大学计算机基础(7) 西安交大教学教材.ppt

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1、P.1大学计算机基础(7)西安交大P.2多媒体技术概述媒体定义媒体定义媒体媒体(medium)(medium)在计算机领域中有两种含义：在计算机领域中有两种含义：一是指用于存储信息的物理实体一是指用于存储信息的物理实体,如磁盘、光盘如磁盘、光盘二是指信息的表现形式或载体，如数字、文字、声音二是指信息的表现形式或载体，如数字、文字、声音文字文字(Text)(Text)图形图形(Graphic)(Graphic)图像图像(Image)(Image)声音声音(Audio)(Audio)动画动画(Flash)(Flash)视频视频(Video)(Video)媒体指信息的载体媒体指信息的载体P.3多媒体

2、技术概述文字媒体文字媒体P.4多媒体技术概述图形媒体图形媒体P.5多媒体技术概述图像媒体图像媒体P.6多媒体技术概述声音媒体声音媒体P.7计算机工作原理动画计算机工作原理动画十进制数转换为十进制数转换为R R进制进制多媒体技术概述动画媒体动画媒体P.8西安交通大学西安交通大学多媒体技术概述视频媒体视频媒体何日君再来何日君再来P.9多媒体技术概述多媒体定义两种以上媒体集合称为两种以上媒体集合称为多媒体多媒体(Multimedia)多媒体技术多媒体技术指对各种媒体进行加工处理的技术指对各种媒体进行加工处理的技术加工处理加工处理指对媒体采集、压缩、存储、编辑、显示、传输等操作指对媒体采集、压缩、存储

3、、编辑、显示、传输等操作目前将多媒体和多媒体技术视为同义词目前将多媒体和多媒体技术视为同义词P.10多媒体技术包括多媒体技术包括感觉媒体的表示技术感觉媒体的表示技术 数据压缩技术数据压缩技术 多媒体数据存储技术多媒体数据存储技术 多媒体数据的传输技术多媒体数据的传输技术 多媒体计算机及外围设备多媒体计算机及外围设备 多媒体系统软件平台等多媒体系统软件平台等 多媒体技术概述P.111.1.声音的基本概念声音的基本概念2.2.声音信号的数字化声音信号的数字化3.3.数字音频的处理数字音频的处理数字音频技术及应用P.12声波声波：机械振动或气流扰动引起周围弹性：机械振动或气流扰动引起周围弹性媒质发生

4、波动而产生声波媒质发生波动而产生声波声音声音：声波传到人耳，经过人类听觉系统：声波传到人耳，经过人类听觉系统的感知就是声音的感知就是声音声源声源：产生声波的物体：产生声波的物体(如人声带、乐器如人声带、乐器)声场声场：声波所及的空间范围：声波所及的空间范围数字音频技术及应用声音定义声音定义P.13时间时间幅度幅度数字音频技术及应用声音特性声音是随时间连续变化的物理量，声音依靠介质的振动进行传播声音是随时间连续变化的物理量，声音依靠介质的振动进行传播声波被称作在时间上和幅度上都是连续变化的声波被称作在时间上和幅度上都是连续变化的模拟音频信号模拟音频信号P.14数字音频技术及应用声音特性声音特性声

5、音主要特性如下：声音主要特性如下：频率、幅度、带宽、音质、分贝频率、幅度、带宽、音质、分贝频率频率：每秒钟模拟音频信号变化：每秒钟模拟音频信号变化(振荡振荡)的次数的次数幅度幅度：声波振荡的幅度，即声音的大小强弱：声波振荡的幅度，即声音的大小强弱带宽带宽：声音信号的频率范围：声音信号的频率范围音质音质：声音的质量。带宽越宽音质越好：声音的质量。带宽越宽音质越好男声音音质好还是女声音音质好？鸡和鸭呢？男声音音质好还是女声音音质好？鸡和鸭呢？分贝分贝：声音传播所需能量强度的变化程度：声音传播所需能量强度的变化程度(db)(db)扬声器功率增大一倍，人听到的并不是一倍声音扬声器功率增大一倍，人听到的

6、并不是一倍声音P.15数字音频技术及应用各类音频信号各类音频信号高保真声音：频率范围在高保真声音：频率范围在20-20000Hz20-20000Hz声音声音话音话音：人的发声器官说出的话语声音：人的发声器官说出的话语声音(80-3400Hz)(80-3400Hz)亚音信号亚音信号：频率低于：频率低于20Hz20Hz的信号。又称次声波的信号。又称次声波超音频信号超音频信号：频率高于：频率高于20kHz20kHz的信号。又称超声波的信号。又称超声波音频信号音频信号：频率在：频率在20-20kHz20-20kHz的信号的信号音频信号是人类能够感知的声音信号音频信号是人类能够感知的声音信号在多媒体技术

