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多媒体复习资料说课材料

多媒体复习资料

第一章

1.（课后题1：

应该从什么意义上去理解媒体的含义？

）

“多媒体”是英文“multimedia”的译文，其核心词是“媒体”。

所谓“媒体”是指信息传递和存储的最基本的技术和手段，即信息的载体。

2.按照国际电联（ITU）电信标准部（TSS）的ITU-TI.374建议的内容，媒体可分为六类：

感觉媒体

表示媒体

显现媒体

存储媒体

传输媒体

交换媒体

3.多媒体的关键特性（课后题3：

试叙述多媒体的关键特性以及这些这些特性之间的关系）

信息载体的多样性

集成性

交互性

实时性

4.媒体、数据、信息、知识间关系：

（课后题1：

什么是信息？

什么是数据？

什么是媒体？

）

信息是客观事物运动状态的表征和描述。

媒体是承载信息的载体,是信息的表现形式。

数据是用来记录和传送信息的符号，是媒体的格式化形式，无论哪一种媒体形式的信息，都将以数据的形式存储、使用和传送，因此数据就是信息的载体。

知识是用信息表达的，信息是用媒体数据表达的；媒体数据经过处理解释过程形成信息，信息经过处理提炼过程形成知识，而对信息的理解又需要知识的辅助。

5.信息量

设从N个相等可能事件中选出一个事件x的概率为p（x），则p（x）=1/N，若按折半方法选取，所需提问“是或否”的最少次数，即所需的信息量为

信息函数定义为：

其中：

p（xi）（i=1,2,…,n）表示随机消息集合X：

{x1,x2，…,xn}中消息xi（i=1,2,…,n）的先验概率。

它可以度量xi（i=1,2,…,n）所含的信息量。

I（xi）（i=1,2,…,n）在X先验概率空间Ｐ:

｛p（x1）,p（x2）,…,p（xn）｝中的统计平均值为

6.媒体的分类

若从人类感受信息的感觉器官角度来看，媒体可划分为视觉类、听觉类、触觉类和其他感觉类等几大类。

7.媒体的性质

从信息表示的角度考虑，媒体具有以下性质：

不同媒体的格式各不相同

不同媒体所表达信息的程度不同

媒体之间的相互关系也包含了极为丰富的信息

媒体间可以相互转换

8.多媒体数据的特点

数据量大

数据类型多

不同类型数据之间的差别大

数据处理复杂

9.声音、音频的分类

声音按照其频率的不同可分为次声（低于20Hz）、超声（高于20kHz）和可听声（位于20Hz—20kHz频率范围之间的）。

可听声也称为音频，相应的波形也称为音频信号。

音频按其频率范围又分为电话语音（20Hz—3.4kHz）、调幅广播（50Hz—7kHz）、调频广播（20Hz—15kHz）和宽带音频（20Hz—20kHz）。

10.声音有三个要素，即音调、音强和音色。

11.音频媒体的分类

从用途角度分为语音、音乐和效果声等

从处理的角度分为波形音频和MIDI音频等

12.采样频率

采样频率即每秒采样的次数。

只要采样频率高于样本频率两倍，就能正确恢复原始信号波形。

13.量化精度

量化精度又称量化等级，即每个采样点的幅度量化时采用的二进制数的位数。

采样数据位越多，量化阶距就越小，误差也就越小，精度也就越高，还原出来的声音质量也就越好。

14.数据量

数据量=[（采样频率×量化位数×声道数）÷8]×时间

15.MIDI与波形的比较

MIDI音频与波形音频完全不同，它不对声波进行采样、量化、编码，而是将电子乐器键盘的演奏信息（包括键名、力度、时间长短等）记录下来，这些信息称之为MIDI消息，是乐谱的一种数字式描述。

