数字媒体与应用(New).ppt

第5章数字媒体及应用,5.1文本与文本处理5.2图像与图形5.3数字声音及应用5.4数字视频及应用,教学目的与要求,掌握GB2312字符集的内容及其在计算机内的表示，熟悉GBK字符集和GB18030字符集的内容，了解UCS/Unicode的目的及其与GB18030标准的关系了解字符信息输入计算机的方法与分类，了解汉字键盘输入编码的方案及其优缺点熟悉计算机文本的不同类型、特点、用途和它们的文件扩展名，熟悉简单文本（纯文本）和丰富格式文本的特点，掌握超文本的特点，了解链源、链宿和超链的概念，了解Windows环境中编辑制作各种类型文本的常用软件及其应用，了解什么是计算机文本处理掌握图像获取（数字化）的原理与主要步骤，掌握黑白图像、灰度图像和彩色图像在计算机中表示方法的区别，掌握数字图像的主要性能参数（分辨率、像素深度）以及它们与图像大小、颜色数目、图像数据量之间的关系，了解图像数据压缩的意义和两类压缩方法，熟悉几种常用的数字图像文件格式以及它们的特点和用途，了解数字图像处理的主要内容和用途，了解计算机图形与图像的区别和联系、计算机图形的应用,教学目的与要求,掌握波形声音获取（数字化）的原理与主要步骤，熟悉波形声音获取设备（如麦克风、声卡）的功能，了解计算机输出（播放）声音时的工作过程与相关设备熟悉波形声音的主要性能参数（取样频率、量化位数、声道数目）及其与码率和数据量之间的关系，了解波形声音的特性、常用的文件类型及其应用，了解CD立体声和MP3的特性和应用；了解计算机合成语音（文语转换）的过程和主要应用，熟悉计算机合成音乐（MIDI）的特点与应用了解数字视频获取设备的功能和特点，熟悉数字视频的压缩编码标准及其应用，熟悉VCD和DVD的特点和应用，了解可视电话和视频会议的基本原理和应用，了解什么是数字电视和数字电视的传播方式，了解点播电视（VOD）的功能,5.1文本与文本处理,5.1.1字符的编码5.1.2文本准备5.1.3文本的分类5.1.4文本编辑、排版与处理5.1.5文本的展现,文字处理是计算机应用的基础,计算机应用使用计算机进行信息处理,其中，文字信息的处理是各种计算机应用的基础,传统的文字处理过程,计算机文字处理过程,文字信息在计算机中称为“文本”（text），文本是计算机中最常用的一种数字媒体文本由一系列“字符”（character）组成，每个字符均使用二进制编码表示文本在计算机中的处理过程是：,5.1.1字符的编码（在计算机中的表示）,字符、字符集及其码表,文字的基本元素是字母和符号，统称为“字符”(character)，它包括：字母、数字、符号等字符集：一组特定字符的集合不同的字符集包含的字符数目与内容不同，如：中文字符集、西文字符集、日文字符集等字符的编码：字符集中每个字符都使用二进位(code)表示，称为该字符的编码不同的字符其编码各不相同字符集中所有字符的编码的一览表，称为该字符集的码表,西文字符的编码ASCII码,西文是表音文字（拼音文字），它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange,简称ASCII码）：ASCII字符集包含96个可打印字符和32个控制字符采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII字符有关介绍可参看第1章1.2.3节,汉字如何编码？,汉字是记录汉语（国语，华语）的文字，属于表意文字，它用符号直接表达词或词素汉字的特点数量大；多个国家和地区使用；字形复杂，同音字多，异体字多如何编码？确定收入多少字、哪些字？汉字在字符集中的排序方式确定使用的代码结构和代码空间,常用的汉字编码字符集,国家标准GB2312-1980汉字扩充规范GBK(已被GB18030取代)国家标准GB18030-2005港澳台使用的汉字编码字符集CNS11643(BIG5，俗称“大五码”)UCS/Unicode多文种大字符集Unicode的UTF-8Unicode的UTF-16,GB2312汉字编码字符集,1980年颁布信息交换用汉字编码字符集基本集GB2312-1980GB2312字符集由三个部分构成：,拉丁字母、俄文、日文平假名与片假名、希腊字母、汉语拼音等共682个,共6763个汉字和682个符号，每个汉字和符号都有一个确定位置,GB2312汉字的编码,每一个GB2312汉字使用16位(2个字节)表示每个字节的最高位均为“1”机内码（又称内码）：这种高位均为1的双字节汉字编码例如“南”字的GB2312内码为：1100010011001111（16进制表示为C4CF）汉字内码与ASCII字符二进制表示有明显的区别,第1字节,第2字节,图GB2312汉字在计算机中的表示,有一段文本的机内码：ABF58094CAD77062B6C8，则在这段文本中含有_。,A1个汉字和8个西文字符B2个汉字和6个西文字符C3个汉字和4个西文字符D4个汉字和2个西文字符,题解,若内存中相邻2个字节的内容为十六进制7451，则它们不可能是_。