7、中，处理的声音信号主要是音频信号，在多媒体技术中，处理的声音信号主要是音频信号，包括音乐、话音、风声、雨声、鸟叫声、机器声等包括音乐、话音、风声、雨声、鸟叫声、机器声等P.16数字音频技术及应用各类音频信号各类音频信号80P.17数字音频技术及应用声源频率声源频率音质与带宽成正比，带宽越宽音质越好音质与带宽成正比，带宽越宽音质越好日常生活不同声源日常生活不同声源带宽带宽(频率范围频率范围)男声100Hz 9000Hz女声150Hz 10000Hz收音机调幅广播(AM)声50Hz 7kHz收音机调频广播(FM)声20Hz 15kHz电话声200Hz 3400Hz数字视频磁带DAT声音20Hz 2

8、0kHzCD唱盘声音20Hz 20kHz专业级音响放大器声10Hz 40kHzP.18模拟信号模拟信号（Anolog signalAnolog signal）：指在时间和幅度上都连续的信号）：指在时间和幅度上都连续的信号采样采样量化量化编码编码声声音音的的模模拟拟信信号号声声音音的的数数字字信信号号数字信号数字信号(Digital Signal)(Digital Signal)把时间和幅度都用离散的数字表示的信号把时间和幅度都用离散的数字表示的信号数字音频技术及应用声音数字化声音数字化P.19采样采样 在某些特定的时刻对这种模拟信号进行在某些特定的时刻对这种模拟信号进行 测量叫做采样（测量叫做

9、采样（SamplingSampling）得到的信号称为得到的信号称为离散时间信号离散时间信号数字音频技术及应用声音采样声音采样P.20数字音频技术及应用声音采样声音采样模拟音频信号模拟音频信号分分3030次测量幅度值次测量幅度值第第20次次测量幅度测量幅度值结果为值结果为155右图曲线离散失真右图曲线离散失真采样次数越多采样次数越多越接近模拟信号越接近模拟信号音质越好不失真音质越好不失真幅度值占空间越大幅度值占空间越大如何采样如何采样使音频信号不失真使音频信号不失真P.21根据奈奎斯特理论（根据奈奎斯特理论（Nyqust theoryNyqust theory）：如果采样频）：如果采样频率不低

10、于信号最高频率的两倍，就能把以数字表达的率不低于信号最高频率的两倍，就能把以数字表达的声音还原成原来的声音声音还原成原来的声音 对于话音信号，最高频率为对于话音信号，最高频率为3400Hz3400Hz，采样频率为，采样频率为8000Hz8000Hz，能以数字声音还原原来的声音，能以数字声音还原原来的声音 对于一般音频信号，最高频率为对于一般音频信号，最高频率为20kHz20kHz，采样频率为，采样频率为40kHz40kHz以上时，就能无失真地还原出原来的声音以上时，就能无失真地还原出原来的声音采样频率越高，得到的数据占用的存储空间越大采样频率越高，得到的数据占用的存储空间越大数字音频技术及应用

11、采样频率采样频率采样频率采样频率：指单位时间内的采样次数：指单位时间内的采样次数P.22量化量化 将信号幅度取值的数目加以限定，由有限个将信号幅度取值的数目加以限定，由有限个 数值来表示信号。或者对幅值加以进似的过程数值来表示信号。或者对幅值加以进似的过程得到的信号就称为得到的信号就称为离散幅度信号离散幅度信号数字音频技术及应用声音量化声音量化设量化得到的数值是设量化得到的数值是:-3-3、-5-5、-8-8、-10-10、-12.2-12.2注意这点实际幅注意这点实际幅值是值是8.58.5，但测，但测量得到的幅值只量得到的幅值只能用能用8 8来近似来近似P.23数字音频技术及应用声音量化声音

12、量化关于量化概念举例说明如下：关于量化概念举例说明如下：假设输入电压的范围是假设输入电压的范围是0.00.00.8V0.8V它的取值仅限定在它的取值仅限定在0 0，0.l0.l，0.20.2，0.8V0.8V共共9 9个值个值如果采样得到电压值是如果采样得到电压值是0.123V0.123V，则近似取值为，则近似取值为0.1V0.1V如果采样得到电压值是如果采样得到电压值是0.271V0.271V，则取值就近似为，则取值就近似为0.3V0.3V0.80.70.60.50.40.30.20.10.0P.24采样精度（采样精度（Sampling precisionSampling precision

