多媒体通信技术第2章多媒体信息编码.ppt
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多媒体技术应用(选修)PPT课件
2、树立科学合理地应用多媒体技术的思想
我们应该树立人是第一因素的技术应用理念，在平时的学习中 提高自己的信息素养。
多媒体技术应用（选修）
1.2.3 多媒体技术应用的未来
多媒体的未来是激动人心的。多媒体正在以 迅速的、意想不到的方式进入人们生活的多个方 面，大的趋势是各个方面都将朝着新技术综合的 方向发展，包括大容量光碟存储器、国际互联网、 交互电视等。
多媒体技术应用（选修）
颜色深度
16色
256色
颜色深度越大，色彩越逼真
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修） 2.1.1 位图（点阵图）与矢量图
多媒体技术应用（选修） 2.1.3 图形、图像的存储格式
我们上面讲到有两种类型的图形、图像：一种是矢量图、另一种是位图或叫点阵图。
问题：我们平时是通过什么来区分各种文件格式的？ 最直接的方法就是看该文件的扩展名。
1.什么是多媒体技术？ 2.多媒体技术的特征有哪些？ 3.多媒体技术的发展历史？ 4.多媒体技术的发展趋势？
多媒体技术应用（选修）
1.1.1 多媒体技术的概念、特征及发展
多媒体技术是指利用计算机获取、处理、编辑、存储 和显示多种媒体信息，实现通过图形、图像、声音、视频、 文本的组合交互进行沟通、交流、传递信息的一整套技术。
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修）
第一章 多媒体技术应用概述
1.1 走进多媒体世界 1.2 多媒体技术应用
多媒体技术应用（选修）
1.1走进多媒体世界
本节学习目标： • 理解多媒体技术的概念，了解其特征 • 了解多媒体技术的发展历史与发展趋势 • 明确多媒体的关键技术以及其他相关技术的发展
中国科普博览网
相关性技术
我们应该树立人是第一因素的技术应用理念，在平时的学习中 提高自己的信息素养。
多媒体技术应用（选修）
1.2.3 多媒体技术应用的未来
多媒体的未来是激动人心的。多媒体正在以 迅速的、意想不到的方式进入人们生活的多个方 面，大的趋势是各个方面都将朝着新技术综合的 方向发展，包括大容量光碟存储器、国际互联网、 交互电视等。
多媒体技术应用（选修）
颜色深度
16色
256色
颜色深度越大，色彩越逼真
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修） 2.1.1 位图（点阵图）与矢量图
多媒体技术应用（选修） 2.1.3 图形、图像的存储格式
我们上面讲到有两种类型的图形、图像：一种是矢量图、另一种是位图或叫点阵图。
问题：我们平时是通过什么来区分各种文件格式的？ 最直接的方法就是看该文件的扩展名。
1.什么是多媒体技术？ 2.多媒体技术的特征有哪些？ 3.多媒体技术的发展历史？ 4.多媒体技术的发展趋势？
多媒体技术应用（选修）
1.1.1 多媒体技术的概念、特征及发展
多媒体技术是指利用计算机获取、处理、编辑、存储 和显示多种媒体信息，实现通过图形、图像、声音、视频、 文本的组合交互进行沟通、交流、传递信息的一整套技术。
多媒体技术应用（选修）
多媒体技术应用（选修）
第一章 多媒体技术应用概述
1.1 走进多媒体世界 1.2 多媒体技术应用
多媒体技术应用（选修）
1.1走进多媒体世界
本节学习目标： • 理解多媒体技术的概念，了解其特征 • 了解多媒体技术的发展历史与发展趋势 • 明确多媒体的关键技术以及其他相关技术的发展
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相关性技术
《多媒体技术》ppt课件
分布式存储系统
将数据分散存储在多个节点上，提 高数据可靠性和访问效率。
多媒体数据存储的发展趋势
01
02
03
04
大容量存储
