第2章 数制和信息编码.pptx

《第2章 数制和信息编码.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 数制和信息编码.pptx（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、课程主讲人：第2章 数制和信息编码智慧教育学院第2章 数制与信息编码 数据与信息 多媒体信息编码和压缩 字符编码二进制的算术运算与逻辑运算目 录 CONTENTS1 数制的基本概念2不同数制间的相互转换 数值的编码和计算465 73计算机网络的组成 网络硬件数据是对客观事物的数据是对客观事物的符号表示。符号表示。 如：数值、文字、如：数值、文字、语言、图形、图像等语言、图形、图像等都是不同形式的数据。都是不同形式的数据。数据信息信息既是对客观事物变化和信息既是对客观事物变化和特征的反映，又是事物之间特征的反映，又是事物之间相互作用、相互联系的相互作用、相互联系的表征表征,具有具有针对性和时效性

2、。针对性和时效性。 信息必须进行数字化编信息必须进行数字化编码，才能传送、存储和处理。码，才能传送、存储和处理。 区别区别 数据是信息的数据是信息的载体载体,信息是数信息是数据处理之后产据处理之后产生的结果。生的结果。数据与信息数据与信息 物理上容易实现，信息的物理上容易实现，信息的存储更加容易存储更加容易，可靠性强，运算简单，通用性强。可靠性强，运算简单，通用性强。ENIAC采用十进制 冯诺依曼研制IAS时，提出了二进制的表示方法 0.0V0.5V2.8V3.3V010数据与信息数据与信息（1） 位(bit) 位(bit)是度量数据的最小单位。在计算机技术中用二进制表示数据，1位数据只能表示

3、0和1两种代码。（2） 字节(Byte)一个字节(Byte)由8位(bit)二进制数字组成。存储器容量通常以字节为单位(Byte, B)来描述： 千字节 1KB = 1024B = 210B 兆字节 1MB = 1024KB = 220B 吉字节 1GB = 1024MB = 230B 太字节 1TB = 1024GB = 240B (3) 字长字长 是是指计算机一次指计算机一次能够同时处理的二进制位数，能够同时处理的二进制位数，即即CPU在一个机器周期中最在一个机器周期中最多能够并行处理的二进制位多能够并行处理的二进制位数。数。 字长是计算机字长是计算机(CPU)的一个重要指标，直接反映一台

4、的一个重要指标，直接反映一台计算机的计算能力和运算精度。字长越长，计算机的计算机的计算能力和运算精度。字长越长，计算机的处理能力通常越强。处理能力通常越强。字长是字节的整倍数，如8位、16位、位、32位，发展位，发展到今天微型机的到今天微型机的64位，大型机位，大型机/巨型机已达巨型机已达128位。位。数制数制的基本概念的基本概念 多位数码中每一位构成方法以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制（简称数制）多位数码中每一位构成方法以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制（简称数制）。 数制又称计数法或进位制，是指用一组固定的数字和统一的规则来表示数值的方法。数制又称计数法或进位制，是指用一组固

5、定的数字和统一的规则来表示数值的方法。 较为较为常见常见的的有有十进制十进制、六十进制、二十四进制和十二进制六十进制、二十四进制和十二进制、十六进制等。十六进制等。 如果采用如果采用R个基本符号个基本符号(0,1,R-1)表示数值，则称表示数值，则称R数制，数制，R称为该数制的基数称为该数制的基数(Radix)。 例如，十进制采用例如，十进制采用10个基本符号个基本符号0,1,9表示数值，十进制的基数是表示数值，十进制的基数是10。 任何任何一个一个R进制数进制数D都可以展开为：都可以展开为：其中其中，R为计数的基数；为计数的基数； ki为第为第i位的系数，可以为位的系数，可以为0, 1, ,

