7.某计算机系统中,西文使用标准ASCII码、汉字采用GB2312编码。设有一段纯文本,其机内码为CB F5 D0 B4 50 43 CA C7 D6 B8,则在这段文本中含有_________。(2009年春基础第16题)
A.2个汉字和1个西文字符 B.4个汉字和2个西文字符 C.8个汉字和2个西文字符 D.4个汉字和1个西文字符
8.在汉字文本展现过程中,汉字字形的生成是关键。下列有关汉字字形和字库的叙述中错误的是_________。(2006年秋基础第15题)
A.字库是同一字体的所有字符(基于某字符集)的形状描述信息的集合 B.Windows系统中的TrueType字库所采用的字形描述方法是轮廓描述 C.对于同一字体来说,无论其字形是粗体、斜体还是常规,均调用同一字库 D.只要两台PC机采用同样的操作系统,则其字库完全相同
5.2 数字图像与图形
数字图像按其生成方法可以分为两大类:图像和图形。
(1)通过数字化设备获取的图像,简称图像。 (2)计算机合成的图像,简称图形。
两者在外观上很难区分,但两者有许多不同的属性,一般需要用不同的软件进行处理。 1.数字图像的获取(**)
从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取”。图像的数字化过程如下: (1)扫描:将画面划分为 M×N个网格,每个网格称为一个取样点。 (2)分色:将彩色图像取样点的颜色分解成R、G、B三个基色。 (3)取样:测量每个取样点的每个分量(基色)的亮度值。
(4)量化:对取样点每个分量的亮度值进行A/D转换,使用数字整型量表示。 常用的图像获取设备有扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等。 2.图像的表示与压缩编码 (****) (1)数字图像的表示方法
数字取样图像由 M (列) × N(行) 个取样点组成,像素即取样点。灰度图像只有一个亮度分量,彩色图像有3个彩色分量组成。 (2)取样图像的主要参数 ①图像大小(图像分辩率)
用来表示组成该图像的行列数目,亦即图像所包含的像素数目,使用水平分辨率×垂直分辨率表示。在显示比例相同时,显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比。
若图像大小为400*300,则在800*600分辨率的屏幕上以100%比例显示时占屏幕的1/4。 ②颜色空间的类型
指彩色图像所使用的颜色描述方法,也叫颜色模型。 常用的颜色模型有RGB(红、绿、蓝) CMYK(青、品红、黄、黑) HSB(色彩、饱和度、亮度) YUV(亮度、色度)。
显示器使用的RGB模型,彩色打印机使用的CMYK模型,图像编辑软件使用的是HSB模型,彩色电视信号传输时使用的是YUV。理论上讲,不同颜色模型可以相互转换。
③像素深度
即像素的所有颜色分量的二进位数目之和,它决定了不同颜色的最大数目。若像素深度为8,则表示的最大颜色数是28=256。由RGB三基色组成的彩色图像,若三个分量中的像素位数分别为4、4、4,则该图像的像素深度为12,不同颜色的数目为212=4096。
(3)数字图像的数据量 图像数据量的计算公式:
图像数据量 = 图像水平分辨率×图像垂直分辨率×像素深度/8 如分辨率为1280×1024的24位的彩色图像的数据量为:
1280×1024×24/8=3.75 MB (1024B=1K,1024K=1M)
(4)数字图像的数据压缩
数据压缩可节省存储数字图像所需的存储器容量,提高图像传输速度、减少通信费用。因为数字图像中有大量的数据冗余,人眼视觉有局限性、允许图像有一些失真,所以数据压缩是可能的。
①数据压缩的两种类型 无损压缩还原图像没有任何误差; 有损压缩还原图像有一定的误差。 ②压缩编码方法的评价
压缩倍数的高低、重建图像的质量(有损压缩时)、压缩算法的复杂程度。 ③静止图像数据压缩编码的国际标准
JPEG 标准:图像文件扩展名是“.jpg”,算法复杂度适中,既可用硬件实现,也可用软件实现,大多是有损压缩,压缩比可设置,压缩比越低,图像质量越好,在计算机和数码相机中已得到广泛应用。
JPEG2000标准:采用小波分析算法,适用面更广,图像文件扩展名是“.jp2”。 (5)常用图像文件格式
不同的图像文件格式采用了不同的数据压缩技术和数据组织方法,具有不同的特性,通常对应于不同的应用。下面是最常用的几种图像文件格式:
①BMP图像文件
是微软公司在Windows系统下使用的一种标准图像文件格式。支持单色、16色、256色、真彩色图像,一个文件存放一幅图像,可以进行无损压缩,也可不压缩,非压缩的BMP文件是一种通用的图像文件格式,几乎所有Windows应用软件都能支持。