13、），也叫样本位数），也叫样本位数或位深度，用每个声音样本的位数（或位深度，用每个声音样本的位数（bitbit或或b b）表示）表示 位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少位数越少，声音的质量越低，需要的存储空间越少 采样频率和采样精度是数字声音质量的两项重要衡采样频率和采样精度是数字声音质量的两项重要衡量指标量指标声道数是数字声音的第三项质量衡量指标声道数是数字声音的第三项质量衡量指标数字音频技术及应用采样精度采样精度采样精度：指存放采样点幅值所用的二进制位数采样精度：指存放采样点幅值所用的二进制位数P.25数字音频技术及应用数字化图示数字化图示P.26数据率数据率指还原指还原1 1秒钟

14、声音所需传输的数据位数秒钟声音所需传输的数据位数也是数字化也是数字化1 1秒钟的声音所需传输的数据位数秒钟的声音所需传输的数据位数未经压缩的数字声音的数据率为未经压缩的数字声音的数据率为 n数据率数据率(b/s)=(b/s)=采样频率采样频率样本精度样本精度声道数声道数 n由于播放设备、传输线路和网络传输速度的限由于播放设备、传输线路和网络传输速度的限制，需要对声音数据进行压缩。压缩后的数据制，需要对声音数据进行压缩。压缩后的数据率变小，但质量也会降低率变小，但质量也会降低数字音频技术及应用数据率数据率P.27计算声音文件的数据存储容量：计算声音文件的数据存储容量：如如果果采采样样频频率率为为

15、8kHz8kHz，样样本本精精度度为为8 8位位，则则数数据率为：据率为：8(bit)8kHz=64.0kb/s8(bit)8kHz=64.0kb/s如如果果使使用用双双声声道道，则则要要对对两两个个通通道道上上的的声声音音同同时时采采样样和和量量化化，数数据据量量是是单单声声道道数数字字化化的的两两倍倍，即有：即有：8(bit)8kHz2(8(bit)8kHz2(声道数声道数)=128kb/s)=128kb/s1 1分钟的双声道声音文件的数据量为：分钟的双声道声音文件的数据量为：8(bit)8kHz260(8(bit)8kHz260(秒秒)/8(bit/Byte)=960kB)/8(bit/

16、Byte)=960kB 数字音频技术及应用计算数据量计算数据量P.28经过采样量化得到的数据值可以直接存入计算机中，但经过采样量化得到的数据值可以直接存入计算机中，但需要占用许多存储空间需要占用许多存储空间实际上将采样量化的数据值编码后存入计算机中实际上将采样量化的数据值编码后存入计算机中设量化得到的数值是设量化得到的数值是:-3-3、-5-5、-8-8、-10-10、-12.2-12.2如果如果-12.2-12.2需需2 2个字节，则个字节，则5 5个数据共需个数据共需10B10B如果如果5 5个数据看成个数据看成5 5个符号，只需个符号，只需3bit3bit用用001001表示表示-3-3

17、；用；用010010表示表示-5-5；用；用011011表示表示-8-8；用；用100100表示表示-10-10；用；用101101表示表示-12.2-12.2数字音频技术及应用编码编码将采集到的物理量转换为在计算机中表示的代码的过程称为将采集到的物理量转换为在计算机中表示的代码的过程称为编码编码P.29数据编码举例：数据编码举例：设量化值为设量化值为2020、3030、4040、.、170(170(间隔间隔10)10)有有1616种不同的数据，相当于种不同的数据，相当于1616种符号种符号在计算机中可以用在计算机中可以用4 4位二进制数表示，如用位二进制数表示，如用00000000表表示示2

18、020，00010001表示表示3030，00100010表示表示4040，.，11111111表示表示170170问题：设采样精度问题：设采样精度8 8，则存储多少种量化幅值？，则存储多少种量化幅值？编码方法有许多种，例如：自然码编码、哈夫编码方法有许多种，例如：自然码编码、哈夫曼编码、算术编码、非压缩编码、压缩编码曼编码、算术编码、非压缩编码、压缩编码计算机存储的声音文件是编码后的数据计算机存储的声音文件是编码后的数据 数字音频技术及应用编码编码P.30数字信号数字信号把时间和幅度都用离散的数字表示的信号把时间和幅度都用离散的数字表示的信号声音信息的数字化实际上就是采样和量化声音信息的数字

19、化实际上就是采样和量化模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字音频技术及应用数字信号数字信号P.31模拟信号转换数字信号过程示意图模拟信号转换数字信号过程示意图模拟信号采样量化0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1数字信号（编码）数字音频技术及应用数字信号数字信号P.32不同质量的声音的性能指标 采样频率采样频率（kHzkHz）样本精度样本精度（b/sb/s）声道声道数据率数据率（kb/skb/s）频率范围频率范围（HzHz）电话电话8 88 8单声道单声道64.064.02002003 4003 400AMAM11.02511.0258 8单声道单声道88.288.25050 7 000 7