随着数据量的不断增长，多媒 体存储设备将向更大容量、更
高密度方向发展。
高速传输
提高数据传输速率是多媒体存 储技术的重要发展方向，以满
足实时处理和传输的需求。
数据安全
加强数据备份、恢复和加密等 安全措施，保障多媒体数据的
多媒体网络通信的协议与标准
1
常用的多媒体网络通信协议包括RTP、RTCP、 RTSP等。
2
多媒体网络通信标准包括H.323、SIP、WebRTC 等。
3
这些协议和标准规定了多媒体信息在网络中的传 输方式、控制信令、编码格式等。
多媒体网络通信的应用实例
视频会议系统
通过多媒体网络通信实现远程视频会议，支 持多人同时参与。
在线教育系统
利用多媒体网络通信实现远程教育，包括在 线课程、实时互动等。
视频监控系统
通过多媒体网络通信实现远程视频监控，支 持实时查看、录像回放等功能。
社交媒体应用
在社交媒体中，多媒体网络通信被广泛应用 于音视频通话、直播等功能。
06
多媒体技术的应用系统
多媒体会议系统
01
视频会议
支持远程视频会议，实现音视频实 时传输和交互。
文本编辑、排版、检索、翻译等。
图形与图像数据的表示与处理
图形与图像的基本概念 矢量图与位图、分辨率、颜色模型等。
图形与图像的数字化表示 点阵表示法、参数表示法等。
图形与图像的输入与输出
扫描仪、数码相机等输入设备；显示 器、打印机等输出设备。
图形与图像的处理与应用
将数据分散存储在多个节点上，提 高数据可靠性和访问效率。
多媒体数据存储的发展趋势
01
02
03
04
大容量存储
随着数据量的不断增长，多媒 体存储设备将向更大容量、更
高密度方向发展。
高速传输
提高数据传输速率是多媒体存 储技术的重要发展方向，以满
足实时处理和传输的需求。
数据安全
加强数据备份、恢复和加密等 安全措施，保障多媒体数据的
多媒体网络通信的协议与标准
1
常用的多媒体网络通信协议包括RTP、RTCP、 RTSP等。
2
多媒体网络通信标准包括H.323、SIP、WebRTC 等。
3
这些协议和标准规定了多媒体信息在网络中的传 输方式、控制信令、编码格式等。
多媒体网络通信的应用实例
视频会议系统
通过多媒体网络通信实现远程视频会议，支 持多人同时参与。
在线教育系统
利用多媒体网络通信实现远程教育，包括在 线课程、实时互动等。
视频监控系统
通过多媒体网络通信实现远程视频监控，支 持实时查看、录像回放等功能。
社交媒体应用
在社交媒体中，多媒体网络通信被广泛应用 于音视频通话、直播等功能。
06
多媒体技术的应用系统
多媒体会议系统
01
视频会议
支持远程视频会议，实现音视频实 时传输和交互。
文本编辑、排版、检索、翻译等。
图形与图像数据的表示与处理
图形与图像的基本概念 矢量图与位图、分辨率、颜色模型等。
图形与图像的数字化表示 点阵表示法、参数表示法等。
图形与图像的输入与输出
扫描仪、数码相机等输入设备；显示 器、打印机等输出设备。
图形与图像的处理与应用
高三信息技术(浙江学考)一轮复习多媒体技术应用： 第2单元 多媒体信息编码
第二单元多媒体信息编码[浙江考试标准]一、二进制与十六进制的相互转换1．信息编码信息代码是指用来表示信息的符号组合。
信息编码指编制代码的过程。
信息在传递和存储之前都需要进行编码，计算机采用①________。
2．二进制编码、十进制、十六进制的相互转换日常生活中我们用十进制数来表示信息，而计算机采用二进制数来存储、处理和传送信息。
由于二进制数不便于书写和记忆，人们经常将二进制数转换为十六进制数来表示，因为两者之间的转换非常方便。
(1)二进制数：只有②________两个基本数码，运算规则为“③________”，依此类推“借一当二”。
(2)十进制数：由④________共十个数码组成，运算规则为“⑤________”，依此类推“借一当十”。
(3)十六进制数：由⑥________和⑦________共十六个数码组成，运算规则为“⑧________”，依此类推“借一当十六”。
二进制用字母B标识，十进制用字母D标识，十六进制用字母H标识。