②TIFF图像文件
用于扫描仪和桌面出版,无损压缩。 ③GIF图像文件
颜色数目不超过256色,适合用作插图、剪贴画等色彩数要求不高的场合,文件特别小,适合网络传输。具有累进显示功能,能够支持透明背景 (JPEG不支持),可以将多个图片连在一起,形成动画效果。
④JPEG图像文件
适用于静态图像,大多为有损压缩,适用于因特网,数码相机等。图像文件的扩展名是“.jpg”。 4.计算机图形 (**)
计算机图形是计算机合成的图像,也称为矢量图形。通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述,称为“建模”,然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况,生成该景物的图形,称为“绘制”或“图像合成”。
图形绘制过程中,每一个像素的颜色及其亮度都要经过大量的计算才能得到,因此绘制过程的计算量很大,特别是三维图形和动画。目前PC机所配置的图形卡(显卡)上安装了功能很强的专用绘图处理器,它能承担绘制过程中的大部分计算任务。
计算机合成图像的应用有计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM),利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等,作战指挥和军事训练,计算机动画和计算机艺术,电子出版、数据处理、工业监控、辅助教学、软件工程等领域。常用的绘图软件有AutoCAD、CorelDraw等,Office套件中也内嵌矢量绘图功能。
1.下列与数字图像/图形相关的叙述中,错误的是 。(2011年春基础第17题)
A.彩色图像在数字化过程中需进行分色处理,然后对不同的基色进行取样和量化 B.如果某RGB图像的像素深度为12,则可表示的颜色数目为236
C.数码相机常用JPEG格式保存图像文件,该格式的图像大多采用有损压缩编码 D.图形是计算机合成的图像,也称为矢量图形
2.彩色图像所使用的颜色描述方法称为颜色模型(即颜色空间)。下列四种颜色模型中,彩色喷墨打印机使用的是 。(2008年春基础第17题,2010年秋基础第17题)
A.RGB B.HSB C.YUV D.CMYK
3.若一幅图像的大小为1024×768,颜色深度为16位,则该图像在不进行数据压缩时,其数据量大约为________。(2010年春基础第17题) A.768KB B.1.5MB C.3MB D.12.3MB
4.不同的图像文件格式往往具有不同的特性。有一种格式具有图像颜色数目不多、数据量不大、能实现累进显示、支持透明背景和动画效果、适合在网页上使用等特性,这种图像文件格式是________。(2008年秋基础第18题)
A.TIF B.GIF C.BMP D.JPEG
5.下列有关数字图像的压缩编码和图像文件格式的叙述中错误的是________。(2007年春基础第16题)
A.图像压缩的出发点是图像中的数据相关性很强,且人眼的视觉有一定的局限性 B.压缩编码方法的优劣主要是看压缩倍数、重建图像的质量和压缩算法的复杂度等 C.JPEG图像的压缩倍数是可以控制的,且大多为无损压缩
D.GIF格式的图像能够支持透明背景,且具有在屏幕上渐进显示的功能
5.3 数字声音及应用
1.数字声音的特点和类型 (**)
声音由振动产生,通过空气传播。声音是一种波,它由许多不同频率的谐波组成。谐波的频率范围称为声音的“带宽”。 数字声音是连续媒体,传输与播放有实时性要求,数据量大,对存储和传输的要求很高。数字声音有两种类型: (1)取样(波形)声音
话音或语音:人的说话声音,带宽仅为 300~3400Hz。 全频带声音:现实世界的声音,带宽可达到 20Hz~20kHz。 (2)计算机合成声音
合成声音主要有合成语音和合成音乐。 2.波形声音的获取与播放 (***) ⑴声音信号的数字化
取样:取样的目的是把时间上连续的信号转换成时间上离散的信号。 量化:量化是把每个样本从模拟量转换成为数字量(8位或16位整数表示)。 编码:将所有样本的二进制代码组织在一起,并进行数据压缩。 ⑵波形声音的获取设备
联机获取设备有麦克风和声音卡,麦克风将声波转换为电信号,声音卡的功能是取样、量化和编码。脱机获取设备主要为数码录音笔。 ⑶声卡的功能
声卡是获取数字声音的重要设备。其功能为波形声音的获取、编码,波形声音的重建、播放,MIDI消息的输入,MIDI声音的合成、播放。 声卡以数字信号处理器(DSP)为核心,DSP在完成数字声音编码、解码及编辑操作中起着重要的作用。目前,PC机的声卡一般与主板芯片组集成在一起,不再做成独立的插卡。
⑷声音的重建与播放 ①声音的重建