16.（课后题7：

什么是视觉媒体？

试叙述它的种类和特点）

视觉媒体就是指通过视觉传递信息的媒体。

视觉媒体概括起来有以下几类：

点阵图像，又称位图

矢量图形

动态图像

符号

其他：

许多其他类型的信息也可转换为视觉的形式，如音乐可转换为乐谱，数值可转换为曲线图形等，但这往往基于某一种现象。

点阵图像和矢量图形的区别或比较：

点阵图像：

指输入设备录入的自然景观，或以数字化形式存储的任意画面。

矢量图形：

是由诸如线段、曲线、圆和曲面等最基本的几何图元并作相应颜色的填充而形成的。

视觉媒体的特点：

人类接受的信息约有70%来自视觉，视觉媒体具有准确、直观、具体、生动、高效、应用广泛、信息容量大等优点，但视觉媒体数字化后数据量非常大对计算机的运算、存储和处理等能力要求更高。

17.相关的主要技术参数

（1）分辨率：

屏幕分辨率：

显示器屏幕上的最大显示区域，即水平与垂直方向的像素个数。

图像分辨率：

数字化图像的大小，即该图像的水平与垂直方向的像素个数。

像素分辨率：

一个像素的长和宽之比，一般为1:

1。

（2）颜色深度：

图像中每个像素的颜色（或灰度）信息被量化后将用若干位二进制数来表示，这个数的位数就是图像的颜色深度。

（3）点阵图像的数据量：

设图像的水平分辨率为w像素，垂直分辨率为h像素，颜色深度为c位／像素，则该图所需数据空间大小B为：

B=（h×w×c）/8

（4）调色板

通过构造一个颜色查找表，在表中存放图像所用的颜色，对应每一种颜色有一个序号，经颜色查找表以较少的像素颜色位数变换映射到显示器就可以表示较大的色彩空间。

这样的颜色查找表就称为调色板。

18.动态图像的主要技术参数

（1）帧速：

单位时间内更换的画面——帧数，理想情况下为每秒24至30帧。

（2）图像质量：

取决于原始数据质量和压缩倍数。

（3）数据量：

在不压缩的情况下，动态图像每秒的数据量等于帧速乘以每幅图像的数据量。

19.按画面形成的规则和形式，动画可以分为过程动画、运动动画和变形动画。

20.动画的实现技术概括起来有以下几种：

帧动画也称全屏动画或页动画。

位块动画也称为块图形动画。

实时动画。

调色板动画，也称色彩循环动画。

21.彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，它们被称为彩色的三要素。

22.RGB、YUV、YIQ、HSI的应用范围

RGB：

在多媒体计算机技术中使用最多的是RGB彩色空间。

YUV：

在彩色电视系统中不采用RGB彩色空间，而采用YUV彩色空间，即不是传送红、绿、蓝三个基色分量，而是传送一个亮度分量和两个色差分量。

YIQ：

这是NTSC制彩色电视机使用的彩色分量格式，它是利用人眼分辨红、黄之间颜色变化能力强，而分辨蓝与紫之间颜色变化弱的特点而设计的。

HIS：

HSI彩色空间为多媒体计算机和计算机视觉彩色图像实时处理提供了有效的方法。

23.一般地，维持一个或多个媒体流的时间顺序的过程就称为多媒体同步（Synchronization）。

24.媒体同步又可细分为应用同步、合成同步、现场同步、系统同步等。

课后题2：

什么是多媒体技术？

什么是多媒体计算机？

什么是多媒体系统？

答：

多媒体技术是能同时综合处理多种媒体信息——图形、图像、文字、声音和视频，在这些信息之间建立逻辑联系，使其集成为一个交互式系统的技术。

一般认为，能够综合处理多种媒体信息，使多种媒体信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性的计算机，就称为多媒体计算机。

多媒体系统可以从狭义和广义上分类。

从狭义上分，多媒体系统就是拥有多媒体功能的计算机系统；从广义上分，多媒体系统就是集电话、电视、媒体、计算机网络等于一体的信息综合化系统。

课后题4：

多媒体数据量巨大和类型繁多将分别给系统带来哪些问题？

答：

多媒体数量巨大，给数据的存储和传输以及加工处理均带来巨大的压力。

种类繁多，不同类型数据之间的差别大，各种数据管理和处理方法不同，导致数据处理复杂。

课后题5：

什么是采样？

什么是量化？

什么是线性量化？

什么是非线性量化？

（课后题6：

试叙述波形音频的采样和量化的方法）

答：

采样即是以固定的时间间隔对当前的声音波形幅度进行测量，从而把时间上连续的声波信号x（t）变成时间上离散的信号序列｛x1,x2,…,xn｝，这个序列便称为采样序列，如图1.7所示。