,A.2个西文字母的ASCII码B.1个汉字的机内码C.1个16位整数D.一条指令的组成部分,题解,GBK汉字内码扩充规范,GB2312的不足：汉字字数太少，没有繁体字,无法满足人名、地名、古籍整理、古典文献研究等应用的需要；与ASCII码不兼容GBK汉字内码扩充规范（1995）：在GB2312基础上，增加了1万多汉字(包括繁体字)和符号共有21003个汉字和883个图形符号，如“計算機”、冃、冄、円、冇等繁体字和生僻字包含了中、日、韩认同的全部CJK汉字；与GB8312保持向下兼容，也使用双字节表示，第1字节最高位必须为“1”，第2字节的最高位不一定是“1”：,UCS/Unicode与GB18030汉字编码标准,国际标准化组织（ISO）制定的一个将全世界现代书面文字所使用的所有字符和符号（包括中国大陆和港台地区、日本、韩国等使用的汉字在内，大约10万字符）集中进行统一编码，称为UCS标准，对应的工业标准称为UnicodeGB18030汉字编码国家标准：一方面与GB2312和GBK保持向下兼容，同时还扩充了UCS/Unicode中的其他字符，与其接轨,GB18030汉字编码标准,我国在2000年和2005年两次发布GB18030汉字编码国家标准。GB18030实质上是UCS/Unicode字符集的另一种编码方案：单字节编码（128个）表示ASCII字符双字节编码（23940个）表示汉字，与GBK（以及GB2312）保持向下兼容，GBK不再使用四字节编码（约158万个）用于表示UCS/Unicode中的其他字符GB18030目前已在我国信息处理产品中强制贯彻执行。,几种汉字编码的对比,例:IE浏览网页时文字编码的选择,下面是关于我国汉字编码标准的叙述，其中正确的是_。AUnicode是我国最新发布的也是收字最多的汉字编码国家标准。B汉字在计算机中的存储编码是机内码C在GB2312汉字编码国家标准中，共有2万多个汉字。DGB18030与GB2312和GBK汉字编码标准不兼容。E.在GB2312汉字编码国家标准中，同一个汉字的不同造型（如宋体、楷体等）在计算机中的机内码相同。F.在最新的汉字编码国家标准中，同一个汉字的不同字形（如简体和繁体）在计算机中的内码不同。G.3种标准保持向下兼容，并与我国台湾地区发布和使用的BIG-5兼容。H.GBl8030标准中收录的汉字数目超过2万，WindowsXP操作系统支持该标准,5.1.2.文本准备文稿如何输入计算机,文字符号输入计算机的方法,键盘输入,(1)数字编码,如电报码、区位码等,(2)字音编码,如智能ABC等(3)字形编码，如五笔字形和表形码等,(4)形音编码发展趋势：基于统计和学习功能的以词语(短语)或句子作为输入单位的输入方法,文字符号输入计算机的方法,优点：自然，流畅小型化，适合移动计算不足：识别速度和正确性还需提高书写要求还要降低,文字符号输入计算机的方法,优点：自然，方便，适合移动计算不足：对说话人、说话方式、说话内容的适应能力要大大增强识别速度和正确性还需大大提高,文字符号输入计算机的方法,识别率已达到98%功能:简、繁体字混合识别中文、西文混合识别文字、表格混合识别智能校对功能,文字符号输入计算机的方法,技术上非常困难，还无法实用目前准备先突破工整的楷书手写体的识别!,汉字的键盘输入,汉字与键盘上的键无法一一对应，因此必须使用几个键来表示一个汉字，这就称为汉字的“键盘输入编码”优秀的汉字键盘输入编码应具有的特点：易学习、易记忆效率高(平均击键次数较少)重码少容量大(可输入的汉字字数多),汉字键盘输入方法的比较,5.1.3文本的分类,简单文本(纯文本),没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超链接，其文件后缀名是.txt由一串用于表达正文内容的字符编码所组成，几乎不包含任何其他的格式信息和结构信息举例：,丰富格式文本,本书由南京大学出版社(PublishingHouseofNanjingUniversity)出版,有字体字号等属性变化、设置了段落和页面排版格式的文本称为“丰富格式文本”丰富格式文本中，除了正文内容之外，还使用了许多“标记”来描述字符的属性和格式的设置。