3．关于二进制数的两个规则(1)n个二进制位最多能表示的不同信息个数是2n个。
(2)n位二进制数能表示的最大十进制数是2n－1。
4．计算机存储容量单位(1)计算机存储容量的最小单位：⑨________(比特、bit或b)。
(2)计算机存储容量的基本单位：⑩________(Byte或B)1B＝8b。
(3)计算机存储容量的其他单位：KB、MB、GB、TB。
1KB＝1024B1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB二、ASCⅡ码和汉字编码1．ASCⅡ码和汉字编码(1)ASCⅡ码的概念目前计算机在存储、处理英文字符时普遍采用的是⑪________(即美国国家标准信息交换码)。
标准的ASCⅡ码用一个字节中的⑫________位来表示，可以表示⑬________种编码。
计算机存储ASCⅡ码时，占用⑭________个字节。
ASCⅡ码编码表中的两个规律：数字、字母都是按⑮________排列的；小写字母的编码比对应的大写字母大32。
多媒体技术概述(共 66张PPT)
多媒体个人计算机市场协会公布了 MPC2 标准，对声音、图像、
视频和动画的播放、Photo CD 做了新的规定。多媒体个人计算 机市场协会 → 多媒体个人计算机工作组。
1995年
多媒体个人计算机工作组公布了 MPC3 标准，为适合多媒体个 人计算机的发展又提高了软件和硬件的技术指标。Windows 95 问世，用户界面全面图形化，功能更强。个人计算机占据主导
地位。国际互联网络兴起，也促进了多媒体技术的发展。
多媒体技术的应用
教育与训练 商业教育培训
电子出版
休闲旅游
过程模拟
商业广告
信息管理
影视娱乐 网络世界
军事模拟
多媒体技术研究的主要内容
多媒体的表示 数据压缩 存储管理 网络传输 怎样在计算机中表示各种多 媒体信息。
多媒体技术
第1章 多媒体技术概述
主要内容
多媒体的基本概念与特性
什么是多媒体 多媒体的类型 多媒体的特征
多媒体技术的发展与应用
多媒体技术的发展 多媒体技术的应用 主要的多媒体技术
多媒体计算机系统
多媒体计算机硬件系统 多媒体计算机软件系统
媒体基本概念
定 义
媒体（ Media ）：信息的载体, 人们用于传播和表示各种信息的 手段。
多媒体技术发展简史
1990年 美国 Microsoft、荷兰 Philips 等公司成立 “多媒体个人计算机 市场协会” ，制定了 “MPC 标准”，对计算机增加多媒体功
能所需的软硬件规定了最低标准的规范、量化指标及升级规范
1991年 1993年 等。 多媒体个人计算机市场协会提出了 MPC1 标准。
多媒体技术关键特征
多媒体技术之音频信息的获取与处理PPT课件( 75张)
则可由 x(nT) 完全确定 x(t)。 当 fN = 1/(2T) 时，称 fN 为奈奎斯特频率
常用音频采样率：8kHz、11.025kHz、16kHz、22.05kHz、44.1kHz 及 48kHz
2.2.2 数字音频获取
● 量化
量化概念
通过采样得到的表示声音强弱的函数 x(nT) 是连续的，为把 x(nT) 存入计 算机，就必须将采样值离散化，即量化成一个有限个幅度值的集合 x(nT)
多媒体技术及其应用
第二章 音频信息的获取与处理
● 主要知识点
2.1声音概述 2.2数字化音频 2.3音乐合成与 MIDI 2.4音频卡 2.5数字音频压缩标准
2.1.1 声音定义 ● 声音概念 ● 声音特性
2.1.2 声音基本特点 ● 声音传播 ● 声音频率 ● 声音传播方向 ● 声音三要素 ● 声音连续、相关及
实时性 声音具有实时性。对处理声音的计算机硬件和软件提出很高要求
2.2 数字化音频
转换
模拟信号
数字信号
音频数字化需要考虑的问题
采样、量化、编码
模 拟 信 号 的 数 字 化 过 程
100101100011101
音频信号处理过程流程
音
频采
开信 样
始
号 频
频 率
率
采 样
量 化