20、 000FMFM22.05022.0501616立体声立体声705.6705.6202015 00015 000CDCD44.144.11616立体声立体声1411.21411.2202020 00020 000DATDAT48481616立体声立体声1536.01536.0202020 00020 000数字音频技术及应用数字信号数字信号P.33声音声音A/DA/D转换和转换和D/AD/A转换技术便应运而生转换技术便应运而生A A表示表示“Analog”“Analog”（模拟），（模拟），D D代表代表“Digital”“Digital”（数字）（数字）A/DA/D转换就是把模拟电信号转换成

21、由转换就是把模拟电信号转换成由“0”“0”和和“1”“1”组成组成数字信号的过程。数字信号的过程。8位可编程位可编程A/D转换芯片转换芯片数字音频技术及应用A/DA/D互转换互转换P.34数字音频技术及应用实际应用实际应用P.3519391939年法国工程师年法国工程师Alec ReevesAlec Reeves发明了将连续的模拟信号发明了将连续的模拟信号变换成时间和幅度都离散的二进制码代表的变换成时间和幅度都离散的二进制码代表的脉冲编码调制脉冲编码调制信号信号（Pulse Code Modulation-PCMPulse Code Modulation-PCM），并申请了专利。），并申请了专

22、利。PCMPCM首先开始应用于电话系统，但一直到首先开始应用于电话系统，但一直到19621962年美国年美国BellBell实验室才为制成了国际上第一套商用实验室才为制成了国际上第一套商用PCMPCM电话系电话系统，标志通信开始步入数字化。统，标志通信开始步入数字化。PCM PCM 编码是对连续语音信号进行空间采样、幅度值量化及编码是对连续语音信号进行空间采样、幅度值量化及用适当码字将其编码的总称。用适当码字将其编码的总称。PCMPCM优点：抗干扰能力强；失真小；传输特性稳定，尤其优点：抗干扰能力强；失真小；传输特性稳定，尤其是远距离信号再生中继时噪声不累积，而且可以采用压缩是远距离信号再生中

23、继时噪声不累积，而且可以采用压缩编码、纠错编码和保密编码等来提高系统的有效性、可靠编码、纠错编码和保密编码等来提高系统的有效性、可靠性和保密性性和保密性数字音频技术及应用PCMPCM编码编码P.36文件格式文件格式是数据在存储器中的存放形式是数据在存储器中的存放形式相同的数据，可以有不同的存放形式，所以相同的数据，可以有不同的存放形式，所以也就有多种文件格式也就有多种文件格式不同的数据可以按同一种文件格式存储不同的数据可以按同一种文件格式存储常见的文件格式有：常见的文件格式有：WAVEWAVE格式格式MP3MP3格式格式RMRM格式格式MIDIMIDI格式格式数字音频技术及应用文件格式文件格式

24、P.37WAVWAV文件格式是一种通用的波形声音文件格式，其后文件格式是一种通用的波形声音文件格式，其后缀名为缀名为.wav.wav。它真实记录自然声波形的保存与回放。它真实记录自然声波形的保存与回放WindowsWindows系统和一般的音频卡都支持这种格式文件的系统和一般的音频卡都支持这种格式文件的生成、编辑和播放生成、编辑和播放其特点是声音层次丰富，还原性好，表现力强其特点是声音层次丰富，还原性好，表现力强如果使用足够高的采样频率和采样精度，可获得极好如果使用足够高的采样频率和采样精度，可获得极好的音质，但文件的数据量比较大，基本无数据压缩的音质，但文件的数据量比较大，基本无数据压缩CD

25、CD激光唱盘中包含的就是激光唱盘中包含的就是WAVEWAVE格式的波形数据。一般格式的波形数据。一般说来，声音质量与其说来，声音质量与其WAVEWAVE格式的文件大小成正比格式的文件大小成正比WAVEWAVE文件的特点是易于生成和编辑，但在保证一定音文件的特点是易于生成和编辑，但在保证一定音质的前提下压缩比不够，不适合在网络上播放质的前提下压缩比不够，不适合在网络上播放数字音频技术及应用文件格式文件格式P.38MP3MP3是是MPEG(Moving Picture Expert Group)MPEG(Moving Picture Expert Group)运动图像运动图像专家组制定的专家组制定