6、 R-1中的任意中的任意1个；个； Ri称为第称为第i位的权位的权 1niiikRkD 数制的基本概念数制的基本概念计算机中常用的几种进位计数制的表示计算机中常用的几种进位计数制的表示进位制进位制基数基数基本符号基本符号权权形式表示形式表示二进制二进制20,12iB八进制八进制80,1,78iO十进制十进制100,1, 910iD十六进制十六进制160,1, 9,A,B,C,D,E,F16iH不同数制间的相互转换不同数制间的相互转换 将将R进制数按前述展开式展开求和即可得到相应的十进进制数按前述展开式展开求和即可得到相应的十进制数。例如：制数。例如：(234)H = 2162 + 3161 +

7、 4160 = (512 + 48 + 4)D = (564)D(10110.1) B = 124 +023 +122+121+020 +12-1=16+4+2+0.5= 22.5不同数制间的相互转换不同数制间的相互转换 将十进制数转换为R进制数时，将此数分为整数和小数两部分分别进行转换，然后再拼接起来。 一种常见的十进制数转换为R进制数的方法是： 整数部分用“除R取余”； 小数部分用“乘R取整”。不同数制间的相互转换不同数制间的相互转换 二进制数虽然非常适合计算机内部的数据表示，但是书写起来位数比较长，很不方便，也不直观二进制数虽然非常适合计算机内部的数据表示，但是书写起来位数比较长，很不方

8、便，也不直观。 因此，在书写程序和数据用到二进制数的地方。往往采用八进制数或十六进制数的形式。因此，在书写程序和数据用到二进制数的地方。往往采用八进制数或十六进制数的形式。 1位八进制数相当于位八进制数相当于3位二进制数；位二进制数；1位十六进制数相当于位十六进制数相当于4位二进制数；位二进制数； 根据这种对应关系，二进制数转换为八进制数根据这种对应关系，二进制数转换为八进制数/十六进制数时，以小数点为中心，向左右两边分十六进制数时，以小数点为中心，向左右两边分组，每组，每3/4位位 为一组，两头不足为一组，两头不足3/4位补位补0即可。即可。二二进进制制八八进进制制二二进进制制十十六六进进制

9、制不同数制间的相互转换不同数制间的相互转换八进制数、十六进制数与二进制数的对应关系八进制数、十六进制数与二进制数的对应关系八进制数八进制数二进制数二进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111补码：补码：正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取反正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取

10、反后在末位加后在末位加1 1。 例如：例如： 【-11-11】补】补=11110101=11110101整数整数“0 0”的补码只有一种表示形式，即【的补码只有一种表示形式，即【0 0】补】补=00000000=00000000，而，而【-128-128】补】补= =1000000010000000所以所以相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码多一个相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码多一个。补码原码原码原码：用最高位表示符号位，符号位为用最高位表示符号位，符号位为0 0，则表示正数；符号位为，则表示正数；符号位为1 1，则表，则表示负数。示负数。例如例如：【：【+11+11】原、反

11、、补】原、反、补=00001011=00001011， 【-11-11】原】原=10001011=10001011 原码虽然简单直观，但是原码虽然简单直观，但是 0 0有两种不同的表示（有两种不同的表示（“+0+0”和和“-0-0”），且加减运算），且加减运算规则不统一，因此，负数在规则不统一，因此，负数在计算机计算机中采用补码表示中采用补码表示。正数正数的反码、补码和原码相同。的反码、补码和原码相同。数值编码反码：反码：正数的反码和其原码形式相同，负数的反码是保持正数的反码和其原码形式相同，负数的反码是保持符号位与原码相同，数值符号位与原码相同，数值位按位取反。位按位取反。例如：【例如：【-

12、11-11】反】反=11110100=11110100同样，整数同样，整数“0 0”的反码也有两种形式。采用反码运算，当符号位有进位的反码也有两种形式。采用反码运算，当符号位有进位产生，产生，需需要将进位加到运算结果的最低位，才能得到最后结果，运算仍不方便。要将进位加到运算结果的最低位，才能得到最后结果，运算仍不方便。反码数值的编码和计算数值的编码和计算数值的编码和计算数值的编码和计算 规则规则: 逢二进一，借一当二逢二进一，借一当二乘除法运算可转为多次加减法运算来进行。乘除法运算可转为多次加减法运算来进行。 0 0+ 0+ 0 0 0 1 1+ 0+ 0 1 1 0 0+ 1+ 1 1 1