保 存 为 声 音 文 件
周期
用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音 实际波形
2.1.2 声音特点
● 声音的传播方式
声音是依靠介质 ( 比如：空气、液体、固体 ) 的振动进行传播的 声源是一个振荡源，它使周围介质产生振动，并以波的形式传播 人耳感觉到这种传播过来的振动，反映到大脑，就意味听到声音 声音在不同的介质中传播，其传播速度和衰减速率都是不一样的
常用音频采样率：8kHz、11.025kHz、16kHz、22.05kHz、44.1kHz 及 48kHz
2.2.2 数字音频获取
● 量化
量化概念
通过采样得到的表示声音强弱的函数 x(nT) 是连续的，为把 x(nT) 存入计 算机，就必须将采样值离散化，即量化成一个有限个幅度值的集合 x(nT)
多媒体技术及其应用
第二章 音频信息的获取与处理
● 主要知识点
2.1声音概述 2.2数字化音频 2.3音乐合成与 MIDI 2.4音频卡 2.5数字音频压缩标准
2.1.1 声音定义 ● 声音概念 ● 声音特性
2.1.2 声音基本特点 ● 声音传播 ● 声音频率 ● 声音传播方向 ● 声音三要素 ● 声音连续、相关及
实时性 声音具有实时性。对处理声音的计算机硬件和软件提出很高要求
2.2 数字化音频
转换
模拟信号
数字信号
音频数字化需要考虑的问题
采样、量化、编码
模 拟 信 号 的 数 字 化 过 程
100101100011101
音频信号处理过程流程
音
频采
开信 样
始
号 频
频 率
率
采 样
量 化
保 存 为 声 音 文 件
周期
用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音 实际波形
2.1.2 声音特点
● 声音的传播方式
声音是依靠介质 ( 比如：空气、液体、固体 ) 的振动进行传播的 声源是一个振荡源，它使周围介质产生振动，并以波的形式传播 人耳感觉到这种传播过来的振动，反映到大脑，就意味听到声音 声音在不同的介质中传播，其传播速度和衰减速率都是不一样的
2-1 数据压缩编码基本理论
3、算术编码
原理：根据信源不同符号概率的不同，分别 对应[0，1）中不同的区间，每个符号用对 应区间内的任意一个实数表示，这个实数 就是该符号对应的码字。 特点：只有算术运算，无论原数据位多长， 每次编码算法只处理一个数据符号，因此 编码效率高。
符号
00
01
10
11
例1
概率
初始区间
0.1
[0, 0.1)
3、算术编码
二、无损编码（统计编码、熵编码）
1、行程编码(run length code,RLC也叫游程编码) 压缩原始数据中相同的字节序列
例：原始字符串RTTTTTTTTABBBCDIU
行程编码将字符串变换为： R＃8TABBBCDIU
将原来17个字符压缩为12个字符。
2、霍夫曼（Huffman）编码
自适应算术编码特点
自适应算术编码可以在编码过程中根据符 号出现的频繁程度，动态地修改分布概率， 因此不需要在编码前求出信源概率，但要 求编码器和解码器使用的概率模型一致。
三、有损编码
1、预测编码 2、子带编码
3、变换编码
4、矢量量化编码
5、其它编码
三、有损编码
1、预测编码
脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)
率；
（3）重复（1）和（2），直到概率和达到1为止； （4）将最后合并的元素作为树根，每个原始信 源作为树叶，构成一个编码二叉树；从树根到 树叶，对合并的两个分支分别赋予1和0；
（5）对每一符号写出从树根到信源点1、0序列
即为该符号的编码。
复习
数据可压缩的原因 数据压缩的种类 数据压缩的技术指标 无损压缩的常见技术：行程编码、霍夫曼 编码、算术编码
多媒体技术教材电子课件
2．分辨率—量化位数
另一个指标是“分辨率”，它是指把采样所得的值（通常为反映某一瞬间 声波幅度的电压值）数字化，即用二进制来表示模拟量 .
