道组成，所有声道的信息在声音制作和还原过程中全部采用数字化，信息在声音制作和还原过程中全部采用数字化，信息损失很少，具有真正的立体声效果。

应用于信息损失很少，具有真正的立体声效果应用于数字电视、数字电视、DVD和家庭影院和家庭影院全频带数字音频的编码标准全频带数字音频的编码标准68•Real Audio 是什么？是什么？是是 Real Networks 公司开发的公司开发的“流媒体流媒体” 数字音频数字音频（（RA- Real Audio ），），如扩展名为如扩展名为 .ram的音频文件的音频文件•Internet 上的音频广播、实时音乐点播（边下载上的音频广播、实时音乐点播（边下载边收听），必须做到按声音播放的速度从因特网上连边收听），必须做到按声音播放的速度从因特网上连续接收数据，这一方面要求数字声音压缩后数据量要续接收数据，这一方面要求数字声音压缩后数据量要小，另一方面还要使声音数据的组织适合于流式传输，小，另一方面还要使声音数据的组织适合于流式传输，这就是这就是“流媒体流媒体”•另外还有微软公司的另外还有微软公司的 WMA数字音频等，如扩展名为数字音频等，如扩展名为 .wma 的音频文件的音频文件•它们都能直接从网络上播放音乐，而且它们都能直接从网络上播放音乐，而且可以随网络带可以随网络带宽的不同而调节声音的质量宽的不同而调节声音的质量。

全频带数字音频的编码标准全频带数字音频的编码标准69波形声音的文件格式（略）波形声音的文件格式（略）.wav (waveform)，，主要用在主要用在PC上上, .PCM, 使用使用 PCM 编码的声音文件编码的声音文件,.VOC, 声霸卡使用的音频文件格式声霸卡使用的音频文件格式.mp2, MPEG Layer I , II, .mp3, MPEG Layer III ,.rm，，.ram(RealAudio), RealNetworks的流式声音文件的流式声音文件.wma, 微软公司的流式声音文件微软公司的流式声音文件.aif (Audio Interchangeable File Format), 苹果机苹果机,705.3.4 计算机合成声音计算机合成声音1. 语音合成语音合成•文语转换过程文语转换过程文本文本文本分析文本分析韵律处理韵律处理语音合成语音合成合成合成语音语音词典，词典，发音规则发音规则韵律规则库韵律规则库语音库语音库715.3.4 计算机合成声音计算机合成声音2.音乐合成音乐合成–音乐的基本单元是一些音符音乐的基本单元是一些音符–音符的属性：音调、音色、音强、旋律音符的属性：音调、音色、音强、旋律•怎样在计算机中描述音乐呢？怎样在计算机中描述音乐呢？–目目前前普普遍遍使使用用的的一一种种描描述述标标准准是是 MIDI ，，它它规规定定了了乐乐谱谱中中音音符符属属性性在在计计算算机机内内部部的的数数字字表表示示方法。

方法72音乐合成（音乐合成（MIDI））•存放乐曲的文件存放乐曲的文件 —— .mid 文件文件•乐曲的制作软件乐曲的制作软件 ——音序器音序器•播放乐曲的软件播放乐曲的软件 —— 媒体播放器媒体播放器•乐器声音的生成乐器声音的生成 —— 声卡上的音乐合成器声卡上的音乐合成器735.4 数字视频及应用数字视频及应用•视频：随时间变化其内容的视频：随时间变化其内容的一组图象一组图象（（24, 25, 30帧帧/秒）秒），又叫运动图象或活动图象又叫运动图象或活动图象•常见视频信号：电视，电影，动画等常见视频信号：电视，电影，动画等.•视频信号的特点：视频信号的特点：–内容随时间而变化内容随时间而变化,–伴随有与画面动作同步的声音伴随有与画面动作同步的声音(伴音伴音),•人类接受的信息人类接受的信息70%来自视觉，其中活动图象是信息量来自视觉，其中活动图象是信息量最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体•视频信息的处理是多媒体技术的核心视频信息的处理是多媒体技术的核心74数字视频压缩的可行性数字视频压缩的可行性•数数字字视视频频的的数数据据量量很很大大。

1 分分钟钟数数字字视视频频的的数数据据量量可可达达 1G 字节•数字视频压缩的可行性：数字视频压缩的可行性：–画面内部信息相关性很强画面内部信息相关性很强–相邻画面的内容具有高度的连贯性相邻画面的内容具有高度的连贯性–人眼的视觉特性人眼的视觉特性75视频压缩编码的标准及其应用视频压缩编码的标准及其应用 P222名称名称源源图像格式图像格式压缩后的码率压缩后的码率主要应用主要应用MPEG-1CIF格式格式大约大约1.2Mb/s~1.5Mb/s适用于适用于VCD、、数码相机、数字摄数码相机、数字摄像机等像机等H.261CIF格式，格式，QCIF格式格式P×64Kb/s(P=1、、2时，时，只支持只支持QCIF格式，格式，P≥6时，可支持时，可支持CIF格式格式)应用于视频通信，如可视、应用于视频通信，如可视、会议电视等会议电视等MPEG-2(MP@ML)720×5765Mb/s~15Mb/s用途最广，如用途最广，如 DVD，，150路卫星路卫星电视直播，电视直播，540路路CATV等等MPEG-2High Profile1440×15521920×115280Mb/s~100Mb/s目标是高清晰度电视（目标是高清晰度电视（HDTV））领域领域MPEG-4(H.324)多种不同的多种不同的视频格式视频格式与与MPEG-1，，MPEG-2相当，但最低可达相当，但最低可达到到64Kb/s适合于交互式多媒体应用，包括适合于交互式多媒体应用，包括虚拟现实、远程教学、交互式电虚拟现实、远程教学、交互式电视等视等76视频压缩编码的标准及其应用视频压缩编码的标准及其应用•AVI（（Audio Video Interleaved Format））：：一一种音频种音频/视频文件格式视频文件格式–应应用用：：Windows平平台台，，在在获获取取、、编编辑辑以以及及播播放放音音频频/视频流的应用软件中被广泛使用视频流的应用软件中被广泛使用77作业作业•P198 复习题（复习题（1）） （（2）） （（4）） （（6））•P209 复习题（复习题（1）） （（2））•P217 复习题（复习题（2）） （（6））•P229 复习题（复习题（3））•P229 自测题自测题 5（部分不做）（部分不做）78本章完本章完 谢谢 谢谢 ！！79。