26、的MPEG-1 Audio layer 3MPEG-1 Audio layer 3的压缩标准的压缩标准将音频数据用将音频数据用10:110:1甚至甚至12:112:1压缩率变成容量较小文件压缩率变成容量较小文件有较好的音质。主要应用于因特网上的声音传输。常有较好的音质。主要应用于因特网上的声音传输。常见的见的MP3MP3音乐就使用了该压缩标准，是音乐就使用了该压缩标准，是MP3MP3播放器的主播放器的主要格式要格式虽然虽然MP3MP3是一种利用了人类心理声学特性的有损压缩，是一种利用了人类心理声学特性的有损压缩，人耳基本不能分辨出失真，音质几乎达到了人耳基本不能分辨出失真，音质几乎达到了CDC

27、D音质标音质标准。按照这种算法，准。按照这种算法，1010张张CD-DACD-DA的内容可以压缩到的内容可以压缩到l l张张CD-ROMCD-ROM中，而且视听效果相当好。中，而且视听效果相当好。数字音频技术及应用文件格式文件格式P.39RMRM、RARA是是RealNetworksRealNetworks公司制定的声音文件格式公司制定的声音文件格式有较高的压缩比有较高的压缩比96:196:1可以采用流媒体的方式在网络上实时播放，即边可以采用流媒体的方式在网络上实时播放，即边下载边播放，主要使用下载边播放，主要使用RealNetworksRealNetworks公司的播放公司的播放器播放器播放

28、经过压缩的音乐文件可以在通过速率为经过压缩的音乐文件可以在通过速率为14.4kb/s14.4kb/s的的MODEMMODEM上网的计算机中流畅回放上网的计算机中流畅回放数字音频技术及应用文件格式文件格式P.40数字音频的处理实际上是对采集到的数据进行数字音频的处理实际上是对采集到的数据进行计算、变换、编辑等加工的过程计算、变换、编辑等加工的过程基本编辑基本编辑插入：插入一段声音插入：插入一段声音复制：复制一段声音到剪贴板复制：复制一段声音到剪贴板替换：将一段声音更换成其它声音片段替换：将一段声音更换成其它声音片段删除：删除一段声音删除：删除一段声音合成：把其它声音与当前声音混合在一起，注意频率

29、要一致合成：把其它声音与当前声音混合在一起，注意频率要一致回声：为声音增加各种效果如回声、机器声等回声：为声音增加各种效果如回声、机器声等变频：改变当前声音频率变频：改变当前声音频率数字音频技术及应用声音编辑声音编辑P.41最基本的编辑是删除声音文件中不需要的声音片段，如噪声、最基本的编辑是删除声音文件中不需要的声音片段，如噪声、杂音、口误、过长的停顿、重复等杂音、口误、过长的停顿、重复等一般的方法是确定片段的起点和终点，然后把它删掉一般的方法是确定片段的起点和终点，然后把它删掉可以将声音分成一个个片段，可以删除其中一个片段，可以改可以将声音分成一个个片段，可以删除其中一个片段，可以改变片段的

30、顺序，也可以用一个片段替换另一个片段，这样就可变片段的顺序，也可以用一个片段替换另一个片段，这样就可以改变声音的内容和语序以改变声音的内容和语序数字音频技术及应用声音编辑窗声音编辑窗P.42可以将单声道的声音变成双声道的声音可以将单声道的声音变成双声道的声音在其中一个声道上放置音乐，或将双声道在其中一个声道上放置音乐，或将双声道的声音变成单声道声音以节省存储空间的声音变成单声道声音以节省存储空间甚至可以让声音交替地从左右声道上发出，甚至可以让声音交替地从左右声道上发出，产生声的立体效果，称为摇动（产生声的立体效果，称为摇动（Pan,Pan,平底平底锅）锅）数字音频技术及应用声道编辑声道编辑P.

31、43摇动编辑对话框P.44添加摇动效果的声音波形摇动效果摇动效果P.45淡入指声音从无到有，逐渐增强，直到正常，有逐渐走近的效果。淡出指声音慢慢变小，直到完全无声，有渐渐远去的效果。淡入淡出常用于节目的开始、结尾和两段声音之间的过渡，使声音的出现和消失不太突然数字音频技术及应用淡入淡出淡入淡出P.46淡入淡出声音淡入淡出声音效果效果数字音频技术及应用淡入淡出P.47均衡控制指对不同频段的声音音量的调整，可均衡控制指对不同频段的声音音量的调整，可以使声音产生清脆、低沉、柔和等效果以使声音产生清脆、低沉、柔和等效果混响是乐器或话音及从物体表面反射回来的声混响是乐器或话音及从物体表面反射回来的声音的