举例：下面标题的格式为：中文用黑体，西文用ArialBlack体，居中,使用HTML语言描述为：,本书由南京大学出版社(PublishingHouseofNanjingUniversity)出版,用一对指出的是标记，如和等，用于说明排版的格式和文字属性，它们不属于正文内容,正文内容,超文本,若干文本或文本中的各个部分可按照其内容的关系互相链接起来，从而形成“超文本”,“超链”实际上就是一个指针，用于指向其他文本块，也可以指向同一文本块中的其他部分,超链是有向的，起点位置称为链源，它可以是文本块中的一个标题、一句句子、一个关键词、一幅画、一个图标等,文本块可以是一个网页，一个文档，一段文字，也可以是一张图片，甚至一段声音或视频,小结：文本的分类,5.1.4文本编辑、排版与处理,复习：使用Word的操作流程,创建新文档或打开老文档,文稿输入,编辑,排版,文档存盘、打印或发送,输入中西文字、符号和图表,进行增、删、改操作，保证文本的正确性,满足清晰、美观、便于使用等要求,目的：确保文本内容正确无误操作：对字、词、句和段落进行添加、删除、修改等操作MSWord的功能：在文本的任何位置都可以插入新的文字从文本的任何位置都可以删除不需要的文字将一段文字从一处移动到另一处将一段文字从一处复制到另一处在文本中自动查找指定的词语用一个词语自动替换文本中指定的词语,文本编辑(textediting),目的：使文本清晰、美观、便于阅读操作内容：对文本中的字符、段落乃至整篇文章的格式进行设计和调整，分成3个层次：对字符格式进行设置对段落格式进行设置对文档页面进行格式设置,文本排版(格式化),设置字符的格式,字号(八号初号,5磅72磅以上)1磅相当于1/72英寸字体(宋体、楷体、黑体、仿宋、隶书)字符的修饰字符的形状(字形)：正常、加粗、倾斜、加粗倾斜字形的修饰：下划线、着重号、上下标、删除线字符的颜色字符的宽度字符的间距字符的效果字符的排列方向,什么是段落？用“回车”相互隔开的一组文字段落格式的设置：段落的对齐方式(两端对齐、分散对齐、居中对齐、左对齐、右对齐)段落的缩进方式(首行缩进、悬挂缩进、左缩进、右缩进)段间距和段内行距使用编号和项目符号段落添加边框和底纹首字下沉或悬挂段落与分页的关系,设置段落的格式,控制段落的缩进,段落缩进是指段落中的文本到正文区左、右边界的距离，包括段落左缩进、右缩进和首行缩进。其缩进的距离可由水平标尺上对应的三个缩进标记来指示,页面格式的设置：设置纸张大小和页边距设置每页的行、列数目设置分栏数目与格式设置页码设置页眉和页脚,设置页面的格式,设置页面的分栏,“所见即所得”（操作效果立即可见，且打印结果与屏幕所见相同）撤销(undo)和恢复(redo)操作格式刷多种视图(大纲视图与大纲编辑)自动更正、自动套用格式、自动编号、自动图文集自动保存功能和自动备份功能样式、模板和向导(wizard)功能宏操作（Macro）,提高操作效率的若干措施,使用计算机对文本中的字、词、短语、句子、篇章进行识别、转换、分析、理解、压缩、加密和检索等有关的处理文本处理内容：字数统计，词频统计，简/繁体相互转换，汉字/拼音相互转换词语排序，词语错误检测，文句语法检查自动分词，词性标注，词义辨识，大陆/台湾术语转换关键词提取，文摘自动生成，文本分类文本检索（关键词检索、全文检索），文本过滤文语转换（语音合成），文种转换（机器翻译）篇章理解，自动问答，自动写作等文本压缩，文本加密，文本著作权保护,什么是文本处理?,例：Word2003的文本处理功能,英文拼写检查和英语同义词检查字数统计自动编写摘要中文简繁体转换和术语转换中英词语翻译语法和格式检查语音识别（口授命令和听写）文档保护(防止打开或修改文档),文本处理软件,（1）面向通信的文本处理软件：OutlookExpress（2）面向办公的文本处理软件：MSWord、WPS（3）面向印刷出版的文本处理软件：“飞腾”排版软件、PageMaker、AdobeAcrobat（4）面向网络信息发布和电子出版的文本处理软件：FrontPage、AdobeAcrobat,5.1.5文本的展现(输出),文本的展现(输出),目的：阅读、浏览或打印文本使用的软件：文本阅读器/文本浏览器嵌入在文本编辑(处理)软件中，如微软的Word独立的软件：如Adobe公司的AcrobatReader，微软公司的IE等文本展现的过程：对文本的格式描述进行解释生成文字和图表的映像（bitmap）传送到显示器或打印机输出电子书阅读器：近几年市场出现的用于阅读.txt、.doc、html、pdf等电子文档的专用设备,5.2图像与图形,5.2.1数字图像的获取5.2.2图像的表示与压缩编码5.2.3数字图像处理与应用5.2.4计算机图形,5.2.1数字图像的获取,图像的获取过程,从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取”常用的图像获取设备：扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等图像获取过程：,将画面划分为MN个网格，每个网格称为一个取样点,将彩色图像取样点的颜色分解成R，G，B三个基色,测量每个取样点的每个分量（基色）的亮度值,对取样点每个分量的亮度值进行A/D转换，使用数字整型量表示,5.2.2图像的表示与压缩编码,数字(取样)图像的组成,数字取样图像由M(列)N(行)个取样点组成取样点是组成数字取样图像的基本单位，称为“像素”彩色图像的像素通常由3个彩色分量组成灰度图像和黑白图像的像素只包含1个亮度分量,例1：黑白图像的表示,黑白图