3. 声音文件
声音通道的个数表明声音记录是只产生一个波形（单声道）还是产生两个 波形（立体声双声道）。双声道的立体声，需要两倍的存储空间（针对wav格式 的声音文件）。 对于单声道，录音文件大小的公式为（ 仅限于wav格式）： S=R×D×（r/8）×1 其中，S表示文件大小，单位为字节； R表示采样速度，单位为Hz，也可叫采样频率； D表示录音的时间，单位为秒； r表示分辨率，单位为二进制位（bit），如8位、16位等； 式中的数字1表示对应的单声道。公式中的“除以8”是为了将二进制位换算 成以字节作为单位，一个字节等于八位二进制位。
2.3 图形与图像
2.3.1 位图图像
位图图像是指在空间和亮度上已经离散化的图像.
1. 位图的概念 位图的基本参数包括： 图像分辨率：组成一幅图像的纵向和横向的象素的个数 图像深度：表示每个象素信息的位数 图像颜色数：如图像深度为24，则颜色数为224 图像的数据量：如一幅分辨率800×600的24位真彩图像，所占存储空间为： 800×600×24÷8=1440000 byte≈1.4M byte 2. 位图的产生方法 （1）用画图程序获得； （2）用荧光屏抓取程序从荧光屏上直接抓取，然后把它加到画图程序或应用 程序中； （3）用扫描仪或数字化的视频图像抓取设备从照片、艺术作品或电视图像抓 取； （4）购买现成的图像库。
图像文件格式
2.3.5 数字水印
1、概念： 数字水印是嵌在数字产品中的数字信号，可以是图像、文字、符号、数字 等一切可以作为标记、标识的信息。 2、特点： 3、用途： 防止非法复制：数字水印技术并不能直接阻止复制行为，而是通过验证 产品的所有权来揭露非法复制、传播行为，从而鉴别资料的真伪。 4、原理： 数字水印的制作过程可看是作将产权等信息作为附加噪声融合在原数字 产品当中（大多将水印大小控制在100个比特之内），但不致影响人的感官对 数字作品的感觉欣赏，即利用了人在感觉上的冗余。
多媒体信息编码
音码：如全拼码、双拼码、简拼码等。 未经压缩时图像的格式是bmp,声音是wav,视频是avi。
• 模拟量:连续、平滑变化的量. 未经压缩时图像的格式是bmp,声音是wav,视频是avi。
模拟量:连续、平滑变化的量. NTSC制式的视频每秒显示30帧.
怎汉•样字将 字声汉形字码音输两入种计是方算式机一点？阵方种式 波矢量方，式 是一种模拟信号，通过传感器（如话 (量2化)将：汉筒将字测编）得码的输模将入拟量它值归们入一个转量化换区域成， 电压的波形，但这仍然是一种模拟
1.3信息技术
• 信息技术是应用信息科学的原理和方法 ，对信息技术进行采集、处理、传输、 存储、表达和使用的技术。
• 信息技术一般分为微电子技术、通信技 术、计算机技术和传感技术。
信息技术的发展历程
古代信息技术
手势、声音和各种形体动作——语言、文字的 出现（甲骨文，商代青铜器上铸字，竹片、木 片和丝织品上写字）——造纸术——印刷术— —视觉通信和听觉通信（烽火、信鸽）。
汉字字形码 两种方式 点阵方式 矢量方式
信号。
声音信息如何数字化？
电流电压
声音 模拟量
话筒 声卡 声音文件
模数转换 数字量 （A/D）
采样”和“量 化
量
采样
化
值
T
t1
t9
采样:按一定的频率，即每隔一小段时间,测得模 拟信号的模拟量值。
14
t1 0101
量化 t2 0110
t3 0110
66
7
5
黑白照片一类的单色灰度图像，每个像素 用一个字节存储。
800 × 600的黑白灰度图像需要多少存储空间？
800×600 ×1
彩色图像，每个像素用三个字节存储
• 模拟量:连续、平滑变化的量. 未经压缩时图像的格式是bmp,声音是wav,视频是avi。
模拟量:连续、平滑变化的量. NTSC制式的视频每秒显示30帧.