量化则是将采样序列中的各值（通常是反映某一瞬间的声波幅度的电压值）加以数字化，即把它们表示成二进制的形式。

线性量化就是将模拟信号所代表的连续范围分成一段一段的区间,每一段区间我们定义一个数字化的值。

非线性的量化是指量化的间隔是不均匀的。

课后题8：

多媒体的关键技术主要有哪些？

答：

多媒体数据压缩编解码技术多媒体数据存储技术多媒体计算机硬件平台

多媒体计算机软件平台多媒体数据库技术超文本和超媒体技术

虚拟现实技术人机交互技术分布式多媒体技术

课后题9：

什么叫做MIDI？

它有什么特点？

答：

MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface（乐器数字接口）的缩写。

它是1982年提出并不断发展确定的数字音乐的国际标准，它规定了电子乐器和计算机之间进行联接的硬件及数据通信协议，已成为电脑音乐的代名词。

MIDI的特点：

MIDI对存储容量的需求远比波形声音小得多。

通常两个波形声音文件是不能同时使用的。

与波形声音文件相比，MIDI的编辑十分方便灵活，可以任意修改曲子的速度、音调，也可改用不同的乐器等。

第二章

1.数据压缩的必要性——数据量大

多媒体信息数据巨大是多媒体计算机系统所面临的最大难题之一。

在各种媒体信息中,视频信息数据量最大,其次是音频信号，因此，为了处理和传输多媒体信息不仅需要很大的存储容量,而且要有很高的传输速度.

2.数据冗余的基本概念

多媒体数据，尤其是图像、音频和视频的大量的数据量并不完全等于它们多携带的信息量，换言之，表达它们所携带的信息量并不需要那么大的数据量。

在信息论中，这就称为冗余。

冗余是指信息存在的各种性质的的多余度。

3.数据冗余的类别

空间冗余时间冗余结构冗余信息熵冗余视觉冗余知识冗余其他冗余

4.量化的方法通常有标量量化和矢量量化

（1）标量量化

标量量化是对经过映射变换后的数据或PCM数据逐个进行量化。

标量量化又有均匀量化、非均匀量化和自适应量化之分.