像,黑白图像的每个像素只有一个分量，且只用1个二进位表示，其取值仅“0”(黑)和“1”(白)两种,例2：灰度图像的表示,灰度图像,灰度图像的每个像素也只有一个分量，一般用812个二进位表示，其取值范围是：02n-1，可表示2n个不同的亮度,例3：彩色图像的表示,彩色图像的每个像素有三个分量，分别表示三个基色的亮度，假设3个分量分别用n,m,k个二进位表示，则可表示2n+m+k种不同的颜色,数字(取样)图像的主要参数,图像大小（图像分辨率）：用来表示组成该图像的行列数目，亦即图像所包含的像素数目使用水平分辨率x垂直分辨率表示对在屏幕上显示出来的大小有影响颜色空间的类型，指彩色图像所使用的颜色描述方法，如：RGB(红、绿、蓝)模型，显示器使用CMYK(青、品红、黄、黑)模型，彩色打印机使用HSB(色彩、饱和度、亮度)模型，用户界面中使用YUV(亮度、色度)模型，彩色电视信号传输时使用像素深度，即像素的所有颜色分量的二进位数目之和,举例：分辨率与图像尺寸的关系,520 x376,260 x188,130 x94,在显示比例相同时，显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比,数字图像的数据量,数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）：数据量=水平分辨率垂直分辨率像素深度8几种常用格式的图像的数据量：,压缩之后数字图像的数据量计算（以字节为单位）：数据量=(水平分辨率垂直分辨率像素深度/8)/压缩比,数字图像的数据压缩,图像数据压缩的必要性：节省存储数字图像所需要的存储器容量提高图像的传输速度，减少通信费用图像数据压缩的可能性：数字图像中有大量的数据冗余人眼视觉有局限性，允许图像有一些失真图像数据压缩的两种类型：无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差压缩编码方法的评价,一架数码相机，其Flash存储器的容量为20MB，它一次可以连续拍摄65536色的分辨率为10241024的彩色相片40张，由此可以推算出图像数据的压缩倍数是_倍。,A、2B、4C、6D、8,题解,数字图像的常用文件格式,常用的图像文件格式有：,不同的图象文件格式采用了不同的数据压缩技术和数据组织方法，适合不同的应用!,图像文件格式例1：BMP格式,BMP图像格式是Windows操作系统下使用的一种标准图像格式支持单色、16色、256色、真彩色图像一个文件一幅图像，可以进行无损压缩，也可不压缩非压缩的BMP文件是一种通用的图像文件格式，几乎所有Windows应用软件都能支持,图像文件格式例2：GIF图像,颜色数目不超过256色，适合用作插图、剪贴画等色彩数要求不高的场合，文件特别小，适合网络传输GIF图像格式具有累进显示功能，适合网络浏览器观看GIF图像格式能支持透明背景（JPEG不支持）GIF图像格式能支持动画,透明背景,缺点:不适合真彩色图片,图像文件格式例3：JPEG图像,JPEG是静止图像数据压缩编码的国际标准，采用JPEG标准的图像文件扩展名是.jpgJPEG特别适合各种连续色调的彩色或灰度图像，在计算机和数码相机中已得到广泛应用JPEG的最新标准是JPEG2000（图像文件扩展名是.jp2），它采用更先进的技术，可取得更好的效果，目前在医学图像处理中使用,5.2.3数字图像处理与应用,数字图像处理：目的与内容,目的：(1)提高图像的视觉质量(2)恢复与重建有失真和畸变的图像(3)图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等(4)图像数据的变换、编码和数据压缩(5)图像的存储、管理与检索(6)图像内容与知识产权的保护内容：去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等,数字图像处理的应用,(1)图像通信，包括图像传输、电视电话、电视会议等。(2)遥感(3)医疗诊断(4)工业生产中的应用，如产品质量检测，生产过程自动控制等(5)机器人视觉(6)军事、公安、档案管理等其他方面的应用,X光图像,CT图像,核磁共振图像,指纹图像,常用的图像编辑软件,Word和PowerPoint具有基本的图像编辑功能Windows附件中的“画图”软件微软Office工具中的PictureManagerACDSystem公司的ACDSee32AdobePhotoShop,Word和PowerPoint的图像编辑功能使用“图片工具栏”编辑图片,使用快捷菜单，屏幕上显示“图片”工具栏，进入图片编辑状态：,Word和PowerPoint的图像编辑功能图片编辑举例(外形修改),缩小,压扁,放大,拉长,原始图片,Word和PowerPoint的图像编辑功能图片编辑举例(裁剪与旋转),旋转90度,裁剪底部,裁剪左部,旋转任意角度,原始图片,Word和PowerPoint的图像编辑功能图片编辑举例(图像属性修改),增加对比度,降低对比度,增加亮度,降低亮度,灰度图片,黑白图片,原始图片,5.2.4计算机图形,什么是计算机图形(graphics),通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述(称为“建模”)，然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况，生成该景物的图形(称为“绘制”或“图像合成”)计算机图形也称为计算机合成图像计算机制作图形的步骤如下：,景物的2种描述(建模)方法,计算机图形的绘制过程,从景物模型绘制出图形的过程，实际上也是把景物的描述(模型)转换成为点阵(像素阵列)的过程，它包括下列步骤：,将各个物体的所有表面用小的多边形（三角形或四边形）进行近似表示,用户选择一个观测位置，并设定一个取景范围，将景物向成像平面作透视投影；然后将景物中不在取景范围内的部分裁剪掉，同时还把景物中所有被遮挡而看不见的部分隐去,根据景物表面材料的性质和环境光源的设定，计算出物体可见面上每一点(像素)的颜色及其亮度,计算出物体所产生的本影和半影；根据景物表面和背景使用的材料，选择合适的纹理映射到物体的表面,美国康乃尔大学SuzanneSmits和PriamosGeorgiades建模并绘制的俄罗斯茶壶,例1:俄罗斯茶壶,例2：计算机绘制的钢笔画和铅笔画,木桶,玻璃瓶,引用自：GeorgesWinkenbach,D.Salesin(Univ.ofWashington)pp.469-476,SIGGRAPH96,计算机图形与显卡(图形卡),图形绘制过程中，每一个像素的颜色及其亮度都要经过大量的计算才能得到，因此绘制过程的计算量很大，特别是三维图形和动画目前PC机所配置的图形卡（显卡）上安装了功能很强的专用绘图处理器，它能承担绘制过程中的大部分计算任务,计算机图形的应用,(1)计算机辅助设计和辅助制造(CADCAM)(2)利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等(3)作战指挥和军事训练(4)计算机动画和计算机艺术(5)其它：电子出版、数据处理、工业监控、辅助教学、软件工程等,矢量绘图软件,专业绘图软件：AutoCAD（机械、建筑等）MAPInfo、ARCInfo（地图、地理信息系统）办公与事务处理、平面设计、电子出版等领域：Corel公司的CorelDrawAdobe公司的IllustratorMacromedia公司的FreeHand微软公司的MicrosoftVisio等内嵌的绘图软件：Word和PowerPoint中的绘图功能（简单的二维图形）,小结：图像与图形的比较,计算机中的图像按其生成方法可以分为两大类：通过数字化设备获取的图像，它们称为取样图像、点阵图像，或位图图像等，通常简称图像（image）通过计算机建模并绘制而成的图像，称为矢量图形，通常简称图形（graphics）两者在外观上很难区分，但它们有许多不同的属性，一般需要使用不同的软件进行处理,图形,小结：图像与图形的对比,5.3数字声音及应用,5.3.1波形声音的获取与播放5.3.2波形声音的表示与应用5.3.3波形声音的编辑与播放5.3.4计算机合成声音,5.3.1波形声音的获取与播放,声音的特性和类型,声音由振动产生，通过空气进行传播声音是一种波，它由许多不同频率的谐波组成谐波的频率范围称为声音的“带宽”,计算机处理的声音类型：话音或语音(speech)，专指人的说话声音，带宽仅为3003400Hz全频带声音(如音乐声、风雨声、汽车声等)，其带宽可达到20Hz20kHz人耳可听到的声音统称“可听声”(audio)，20Hz20kHz,数字波形声音的获取,方法：,2.量化（quantization，模数转换),3.编码（encoding）,1.取样（sampling）,数字波形声音的获取设备,声音的联机获取设备(声卡),声波转换为电信号,声音的脱机获取设备：数码录音笔,取样、量化和编码,声卡的功能与组成,波形声音的获取与编码波形声音的重建与播放MIDI消息的输入MIDI音乐的合成,注：当前PC机的声卡已经与主板芯片组集成在一起，不再做成独立的插卡,声音的重建与播放,计算机输出声音分为两步：1声音的重建：把声音从数字形式转换成模拟信号形式，由声卡完成,2声音播放：将模拟声音信号经处理和放大后送到音箱(扬声器)关于音箱：普通音箱接收的是重建的模拟声音信号数字音箱直接接收数字声音信号，失真更小,5.3.2波形声音的表示与应用,数字波形声音的表示及参数,数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流，其数据按时间顺序进行组织，文件扩展名为“.wav”数字波形声音的主要参数有：取样频率：语音的取样频率低，一般为8kHz全频带声音（如音乐）的取样频率高，一般为44.1kHz量化位数：通常为8位、12位或16位声道数目：单声道为1，双声道为2码率(比特率)，每秒钟的数据量,数字波形声音码率的计算,未压缩时数字波形声音的码率计算公式码率=取样频率量化位数声道数例：,压缩编码之后数字波形声音的码率为：压缩后的码率=未压缩时的码率/压缩比例：上面CD唱片的立体声音乐压缩为MP3后，若压缩比是12，则该MP3音乐的码率是：1411.2/12118kb/s左右,人们说话时所产生的语音信号必须数字化之后才能由计算机存储和处理。