解码:把压缩编码的数字声音恢复为压缩编码前的状态。 数模转换:把声音样本从数字量转换为模拟量。
插值:把时间上离散的一组样本转换成在时间上连续的模拟声音信号。 ②声音的播放
将模拟声音信号经处理和放大后送到音箱(扬声器)。普通音箱接收的是重建的模拟声音信号,数字音箱直接接收数字声音信号,失真更小。 3.波形声音的表示与应用 (***)
数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流,其数据按时间顺序进行组织,文件扩展名为“.wav”。 ⑴波形声音的主要参数 数字声音数据量的计算:
波形声音的码率 = 取样频率×量化位数×声道数 ①码率:又叫比特率,是每秒钟的数据量。
②取样频率:语音的取样频率低,一般为8kHz;全频带声音(如音乐)的取样频率高,一般为44.1kHz ③量化位数:将声音信号量化为一定范围内的数,通常为8位、12位或16位。 ④声道数目:单声道为1,双声道为2。 ⑵波形声音的文件类型及其应用
数字波形声音的数据量很大,例如:数字语音1小时的数据量大约是30MB,CD立体声高保真数字音乐1小时的数据量约635MB。 为了降低存储成本和提高在网络上的传输效率,对波形声音文件进行压缩。以下是常用数字波形声音的文件类型、编码方法及主要应用。 WAV:未压缩,声音达到CD品质,支持多种采样频率和量化位数。 FLAC:无损压缩,压缩比为2:1,高品质数字音乐。
APE:无损压缩,压缩比为2:1,高品质数字音乐。
M4A:无损压缩,压缩比为2:1,Quick Time、Real Player 等。
MP3:有损压缩,压缩比为8:1~12:1,MPEG-1层3,因特网、MP3音乐。 WMA:有损压缩,压缩比高于MP3,使用数字版权保护,因特网、音乐。
AC3、AAC:有损压缩,压缩比可调,支持5.1、7.1声道,DVD、数字电视、家庭影院等。 ⑶流媒体
可以实现边下载边收听(看)的效果。要求数字音视频压缩后数据量小,合理组织音视频数据并使用相应的传输协议。 4.计算机合成声音 (**)
计算机合成声音就是计算机模仿人说话或演奏音乐等。有合成语音和合成音乐。 (1)计算机合成语音
计算机模仿人把一段文字朗读出来,即把文字转换为语音,简称为文语转换(TTS)。 (2)计算机合成音乐
计算机自动演奏乐曲。计算机生成音乐需要三要素: ①乐器
PC机的声卡带有音源,也称音乐合成器,它能象电子琴一样模仿不同的乐器发出音乐。 ②乐谱
在计算机中用音乐描述语言MIDI表示,规定了乐谱的数字表示方法,一首乐曲对应一个MIDI文件,扩展名为.MID或.MIDI。MIDI 的数据量极小、易于制作和编辑修改,可以与波形声音同时播放,只能合成音乐、不能合成歌曲和语言,音质与硬件设备相关。
③“演奏员”
计算机中的媒体播放器软件。
播放MIDI音乐时,媒体播放器先从磁盘上读入.MID文件,解释其内容,然后向声卡上的音乐合成器发出指令,由音乐合成器合成各种音色的音符,通过扬声器播放出音乐来。
1.声卡是获取数字声音的重要设备,在下列有关声卡的叙述中,错误的是_______。(2007年秋基础第16题)
A.声卡既负责声音的数字化(输入),也负责声音的重建(输出) B.声卡既处理波形声音,也负责MIDI音乐的合成
C.声卡中的数字信号处理器(DSP)在完成数字声音编码、解码及编辑操作中起着重要的作用 D.因为声卡非常复杂,所以它们都被做成独立的PCI插卡形式
2.对带宽为300~3400Hz的语音,若采样频率为8kHz、量化位数为8位且为单声道,则未压缩时的码率约为_________。(2008年春基础第16题)
A.64kb/s B.64kB/s C.128kb/s D.128kB/s
3.下列有关数字波形声音、声卡及其压缩编码的叙述中错误的是________。(2006年秋基础第17题)
A.声音信号的数字化过程包括取样、量化和编码等步骤
B.数字信号处理器(DSP)是声卡的核心部件,它在完成声音的编码、解码和编辑操作中起着重要作用 C.波形声音的主要参数包括取样频率、量化位数、声道数目等
D.MP3音乐是一种采用MPEG-3标准进行压缩编码的高质量数字音乐
4.文件的扩展名用于标记文件的类型,用户应该尽可能多地知晓各类文件的扩展名。下列文件中,属于数字声音的文件是 。(2010年秋基础第18题)
A.ABC.RM B.ABC.WMA C.ABC.MKV D.ABC.SWF
5.在下列4种类型的数字化声音文件中,不可能包含人的说话声音的是 ________ 。 (2010年春基础第18题)
A. WAV B.MP3 C.MID D.WMA 6.下列有关MIDI音乐的叙述中错误的是________。(2007年春基础第17题)