32、混合音的混合用软件模拟混响的原理是将滞后一段的声音提用软件模拟混响的原理是将滞后一段的声音提前加到原声音上播放。混响时间的长短可以改前加到原声音上播放。混响时间的长短可以改变音色，混响时间短，声音干涩；混响时间长，变音色，混响时间短，声音干涩；混响时间长，声音圆润，具有空旷感声音圆润，具有空旷感数字音频技术及应用均衡与混响均衡与混响P.48均衡源音滤掉部分低频的均衡效果数字音频技术及应用均衡操作均衡操作P.49混响源音混响效果数字音频技术及应用混响操作混响操作P.501.1.人类视觉对图像的感知人类视觉对图像的感知2.2.图像的数字化和数字图像图像的数字化和数字图像4.4.数字图像处理数字图像

33、处理3.3.图像的颜色模型图像的颜色模型5.5.数字图像文件格式数字图像文件格式数字图像技术及应用P.51光波：又称电磁波，电场和磁场交替出现，电生磁，磁生电，便会产生连续的波波长：由电场极大处到下一个电场极大处的距离就是波长颜色：人脑（眼睛）对光波的感知，或者说对光的视觉效应人可以感受的波长范围内（约380纳米至740纳米），它被称为可见光数字图像技术及应用颜色概念颜色概念P.52光色光色波长波长（nm)代表波长代表波长红（红（Red）780630700橙（橙（Orange）630600620黄（黄（Yellow）600570580绿（绿（Green）570500550青（青（Cyan）50

34、0470500蓝（蓝（Blue）470420470紫（紫（Violet）420380420400nm700nm紫外光紫外光红外光红外光可见光区可见光区546.1nm435.8nm780nm数字图像技术及应用可见光波长可见光波长P.53数字图像技术及应用图像概念图像概念自然界多姿多彩的景物通过人们的视觉自然界多姿多彩的景物通过人们的视觉器官在大脑中留下的印象，这就是器官在大脑中留下的印象，这就是图像图像空间坐标位置和景物的明暗程度均是连续变化的，称为空间坐标位置和景物的明暗程度均是连续变化的，称为连续图像连续图像图像是二维平面上的图像是二维平面上的模拟信号模拟信号图像处理图像处理是将已有的图像改

35、变成一幅新的、更好的图像是将已有的图像改变成一幅新的、更好的图像P.54 图像由基本显示单元图像由基本显示单元图像由基本显示单元图像由基本显示单元“像点像点像点像点”构构构构成成成成图像像点图像像点图像像点图像像点8bit (28bit (28 8=256=256色色色色)16bit (216bit (21616=65536=65536色色色色)24bit (224bit (22424=16M=16M色色色色)8 8位图像位图像位图像位图像 1616位图像位图像位图像位图像 2424位图像位图像位图像位图像 二进制位与图像之间二进制位与图像之间二进制位与图像之间二进制位与图像之间 存在严格的存

36、在严格的存在严格的存在严格的“位映射位映射位映射位映射”关关关关系系系系 像点由若干个二进制位进行描述像点由若干个二进制位进行描述像点由若干个二进制位进行描述像点由若干个二进制位进行描述 二进制位代表图像颜色的数量二进制位代表图像颜色的数量二进制位代表图像颜色的数量二进制位代表图像颜色的数量数字图像技术及应用图像构成图像构成P.55将连续的模拟图像转换为离散的数字图像图像数字化的步骤与声音数字化步骤相似采样采样量化量化编码编码整量整量数字图像技术及应用图像数字化图像数字化模模拟拟图图像像数数字字图图像像P.56图像的图像的采样采样（Image SamplingImage Sampling）:空

37、间连续坐标（空间连续坐标（x x，y y）的离散化，称为图像的采样）的离散化，称为图像的采样色彩色彩(灰度级灰度级)的的整量整量（Density MeasuringDensity Measuring）幅值幅值f f（x x，y y）的离散化，称为灰度级的量化，或整量）的离散化，称为灰度级的量化，或整量 图像的数字化图像的数字化 对图像进行采样和灰度级的整量称为图像的数字化对图像进行采样和灰度级的整量称为图像的数字化数字图像技术及应用图像数字化图像数字化P.57空间上和灰度级上都离散的图像称为数字图像空间上和灰度级上都离散的图像称为数字图像图像图像采样采样量化量化数字图像数字图像数字图像技术及应

38、用数字化图像数字化图像P.58如果对连续图像在如果对连续图像在x x、y y方向上均取方向上均取N N个间隔的采样，个间隔的采样，就将图像划分成就将图像划分成NNNN个小方块图像个小方块图像当当N N很大时，小方块就可以近似看成小圆点很大时，小方块就可以近似看成小圆点若对每一点的灰度若对每一点的灰度(或色彩或色彩)也用等间隔数据来表示，也用等间隔数据来表示，即进行整量即进行整量(量化量化)这样就可以得到这样就可以得到NNNN个数据值，这就是点阵采样个数据值，这就是点阵采样每个数据值记录数字图像的一个元素，称为图像元每个数据值记录数字图像的一个元素，称为图像元素，简称像素素，简称像素(Pixel