假设语音信号数字化时的取样频率为8kHz，量化精度为8位，数据压缩倍数为4倍，那么1分钟数字语音的数据量是_。,A、960kBB、480kBC、120kBD、60kB,题解,数字波形声音的数据压缩,数据压缩的必要性：为了降低存储成本和提高在网络上的传输效率数据压缩的可能性：声音中包含有大量冗余信息；人耳灵敏度有限，允许有一定失真而不易察觉数字波形声音压缩编码的方法：全频带声音：国际标准MPEG；工业标准DolbyAC-3数字语音：固定电话使用ADPCM编码手机使用高效率的混合编码技术,所谓“MP3音乐”，它是一种采用MPEG-1层3编码的高质量数字声音,压缩比大约1012倍，使一张普通CD光盘上可以存储大约100首MP3歌曲，可连续播放10小时。,波形声音的文件类型及其应用,我们从网上下载的MP3音乐，采用的全频带声音压缩编码标准是_。,A、MPEG-1层3B、MPEG-2audioC、DolbyAC-3D、MIDI,题解,什么是流媒体？,在因特网上收听(看)音(视)频节目的2种方式：下载存储方式：先下载存储在计算机中，下载完毕后再播放（缺点：需要等待很长时间，并需要较大的存储容量）流式传输方式：边下载、边播放（优点：只需要下载一部分数据之后,就可以开始一边播放一边下载，等待时间短、存储需求小）流媒体技术就是允许在网络上让用户一边下载一边收看(听)音视频媒体的一种技术目前主要有3个公司的流媒体产品：RealNetworks公司的RealMedia微软公司的WindowsMediaServices苹果公司的QuickTime,5.3.3波形声音的编辑与播放,波形声音编辑软件的功能,主要功能：1编辑声音：如声音剪辑、复制、调节音量2声音的效果处理：如混响、回声等3录音4声音的格式转换5播放声音,声音编辑软件的典型用户界面,5.3.4计算机合成声音,什么是计算机合成声音？,计算机合成声音就是计算机模仿人说话或演奏音乐计算机合成声音有两类：计算机合成语音：计算机模仿人把一段文字朗读出来，即把文字转换为语音（简称为TTS）应用：有声查询、文稿校对、语言学习、语音秘书、自动报警、残疾人服务等计算机合成音乐：计算机模拟各种乐器发声并按照乐谱演奏音乐应用：计算机作曲、配器等,例：计算机合成的语音,Hello，everybody（1）你好，我是贝尔实验室的中文语音合成系统（BellTTS1）南京大学计算机系2002年招收了202名本科生，22名博士生，130多名硕士生。（中科大讯飞公司）（Bell）安徽中科大讯飞信息科技有限公司是专门从事中文语音及语言技术软件（讯飞）我们都是同行，我们一路同行，去参加人参培植研讨会（讯飞）（Bell）,需要进一步提高之处：发音和断句要正确，提高自然度，丰富表现力,计算机合成音乐（MIDI）,计算机合成音乐需要三个要素：乐器、乐谱和“演奏员”,声卡上的音乐合成器能像电子琴一样模仿几十种不同的乐器发出声音，它按照MIDI消息合成出不同音色和音调的音符，通过扬声器播放出音乐来,乐谱在计算机中使用一种叫做MIDI的音乐描述语言来表示。使用MIDI描述的音乐称为MIDI音乐。一首乐曲对应一个MIDI文件，其文件扩展名为.MID或.MIDI,媒体播放器软件相当于“演奏员”。播放MIDI音乐时，它先从磁盘上读入.MID文件，解释其内容，然后以MIDI消息的形式向声卡上的音乐合成器发出各种指令,例：计算机合成的MIDI音乐,例1音乐之声（6KB）例2军港之夜（7KB）MIDI的优点：数据量极小（比CD立体声少3个数量级，比MP3少3个数量级）易于制作和编辑修改可以与波形声音同时播放MIDI的不足：只能合成音乐，不能合成歌曲和语言音质与硬件设备相关,计算机中用于描述乐谱并由声卡合成出乐曲的一种专用语言，称为_。,A、MP3B、MIDIC、JPEG2000D、XML,题解,下列关于MIDI的说法不正确的是_。,AMIDI是一种音乐描述语言B由声卡上的音乐合成器解释并执行MIDI文件CMIDI音乐是属于计算机合成声音DMIDI文件扩展名为.MID或.MIDI,题解,小结：计算机中的数字声音,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数据量大，对存储和传输的要求比较高，必须进行压缩数字声音的类型：取样（波形）声音数字语音：应用于电话、手机、多媒体配音等全频带声音：CD和DVD音乐，数字电视伴音等计算机合成声音合成语音合成音乐（MIDI）,5.4数字视频及应用,5.4.1数字视频基础5.4.2数字视频的压缩编码5.4.3数字视频的编辑5.4.4计算机动画5.4.5数字视频的应用,视频(video)：随时间变化其内容的一组图象(24,25,30帧/秒)，又叫运动图象或活动图象(motionpicture)常见视频信号：电视，电影，动画等.