9、多媒体基础知识

第十章 多媒体基础知识

多媒体主要是指文字、声音和图像等多种表达信息的形式和媒体，它的出现大大丰富了计算机应用的表现力。本知识点考查分值较少，本章将对常考的两个知识点进行分析。
根据考试大纲，本章要求考生掌握以下几个方面的知识点。
（1）多媒体系统基础知识。
（2）简单图形的绘制，图像文件的处理方法。
（3）音频和视频信息的应用。
（4）多媒体应用开发过程。
从历年的考试情况来看，本章的考点主要集中于：多媒体基础概念、多媒体相关计算及常见多媒体标准。

多媒体基础概念

多媒体基础概念部分涉及：声音和图像的相关概念以及在此基础之上的一些参数计算问题。

1．声音频率的概念

声音的基本属性中，包括：音量、音调、音色和声音带宽（声音信号的频率范围）。考试中需要掌握的是常见声音的频率范围：

• 人耳能听到的音频范围：20Hz～20kHz（低于20Hz的是次声波，高于20KHz的是超声波）。
• 人的说话声音频范围：300～3400Hz。
• 乐器的音频范围： 20Hz～20kHz。

采样频率应该为声音坐高频率的2倍。

2．图形和图像的区别

• 图形又被称为矢量图，而图像被称为位图。
• 图形是用一系列计算机指令来描述和记录的图的信息。
• 图形用数学的公式来记录信息。
• 图像是用位图的点阵来记录信息，用离散的点来记录整幅图。
• 图像放大到一定倍数的时候会产生失真。

3．彩色空间

（1）RGB彩色空间：它是计算机彩色显示器所采用的彩色空间，也是目前用得最多的彩色空间。通过Red、Green、Blue三个彩色分量的不同比例，在显示屏幕上可以合成所需要的任意颜色，所以不管多媒体系统采用什么形式的彩色空间表示，最后的输出一定要转换成RGB彩色空间表示。
（2）YUV彩色空间：在现代彩色电视系统中常采用的彩色空间，基优点是占用带宽小，可与黑白电视兼容。
（3）CMY与CMYK彩色空间：印刷时采用的彩色空间。基色是青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（blacK）。

4．图像文件大小计算

图像文件是采用点阵（像素）来描述的，而在存储时也是针对点阵进行描述的。而每个点阵，我们将采用n位来表示其颜色（可以表示2位数种颜色），位数越高可以表示的色彩也就越丰富。
（1）知道像数，位数求图像文件大小每个像素为16位，图像为1600′1200像素，求容量：1600′1200′16¸8=3,840,000B
注：16位，可以表示216种颜色，即65535种颜色；也就是每个点需要2个Byte（16¸8）。
（2）知道像数，色数求图像文件大小1600′1200像素，256色的图像，求容量：1600′1200′log₂(256)¸8=1,920,000B
注：256，是28，因此每个点需要8位，即1Byte。

5．声音文件大小计算

在计算机中，要存储声音信息就必须对其数字化，通常需要经过采样、量化和编码三个步骤：
采样：在模拟音频信号转换为数字音频信号时，每隔一个时间间隔就在模拟声音的波形上取一个幅度值。这个间隔时间称为采样频率。常用的采样频率为8KHz（电话音质）、22.05KHz（FM广播音质）、44.1KHz（CD音质）、48KHz（DVD Audio或专业领域），频率越高音质越好。
尼奎斯特定理规定：为了确保音频基本不失真，音频的采样频率应至少为最高音频频率的2倍。
例如人的说话声音频范围是300～3400Hz，现在对人的说话声音进行采样，为了基本不失真，采样频率至少为：6800Hz，所以电话的采样频率为8KHz，这就是按略高于声音最高频率2倍来测算的。
量化：用数字来表示音频幅度时，把某一幅度范围内的电压用一个数字表示，这个量化的级别通常用位来表示（划分为2位数个级别），位数越高音质越好。
编码：将声音数据写成计算机的数据格式。
在没有压缩之前，存储每秒钟声音所需的存储容量可由下式估算出：
文件的字节数=采样频率(Hz)×量化/采样位数(位)×声道数÷8（得到的结果单位是字节）

6．视频文件大小计算

视频文件其实就是连续的图像，因此在计算时只需要计算每帧图像所需的存储容量，然后乘以每秒的帧数，再乘以时间即可。
文件的字节数=每帧图像容量(Byte)×每秒帧数×时间

例题

试题1
一幅彩色图像（RGB），分辨率为256×512，每一种颜色用8bit表示，则该彩色图像的数据量为__(1)__bit。
（1）A．256×512×8 B．256×512×3×8 C．256×512×3/8 D．256×512×3

试题2
10000张分辨率为1024×768的真彩（32位）图片刻录到 DVD光盘上，假设每张光盘可以存放4GB的信息，则需要__(2)__张光盘。
（2）A．7 B． 8 C．70 D．71

