第5章數字媒體及應用一.西文字符的編碼——ASCII(一ASCII=美國標準信息交換碼(二標準ASCII:2.共有128個字符,包含96個可打印字符(常用字母、數字、標點符號等和32個控制字符(三根本ASCII與擴展ASCII的比擬:根本ASCII擴展ASCII一樣用一個字節(8b存放不同點高位為“0〞高位為“1〞(四常見字符的ASCII碼對照表:字符十進制大小順序回車符(控制字符13空格(控制字符32數字0~948~57大寫字母A~Z65~90小寫字母a~z97~122(一GB23121.1981我國公布了第一個漢字編碼國家標準GB2312—80(6763個漢字2.組成:第一局部:字母、數字和各種符號第二局部:一級常用漢字(共3755個,按漢語拼音排列第三局部:二級常用漢字(共3008個,按偏旁部首排列3.具體實現:區位碼:GB2312國標字符集構成一個二維平面,它分成94行(行號稱為區號、94列(列號稱為位號。每個漢字的區號和位號分別用1個字節來表示。國標交換碼:每個漢字的區號和位號分別加上32D(00100000B。機內碼(內碼:把一個漢字看作兩個擴展ASCII碼,在國標交換碼的根底上使兩個字節的最高位都等于“1〞,即分別加上128D(10000000B區位碼、國標碼、機內碼的關系4.特點:早、小、雙、簡(二GBK3.支持繁體字,包含了中、日、韓認同的全部CJK漢字;(三GB180302.產生原因:保護我國已有的大量信息資源,既能與UCS/Unicode編碼標準接軌,又能向下兼容GB2312和GBK漢字編碼標準備注:UCS/Unicode:Windows、UNIX、Linux操作系統和許多最新的軟件標準都在使用UCS/Unicode。3.共有27000多個漢字(收錄字符最多(四BIG5:臺灣地區的字符編碼,不支持簡體中文,與GB2312等大陸標準不兼容(五GB2312、GBK、GB18030、UCS/Unicode的比擬GB2312GBKUCS/UnicodeGB18030出現時間198119952000意義最早首次支持繁體能實現全球所有不同語言文字統一編碼的國際編碼標準支持漢字數目最多漢字數目6763個21003個2萬多漢字27484個支持繁體否是是包含CJK否是是是編碼方式雙字節雙字節不等長編碼1B、2B、3B不等長編碼1B、2B、4B兼容性向下兼容GB2312不兼容向下兼容GB2312和GBK與UCS/Unicode接軌三.文本的準備(輸入文本信息輸入人工輸入自動識別輸入鍵盤輸入聯機手寫輸入語音輸入印刷體識別手寫體識別(一漢字的鍵盤輸入編碼(即漢字的外部碼1.要求:易學、易記、效率高、重碼少、容量大2.分類:數字編碼、字音編碼(字音編碼、字形編碼(五筆字形、形音編碼3.注意:用不同的輸入編碼方法輸入同一個漢字,其內碼是一樣的。(二聯機手寫漢字識別——筆輸入設備(三印刷體漢字識別輸入——掃描儀、OCR(一按是否具有編輯排版格式分:1又稱為純文本、ASCII文本,其文件的后綴為“.txt〞(文本文件2定義:由一連串用于表達正文內容的字符的編碼組成,幾乎不包含任何其他的格式信息和構造信息3特點:沒有字體、字號的變化,不能插入圖片、表格、超鏈接1在簡單文本中增加格式控制和構造說明信息2標記:用來說明文本的版面構造、內容組織、文字的外貌屬性等3組成:正文+標記4標記語言:A.普通:RTFB.網頁:HTML(超文本標記語言、XML(可擴展的標記語言5不同的文字處理軟件使用的標記語言不同,Word無法翻開“*.pdf〞文件(二按文本內容的組織方式分:1采用網狀構造組織信息2可以通過導航、跳轉、回溯等操作,實現對文本內容更為方便的訪問3典型代表:Windows中的“幫助〞文件(“*.hlp〞文件(三按文本內容是否變化和如何變化分:1.靜態文本:每次訪問一樣結果2.動態文本:文檔內容變化(天氣查詢3.主動文本:持續更新顯示文檔內容(股票行情查詢五.文本的編輯、排版與處理(一文本的編輯、排版1.文本編輯軟件“所見即所得〞(WYSIWYG2.解決文本的外觀問題:使文本正確、清晰、美觀例如:添加頁眉和頁腳、設置字體和字號、設置行間距,首行縮進3.常用排版軟件:PDFWriter、PageMaker、方正飛騰(二文本處理2.例如:1字數統計2文語轉換3文摘生成4文本檢索A.工作原理:用戶先給出查詢要求,然后由文本檢索系統將查詢近似結果返回給用戶B.分類:a關鍵詞檢索b全文檢索:允許用戶對文本中所包含的字或詞進展查詢(查全率高C.