第2章媒体及媒体信息处理技术

多媒体技术电子教学课件第2章第2章媒体及媒体信息处理技术2.1媒体的种类和特点2.2视觉媒体技术2.3听觉媒体技术2.4触觉媒体技术研究怎样把感觉媒体转换为计算机能够处理的用数字比特流表示的媒体。

◆文本数据信息擅长表现概念和刻划细节，进行逻辑数理判断和推导。

◆图形信息擅长表达思想的轮廓以及生动直观地表示大量数据信息。

◆视频媒体则适合于表现真实的场景和一系列连续变化的趋向。

◆听觉与视觉媒体可以共同出现，往往适用于作说明和示意，进行效果的渲染和烘托。

◆触觉媒体可以使人感觉周围环境的温度、湿度和外界的压力，产生一种身临其境感觉。

2.2 视觉媒体技术2.2.1人类的视觉特性2.2.2文本信息处理2.2.3图形和图像2.2.4电视技术基础2.2.5动画2.2.1 人类的视觉特性1.光的辐射波谱2.色调、亮度和饱和度1.光的辐射波谱电磁波以每秒3×108m/s的速度传播，不同的波段对应电磁波不同的波长（波长＝波速×周期）。

图2-1 电磁波谱1.光的辐射波谱不同的色光实际对应于不同波长的光波。

图2-2 可见光谱◆光的物理性质是由光波的物理特征即波长和幅度决定的。

◆人眼的视网膜是由大量光敏细胞组成的，按其形状分为杆状细胞和锥状细胞。

◆色彩可用色调、饱和度和亮度三个特性（三要素）来描述。

（1）色调与色相图2-3 十二色相图（2）亮度与明度光波的振幅代表光的能量称为亮度与明度，振幅的差别给人以明暗的区别，亮度（亮度是非彩色属性）是指色彩明暗深浅的程度，也可称为色阶。

同一物体因受光不同会产生明度上的变化◆彩色图像中的亮度对应于黑白图像中的灰度。

灰度定义为从黑到白之间等间隔的亮度层次。

◆人眼对亮度或灰度的感觉要比对色度感觉灵敏得多。

实验证明人眼对亮度细节的极限分辨力比彩色细节几乎高六倍。

（3）饱和度与纯度◆饱和度是指色彩纯粹的程度，饱和度越深，颜色越鲜明或越纯，相反则越淡。

◆饱和度还和亮度有关，当摄入白光或黑光时会引起饱和度的变化。

2.2.2 文本信息处理所谓文本是指以文字或特定的符号来表达信息的方式。

◆文字是一种有结构的符号组，由具有上下文关系的字符串所组成。

符号包括各种各样描述量、语言、数据、标识等形式，是人类对信息进行抽象的结果，可以表示数值、事物或事件，也可以表示语言。

◆美国标准信息交换码。

ASCII码是由7位二进制代码组成的，每个字符的编码只占用了一个字节的低7位（最高位，第7位均为0），总共定义128个字符。

ASCII 码◆例如：字母A的二进制代码是1000001B，十六进制代码表示为41H，字母K的二进制代码是1001011B，十六进制表示为4BH。

◆在ASCII码表中，包含有33个特殊控制符。

它们被定义用于对设备的操作和特殊控制，特殊控制符一般不能被显示或打印，因而也被称作非打印字符。

◆扩充ASCII码采用了八位二进制编码，使字节的最高位（第7位）均为1，从而扩大定义了128个图形符号。

1991年中国国家标准局颁布了国标GB2312《信息交换用汉字编码字符集》基本集，共收录数字、符号、拉丁字母、希腊字母、日文字母、汉语拼音字母、汉字和图形等7445个，其中常用的一级汉字3755个，按汉字拼音字母顺序编排，二级汉字3008个，按部首顺序编排。