视频信号的特点：内容随时间而变化,伴随有与画面动作同步的声音(伴音),人类接受的信息70%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。视频信息的处理是多媒体技术的核心。,什么是视频（video）？,5.4.1数字视频基础,彩色电视信号的发送与接收,彩色电视信号的发送与接收：,PAL制彩色电视信号的颜色不使用RGB表示，而是使用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示,为进行远距离传输必须进行调制,将Y、U、V信号转换成为R、G、B信号，然后再进行显示,使用Y、U，V彩色空间的原因：与黑白电视保持兼容利用人的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率,数字视频信号的获取,视频信号的数字化过程:与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些,数字视频的获取设备：视频采集卡（简称视频卡）数字摄像头，通过光学镜头和CCD器件采集动态图像，转换成数字信号并输入PC机脱机获取设备：数码摄像机,视频捕获(采集)卡的功能,从多种视频源中选择一种作为视频输入支持不同的电视制式能同时处理图像信号的伴音可在显示器上监看输入的视频信号,其位置及大小可调能将计算机生成的图像/图形/文本与视频图像迭加处理可随时冻结(定格)一幅画面,并按指定格式保存可实时压缩与存储视频及其伴音信息可实时解压缩并播放视频及其伴音信息,输出设备可选(VGA监视器、电视机、录相机等),视频卡、显卡与主机的关系,硬盘,（视频卡和显示卡）,（主机）,视频信号数字化并存入硬盘,在屏幕上监看视频信号,计算机图形文字输出,在电脑上播放视频,在电视机上播放视频,数字摄像头,分辨率为352288640480速度一般在30fps（每秒30帧）左右镜头的视角可达到45-60度支持USB接口或IEEE1394（火线）接口成像器件采用CMOS或CCD,数码摄像机,提供480线以上的分辨率，清晰度高自动对焦，自动曝光使用MPEG-2进行压缩编码，然后记录在硬盘上具有录音功能数据量很大，采用USB接口或IEEE1394接口,5.4.2数字视频的压缩编码,数字视频的压缩编码,视频数据压缩的可能性：数字视频的数据量大得惊人，1分钟的数字电视图像未压缩时其数据量约为1G字节，对存储、传输和处理都有很大的困难视频数据压缩的可能性：视频信息的每个画面内部有很多信息冗余相邻画面的内容有高度的连贯性人眼的视觉灵敏度有限，允许画面有一定失真结论：数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍,数字视频的三大类编码标准,ITU-T国际标准：H.261(Px64)标准、H.263标准等ISO/IEC国际标准：MPEG-1标准，MPEG-2标准（等同于ITU-TH.262），用于低分辨率、低码率视频应用的MPEG-4ASP，代表当前技术水准的MPEG-4AVC视频编码标准（等同于ITU-TH.264）,在HDTV、蓝光盘、XBOX、iPod、iPhone等众多领域得到推广应用。公司标准：早期：Intel公司的IndeoVideo，苹果公司的Cinepak当前：RealNetwork公司的RealVideo，微软公司的WMV9，Adobe公司Flash中使用的VP6、VP7、VP8等,目前流行的数字视频编码国际标准,数字视频的常用文件格式,.mpeg（.mpg，.dat）使用MPEG编码的电影文件.mp2MPEG-2编码的电影文件.mp4MPEG-4编码的电影文件.avi（.navi）微软公司的视频剪辑文件.wmv微软公司的流式视频文件.asf微软公司的流式视频文件.rm(RealAudio)RealNetworks的流式视频文件.mov(.qt)苹果公司的流式视频文件DivX格式MPEG-4v3改进后的一种格式，在MP4播放器上使用,音像文件与播放器,播放器(Plaper)实际上就是一种解码器，但通常既可以解码多种类型的信息（音频、视频、图片、），还能解码多种不同格式的音像文件格式。