数字媒体艺术的技术基础-数字视音频技术.ppt

第四章 数字媒体艺术的技术基础补充：模拟信号与数字信号信号是运载信息的工具，是信息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等“模拟”是对我们生活的实体的一种表达方式。一幅风景画，在电视上或是电影院的屏幕上看到听到的视音频，在电话里听到的的声音。“模拟信号”需要载体：白纸，胶卷。“模拟信号”需要显示设备：电视机。“模拟信号”需要传播方式：电话网，有线电视网“数字”也是我们生活中的实体的一种表达方式。数字信息的最小度量单位叫做“比特”，有时也叫“位”，意即二进制的一位。在媒体中传输的讯号是以比特的电子形式组成的数据。比特的定义是：比特是一种存在的状态：开或关，真或伪，上或下，入或出，黑或白。出于实用的目的，我们把比特想成1或0。模拟信号和数字信号有着很大的区别。模拟信号是在时间和幅度上都连续变化的信号，即用连续变化的数值来表示要说明的信息。数字信号是在时间上不连续、幅度固定不变的信号，即用有限个“0”和“1”的代码来表示信息中某一个字符，当很多字符组合起来时，才能表达完整的信息。第一节 数字图形与图像技术一、数字图像的类型1、计算机生成的矢量图形。AutoCAD，CorelDraw，Illustrator，Windows画图2、将实物或者照片数字化数码相机、手机拍摄扫描仪扫描从屏幕（Printerscreen键）、动画、视频中捕捉（豪杰超级解霸）光盘或者网络上的数字图像库二、图像数字化的过程图像数字化，就是将图像上每个点（又称为像素）的信息按照某种规律转换成一系列二进制数据（0和1）。这种 用二进制表示的图像信息可以存储在磁盘、光盘里，也可以不失真的进行通讯传输，更利于用计算机进行分析处理。1、采样、量化、编码采样：将模拟图像变换成离散点的操作。采样频率：在单位面积内取多少个像素，它决定数字化后数字图像的分辨率。单位是Hz（赫兹）分辨率：图像单位长度内所包含的像素个数，常用单位dpi，有时也用图像水平和垂直的总像素数表示。采样频率越高，图像的分辨率越高，图像质量越好。采样行采样列图像的采样影响图像的质量265x180133x9066x4533x22黑白图像的每个像素有特定的亮度信息，一般用“灰度”来表示亮度层次，彩色图像的每个像素除了有亮度信息还有特定的色彩信息。量化经采样的图像的灰度和色彩还是连续变换的，把取样后所得的这些连续量表示的像素值离散化为整数值的过程叫量化。比如：连续浓淡（灰度）值用Z来表示，则对于满足Z(i)ZZ(i+1)的Z值都量化为整数值 Z(i),Z(i)称为像素的灰度值。Z与Z(i)的差称为量化误差图像的量化影响图像的质量256灰度级灰度级16灰度级灰度级8灰度级灰度级4灰度级灰度级量化等级：每个像素的灰度和色彩用多少位二进制数表示。位：2的次方数，8位即2的八次方量化等级越高，图像灰度层次越丰富，质量越高，需要的存储空间越大。编码将量化后的一连串整数用一个二进制数码序列来表示。例：对10多媒体学习质量的评定95，88.9，76.9 67.5 32 90 80 70 60 60 (5级)A B C D E三、位图图像与矢量图形1、位图：点阵图，基本组成单位是像素点。通过像素阵列的排列来实现其现实效果。颜色深度：每个像素存储信息的位数。颜色深度越高，图像色彩越丰富。2、矢量图：由线段形成外框轮廓，有外框的颜色及外框所封闭的颜色决定现实颜色。比较：对位图进行缩放会失真，对其大规模的修改会丧失原有质量。四、颜色模式（色彩模式）颜色模式：色彩的表示模式1、RGB模式：加色混色模式，红、绿、蓝三基色，适合显示器等设备2、CMYK模式减色混色模式，印刷和打印使用青Cgan，品红Magenta，黄Yellow，黑Black四个色彩按一定比例合成。3、YUV模式适用于彩色电视信号Y亮度信号，UV色度信号，亮度信号和色度信号可以分开，解决了黑白电视机与彩色电视节兼容的问题。