（2）矢量量化

矢量量化编码是近年来图像、语音信号编码技术中颇为流行的一种量化方法，又称分组量化。

5.数据压缩算法综合评价指标

压缩的倍数（会算）

图像质量

压缩和解压缩的速度

6.数据压缩方法的分类

按照压缩方法是否产生失真分类

无损压缩是指压缩后的数据经解压缩还原后，得到的数据与原始数据完全相同。

有损压缩是指压缩后的数据经解压缩还原后，得到的数据与原数据不完全相同。

按照压缩方法的原理分类（深入理解）（课后题1：

数据压缩技术可分为几类？

各有什么特点？

）

预测编码：

它是针对空间冗余和时间冗余的压缩方法。

其基本思想是利用已被编码的点的数据值来预测邻近的一像素点的数据值。

预测是根据某一模型进行的，如果模型选取得足够好的话，则只需存储和传输起始像素和模型参数就可以代替整幅图像了。

按照模型的不同，预测编码又分为线性预测、帧内预测和帧间预测。

变换编码：

它也是针对空间冗余和时间冗余的压缩方法。

其基本思想是将图像的光强矩阵（时域信号）变换到系数空间（频域信号）上，然后对系数进行编码压缩。

在空间上具有强相关的信号，反映在频域上是某些特定区域内的能量常常被集中在一起，或者是系数矩阵的分布具有某些规律。

可以利用这些规律来分配频域上的量化比特数，从而达到压缩的目的。

子带编码又称分频带编码：

又称分频带编码。

其基本思想是将图像数据变换到频域后，按频率分带，然后用不同的量化器进行量化，达到最优的组合。

语言和图像信息都有较宽的频带，信息的能量集中在低频区域，细节和边缘则集中在高频区域。

子带编码采取保留低频系数舍去高频系数的方法进行编码，操作时对低频区域取较多的比特数来编码，以牺牲边缘细节来换取比特数的下降，恢复后的图像比原图模糊。

其特点是有较高的压缩比和信噪比。

信息熵编码：

根据信息熵原理，对出现概率大的符号用短码字表示，反之用长码字表示。

其目的是减少符号序列中的冗余度，提高符号的平均信息量。

它根据符号序列的统计特性，寻找某种方法把符号序列变换为最短的码字序列，使各码元承担的信息量达到最大，同时保证无失真地恢复原来的符号序列。

实现这种编码的方法有行程编码方法、哈夫曼编码方法和自适应二进制算术编码方法。

统计编码技术：

根据一幅图像像素值的统计情况进行编码压缩，也可先将图像按前述方法压缩，对所得的值加以统计，再做压缩。

由此可知，统计编码既可单独使用，又可用在某个算法之后做进一步的压缩。

最常用的统计编码方法是哈夫曼编码方法。

除了上述编码方法外，还有结构编码方法、统计编码方法、基于知识的编码方法等。

7.哈夫曼编码（应用题）

8.JPEG采用了混合编码方法，定义了以下两种基本压缩算法：

（1）有失真压缩算法

（2）无失真压缩算法

9.JPEG定义了以下四种编码模式

（1）DCT顺序模式

（2）DCT渐进模式

（3）无失真编码模式

（4）分层编码模式

10.MPEG-1标准的视频数据码流

MPEG-1标准规定了视频压缩数据码流的语法结构，这个语法把视频压缩数据码流分为6层。

语法结构：

块宏块图像条图像图像组图像序列组

11.MPEG-1将电视图像帧划分为以下三类：

I-图像帧P-图像帧B-图像帧

12.MPEG-2与MPEG-1的对比

（1）图像格式：

MPEG-1只能处理顺序扫描图像，而MPEG-2不仅能处理顺序扫描图像,还能处理隔行扫描图像。

在色差格式方面,MPEG-1只能支持4：

2：

0的模式，即色信号的取样模式无论在水平方向，还是在垂直方向上都是亮度信号样本点数的1/2。

MPEG-2还可支持4：

2：

2和4：

4：

4模式,前者色信号的样本点数在垂直方向上与亮度信号相同,只在水平方向上是亮度信号样点数的1/2；后者的色信号的样本点数与亮度信号则完全相同。

也就是说，MPEG-2可处理几乎所有的图像格式。

（2）图像质量：

由于能适应各种图像格式和具有高质量图像编码所需的技术，MPEG-2可提供比MPEG-1更高的图像质量

（3）编码/解码的延迟：

与MPEG-1一样，MPEG-2可提供I图像帧，P图像帧和B图像帧。

另外，在原图像为隔行扫描情况下，还可提供以帧为编码单位的帧构造和以场为编码单位的场构造（MPEG-1只支持帧构造），即除了在低延迟模式下只取I和B图像帧外，在原图像为隔行扫描情况下还可用场构造这样的小延迟方式。

（4）可伸缩的分层编码方式：

这是MPEG-1所没有的功能。

MPEG-2提供4种可伸缩的分层编码方式：

空间分层编码、时间分层编码、信噪比分层编码和数据分层编码。

这几种分层编码既可单独使用，也可组合使用

（5）灵活性：

MPEG-2在编码器和解码器的构成方面有很大的自由度，但某种程度的制约也是必要的,因而引出了类（Profile）和等级（Level）的概念，以此来确定编码器和解码器的等级规范。

（6）兼容性：

MPEG-2语法完全包含了MPEG-1语法，因此具有对MPEG-1的兼容性。

另外，使用空间可伸缩性，可将MPEG-1的比特流与MPEG-2的比特流混合传送

（7）特技方式：

MPEG-1能够提供比MPEG-1更多的特技方式

（8）反复编码/解码对图像质量的影响：

MPEG-2提供了编码高质量图像的多种方法，能在反复进行编码和解码的情况下确保图像质量

（9）抗错能力：

在比特流传送等过程出现错误的情况下，MPEG-1不能提供有效的消除错误的方法。

然而即使比特流在异步传输模式中传输，MPEG-2也可通过解码器提供消除错误的方法

（10）视窗：

MPEG-2可适应各种图形格式，如NTSC制式的4：

3显示和HDTV的16：

9图像，故可将16：

9图像的一部分与4：

3显示的信息混合在一起传送。

13.MPEG-4的特点

与MPEG-1、MPEG-2相比，MPEG-4最突出的特点是采用基于对象的编码理念，即在编码时，将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联系的视频/音频对象分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不同的对象分别解码，从而组合成所需要的视频和音频。