用于Web信息檢索的搜索引擎大多采用全文檢索,使用robot軟件遍歷Web上的信息資源a如Google、Yahoo、天網、搜狐和百度等bWeb信息是動態變化的,因此搜索引擎要不斷的更新索引數據庫3.常用文字處理軟件:WPS、MicrosoftWord、FrontPage、PDFWriter微軟公司的網頁制作軟件FrontPage也是一種功能豐富、操作方便的文字處理軟件,它不僅可以對字體段落進展格式編排,而且能夠定義超鏈。(三各種輸入碼交換碼(國標碼內碼字形碼顯示漢字打印漢字面向電子出版的最流行的軟件是美國Adobe公司的Acrobat,它使用PDF格式(PortableDocumentFormat(一文本展現過程:(二文本閱讀器(瀏覽器:Word、AcrobatReader、IE(三字型庫:1.簡稱字庫,同一種字體的所有字符的形狀描述信息的集合。2.字體VS字庫:不同的字體(宋體、仿宋、楷體、黑體等對應不同的字庫3.字符集VS字庫:在同一個字符集下,文本的輸出所使用的字庫不同4.2種不同的字庫:點陣描述(計算存儲空間、輪廓描述(Truetype(一定義:從現實世界中通過數字化設備(掃描儀獲取的圖(二又名:取樣圖像、點陣圖像、位圖圖像(三圖像數字化過程:1.掃描:將畫面劃分為MxN個網格,每個網格稱為一個取樣點。2.分色:將彩色圖像取樣點的顏色分解成三個基色3.取樣:測量每個取樣點每個分量(基色的亮度值4.量化:對取樣點每個分量的亮度值進展A/D轉換(四數字圖像獲取設備:1.例如:掃描儀、數碼相機等2.根本原理:通過光敏器件(CMOS或CCD將光的強弱轉換為電流的強弱,然后通過取樣、量化等步驟,進而得到數字圖像3.可以通過參數設置,得到彩色圖像或黑白圖像(五圖像的主要參數:1.圖像大小(圖像分辨率1垂直分辨率:矩陣的行數水平分辨率:矩陣的列數2像素總數=垂直分辨率X水平分辨率A.像素:每個取樣點3假設圖像超過了屏幕(或窗口大小,則只能顯示圖像的一局部,使用滾動條可看到全部圖像。2.顏色空間的類型(顏色模型:1定義:指彩色圖像所使用的顏色描述方法2常用的顏色模型:RGB、CMYK、HSB、YUV等(顏色模型可以相互轉換3.像素深度:1黑白或灰度圖像用1個矩陣表示,彩色圖像用多個(一般為3個矩陣表示2定義:像素的所有顏色分量的二進位數之和3意義:決定了不同顏色(亮度的最大數目4假設R4b、G4b、B4b,則最大顏色數目為4096(六圖像數據量=圖像水平分辨率×圖像垂直分辨率×像素深度/8(七數字圖像應用:可視、衛星遙感、計算機斷層攝影(CT(八圖像壓縮1.可行性:圖像中數據相關性很強,人眼的視覺有一定的局限性2.方法:1圖像壓縮方法很多,不同方法適用于不同的應用,一臺計算機能使用多種壓縮方法。2優劣評價標準:適用范圍、壓縮倍數的大小、重建圖像的質量(有損壓縮時、壓縮算法的復雜程度(九常用圖像文件格式1.BMP:Windows使用的標準圖像格式,幾乎所有Windows應用軟件都支持2.TIF:大量用于掃描儀和桌面出版3.GIF:壓縮比(無損壓縮可調,文件特別小——顏色數較少(不超過256色,常用于色彩數要求不高的場合作為插圖、剪貼畫等使用,支持透明背景,具有漸進顯示功能,形成動畫效果,適合網絡傳輸4.JPEG:適用范圍最廣(國際標準、可支持有損壓縮、主要應用領域之一是數碼相機5.JP2:特別采用了小波分析等先進算法,比JPEG好,更適合網上傳輸(十圖像處理1.目的:圖像分析、提高圖像的視感質量、圖像復原和重建2.通用圖像處理軟件的根本功能:圖像的縮放顯示、調整圖像的亮度與比照度等、在圖片上制作文字等,并與圖像融為一體3.數字圖像處理軟件:PhotoShop、MicrosoftPhotoEditor、PhotoImapact(一定義:使用計算機合成制作的圖(二又名:矢量圖形(三建模/造型繪制景物的模型景物的視圖過程:使用計算機描述真實(假象景物的構造、形狀與外貌,在需要顯示圖像的時候,再根據其描述和用戶的觀察位置及光線的設定,生成該景物的圖像。(四計算機圖形學CG:研究如何使用計算機描述景物并生成其圖像的原理、方法與技術(五過程模型/算法模型:根據景物的生成規律,并使用相應的算法來描述其規律所建立的模型(如描述樹木、花草、煙火、毛發、山脈等(六使用計算機合成圖像的主要優點:2.能生成靜止圖像和各種運動、變化的動態圖像3.圖形文件中只記錄生成圖的算法和圖上的某些特征點,數據量較小(七計算機合成圖像的應用:1.