软件设计师——多媒体基础

涉及的内容

  • 多媒体技术基本概念
  • 多媒体相关计算问题
  • 常见多媒体标准
  • 数据压缩技术
多媒体技术基本概念——音频相关概念

声音的带宽

  • 人耳:20Hz~20kHz(小于20Hz叫次声波,大于20kHz是超声波)
  • 说话:300Hz~3400Hz
  • 乐器:20Hz~20kHz

采样:针对一个连续的波形进行采点。
两个属性:采样频率和采样精度(频度和精度越高,声音还原度越好)
采样频率应为高于 声音最高频率的2倍(才能保证声音基本不失真)

多媒体技术基本概念——图像相关概念
  • 亮度
  • 色调(红,绿)
  • 饱和度

彩色空间

  • RGB(电脑)
  • YUV(电视,兼容方案) (YUV的出现是为了支持当时能在黑白电视和彩色电视上同时能进行播放)
  • CMY(CMYK) (CMY对应印刷的三原色,cyan,magenta,yellow)
多媒体技术基本概念——媒体的种类

感觉媒体:指人没接触信息的感觉形式。如:视觉,听觉,触觉,嗅觉和味觉等。
表示媒体:指信息的表示形式。如:文字,图形,图像,动画,音频和视频等。
显示媒体(表现媒体)(⭐⭐⭐):表现和获取信息的物理设备。如:输入显示媒体键盘,鼠标(⭐)和麦克风(⭐)等。输出显示媒体显示器,打印机和音响(⭐)等。
存储媒体:存储数据的物理设备,如磁盘,光盘和内存等。
传输媒体:传输数据的物理载体,如电缆,光缆和交换设备等。

多媒体技术基本概念——多媒体相关计算问题

1.图像容量计算
例1:每个像素位16位,图像为640x480像素,求容量:640x480x16 / 8 = 614,400 B
例2:图像为640x480像素,256色的图像,求容量:640x480xlog2 (256) / 8 =307,200 B

2.音频容量计算
容量=采样频率(Hz)x 量化 / 采样位数(位) x 声道数 / 8

3.视频容量计算
容量=每帧图像容量(Byte) x 每秒帧数 x 时间 +音频容量 x 时间

例:
1.某数码相机内置128MB的存储空间,拍摄分辨率设定位1600x1200像素,颜色深度为24位,若不采用压缩存储技术,使用内部存储器最多可以存储多少张照片?
(128 x 1024 x 1024) /(1600 x 1200 x 3) = 23.3 张

2.CD上声音的采样频率为44.1kHz,样本精度为16bit,双声道立体声,那么其未经压缩的数据传输率为多少?
44.1 x 16 x 2 =1411.2 kb / s

3.若视频图像每帧的数据量为 6.4 MB ,帧速率为30帧/秒,则显示10秒的视频信息,其原始数据量为多少?
6.4 x 30 x 10 = 1920 MB

注意:1kHz = 1000 Hz, 1KB=1024B

常见多媒体标准
  • JPEG (有损,RGB转YUV)
  • JPEG-2000 (JPEG的升级版,有损&无损,在医学领域应用)
  • MPEG-1 (定义VCD和MP3的格式)
  • MPEG-2 (定义DVD)
  • MPEG-4 (增强了交互性)
  • MPEG-7 (多媒体内容描述接口)
  • MPEG-21 (主要功能:标准集成)
数据压缩基础
  • 空间冗余(几何冗余)(例如:大面积相同颜色)
  • 时间冗余 (例如:在一段时间内某段内容没有变化)
  • 视觉冗余 (例如:将颜色种类减少,将人眼识别不出的颜色给消除掉)
  • 信息熵冗余
  • 结构冗余 (例如:一片地砖相同,记录其中一块的花纹)
  • 知识冗余 (例如:从知识层面可以得到的信息)
有损压缩和无损压缩

一类是无损压缩编码法(Lossless compression coding),也称冗余压缩法或熵编码法。(哈夫曼编码等)
另一类是有损压缩编码法(Loss compresssion coding),也成为熵压缩法。(行动预测编码等)
例如:rar压缩 属于无损压缩,jpg文件属于有损压缩(jpg优势:比较高的压缩比)

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