怎汉•样字将 字声汉形字码音输两入种计是方算式机一点？阵方种式 波矢量方，式 是一种模拟信号，通过传感器（如话 (量2化)将：汉筒将字测编）得码的输模将入拟量它值归们入一个转量化换区域成， 电压的波形，但这仍然是一种模拟
1.3信息技术
• 信息技术是应用信息科学的原理和方法 ，对信息技术进行采集、处理、传输、 存储、表达和使用的技术。
• 信息技术一般分为微电子技术、通信技 术、计算机技术和传感技术。
信息技术的发展历程
古代信息技术
手势、声音和各种形体动作——语言、文字的 出现（甲骨文，商代青铜器上铸字，竹片、木 片和丝织品上写字）——造纸术——印刷术— —视觉通信和听觉通信（烽火、信鸽）。
汉字字形码 两种方式 点阵方式 矢量方式
信号。
声音信息如何数字化？
电流电压
声音 模拟量
话筒 声卡 声音文件
模数转换 数字量 （A/D）
采样”和“量 化
量
采样
化
值
T
t1
t9
采样:按一定的频率，即每隔一小段时间,测得模 拟信号的模拟量值。
14
t1 0101
量化 t2 0110
t3 0110
66
7
5
黑白照片一类的单色灰度图像，每个像素 用一个字节存储。
800 × 600的黑白灰度图像需要多少存储空间？
800×600 ×1
彩色图像，每个像素用三个字节存储
多媒体通信技术
多媒体通信技术
多媒体通信技术
一、概述
1.1 介绍多媒体通信技术的背景和发展趋势1.2 多媒体通信技术的定义和作用
1.3 多媒体通信技术在各个领域的应用案例
二、基本概念
2.1 多媒体通信技术的基本原理和基础知识2.2 多媒体数据的表示和编码方法
2.3 多媒体信号的传输和存储技术
三、音频通信技术
3.1 音频信号的获取和处理技术
3.2 音频信号的压缩和传输技术
3.3 实时音频通信技术
四、视频通信技术
4.1 视频信号的获取和处理技术
4.2 视频信号的压缩和传输技术
4.3 实时视频通信技术
五、图像通信技术
5.1 图像信号的获取和处理技术
5.2 图像信号的压缩和传输技术
5.3 实时图像通信技术
六、数据通信技术
6.1 数据的获取和处理技术
6.2 数据的压缩和传输技术
6.3 数据通信协议和网络技术
七、综合应用
7.1 多媒体通信技术在智能家居中的应用7.2 多媒体通信技术在教育领域中的应用7.3 多媒体通信技术在医疗领域中的应用附件：
1.附件一：多媒体通信技术相关的标准文件
2.附件二：多媒体通信技术相关的实验数据
法律名词及注释：
1.版权法：保护著作权人对其作品的独占权利。
2.隐私权：个人对自身隐私信息的保护权利。
3.信息安全法：保护网络信息安全和个人信息安全的法律法规。
4.电信法：规定了电信运营商的经营行为及用户权益。
5.数据保护法：保护个人数据不被滥用和泄露的法律法规。
多媒体信息编码ppt课件
第四章 数制和信息编码 多媒体信息编码
多媒体分类
通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、 动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多 媒体信息包括以下5种：
文本 图形、图像 动画 声音 视频影像
文字和符号
多媒体 多媒体 多媒体
各类文字和符号
● 矢量图形对象
文字 图形
通过计算而描述的矢量图形
采样频率和量化参数比较
模拟信号 采样
0111000111000 量化 编码成数字信号
4.数字音频的文件格式
• Wave格式文件（. Wav） 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。
• MIDI格式文件（.MID） 数字音乐的国际标准. 记录的是音符数字，文件小。
• MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。
声波：声源体发生振动会引起四周空气 振荡，振荡方式就是声波。
复杂的声波由许许多具超有声波不同振幅 和频率的正弦波组成。
周期T:重复出现的时间间隔;
振幅A:波形相对基线的最大位移, 表示音量的大小; 次声波
CD-DA FM广播 AM广播
电话
频率f:信号每秒钟变化的次可听数声波,即1/T 10 20 50 200 3.4k 7k 15k 20k