39、)(Pixel)或像元或像元每个数据值：行号、列号、色彩值每个数据值：行号、列号、色彩值数字图像技术及应用数字化方法数字化方法P.59数字图像技术及应用单色图方法单色图方法对单色对单色(黑白黑白)连续图像采样仍然将图像划分成连续图像采样仍然将图像划分成NNNN个小方块图像个小方块图像对每一点的灰度整量对每一点的灰度整量(量化量化)可以采取较为简单可以采取较为简单的方式：即的方式：即0 0表示黑色，表示黑色，1 1表示白色表示白色P.60数字图像技术及应用像素示意图像素示意图假设：采样行数假设：采样行数8080，列数，列数120120；量化色彩；量化色彩256256种颜色。种颜色。则一个像素需则

40、一个像素需3BYTE3BYTE，共需多少存储空间呢？，共需多少存储空间呢？P.61原图采样5755量化取23个值这张灰度级照片采样后占用多少存储空间？数字图像技术及应用像素示意图像素示意图P.62图像分辨率图像分辨率像素深度像素深度扫描分辨率扫描分辨率显示分辨率显示分辨率数字图像技术及应用图像指标图像指标P.63图像采样的点数，称为图像分辨率图像采样的点数，称为图像分辨率用点的用点的“行数行数列数列数”表示表示 如数码像机常用的图像分辨率为如数码像机常用的图像分辨率为640480640480、10247861024786、11287641128764等等对相同尺幅的图像，如果组成该图的像素数对

41、相同尺幅的图像，如果组成该图的像素数目越多说明图像的分辨率越高，看起来就越目越多说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙逼真。相反，图像显得越粗糙图像分辨率越高，图像文件占用的存储空间图像分辨率越高，图像文件占用的存储空间越大越大数字图像技术及应用图像分辨率图像分辨率P.64分辨率分辨率分辨率分辨率视觉效果视觉效果视觉效果视觉效果清晰度清晰度清晰度清晰度绝对清晰度绝对清晰度绝对清晰度绝对清晰度数字图像技术及应用图像分辨率图像分辨率高分辨率高分辨率高分辨率高分辨率 中分辨率中分辨率中分辨率中分辨率 低分辨率低分辨率低分辨率低分辨率分辨率分辨率分辨率分辨率的数值越大，图像越清晰的

42、数值越大，图像越清晰的数值越大，图像越清晰的数值越大，图像越清晰分辨率高到一定程度人无法区分分辨率高到一定程度人无法区分分辨率高到一定程度人无法区分分辨率高到一定程度人无法区分分辨率高占用存储空间大分辨率高占用存储空间大分辨率高占用存储空间大分辨率高占用存储空间大因此分辨率要适中兼顾两者因此分辨率要适中兼顾两者因此分辨率要适中兼顾两者因此分辨率要适中兼顾两者P.65用每英寸多少像素点（用每英寸多少像素点（dots per inchdots per inch，DPIDPI）表示）表示如果用如果用300DPI300DPI来扫描一幅来扫描一幅8“10”8“10”的图像，就得到的图像，就得到一幅一幅2

43、400300024003000个像素的数字图像个像素的数字图像扫描分辨率越高，像素就越多，获得的图像越细腻扫描分辨率越高，像素就越多，获得的图像越细腻扫描分辨率是采样时，单位尺寸内采样的点数，而扫描分辨率是采样时，单位尺寸内采样的点数，而图像分辨率是组成数字图像的像素数图像分辨率是组成数字图像的像素数数字图像技术及应用扫描分辨率扫描分辨率P.66数字图像的视觉效果与图像输出设备有关，图数字图像的视觉效果与图像输出设备有关，图像在屏幕上的显示尺幅称为图像的像在屏幕上的显示尺幅称为图像的显示分辨率显示分辨率分辨率低的图像可以以高的分辨率显示，分辨率高分辨率低的图像可以以高的分辨率显示，分辨率高的图

44、像也可以以低的分辨率显示，但只要不是以图的图像也可以以低的分辨率显示，但只要不是以图像的正常分辨率显示图像，都会引起图像的失真像的正常分辨率显示图像，都会引起图像的失真数字图像技术及应用显示分辨率显示分辨率P.67数字图像技术及应用显示分辨率显示分辨率显示分辨率是确定显显示分辨率是确定显示图像的区域大小示图像的区域大小如果显示屏的分辨率如果显示屏的分辨率为为640480640480，那么一，那么一幅幅320240320240的图像只的图像只占显示屏的占显示屏的1 14 4相反，相反，2400300024003000的的图像在这个显示屏上图像在这个显示屏上就不能显示一个完整就不能显示一个完整的画