所有汉字分成94个区，每个区设有94个位，每个汉字由区号和位号唯一确定，例如“大”字在20区83位，区位码是2083。

汉字的区号和位号分别占用一个字节，因此，每个汉字占用两个字节。

◆计算机英、数字符和符号的表示方式有“半角字符”和“全角字符”两种。

◆例如，用ASCII码表示的“A”，其机内码占用一个字节，被称为半角字符；用两个字节的汉字码表示的“Ａ”，被称为全角字符。

特别应注意的是，用全角方式输入的数字，比如“1”，不能被用于数值计算。

◆汉字输入时采用输入码，存储或处理汉字时采用机内码，输出汉字时根据汉字库中的汉字地址码寻找汉字字形码进行显示或打印。

而国标汉字/区位码是编制这些代码的统一标准和依据。

汉字处理的全过程如图2-4所示。

转换输出控制字库显示或打印汉字输入存储、处理（地址码）（字形码）（输入码）（机内码）源码输出在文本文件中，不带有文本格式信息的文本称为非格式化文本文件或纯文本文件；而带有各种文本排版等格式信息的文本文件，称格式化文本文件。

1.图形2.图像3.图形图像文件格式4.图形和图像的转化图形与图像又称为静图，1.图形◆图形也称矢量图形，是计算机用一组指令绘制的画面。

◆使用矢量图形的最大优点在于可以分别控制处理图中的各个部分，如在屏幕上移动、旋转、放大、缩小、扭曲等变换而不失真，不同的物体还可在屏幕上重叠并保持各自的特性，必要时仍可分开。

1. 图形图2- 5 矢量图形矢量图形的另一优点是文件容量较小，缺点是有些场合会因打印机型号不同而不能打印。

显示图形所花费时间比较多。

图像指用摄像机或扫描仪等输入设备捕捉实际场景画面产生的数字图像，并存储在计算机中已经离散化了的数字信息。

图像是由许多点阵（像素）而构成的点位图。

黑白线条图常用1位值表示，灰度图常用4位（16种灰度等级）或8位（256种灰度等级）表示该点的亮度，而彩色图像则用更多的位数（8，16，24，32位）来描述像素点的颜色层次。

图2-6 位图图像◆优点:色彩很鲜艳、逼真，层次很丰富。

◆缺点:文件的容量大，要采用文件压缩的方法，降低位图文件的大小。

图像处理主要有以下性能参数：◆（1）分辨率分辨率是指每英寸屏幕的像素点数。

◆①屏幕分辨率指计算机显示器屏幕显示图像的最大显示区，以水平和垂直像素点表示，比如屏幕分辨率定为800×600个像素点。

◆②图像分辨率指数字化图像的大小，以水平和垂直像素点表示。

例如，在800×600屏幕上显示320×240个像素点的图像，320×240就是图像分辨率。

◆③像素分辨率是指一个像素的宽和长的比例（也称为像素的长宽比）。

◆（2）色彩深度◆色彩深度是指图像的最大颜色数，屏幕上每个像素都用一位或多位描述其颜色信息。

如单色图像的深度为1位二进制码，表示亮与暗；彩色图像深度若为4位、8位、24位，则支持16色、256色、1677万多种色。

◆（3）图像文件大小◆用B表示字节，描述图像文件大小的方法为：容量＝高×宽×色彩位数÷8。

例如，一幅像素为640×480的256色（8位）图像文件大小：640×480×8÷8＝307.2 KB（1）BMP文件◆BMP文件格式是Microsoft公司的Windows中普遍采用的一种与设备无关的图像格式，使用非常广。

在DOS、Windows、Windows NT等操作系统下均可使用，但不能在Macintosh 计算机上使用。

（2）PCX文件◆PCX文件的色彩深度可选为1bit、4bit、8bit，它不支持真彩色。

PCX文件采用RLE行程编码。

（3）TIFF文件◆TIFF图像格式最大的优点是可移植性好，在IBM PC计算机和Macintosh、Unix以及其他计算机的平台上都可以读出。

◆TIFF定义了四类不同的格式：TIFF—B适用于二值图像；TIFF—G适用于黑白灰度图像；TIFF—P适用于带调色板的彩色图像；TIFF—R适用于RGB模式24位真彩图像。