•WMF格式文件 位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。
3. 图像数据的获取
•利用图像处理软件和现成的图像库 最常用的是Photoshop,可以绘图,也可以编辑来自网络、
CD-ROM光盘上存储的图像库 “画图”程序可以获取屏幕界面
•利用数字化设备获取 数码相机、数字摄象机，将拍摄的自然界景物按数字格式
多媒体分类
通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、 动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多 媒体信息包括以下5种：
文本 图形、图像 动画 声音 视频影像
文字和符号
多媒体 多媒体 多媒体
各类文字和符号
● 矢量图形对象
文字 图形
通过计算而描述的矢量图形
采样频率和量化参数比较
模拟信号 采样
0111000111000 量化 编码成数字信号
4.数字音频的文件格式
• Wave格式文件（. Wav） 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。
• MIDI格式文件（.MID） 数字音乐的国际标准. 记录的是音符数字，文件小。
• MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。
声波：声源体发生振动会引起四周空气 振荡，振荡方式就是声波。
复杂的声波由许许多具超有声波不同振幅 和频率的正弦波组成。
周期T:重复出现的时间间隔;
振幅A:波形相对基线的最大位移, 表示音量的大小; 次声波
CD-DA FM广播 AM广播
电话
频率f:信号每秒钟变化的次可听数声波,即1/T 10 20 50 200 3.4k 7k 15k 20k
•WMF格式文件 位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。
3. 图像数据的获取
•利用图像处理软件和现成的图像库 最常用的是Photoshop,可以绘图,也可以编辑来自网络、
CD-ROM光盘上存储的图像库 “画图”程序可以获取屏幕界面
•利用数字化设备获取 数码相机、数字摄象机，将拍摄的自然界景物按数字格式
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F(u,)1C(y)C(v)N1N1f(x,y)co(2sx1)uco(2sy1)v
4
i1 j1
2N
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F(x,y)1N1N1C(u)C(v)F(u,v)co(2sx1)uco(2sy1)v
4i1 j1
2N
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式中：
1
C (u)
2
C (v)
0
u,v=0 0 其它
源图像8×8样本数据块实质上是64点离散信号（空间范围 x和y的函数）, FDCT将其变换成64个正交基信号, FDCT的输 出是64个DCT系数（即基信号振幅）。 x、 y 两个方向频 率都为零的系数叫直流系数（DC）, 其余63个系数是交流系数 （AC）。 由于图像帧上点与点之间的样本值变化比较缓慢, 大 多数信号集中在低频区。
图 2.1 哈夫曼编码生成的二叉树
2.2.3 离散余弦变换编码
变换编码主要有离散傅立叶变换(DFT)编码、 离散余弦变换 (DCT) 编 码 等 。 其 中 , DCT 编 码 方 法 被 普 遍 使 用 , 在 JPEG 、 MPEG和H.261等标准中都采用了DCT编码。 由于声音信号只有 一个时间维, 因此音频信号压缩采用一维DCT编码, 而图像压缩 必须考虑水平和垂直两个方向, 因此图像压缩则采用二维DCT编 码。
有损压缩编码是指解码后的数据与原始数据相比有一定的 偏差, 但仍可保持一定的视听质量和效果。 它主要利用人的视、 听觉特性, 在保持一定保真度下对数据进行压缩, 其压缩比可达 100∶1。 压缩比愈高, 其解压缩后的视、 音频质量就愈低。 这 种编码方法有很多种, 如基于线性预测原理的预测编码、基于 正交变换原理的正交变换编码、基于向量量化原理的向量量化 编码、基于分层处理的分层编码以及基于频带分割原理的子带 编码等。主要用于对音频和视频数据的压缩。