13、1 1+ 1+ 1 0 0加法运算加法运算 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1减法运算减法运算二进制的算术运算与逻辑运算二进制的算术运算与逻辑运算二进制的算术运算与逻辑运算二进制的算术运算与逻辑运算（1 1）逻辑非运算）逻辑非运算“非非”运算又称为按位取反运算，运算又称为按位取反运算，运算符用运算符用NOTNOT表示。其运算规则是：表示。其运算规则是：0 0取反等于取反等于1 1，1 1取反等于取反等于0 0。（2 2）逻辑与运算）逻辑与运算逻辑与又称逻辑乘，用逻辑与又称逻辑乘，用ANDAND作运算作运算符，则其运算法则为：符，则其运

14、算法则为： 0 AND 0=0 0 AND 1=0 0 AND 0=0 0 AND 1=0 1 AND 0=0 1 AND 1=1 1 AND 0=0 1 AND 1=1（3 3）逻辑或运算）逻辑或运算逻辑或又称逻辑加，用逻辑或又称逻辑加，用OROR作运算作运算。其其运算法则为运算法则为： 0 0 OR 0=0OR 0=0， 0 OR 1=0 0 OR 1=0 1 OR 0=0 1 OR 0=0， 1 OR 1=1 1 OR 1=1（4 4） 逻辑异或运算逻辑异或运算 异或运算用异或运算用XORXOR作为运算符，其运算作为运算符，其运算法则为：法则为： 0 0 XOR 0=0XOR 0=0，

15、0 XOR 1=1 0 XOR 1=1 1 XOR 0=1 1 XOR 0=1， 1 XOR 1=0 1 XOR 1=0。二进制的算术运算与逻辑运算二进制的算术运算与逻辑运算ABNOT AA AND B A OR B A XOR B00 1 0 0 001 1 0 1 110 0 0 1 111 0 1 1 0基本逻辑运算的真值表字符编码字符编码 国际通用的国际通用的ASCII码是码是7位位ASCII码，用码，用7位二进制数表示一个字符的编码，共位二进制数表示一个字符的编码，共有有27=128个不同的编码值，相应可以表示个不同的编码值，相应可以表示128个不同字符的编码。个不同字符的编码。注意

16、：计算机中计数是从注意：计算机中计数是从0 0开始，任何一个空间都不浪费！开始，任何一个空间都不浪费！计算机用一个字节（计算机用一个字节（8个二进制位）存放一个个二进制位）存放一个7位位ASCII码，码，空出空出最高位最高位，置为置为0。（汉字占两个字节，每个字节的最高位均为（汉字占两个字节，每个字节的最高位均为1）常用字符对应的常用字符对应的ASCII码要牢记（码要牢记（有规律，很好记）有规律，很好记）字符编码字符编码 7位位ASCII代码表代码表字符编码字符编码 字符字符 十六进制表示十六进制表示 十进制表示十进制表示 空格空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5A

17、H 6590 az 61H7AH 97122控制字符：控制字符：032，127； 普通字符：普通字符：94个。个。例：例：“a”字符的编码为字符的编码为 1100001，十进制数是，十进制数是 97；字符字符“A”，其，其ASCII码的二进制表示为码的二进制表示为01000001。 常用符号常用符号 ASCII ASCII码的大小比较码的大小比较 空格空格 数字数字 大写字母大写字母 小写字母小写字母字符编码字符编码西文字符的机内表示数字数字二进制数二进制数 字符字符 二进制编码二进制编码字符编码：每个字符对应一个整数值字符编码：每个字符对应一个整数值字符编码标准：字符编码标准： 美国标准信息