A.MIDI是一种音乐描述语言,它规定了乐谱的数字表示方法 B.MIDI音乐的文件扩展名为“.MID”或“.MIDI”
C.MIDI音乐可以使用Windows 中的媒体播放器等软件进行播放 D.播放MIDI音乐时,声音是通过音箱合成出来的
5.4 数字视频及应用
1.基本概念 (**)
视频(video)是指随时间变化其内容的一组图像(24、25、30 帧/秒),又叫运动图像或活动图像。常见的视频信号有电视,电影,计算机动画等。
视频信号的特点是内容随时间而变化,伴随有与画面动作同步的声音(伴音)。 2.数字视频基础 (**)
电视画面采用隔行扫描方式,我国采用PAL制式。PAL制式的彩色电视信号在远距离传输时,使用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示。YUV与RGB可相互转换。
数字视频复制和传输时质量较好、易于进行编辑修改、有利于传输、节省频率资源。
视频信号的数字化过程与图像、声音的数字化过程相仿,但更复杂一些。数字视频的在线获取设备为视频卡、数字摄像头,离线获取设备为数字摄像机。数字摄像头和数字摄像机的接口大多采用USB或IEEE-1394接口。
3.数字视频的压缩编码 (**)
数字视频的数据量大得惊人,1分钟的数字电视图像未压缩时其数据量可超过1GB,对存储、传输和处理都有很大的困难。
视频信息的每个画面内部有很多信息冗余,相邻画面的内容有高度的连贯性,人眼的视觉灵敏度有限,允许画面有一定失真。数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍。
视频的压缩编码可以是MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等标准中的任何一种。常见的视频格式有.AVI、.ASF、.MOV、.RM、.RMVB,目前因特网上的视频许多都是.RMVB格式。 5.合成视频——计算机动画 (**)
使用计算机生成一系列内容连续的画面供实时演播的一种技术,它是一种计算机合成的数字视频,而不是用摄像机拍摄的“自然视频”。 计算机动画制作包括:在计算机中建立景物的模型、描述它们的运动、生成一系列逼真的图像。 计算机动画的主要应用:娱乐、广告、电视、教育、科研。
GIF动画:是目前网页上最常用的动画表现形式之一。制作工具有ImageReady、Fireworks、Gif Animator等。
Flash动画:目前网络动画的主流,矢量图形,画面大小可任意调节,用户可控制播放过程;既可生成自动可执行文件(*.exe),还可生成用 Flash 播放器播放的文件 (*.swf); 既可做成单独的动画,也可以嵌入网页文件;采用流媒体技术,可以边下载边进行播放,具有交互性。
6.数字视频的应用(**) ⑴VCD 与 DVD
CD指的是小型唱盘,容量650 MB,存放 60 分钟的立体声高保真音乐。
VCD:VideoCD简称VCD,按MPEG-1标准将60分钟的音频/视频节目记录在一张CD光盘上,图像质量为VHS (352×240),即家用录放像机的水平,可播放立体声。
DVD(数字多用途光盘):DVD-Video简称DVD影碟,按MPEG-2标准将音视频节目记录在DVD光盘上,图像质量为广播级 (720×576),可播放5.1声道的环绕立体声,单面单层DVD光盘容量为4.7GB,可记录120分钟以上的影视节目。
⑵可视电话与视频会议
可视电话:通话双方能互相看见的一种电话系统。电话机具有摄像、显示、声音等功能,内置高质量CCD镜头及MODEM。 视频会议(电视会议):多人同时参与的一种音/视频通信系统。 ⑶数字电视
电视节目的制作(摄录、编辑)、处理、传输、接收播放全过程的数字化,特别是将电视信号进行数字化之后以数字形式进行传输和接收。 ⑷VOD(点播电视)
指用户可以自己选择观看需要的电视节目,改变了电视台播什么用户只能看什么的电视收看模式。
1.文件的扩展名用于标记文件的类型,用户应该尽可能多地知晓各类文件的扩展名。下列文件中,属于数字视频的文件是 。(2011年春基础第18题)
A.ABC.RMVB B.ABC.DLL C.ABC.PDF D.ABC.MIDI 2.在下列有关数字视频的叙述中,错误的是 ________。(2010年春基础第19题)
A.PC机所使用的视频卡能将输入的模拟视频信号进行数字化 B.目前使用摄像头获取视频信息时,不需要使用专门的视频卡
C.数字视频在数据压缩时只能使用MPEG标准,DVD就是采用MPEG-4标准压缩的 D.计算机动画是一种合成视频,这种技术是发展动漫产业的基础
3.使用Macromedia公司的Flash软件制作的动画是一种矢量图形,在保存为动画文件时其文件扩展名通常为___________ 。(2009年秋基础第19题)