45、面的画面显示分辨率显示分辨率400300图片分辨率图片分辨率98130P.68 平板扫描仪：平板扫描仪：平板扫描仪：平板扫描仪：1200 dpi1200 dpi 底片扫描仪底片扫描仪底片扫描仪底片扫描仪 4800 dpi 4800 dpi 印刷图片印刷图片印刷图片印刷图片 普通：普通：普通：普通：300dpi300dpi 高精度：高精度：高精度：高精度：600 dpi600 dpi 显示器：显示器：显示器：显示器：96 dpi96 dpi 显示用图片：显示用图片：显示用图片：显示用图片：96 dpi96 dpi 动画、视频：动画、视频：动画、视频：动画、视频：960 dpi960 dpi 喷墨

46、打印机：喷墨打印机：喷墨打印机：喷墨打印机：7207202880 dpi2880 dpi 激光打印机：激光打印机：激光打印机：激光打印机：6001200 dpi6001200 dpi数字图像技术及应用常见分辨率常见分辨率P.69数字图像中表示每个像素的颜色使用的二进制数字图像中表示每个像素的颜色使用的二进制位数称为像素深度或位深度位数称为像素深度或位深度像素深度值越大，图像能表示颜色数越多，色像素深度值越大，图像能表示颜色数越多，色彩越丰富逼真，占用的存储空间越大彩越丰富逼真，占用的存储空间越大常见的像素深度有常见的像素深度有1 1位、位、4 4位、位、8 8位和位和2424位位分别用来表示：

47、分别用来表示：黑白图像、黑白图像、1616色或色或1616级灰度图像级灰度图像256256色或色或256256级灰度图像级灰度图像真彩色（真彩色（2 2242416 777 21616 777 216种颜色）图像种颜色）图像 数字图像技术及应用像素深度像素深度P.70像素深度像素深度像素深度像素深度(bit)(bit)数值数值数值数值 颜色数量颜色数量颜色数量颜色数量 颜色评价颜色评价颜色评价颜色评价 1 2 1 21 1 2 2 二值二值二值二值(单色单色单色单色)图像图像图像图像 4 2 4 24 4 16 16 简单色图像简单色图像简单色图像简单色图像 8 2 8 28 8 256 25

48、6 基本色图像基本色图像基本色图像基本色图像 16 2 16 21616 65536 65536 增强色图像增强色图像增强色图像增强色图像 24 2 24 22424 16777216 16777216 真彩色图像真彩色图像真彩色图像真彩色图像 32 2 32 23232 4294967296 4294967296 真彩色图像真彩色图像真彩色图像真彩色图像 36 2 36 23636 68719476736 68719476736 真彩色图像真彩色图像真彩色图像真彩色图像数字图像技术及应用像素深度像素深度 颜色数量与存储空间成正比，如下表：颜色数量与存储空间成正比，如下表：颜色数量与存储空间成

49、正比，如下表：颜色数量与存储空间成正比，如下表：P.71图像的分辨率和像素位深度决定了图像文件的大小 例如:一幅640480的图像，位深度是24位（真彩色图像），则文件大小为：24(bit)/8(bit/Byte)640(列)480(行)=921600B(Bytes)约900kB中国最新巨型计算机容量说法：13亿人照片 数字图像技术及应用文件量计算文件量计算P.72位图图像按颜色又分为灰度图像（Gray image）彩色图像（Color image）灰度图像的颜色只有黑白和浓淡之分只有黑白两种颜色的称为单色图像灰度图像还有16级、256级灰度彩色图像有红、绿、蓝等丰富的色彩，有16色、256色

50、和24位真彩色之分 数字图像技术及应用颜色分类颜色分类P.73数字图像技术及应用黑白对比黑白对比单色图灰度图P.74 数字图像技术及应用图像对比P.75颜色：指视觉器官对各种不同波长的光波的感觉颜色：指视觉器官对各种不同波长的光波的感觉光波是一种具有一定频率范围的电磁波，人们能用眼光波是一种具有一定频率范围的电磁波，人们能用眼睛感受到的波长在睛感受到的波长在380-780 nm380-780 nm的范围内的范围内波长不同，感受到的颜色就不同波长不同，感受到的颜色就不同国际照明委员会国际照明委员会(CIE)(CIE)定义，用颜色的三个特性来区定义，用颜色的三个特性来区分颜色，它们是：分颜色，它们