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多媒体信息编码


多媒体信息编码 今天,我们来学习一下多媒体信息的编码。 首先,我们要明确两个概念,即什么是模拟量,什么是数字量。大家看一下 课件中的概念。模拟量是指在一定范围连续、平滑变化的量。数字量是指变量在 时间上不连续,总是发生一系列离散的瞬间的量。简单来说,模拟量是连续的, 数字量是离散的。 类比于我们数学中学到的二次函数,物理量类似于二次函数的 图形,而数字量则是在图形中取点,并用坐标

表示出来。我们今天所学的多媒体 信息编码,其实就是将我们的模拟量转换为电脑可识别的数据量。 在这个过程中,我们还需要借助一个工具,就是我们的转换器,它可以进行 能量方式的转换。比如我们家中的烧水壶,当水沸腾时,电源就会自动切断,这 里就用到了温度传感器,将温度的变化转换成电源的切断。 在介绍了模拟量、数字量以及传感器后,我们就正式进入今天的课程。首先 我们来看一下声音的数字化。 在物理中, 我们会学到声音是一种波, 声波通过空气的振动传递到人的耳膜, 引起振动形成听觉效果。 那么声音是模拟信号还是数字信号呢?我们可以联系一 下模拟量和数字量的概念来想想。

声音其实是一种模拟信号, 因为声波是一种连续的信号。 我们在前面学到过, 其实计算机只能识别 0/1 两种信号, 也就是数字信号。 要将声音储存在计算机中, 我们必须把模拟信号转化为数字信号, 那么大家在书本第九页找一下哪两个步骤 可以实现这个过程?

没错,就是我们的采样和量化这两个过程。我们看一下课件,采样就是按照 一定的频率, 每隔一段时间测得模拟信号的模拟量值。也就是我们这幅图中画的 这些点。但这些点并不是乱取的,我们看一下它的横坐标,相邻两个点之间的横 坐标间隔相同。 也就是相隔的时间要相同。而量化是指对采样时测得的模拟电压 值,进行分级量化。也就是将这些点的坐标进行 01 编码。知道采样和量化这两 个过程后我们要记住,采样频率越高、量化位数越多音质越好。这在我们书本第 10 页的第三段,大家可以划出来(等 30 秒) 。大家在记这个时也可以联系我们 的二次函数, 采样频率越高就代表取的点越多, 量化位数越高就代表精确度越高, 这样画出来的二次函数就越符合要求,即音质越好。但是此时有一个缺陷,在音 质好的同时,数据量也越大,所需存储空间也越大。

下面就让我们来计算一下声音的储存空间。首先请大家看课件,我们可以看 到它的计算公式为采样频率(HZ)×量化位数/8(B)×时间(s)×声道数。这个公式很 重要,请大家用笔记一下。在记得时候一定要注意了,采样频率的单位是赫兹, 有的时候我们会看到有千赫兹的情况出现,遇到这种情况千万别忘了乘上一千。 量化位数的单位是 b, 时间单位是秒。 如果单位与这里写的不一样就要转换单位。 这是算式最后的单位是 B,我们要注意有的时候让会让我们转化为 KB 或者 MB, 这是我们要记住要进行单位转化。好,接下来我们来练一下。