试题1分析
本题要求我们求一幅RGB图像的数据量。RGB彩色图像的颜色是由红、绿、蓝三种颜色混合组
成的，题目告诉我们每一种颜色用8bit表示，那么三种颜色就应该用3×8位来表示。而分辨率其实就
是显示图像需要的像素点个数，每个像素点由24位来表示颜色，那么256×512个像素点就需要
256×512×3×8位，因此该彩色图像的数据量为256×512×3×8位。
试题1答案
（1）B
试题2分析
对于这个题目，我们首先要求解出一幅真彩图像的数据量，它的数据量为：1024×768×32，那
么10000张这样的图片总的数据量应该为：（10000×1024×768×32）
b=（10000×1024×768×32）/8=(10000×1024×768×4)B，那么需要的光盘数就为：
(10000×1024×768×4)B/4GB=7.32。因此需要用8张光盘。
试题2答案
（2）B

多媒体标准

多媒体标准部分主要是考查编码标准，例如：H.261、H.263、JPEG、JPEG2000与MPEG标准族以及常见音频格式与标准。在此，考生需要掌握这些标准的最核心特点。

例题

试题1
计算机数字音乐合成技术主要有__(1)两种方式，其中使用(2)__合成的音乐，其音质更好。
（1）A．FM和AM B．AM和PM C．FM和PM D．FM和Wave Table
（2）A．FM B．AM C．PM D．Wave Table

试题2
计算机通过MIC（话筒接口）收到的信号是__(3)__。
（3）A．音频数字信号 B．音频模拟信号 C．采样信号 D．量化信号

试题3
__(4)__既不是图像编码也不是视频编码的国际标准。
（4）A．JPEG B．MPEG C．ADPCM D．H.261

试题4
多媒体制作过程中，不同媒体类型的数据收集、制作需要不同的软、硬件设备和技术手段，动画制作一般通过__(5)__进行。
（5）A．字处理软件 B．视频卡
C．声卡 D．图形/图像软件

试题5
CIF视频格式的图像分辨率为__(6)__。
（6）A．352×240 B．352×288 C．640×480 D．320×240

试题6
由ISO制定的MPEG系列标准中，__(7)__是多媒体内容描述接口标准。
（7）A．MPEG-1 B．MPEG-2 C．MPEG-4 D．MPEG-7

试题7
以下图像文件格式中，__(8)__可以在单个文件中实现多个图片轮流显示或者构成简单的动画效果。
（8）A．BMP B．JPEG C． GIF D．TIFF

答案
试题1分析
目前，计算机数字音乐合成技术主要有FM和Wave Table，其中FM即频率调制，在电子音乐合
成技术中，是最有效的合成技术之一，而WaveTable即波形表合成，它是一种跟真实的音乐合成技
术，其合成的音乐音质更好。
试题1答案
（1）D （2）D
题2分析
通过话题传入计算机的是我们人类的声音，而这种声音信号是一种连续的模拟信号，而非离散
的数字信号，在接收到模拟信号以后，经过采用、量化等工作就模拟信号转换为数字信号在计算机
中处理。
试题2答案
（3）B
试题3分析
JPEG即联合图像专家组，是一种支持8位和24位色彩的压缩位图格式，是目前一种非常流行的
图像文件格式。
MPEG即动态图像专家组，也是一种非常流行的图像、视频编码标准，它具体包含MPEG-1、
MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等子标准。
ADPCM是自适应差分脉冲编码调制的简称，常使用于数字通信系统中，既不是图像编码也不是
视频编码的国际标准。
H.261又称为P*64，其中P为64Bb/s的取值范围，是1到30的可变参数，它最初是针对在ISDN上
实现电话会议应用特别是面对面的可视电话和视频会议而设计的。
试题3答案
（4）C
试题4分析
字处理软件是处理文字的一种工具，常见的有操作系统自带的文本处理软件。
视频卡也叫视频采集卡，是将模拟摄像机、录像机等设备输出的视频信号等输出的视频数据或
者视频音频的混合数据输入电脑，并转换成电脑可辨别的数字信号。
声卡即音频卡，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件,是多媒体技术中最基本的组成部分。
图形/图像软件是对图形、图像进行处理的软件，如Photoshop等。
试题4答案
（5）D
试题5分析
CIF是Common Intermediate Format的简称，即常用的标准化图像格式。在H.323协议簇中，
规定了视频采集设备的标准采集分辨率CIF = 352×288像素。
试题5答案
（6）B
试题6分析
MPEG即活动图像专家组，MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已提出的标
准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7。
MPEG-1标准用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。
MPEG-2主要用于实现视/音频服务与应用互操作的可能性，是针对标准数字电视和高清晰度电
视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定。
MPEG-4将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标
准的算法及工具，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格
式。
MPEG-7标准被称为“多媒体内容描述接口”，为各类多媒体信息提供一种标准化的描述，这
种描述将与内容本身有关，允许快速和有效的查询用户感兴趣的资料。MPEG-7的目标是支持多种
音频和视觉的描述，包括自由文本、N维时空结构、统计信息、客观属性、主观属性、生产属性和组
合信息。对于视觉信息，描述将包括颜色、视觉对象、纹理、草图、形状、体积、空间关系、运动
及变形等。
试题6答案
（7）D
试题7分析
本题考查多媒体相关内容。
BMP：位图。
JPEG：一种有损压缩的图像格式。
GIF：图像互换格式，该格式的一个显著特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果
把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可构成一种最简单的动画。
TIFF：标签图像文件格式，它是一种主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像的文件格式。
它最初由 Aldus公司与微软公司一起为PostScript打印开发。
试题7答案
（8）C

有损压缩和无损压缩