18、交换代码美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规定：字节规定：字节(位位)最高位为最高位为,位给出位给出128个编码。个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0字符编码字符编码汉字的处理过程汉字的处理过程 汉字汉字与英文字符的输入、处理和显示过程大致相同，不同之处英与英文字符的输入、处理和显示过程大致相同，不同之处英文字符不需要输入码文字符不需要输入码(即外码即外码) 直接在键盘上输入对应的英文字母即可。直接在键盘上输入对应的英文字母即可。字符编码字符编码 输入码 国标码 字形码 机内码 地址码

19、汉字输出 汉字输入 v 通过键盘通过键盘输入输入汉字的输入码汉字的输入码 v 将将输入码转换为输入码转换为相应相应国标码，再转换为机内码国标码，再转换为机内码以便于在以便于在计算机内存计算机内存储和处理。储和处理。 v 输出输出汉字时汉字时，将汉字的机内码通过简单的对应关系转换为相应的汉将汉字的机内码通过简单的对应关系转换为相应的汉字地址码；通过汉字地址码对汉字库进行访问，从字库中提取汉字的字地址码；通过汉字地址码对汉字库进行访问，从字库中提取汉字的字形码，最后根据字形数据显示和打印出汉字。字形码，最后根据字形数据显示和打印出汉字。 汉字的处理过程汉字的处理过程字符编码字符编码（1） 区位码区

20、位码 （2） 国标码（国标码（GB2312-80） 。GB2312字符集的构成：字符集的构成：一级常用汉字一级常用汉字: 3755个，按汉语拼音排列个，按汉语拼音排列二级常用汉字二级常用汉字: 3008个，按偏旁部首排列个，按偏旁部首排列 非汉字字符非汉字字符682个个。国标码的编码方式与区位码类似，与区位码存国标码的编码方式与区位码类似，与区位码存在简单的函数关系。在简单的函数关系。字符编码字符编码例例“中中”区位码（区位码（5448）转换为国标码）转换为国标码（5448）D + 区、位分别加区、位分别加32 =（8680）D 十六进制形式（十六进制形式（3630）H （2020）H =（5

21、650）H 二进制形式二进制形式（0011 0110 0011 0000）+（0010 0000 0010 0000）B =（0101 0110 0101 0000）B区、位分别加区、位分别加32 国标码国标码ASCII表中的控制码表中的控制码 区位码转换为国标码字符编码字符编码 机内码的定义机内码的定义 国标码还不能直接在计算机上使用，因国标码还不能直接在计算机上使用，因为这样还是会和早已通用的为这样还是会和早已通用的ASCII码冲突，码冲突，为了解决这个问题，定义了机内码。为了解决这个问题，定义了机内码。每个汉字占每个汉字占2 2个字节存储，每个字节最高位个字节存储，每个字节最高位置置“1

22、”1”，区分于，区分于ASCIIASCII码（码（ASCIIASCII最高位为最高位为，占一个，占一个字节），字节），相当于相当于每个字节都再每个字节都再加上十进制数加上十进制数128，从而得到国标码的，从而得到国标码的“机机内码内码”表示，简称表示，简称“内码内码”，它是汉字在它是汉字在计算机内部进行存储、处理的代码计算机内部进行存储、处理的代码。 国标码与机内码的关系：汉字的国标码的两个字节的最高位分别置即转换为机内码。例:“中”字的国标码转换为汉字内码： 国标码 （5650）H+（8080）H （D6D0）H 0101 0110 0101 0000B+ (1000 0000 1000 0

23、000) B =(1101 0110 1101 0000 ) B字符编码字符编码通用多八位编码字符集通用多八位编码字符集UCSUCSUnicodeUnicode国际编码标准国际编码标准扩充汉字内码规范扩充汉字内码规范GBKGBK繁体汉字编码标准繁体汉字编码标准IG5IG5其他汉字内码其他汉字内码 GBK、GB18030等内码是以GB2312为基础扩展而来，因此编码实现方式与GB2312一样。定义分类字符编码字符编码（4）汉字输入码：外码）汉字输入码：外码 为为将汉字输入计算机将汉字输入计算机，利用计算机标准键盘上按键的不同排列利用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码组合来对