这道题目就只要把对应的数字带进去就可以了,计算出答案。但是我们到这 步就可以了吗?其实还没有结束,因为题目中让我们求的是 MB,而不是B,所 以我们要进行单位转换。 在这里我们复习一下前面学习到的内容。1MB=几K B?对=1024KB,那么1KB=几 B?很好,是 1024B。它们相邻两个单 位之间的进率都是 1024。 那么在这题中, 要把 B 转化为 MB, 则要除以两个 1024 就可以了,得到这个答案。 在多媒体中,只有声音会显得太过单调,所以我们还要加上图片,接下来我 们就来学习一下图像的数字化。 我们看一下 PPT 中的这张图,我们将它放大后可 以看到一个个小的正方形, 这些小的正方形就是像素,一幅图像可以看成是由许 许多多个点(像素)组成的。单位长度的像素数越多,图像越清晰。图像的数字化 与声音的数字化相似, 就是把每个获取的颜色点以二进制的形式存储和表示。那 么假如我们要为 16 色彩色图像进行二进制编码,那我们需要几位二进制数来表 示呢?我们来看一下 PPT,我们可以看到,16 种颜色,我们从 0000 开始标号, 只要 4 位二进制数就能表示。 其实我们不需要一个个列出来, 只要求 2 的 n 次方 等于 16,就能求出位数 n 了。 接下来我们来看一下图片存储容量的计算公式, 这个也需要大家在书本上记 一下。在这个公式中最重要的就是每个像素所需位数,这就是我们刚才所求的 n 了。大家再在脑子里记一下(等 30 秒) 。其实在这个式子中,水平像素*垂直像 素就是求图片一共有几个像素, 然后再乘以我们每个像素所占空间,就可以求出 我们图片所占的空间了。这里我们的单位和声音容量一样都是 B。下面我们来做 一下 PPT 中的例题。

好,大家抬头看黑板,在这道题目中我们能够看到这里有个分辨率的概念, 实际上在这里分辨率就是我们的水平像素*垂直像素。然后我们再看,题目中告 诉我们这是一幅黑白图像,这里我们就可以知道图片只有黑和白两种颜色,2 的 一次方等于 2,所以每个像素所需位数应该为 1,接下来就可以求出我们的答案 了。我们再来做一道题目。

这题我就不多说了,大家对一下黑板上的答案吧。大家有没有作对啊,作对 的同学举一下手看看。 好,大家都很好,接下来我们看一下这张图,这就是这类题目一个总的过程 了。 这几个就是我们常用到的位图图像类别,这里我们主要看一下每个类别的位 数怎么求。首先我们来看一下 256 级灰度,其实这个用在我们的黑白相片中,虽 然它没有彩色的艳丽, 但根据颜色深浅的不同仍然有多种颜色。我们这里计算位 数也和 16 色彩色一样,计算 n 就可以了。在 24 位真彩色这里我们要注意,它已 经告诉我们是 24 位了,所以我们直接将 24 带进去就可以了。

最后,有了声音和图片,我们还是觉得太过单调,所以我们再来学习一下视频的 数字化。 其实我们的视频是由连续的图像帧组成的, 也可以说它是由图画构成的。 我们可以看一下左边的这个动图,我们在每一张纸上画一张图,当纸张快速翻动 时就好像是连贯的动作。其实这也就是视频的原理。我们看到这里每秒显示 25 帧,这实际上就是每秒有 25 张图翻过的意思。 知道了这个后, 我们就根据图片存储容量的计算来算一下视频存储容量的计 算。首先我们看一下题目,我们要知道视频其实由一幅幅图像构成,我们就想想 看能不能先求每幅图像的容量。我们可以看到它的分辨率为 720*576,它是 24 位彩色视频,那么我们就可以求出每幅图像的容量 720*576*24/8,然后我们要 求整个视频的容量, 就只要求一共有多少张图片,在和每幅图片的容量相乘就可 以求出来了。我们看到一共 10 秒钟,每秒 25 帧,也就是 25 张图,那么一共有 10*25 张图,然后将他们乘起来,就可以算出我们的答案了。 我们来看一下具体的计算公式。大家把它也抄到书本上。

我们已经学习了三个容量计算公式了, 我们要知道一台电脑它的容量是有限 的, 所以我们希望这些多媒体的材料在不失真要尽可能的小,这样我们就可以存 放更多的东西。所以在平时使用中,我们通常会将文件进行压缩,压缩通常分为 有损压缩和无损压缩,顾名思义,有损压缩就是会对文件产生一些损伤的压缩, 而无损压缩就是不会对其产生较大影响的压缩。 大家可以看一下 PPT 中的这张图。 这些使我们常用的压缩方法。这个我们只要做简单了解就可以了。

这节课就上到这里,作业明天收起来,交给我,我会来拿的。


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