无损压缩编码是指解码后的数据与原始数据完全相同, 无任 何偏差。这种编码通常基于信息熵原理, 常用的编码有哈夫曼编 码、 算术编码、 行程编码等。它的压缩能力与所处理数据的类 型有关, 压缩比通常比较低, 一般在2∶1～5∶1。主要用于要求 数据无损压缩存储和传输的场合, 如传真机、文本文件传输等。
2.2 基本编码方法
2.2.1 行程编码
行程编码是一种简单的无损压缩编码方法, 它通过压缩原始 数据中相同的字节序列实现数据压缩。在图像和声音数据中可能 包含大量的相同字节连续重复的序列, 通过行程编码可以将这些 重复字节压缩掉, 取而代之的是一个更加紧密的字节序列。 例如, 一个原始数据字符串为RTTTTTTTTABBCDGHJK, 采用行程编码 后的字符串为R＃8TABBCDGHJK, 这里用＃8T替换掉8个T字符, 符号“＃”是特殊标识符, 用于表示行程编码。 如果原始数据字 符串也包含了“＃” 符号, 则必须用两个“＃” 符号替换掉原始 数据字符串中的“＃” 符号。
1个信道, 8 kHz条样速率, 8 2个信道, 44.1 kHz条样速率, 16 640*480像素/帧, 24位/像素, 30帧/ 640*480像素/帧, 24位/像素, 30帧/ 1280*720像素/帧, 24位/像素, 30帧/秒
数据压缩处理一般由两个过程组成: 一是编码过程, 即对原 始数据进行编码压缩, 以便存储和传输; 二是解码过程, 即对压缩 的数据进行解压, 恢复成可用的数据。根据解压后数据的保真度, 数据压缩技术可分为无损压缩编码和有损压缩编码两大类。
例如, A、B、C、D四个字符出现的概率分别为: P(A)=3/4; P(B)=1/8; P(C)= 1/16; P(D)=1/16, 按照上述编码过程将生成如 图 2.1 所 示 的 二 叉 树 , 获 得 的 编 码 结 果 是 : H(A)=1; H(B)=01; H(C)=001; H(D)=000, 该结果存放在哈夫曼表中。
多媒体信息编码技术主要侧重于有损压缩编码的研究。 经 过多年的研究与开发, 已经出台了一系列有关的国际标准。其中, 最著名的是国际标准组织（ISO）制定的JPEG和MPEG。JPEG 是静止图像的压缩标准, 其压缩比可达40∶1。 MPEG（MPEG-1、 MPEG-2及MPEG-4）是动态图像的压缩标准, 采用MPEG-2标准 对NTSC质量视频进行压缩后, 网络带宽需求可降低到3.36 Mb/s。 其它的标准还有国际电信联合会（ITU）制定的用于可视电话、 会议电视的H.261和H.263; 用于音频的G.711、 G.721、 G.728等。
DCT编码方法是对一个8×8图像块灰度样本数据流进行 压缩, 而彩色图像压缩可看成是压缩图像的多个分量。在编码 器中, 首先将源图像8×8样本数据块（像素块）的取值范围由 ［0, 2p-1］（无符号）转换成［-2p-1, 2p-1-1］（有符号）, 其中p 为样本定义的精度。 然后对8×8样本数据块进行正向离散余弦 变换（FDCT）。在解码器中, 利用逆向离散余弦变换（IDCT） 重建8×8样本数据块, 恢复图像。 FDCT和IDCT的数学表达式 如(1)式和(2)式所示:
第2章 多媒体信息编码
2.1 引言 2.2 基本编码方法 2.3 图像编码标准 2.4 语音编码标准
2.1 引 言
表2.1 连续媒体数据类型特征举例
媒体类型
数据速率
说明
CD MPEG-2编码视频 NTSC HDTV质量视频
Hale Waihona Puke 64 kb/s 1.4 Mb/s 3.36 Mb/s 216 Mb/s 648 Mb/s
2.2.2 哈夫曼编码
哈夫曼(Huffman)编码是一种无损压缩编码方法, 它根据信源 符号出现的概率大小进行排序, 出现的概率大的符号分配短码, 反 之分配长码。 在分配代码过程中, 需要建立一个n阶二叉树, 其编 码过程如下: ① 对信源符号按其出现的概率进行递减排序; ② 将两个最小的概率相加, 其和作为新符号的概率; ③ 重复①和②, 直到概率之和达到1为止; ④ 每次合并消息时, 将被合并的消息赋予1和0或者0和1; ⑤ 寻找从每个信源符号到概率为1处的路径, 记录下路径上的1和0; ⑥ 从树根节点到叶子节点, 对每个信源符号列出0、 1序列。