24、汉字的输入进行编码，这个编码称为输入码，也叫外码。，这个编码称为输入码，也叫外码。数字码：区位码，无重码，每个汉字对应一组数字，难记。数字码：区位码，无重码，每个汉字对应一组数字，难记。拼音码：全拼、双拼、搜狗等，根据汉字的汉语拼音编码，易记，但是重码多。拼音码：全拼、双拼、搜狗等，根据汉字的汉语拼音编码，易记，但是重码多。字形码：字形码： 五笔字型，根据汉字的结构和偏旁部首编码，重码较少。五笔字型，根据汉字的结构和偏旁部首编码，重码较少。“五笔字型五笔字型打四下打四下”，一次性编码的字或词，编码最多四个字母，超高频字一个字母。，一次性编码的字或词，编码最多四个字母，超高频字一个字母。音形结合

25、码：自然码，待输入的汉字即要会写也要会读才可以正确输入音形结合码：自然码，待输入的汉字即要会写也要会读才可以正确输入。从键盘输入的汉字外码，被输入法程序转换成国标码从键盘输入的汉字外码，被输入法程序转换成国标码，再，再进一步转换成机内码。进一步转换成机内码。字符编码字符编码（5）汉字的字形码）汉字的字形码 字形码是汉字的输出码，输出汉字时都采用图形方式，无论字形码是汉字的输出码，输出汉字时都采用图形方式，无论汉字的笔画多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中。通常汉字的笔画多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中。通常用用16161616点阵点阵1616点阵或、点阵或、2424点阵或点阵或48

26、48点阵。已知汉点阵。已知汉字点阵的大小，可以计算出存储一个汉字所需占用的字节空间。字点阵的大小，可以计算出存储一个汉字所需占用的字节空间。计算计算1616点阵显示汉字，点阵显示汉字，需要多少存储空间？需要多少存储空间？ 16168 = 32字节字节字符编码字符编码字库显示字库显示字库用于显示输出的字库叫显示字库 打印字库打印字库用于打印输出的字库叫打印字库软字库软字库将字形信息以文件的形式存放在硬盘上。按用途分按存储方式分硬字库将字库固化在一个单独的存储芯片中，再和其它必要的器件组成接口卡，插接在计算机上。字库字模库，简称字库，是字形信息的数据仓库。字符编码字符编码（6）汉字地址码）汉字地址

27、码 汉字地址码是指汉字库中汉字地址码是指汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码存储汉字字形信息的逻辑地址码。字形字形信息是按一定顺序连续存放在存储介质上，所以汉字地址码大多是信息是按一定顺序连续存放在存储介质上，所以汉字地址码大多是连续有序的，它与汉字内码有着简单的对应关系，以简化内码到地连续有序的，它与汉字内码有着简单的对应关系，以简化内码到地址码的转换。址码的转换。输出设备输出汉字时，输出设备输出汉字时，必须通过地址码必须通过地址码才能找到字形信息。才能找到字形信息。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩定义特征多媒体（Multimedia）的定义能够同时对两种或两种以上媒体进行采

28、集、操作、编辑、存储等综合处理的技术。是一门跨学科的综合技术。多媒体的特征交互性：具有人机交互功能。集成性：集文字、文本、 图形、图像、视频、语音等多种媒体信息于一体。多样性：信息和媒体传播、展示手段等的多样化。实时性：在人的感官系统允许的情况下, 进行多媒体交互, 就好像面对面(Face To Face)一样, 图像和声音都是连续的。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩（1）声音）声音的数字化的数字化 过程：过程：取样取样：将话筒转化过来的模拟电信号以某一频率进行离散化的样本采集，这个：将话筒转化过来的模拟电信号以某一频率进行离散化的样本采集，这个过程就叫采样。过程就叫采样。量化