計算機輔助設計、設計繪制電路圖(最直接的應用(八矢量繪圖軟件:AutoCAD、CorelDraw、Illustrator、FreeHand、MicrosoftVisio(一聲音信號的數字化:1.定義:將模擬聲音信號轉換成二進制數字編碼形式以便于計算機進展處理的過程2.過程:1取樣A.聲音是一種波,它由許多不同頻率的諧波組成,諧波的頻率范圍稱為聲音的帶寬。a全頻帶聲音:20Hz~20KHzb言語/語音:人說話的聲音,約為300~3400HzB.語音的取樣頻率8KHz、音樂的取樣頻率40KHz以上2量化A.本質:AD轉換B.量化精度越高,聲音的保真度越好,噪音越低3編碼A.經過取樣和量化后的聲音,還必須按照一定的要求進展編碼B.C.3.目的：減少數據量，并按某種格式將數據進展組織IP語音信號需要進展數據壓縮波形聲音獲取設備：1麥克風：將聲波轉換為電信號2聲卡A.功能：波形聲音的獲取與數字化、聲音的重建與播放、MIDI〔樂器指令數字化接口〕聲音的輸入、MIDI聲音的合成與播放B.聲卡以數字信號處理器DSP為核心，它在完成數字聲音的編碼、解碼及聲音編輯操作中起著重要的作用。C.聲卡能通過話筒輸入、線路輸入，獲取單、雙聲道聲音D.隨著大規模集成電路技術的開展，不少PC機的聲卡已經與主板芯片組集成在一起，不再需要做成獨立的插卡。3數碼錄音筆(二聲音重建：1.過程：解碼、數模轉換、插值2.播放過程中必須借助于安裝在聲卡上的數字信號處理器DSP轉換為波形信號3.音箱一般通過聲音卡與主機相連接(三波形聲音的碼率＝取樣頻率×量化位數×聲道數1.CD唱片的碼率＝44.1kHz×16bits×2＝176.4KB/s2.CD唱片1小時的數據量＝176.4KB/s×60×60＝635040KB＝635MB(四全頻帶聲音的壓縮編碼1.MP3音樂=MPEG-1audio層3名稱壓縮后的碼率〔每個聲道〕聲道數目主要應用2.通過專門的軟件可以將MPEG-1audio層1384kbps2數字盒式錄音帶WAV文件轉換成MP3格式MPEG-1audio層2256～192kbps2DAB,VCD3.在移動通信和IP中，MPEG-1audio層3128～112kbps〔壓縮10～12倍〕2Internet，MP3音樂由于信道的帶寬較窄，需要采MPEG-2audio5.1,7.1與MPEG-1層1，層2，層3一樣同MPEG-1用更有效的語音壓縮編碼方DolbyAC-364kbp5.1,7.1DVD,DTV，家庭影院法。(五計算機合成聲音1.語音合成：1定義：根據語言學和自然語言理解的知識，使計算機模仿人的發聲，自動生成語音的過程2目前水平~文語轉換TTS：按照文本〔書面語言〕進展語音合成的過程3應用：信息查詢、語音秘書、殘疾人效勞〔有聲E-mail效勞、有聲文稿校對〕等2.音樂合成：1聲卡上的音源：調頻合成器、波表合成器2MIDI文件〔*.mid〕A.定義：使用MIDI標準表示的音樂〔MIDI文件中記錄的是樂譜〕B.播放：由PC機中的聲卡合成，由Windows的媒體播放器軟件播放〔音樂質量受聲卡檔次影響〕C.優點：文件的數據量很少〔比CD少3個數量級，比MP3少兩個數量級〕D.缺點：可表示的音樂不夠豐富、無法合成出所有各種不同的聲音〔例如語音〕一〇.視頻(一定義：內容隨時間變化的一個圖像序列，伴隨有與畫面動作同步的伴音。(二又叫：運動圖像、活動圖像(三常見視頻：電視，電影，計算機動畫等1.電視畫面：圖像由奇數場和偶數場兩局部組成，合起來組成一幀圖像。2.中國采用PAL制式的彩色電視信號1幀頻25幀/s2YUV模式：亮度信號Y和兩個色度信號U、VA.(四(五(六(七B.數字視頻特性1.視頻信息中各畫面內部有很強的信息相關性2.一些視頻細節人眼無法感知3.視頻信息中相鄰畫面的內容有高度的連貫性視頻信號的數字化1.視頻信號的數字化過程比聲音要復雜2.相關設備：1視頻采集卡〔視頻卡〕：A.PC機中用于視頻信號〔有線電視、DV等〕數字化的插卡B.視頻卡與顯卡的關系：數字化后的視頻圖像，經彩色空間轉換〔從YUV轉換為RGB〕，與計算機圖形顯示卡產生的圖像疊加，顯示在屏幕上。C.視頻卡一般插在PC機的PCI插槽內2數字攝像頭：A.本質：在線數字視頻獲取設備B.工作原理：通過光學鏡頭、CCD器件采集圖像，然后直接將圖像轉換成數字信號并輸入到PC機〔不需視頻采集卡進展A/D轉換〕C.接口：USB、FireWire3數字攝像機DV——本質：離線數字視頻獲取設備數字視頻數據量=列數×行數×像素深度/8×幀速×播放時間數字視頻的壓縮編碼及其應用1