课后题2：

DPCM、ADPCM编码的基本原理是什么？

答：

差分脉冲调制（DPCM）基本原理：

自适应差分脉冲调制（ADPCM）基本原理：

DPCM系统的基础是输入数据为平稳的随机过程，这样就可以用固定的参数来设计预测器。

然而，当输入数据并非是所要求的平稳的随机过程时，或总体上平稳，但局部不平稳时，使用固定的参数来设计预测器将是不合理的。

这时可采用自适应预测编码的方法，即定期地重新计算协方差矩阵和相应的加权因子，充分利用其统计特性重新调整预测参数，使预测器随着输入数据的变化而变化，从而得到较为理想的输出。

课后题3：

常用的变换编码有哪些？

变换编码是如何压缩数据的？

答：

变换编码方法有KL变换、离散余弦变换DCT、傅里叶变换DFT、斜变换、哈尔变换、Walsh-Hadamand（WH）变换等。

课后题4：

常用的声音压缩标准有哪些？

它们分别采用什么压缩方法？

答：

常用的声音压缩标准有：

电话质量的音频压缩编码技术标准：

G.711：

采用非线性量化PCM编码，数据速率为64kbit/s

G.721：

采用ADPCM编码，速率为32kbit/s，G.728：

采用基于短时延码本激励线性预测编码LD-CELP，速率为16kbit/s

G.729：

采用基于共轭结构代数码本激励线性预测编码CS-ACELP，速率为8kbit/s

GSM：

采用长时延线性预测规则码本激励RPE-LTP编码，速率为13kbit/s

CTIA：

采用矢量和激励线性预测技术VSELP，速率为8kbit/s

调幅广播质量的音频压缩编码技术标准：

G.722：

采用子带编码，数据速率为224kbit/s

高保真度立体声音频压缩编码技术标准：

MPEG音频:

采用MPEG-Audio算法，数据速率每声道达705kbit／s。

它利用了人的听觉生理机能对输入信号进行快速付里叶变换，将时间域采样信号变换到频率域，然后计算功率谱，对于低于听力阈值的采样值不予编码，这样大幅度压缩数据量。

AC-3：

采用子带编码，数据率为320kbit/s。

AC-3标准通常适用于数字电视广播和HDTV系统的音频数据压缩。

课后题5：

常用的图像压缩标准有哪些？

它们分别采用什么压缩方法？

答：

静止图像压缩编码标准JPEG是由ISO联合图像专家组（JointPhotographicExpertGroup）为单帧彩色图像的压缩编码而制定的标准

JPEG确定的图像压缩标准的目标是：

编码器可由用户设置参数，以便用户在压缩比和图像质量之间权衡折衷

标准可适用任意类连续色调的数字静止图像，不限制图像的景像内容

计算复杂度适中，只需一定能力的CPU就可实现，而不要求很高档的计算机

定义了两种基本压缩编码算法和4种编码模式

采用的压缩算法（8.）

第三章

1.光盘存储器的特点

（1）存储密度高

（2）非接触读写方式

（3）信息保存时间长

（4）盘面抗污染能力强

（5）价格低廉、使用方便

2．光盘存储器的分类（课后题2：

光盘存储器按照性能主要分为哪几类？

各类的特点是什么？

）

按照光盘性能的不同：

（1）只读型光盘CD-ROM：

可以大量复制，而且成本非常低廉。

（2）一次写入型光盘WORM：

用户可以一次性写入信息。

写入的信息将永久保存在光盘上，以后可以任意多次读出，但写入后不能再修改，所以记录的信息时一定要慎重。

（3）可擦除重写光盘（Rewrite、Erasable或E-R/W）：

像磁盘一样可以任意读写数据，不仅可以读出信息，而且可以擦除原存信息后进行重写。

（4）照片光盘PhotoCD：

不仅可以在光驱上使用，也可以在家用VCD机上使用。

3．光盘存储器技术指标

（1）存储容量

（2）平均存取时间

（3）数据传输速率

（4）误码率和平均无故障时间

4.CD-ROM与磁盘的区别

磁盘上的磁道都是同心圆，不同磁道上的扇区长度不同，数据按磁道和扇区存放。

常角速

CD-ROM盘采用螺旋形光道，内外光道的位密度是相同的，光道上的扇区具有相同的长度，数据以最大位密度紧凑存放，从而有效地利用了光盘上的存储空间。

常线速

5.CD-ROM盘片在读出数据时，其光盘转速控制与磁盘不同，磁盘与大多数可擦写光盘采用常角速CAV转速控制系统，也就是说，它们的主轴转速是恒定的。

而CD-ROM采用常线速CLV转速控制系统，其主轴转速随光头沿径向移动不断地变化。

由于CD-ROM光轨道上的扇面长度从内到外是相同的，光头的位置不同，盘片的旋转速度是不一样的。

读中心光道时，转速为每分钟1800转，读外圈光道时，转速降低到每分钟600转。

6.磁盘和CD-ROM地址的编址方式区别：

磁道或光道都是直径不同的同心圆，地址的编址方式是盘面号、道号和扇区号。

而CD-ROM则采用时间作为地址。

CD-ROM光盘有两种扇区格式定义，分别称为Mode1和Mode2。

7．DVD盘片提高容量的主要措施

•提高位密度和道密度，进一步缩短数据凹坑的长度和相邻光道之间的间距。

•缩短凹坑长度和光道间距则要求射到盘面上的激光束聚焦性能要好，即光斑直径要足够小，否则就不能保证数据读出的可靠性。

•DVD盘片不仅减小了凹坑长度与光道间距，而且采用了多层存储介质记录数据的新技术，将多个记录面粘贴在一起，使激光束聚焦在不同的记录面就可以读出多个记录面的数据。

8.常用多媒体输入输出设备（举例说明）

•图像输入设备可以将图像数字化，并以某种格式存入到计算机内部，常用的多媒体输入设备有鼠标、跟踪球、光笔、数字化仪、CD-ROM驱动器、触摸屏、扫描仪、数码相机、摄像机或数码摄像机、录像机等。

•常用的多媒体输出设备主要包括彩色显示器和打印机等。

9.扫描仪的技术指标

（1）分辨率

（2）灰度等级与色彩深度

灰度等级反映了单色扫描仪从白色到黑色层次变化的识别能力，色彩深度则反映了彩色扫描仪的色彩表现能力。

（3）动态范围

动态范围是高档专业扫描仪的一种技术参数，普通办公或家用扫描仪一般不提供该项技术指标。

动态范围指扫描仪捕获各种色调的能力，动态范围与色彩精度密切相关。

扫描仪的色彩精度越高，其动态范围也就越大，对原稿的颜色深浅表现力也就越强。

10.MP3播放器的技术指标（课后题8：

简述MP3播放器的基本工作原理与技术指标）

（1）存储容量

（2）接口类型

（3）音频文件格式

（4）信噪比

音源产生的最大不失真声音信号强度与同时发出噪音强度之间的比率称为信噪比，通常用分贝（dB）表示。

信噪比越高表示MP3品质越好。

（5）辅助功能

如录音、中文显示、图形显示、档案存取、文本阅读、收音机功能、复读等。

MP3的工作原理：

MP3播放器是利用数字信号处理器DSP（DigitalSignProcesser）来完成处理传输和解码MP3文件的任务的。

DSP掌管随身听的数据传输，设备接口控制，文件解码回放等活动。

DSP能够在非常短的时间里完成多种处理任务，而且此过程所消耗的能量极少（这也是它适合于便携式播放器的一个显著特点）。

首先将MP3歌曲文件从内存中取出并读取存储器上的信号→到解码芯片对信号进行解码→通过数模转换器将解出来的数字信号转换成模拟信号→再把转换后的模拟音频放大→低通滤波后到耳机输出口，输出后就是我们所听到的音乐了。

课后题1：

光盘存储器主要由哪些部分组成？