4、HSB模式用色调（Hue）、饱和度（Saturation）、亮度（Brightness）来描述色彩。更接近人对颜色的认识降低色彩图像处理的复杂度，加快处理速度。5、对色彩模式的转换。五、常用数字图像文件格式1、bmp应用广泛，文件不压缩，占用磁盘空间大2、gif文件小。适合显示色调不连续或具有大面积单一颜色的图像。支持透明背景和动画格式。适合网络传输和网页制作。3、jpeg格式广泛用于网络传输和印刷图片压缩率高，文件容量小、失真小。支持多钟色彩模式4、tiff可以是压缩的，也可以是不压缩的。文件存储空间大。几乎被所有绘图、图像编辑和页面排版应用程序支持。5、png新兴的网络图像格式，结合gif和jpeg的优点。6、psd7、CDR：CoreDRAW专用图形文件格式。8、DWG：AutoCAD专用图形文件格式。9、AI：Adobe Illstrator专用图形文件格式。第二节 数字视音频技术补：一、视频基础知识1、人类的视听感知特性：视觉暂留现象：人眼在某个视像消失后，还可以让这个物象在视网膜上停留秒左右的时间的现象。2、帧3、帧速率是指每秒钟能够播放或者录制多少格画面，其单位是帧/秒（fps）。4、电视制式PAL、NTSC SECAM4、分辨率和像素宽高比分辨率是指视频所成图像的大小或尺寸，单位是dpi。像素宽高比是影片画面中每个像素的长宽比，各种格式使用不同的像素宽高比。5、扫描逐行扫描：扫描是一行一行从上到下依次进行的。隔行扫描将一帧电视图像分成两场来扫描，第一场扫描画面的奇数行，称为奇数场。第二场再扫描偶数行，成为偶数场。奇数场和偶数场镶嵌在一起形成一副完整的图像。一、视音频的数字化与质量控制1、数字化视音频的获得途径：一，将现场录制的模拟信号，或已存储的模拟信号转换成数字信号。二，在数字化设备中创作出数字视音频。2、模拟视音频信号数字化过程采样：以适当的时间间隔读取模拟信号波形幅值的过程。量化：将采样时刻的信号幅值归整定量的过程。编码：将量化后的一连串整数用一个二进制数码序列来表示。3、衡量数字视音频质量的三个指标采样频率：采样点之间的时间间隔，越高，质量越好。量化深度：单位电压值和电流值之间的可分等级数。越多越好。视音频流码率：单位时间内视音频数据的比特容量，越大质量越好。二、数字视音频信号的特点1、抗干扰能力强2、可以重复使用和快速传播3、信号可以进行复杂的处理，系统的性能和可靠性大幅度提高。4、易于压缩和采用时分多路复用方式传输，充分利用信道容量。时分多路复用：将各种信号利用同一信道的不同时隙进行通信，广泛应用于数字通信。5、容易实现加密|解密和加扰|解扰技术三、常见的数字视音频格式（一）数字视频格式1、AVI格式音频、视频交错格式，即将视频和音频交织在一起进行同步播放。优点：图像质量好，跨多个平台使用缺点：文件体积过大，压缩标准不一2、DVAVI家用数字视频格式数码摄像机使用此格式记录视频数据3、MPEG格式VCD SVCD DVD的格式三个压缩标准：MPEG1，MPEG2 MPEG4 4、MOV格式苹果公司开发的视频格式较高的压缩比和较完美视频清晰度。跨平台性网络媒体格式5、ASF6、WMV 微软公司7、RMRMVB RealNetworks公司8、FLV新浪播客、六间房、56、优酷、土豆、酷6、youtube等。FLV已经成为当前视频文件的主流格式。Flash动画软件9、视频格式转换软件狸窝全能视频转换器、格式工厂（二）数字音频格式1、CDACD光盘采用的文件格式。44.1khz采样频率，16bit量化近似于无损压缩，目前最好的音频格式。2、WAV格式微软公司声音质量与CD相差无几文件太大3、MP3格式有损压缩，损失高音频部分，音质次于CD和WAV文件体积小，音质好没有版权保护4、WMA微软公司音质可与CD媲美加入防拷贝技术保护版权5、MIDI格式所占存储空间小，编辑修改灵活作业：列出你在学习和娱乐中接触到的数字视音频格式及文件名，以及获得这些数字视音频的渠道（至少5个）。