（4）GIF文件◆GIF文件格式采用压缩存储而缩短获取图像信息的时间。

使用索引颜色图像，GIF的色彩深度从1bit到8bit，即GIF最多支持256种色彩的图像。

有以下特点：◆①在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果逐幅读出多幅图像可构成一种简单的动画。

◆②GIF文件的透明处理功能在网页制作上有特殊的用途。

3. 图形图像文件格式（5）JPEG文件◆由JPEG专家组制定的第一个压缩静态数字图像的国际标准，图像的保真度在较宽的压缩范围里的评价是“好”、“很好”到“与原始图像几乎不能区分”。

其压缩比约为1:5至1:50，甚至更高，可以保存24位真彩色图像或照片信息，是目前比较流行的一种图像格式。

（6）PSD、PDD文件◆PSD、PDD是Photoshop图像处理软件专用的图像文件格式。

3. 图形图像文件格式（7）EPS文件◆CorelDraw、FreeHand等软件均支持EPS格式，它属于矢量图格式，输出质量非常高。

（8）CDR文件◆CDR文件是CorelDraw矢量图形处理软件专用的矢量图文件格式。

（9）TGA文件◆TGA格式能很好地在Macintosh计算机上再现图像的色彩，与TIFF一样能高质量地保存24位真彩色图像。

4. 图形和图像的转化（1）图形和图像的硬转化◆同一个对象既可以被作为图形处理也可以被作为图像处理。

那么到底哪种过程更有效，要看被处理的对象性质和要达到的处理结果。

（2）图形和图像之间的软转化◆软转化是指使用应用程序软件来转化文件的格式。

◆目前出现的如Adobe公司的EPS格式，它就是一种兼并图形和图像的各自优点的文件格式。

电视技术介绍1.视频图像扫描2.视频制式标准3.数字视频文件格式电视技术是利用光电转换原理实现光学图像变换为电视信号进行远距离的传播，然后再还原为光学图像的一门技术。

整个电视系统主要由成像、电视信号形成、信号处理、传输系统。

电视信号接收与显示等部分组成。

形成了目前国际上的三大模拟彩色电视制式：PAL，NTSC和SECAM。

图2-7 电视技术扫描原理扫描行数越多，图像分解力越高，但电视信号的带宽越宽，对信道的要求越高。

光电转换/ 扫描电子束1234电子束1234电光转换/ 扫描光电导层电视屏幕传输信道图2-8 隔行扫描光栅图电视系统必须在每秒中内传输二十帧以上的图像，以满足人眼对图像连续感的要求。

正交平衡调幅NTSC制式NTSC制式规定：每秒30帧视频画面，水平扫描线为525行，水平分辨率为240～400个像素点，采用2:1隔行扫描，每场包含262.5行，场频为60Hz，行频（又称水平扫描频率）为15734Hz，彩色全电视信号可以分解成R、G、B或分解成Y和色度信号C（分解成两个Q、I色差信号），NTSC制式传送的是Y和C，Y的能量主要分布在通带的低端，C的能量主要分布在通带的高端。

顺序传送彩色存储SECAM制式SECAM制式规定：水平扫描线为625行，水平分辨率为625个像素点，场频为50Hz，行频为15625Hz，逐行依次传送色差信号R－Y和B－Y，在同一时间内只有一个色差信号存在，因而避免了两个色差信号的互相串扰。

对亮度信号仍然采用每行传送方式，SECAM的色差信号对副载波的调制采用调频方式。

逐行倒相正交平衡调幅PAL制式PAL制式规定：每秒25帧，每帧625行，每行240～400个像素点，隔行扫描方式，场频为50Hz，行频为15625Hz。