PC上使用的是软件播放器，一台计算机可以安装多个不同的播放器：微软公司的“MicrosoftMediaPlayer”，苹果公司的QuickTimePlayer和iTunes，Real公司的RealPlayer(简称RealOne播放器)“全能”播放器：StormPlayer（暴风影音）、TheKMPlayer、绚彩魅影、变色龙万能播放器（PPStream）、豪杰超级解霸，等等硬件播放器（便携式）：MP3播放器：以播放MP3格式的音频信息为主，也能收听广播、观看文本和图片，功能更强一些的还能播放视频信息MP4播放器：以播放视频为主，国外叫做PVP（个人视频播放器）或PMP（便携式媒体播放器），LCD屏幕较大，价格较高,附：什么是MP4？,MP4播放器是一种能够播放视频的便携式设备，也叫做PVP（个人视频播放器）或PMP（便携式媒体播放器）功能：看录像（电影）播放音乐浏览文本和图片甚至还可以上网技术特点：自带25英寸的LCD屏存储容量达几十GB,5.4.3数字视频的编辑,例：简单的视频编辑软件WindowsMovieMaker,由微软公司开发，在WindowsXP平台上运行功能：通过摄像机、数字摄像头或其他视频源将音频和视频捕获到计算机中打开已有的音频、视频或静止图片，对音频与视频内容进行编辑（包括添加片头、使用视频过渡或特技效果等）将制作的视频保存到硬盘中，或刻录在CD或DVD光盘上，供“媒体播放器”进行播放,5.4.4计算机动画,什么是计算机动画？,计算机动画使用计算机生成一系列内容连续的画面供实时演播的一种技术，它是一种计算机合成的数字视频，而不是用摄像机拍摄的“自然视频”上世纪九十年代开始，计算机动画技术应用于电影特技，如电影“侏罗纪公园”、玩具总动员、泰坦尼克等，取得轰动效应应用领域：影视和广告领域：电影特技、动画片、电视广告制作等教育和培训领域：辅助教学、驾驶员训练等科技领域：科学计算可视化，复杂系统的动态模拟军事领域：军事训练、作战模拟等游戏,计算机动画的制作过程,计算机动画制作包括：在计算机中建立景物的模型、描述它们的运动、生成一系列逼真的图像三维计算机动画制作过程分以下几个阶段：（1）描述景物的形状与结构（建模）（2）确定景物的颜色和材质（纹理）（3）设置灯光和确定虚拟摄像机的位置（4）描述场景中物体的运动和摄像机的移动（5）绘制一系列的图像（6）输出动画结果,例：四个简单动画,例1,例2,例3,例4,动画制作软件,著名的商品化的造型与动画制作软件:加拿大Alias公司的Poweranimator法国TDI公司的Explore荷兰ElectroGIG公司的3DGO加拿大Vertigo公司的Vertigo美国Wavefront公司的AdvancedVisualizer美国SGI公司Alias和Wavefront公司的MAYA美国Autodesk公司Discreet公司的3dsmax，AnimatorStudio,互联网动画：GIF和Flash,GIF动画(参见5.2节)：Macromedia公司的Flash动画画面大小可任意调节，用户可控制播放过程既可生成自动可执行文件(*.exe)，还可生成用Flash播放器播放的文件(*.SWF)；既可做成单独的动画，也可以嵌入网页文件采用流式传输方式，可以边下载边进行播放演示,5.4.5数字视频的应用,VCD与DVD可视电话与视频会议数字电视点播电视VOD,什么是VCD,什么是DVD?,VideoCD（简称VCD）：按MPEG-1标准将60分钟的音频/视频节目记录在一张CD光盘上，图像质量为VHS(352240)，即家用录放像机的水平，可播放立体声DVD-Video（简称为DVD）：按MPEG-2标准将音频/视频节目记录在DVD光盘上，图像质量为广播级(720576)，可播放5.1声道的环绕立体声，单面单层DVD（容量为4.7GB）光盘可记录120分钟以上的影视节目,VCD与DVD的比较,可视电话和视频会议,可视电话：通话双方能互相看见的一种电话系统电话机具有摄像、显示、声音等功能，内置高质量CCD镜头及MODEM视频会议：多人同时参与的一种音/视频通信系统类似于可视电话，但多人参加通话，提供的功能也更加丰富两种实施方式：在电信局的数字通信网上进行在互联网上进行，例如使用下列即时通信软件：微软的MSNMessenger，腾迅的QQ，网易的POPO，新浪的UC等,什么是数字电视?,数字电视指的是:电视节目的制作（摄录、编辑）、处理、传输、接收播放全过程的数字化，特别是将电视信号进行数字化之后以数字形式进行传输和接收；数字电视的范围：高端高清晰度电视(HDTV)，分辨率1920 x1024中端常规模拟电视的数字化（DTV）低端包括互联网上的IPTV等,数字电视的优点,(1)频道利用率高可传输的数字电视节目比传输模拟电视节目增加好几倍(2)抗干扰能力强同等传输条件下的抗干扰能力优于模拟电视(3)图像清晰度高用户接收到的图像质量能达到演播室水平(4)音响效果好具有CD级音质效果，可支持5.1环绕立体声家庭影院(5)可开展基于TV的交互式数据业务包括电视购物、电视银行、电视商务、电视游戏、点播电视等业务,数字电视的传播途径,什么是点播电视(VOD)？,VOD（点播电视）指用户可以自己选择观看需要的电视节目，改变了电视台播什么用户只能看什么的电视收看模式,