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(共23张PPT)
1.3 数据采集与编码
第四部分：图像+声音+视频编码
1
图像编码
温故知新
★ 计算机中编码：按既定规则将文字、数字、图像、声音、视频等对象编成可在计算机中处理的数值的过程。
人能读懂的数据
计算机能读懂的数据
图像、声音、视频在计算机中如何编码？
模拟信号
数字信号
采样、量化、编码
一、图像分类
★ 位图：由像素点(Pixel)组成，每个像素点在位图中都有特定的位置和颜色信息。位图真实地再现了一个物体的原形，利用数码相机、扫描仪等输入设备获取的实际景物的映像描述。
★ 矢量图：用计算机根据公式等绘制的由简单的点、直线、曲线、圆、方框等基本元素组成，是真实物体的模型化、抽象化和线条化得表现方式。
位图
矢量图
比较内容
位图图像
矢量图形
表现内容
适用于照片
常用于设计精细的线框型的美术作品
存储空间
较大
较小
放大缩小
失真
不失真
构成
像素
指令
文件格式
JPEG、BMP 、 PSD、TIFF、GIF、PNG等
WMF、EMF、AI、CDR等
获取方式
扫描仪、数码摄像机、摄像头等设备获取。也可用Photoshop、画图、美图秀秀等程序等软件创作
利用Flash，AutoCAD，CorelDraw、FreeHand等软件创作。也可以通过因特网下载。
区别
二、位图中的像素
★ 像素： 位图图像是由许多小方块组成。这些小方块就称为像素(pixel)，简称px。
★ 像素是描述图像的最小单位。
位图总像素数=宽度像素*高度像素
9*9 = 81（个像素）
实践：查看像素及个数
三、位图中的量化位数
采 样
编 码
量 化
位图在计算机中如何编码？
像素
色位
位色
★ 图像由像素组成，每个像素一种颜色。
每个像素的颜色如何编码？
★ n位二进制能表示2n种颜色,每种颜色所占的二进制位数即量化位数/颜色深度。
黑白两色用几位二进制编码？
四、容量计算(未压缩bmp)
位图（BMP）存储容量=水平像素*垂直像素*颜色位深度/8（单位：Byte）
颜色 每个像素点所占的二进制位数(量化位数/位深度)
黑白两色（即2色位图） 1位色（21=2）
256色位图 8位色（28=256）
16色位图像 4位色（24=16）
16位真彩色 16位色
RGB/8 24位色
256级灰度 8位色（28=256）
★ 一副未经压缩的1100×1024像素的BMP图像文件，其存储容量约为1.07MB，则该图像每个像素色彩编码的位数为( )
A.4 B.8 C.16 D.24
课堂练习
B
★ 使用一个容量为1024MB的U盘来存储未经压缩的1280*968像素、32位色BMP图像，可以存储这种图像大约为( )
A.800张 B.400张 C.200张 D.20张
C
五、图像压缩
★ 数据压缩：
在不损失有用信息前提下，按照一定的编码规则对数据进行重新组合，以去除数据冗余。使文件更少地占用存储空间和缩短传输时间。
★ 无损压缩： 压缩后的数据进行还原后，得到的数据与压缩前完全相同—压缩包
★ 有损压缩： 在压缩过程中会损失一定的信息，压缩后的数据无法还原成压缩前的数据。音视频的压缩，经常采用有损压缩的方式。
实践：图像容量实践
★ 用画图工具将素材.bmp打开，然后另存为gif、jpg、png格式，观察四张图片的图像存储大小。
序号 类型 压缩后类型 原始大小 压缩后大小 备注
1 bmp gif
2 bmp jpg
3 bmp png
BMP （未压缩）
JPG （有损压缩）
GIF （背景透明）
TIFF（背景透明）
PSD （PhotoShop）
★ 一幅未经压缩的 1024*768 像素、24 位色的 BMP 图像，存储为 JPEG 格式后，其存储容量为 230KB， 则该 JPEG 图像的压缩比约为( )
A． 5：1 B．10：1 C．30:1 D．36:1
课堂练习
B
★ 将一幅 1920×1080 像素，颜色位深度为 24 位的 BMP 图像文件，另存为 JPG 图像文件后，存储容量为 552KB，下列说法不正确的是( )
A.BMP 图像和 JPG 图像均属于位图
B.BMP 图像文件容量约为 5.9MB
C.此过程属于有损压缩
D.压缩比约为 8:1
D
2
声音编码
一、声音数字化——采样
模拟信号
数字信号
采样、量化、编码
★ 采样：按照一定的时间间隔，直接记录信号在某时刻点的瞬时振幅值。使其转换为时间上离散，幅度上连续的脉冲信号。
★ 采样频率：每秒的采样样本数叫做采样频率，单位赫兹（Hz），如44.1KHZ
二、声音数字化——量化
★ 量化：将信号的连续无限多个可能的取值近似地用有限个离散值来表示。
先将整个幅度划分为有限个小幅度的集合，将采样得到的振幅瞬时值往最接近的整数取整，每个样本点对应的整数值即为纵坐标。
★ 量化位数：量化位数数字信号幅值被划分为2n个级数，n称为量化位数，是描述每个采样点值的二进制位数。常用的量化位数为8位、16位。
采样15次
采样30次
采样60次
3bit量化
4bit量化
采 样
量化
编码
三、声音数字化——编码
四、声音容量计算
★ 在控制其他因素不变的情况下，采样频率越高，声音保真度越高，音质越好，存储容量也越大
Wave容量=采样频率(赫兹)×时间(秒)×量化位数(b)×声道数／8 (单位：字节B)
★ 在控制其他因素不变的情况下，量化位数越高，声音保真度越高，音质越好，存储容量也越大
★ 保持其他因素不变，声道数越多，包含的信息量越大，存储容量也越大
1411kbps
★ 模拟信号的数字化过程是（ ）
A. 连续信号 数值 离散信号 B.连续信号 数值 离散信号
C. 连续信号 离散信号 数值 D.数值 连续信号 离散信号
课堂练习
C
★ 对某个信号采样时，3秒内采集到的样本数量为180，则采样频率为（ ）
A.30 Hz B. 40 Hz C. 50 Hz D. 60Hz
D
3
视频编码
一、视频容量计算
★ 视频是由连续的图像帧组成的。
视频存储容量 = 每张图片的大小 * 频率* 时间（s）
★ 中国电视制式（PAL）：每秒显示25帧（25张图片），即25fps
★ 欧美电视制式（NTSC）：每秒显示30帧（30张图片），即30fps
算算看
二、压缩和未压缩
课堂练习
注意压缩与否！！！
谢谢!

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