29、：将采集到的样本电压或电流值进行等级量化处理，这个过程就是量化：将采集到的样本电压或电流值进行等级量化处理，这个过程就是量化。量化。编码：将等级值变换成对应的二进制表示值（编码：将等级值变换成对应的二进制表示值（0和和1），并进行存储，这个过），并进行存储，这个过程就是编码。程就是编码。 量化量化 采样采样 编码编码模拟信号模拟信号数字信号数字信号多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩取样：取样：对连续信号按一定的时间对连续信号按一定的时间间隔取样。间隔取样。 根据奈魁斯特（根据奈魁斯特（NYQUIST）采）采样定理，用样定理，用2倍于一个正弦波的倍于一个正弦波的频率进行采样就能完全

30、真实地还频率进行采样就能完全真实地还原该波形。用原该波形。用44.1KHZ的采样频率的采样频率进行采样，则可还原为最大进行采样，则可还原为最大22.05KHZ的频率的频率,这个数值略高于这个数值略高于人耳的听觉极限。人耳的听觉极限。量化：量化：将取样的离散音频要转将取样的离散音频要转化为计算机能够表示的数据范化为计算机能够表示的数据范围。围。 量化的等级取决于量化精量化的等级取决于量化精度，也就是用多少位二进制数度，也就是用多少位二进制数来表示一个音频数据。一般有来表示一个音频数据。一般有8位，位，12位或位或16位。量化精度越高，位。量化精度越高，声音的保真度越高。声音的保真度越高。 编码：

31、对音频信号取样并量化成二进制。 对音频信号进行编码时，用不同的取样频率和不同的量化位数记录声音，在单位时间中，所需存贮空间是不一样的。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩声音信号的采样量化和编码示意图多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩波形声音的码率计算公式波形声音的主要参数包括：取样频率、量化波形声音的主要参数包括：取样频率、量化位数、声道数、压缩编码方案和数码率等。位数、声道数、压缩编码方案和数码率等。未压缩前，未压缩前，波形声音的码率计算公式：波形声音的码率计算公式： 波形声音的码率波形声音的码率 = 取样频率取样频率 量化位量化位数数 声道数声道数 / 8 音频

32、文件数据量音频文件数据量=波形声音的码率波形声音的码率取取样时间样时间波形声音的码率一般比较大，所以必需对转波形声音的码率一般比较大，所以必需对转换后的数据进行压缩。换后的数据进行压缩。声音文件的格式 WAV文件文件(.wav)；MPEG文件文件(.mp1/.mp2/.mp3)；MIDI(.mid)文件文件 ；MOD文件；文件；RealAudio文件等等。文件等等。AND多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩定义特征多媒体（Multimedia）的定义能够同时对两种或两种以上媒体进行采集、操作、编辑、存储等综合处理的技术。是一门跨学科的综合技术。多媒体的特征交互性：具有人机交互功能。

33、集成性：集文字、文本、 图形、图像、视频、语音等多种媒体信息于一体。多样性：信息和媒体传播、展示手段等的多样化。实时性：在人的感官系统允许的情况下, 进行多媒体交互, 就好像面对面(Face To Face)一样, 图像和声音都是连续的。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩（2） 图像的数字化图像的数字化 图像的定义：图像的定义：是自然界是自然界中的客观景物通过某种中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产系统的映射，使人们产生的视觉感受。图像有生的视觉感受。图像有黑白、灰度、彩色、摄黑白、灰度、彩色、摄影图像等影图像等。静态图像：静态图像：分分为为矢量图形和矢量图形和点点位图图像两

34、种。位图图像两种。动态图像动态图像：分为视频和动画。分为视频和动画。通常通常将摄像机拍摄得到的动将摄像机拍摄得到的动态图像称为视频；计算机或态图像称为视频；计算机或绘画方法生成的动态图像称绘画方法生成的动态图像称为动画为动画。定义分类多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩图像的数字化过程图像的数字化过程: 采样、量化与编码。采样、量化与编码。 采样采样 采样的实质就是要用采样的实质就是要用多少点来描述一幅图多少点来描述一幅图像，采样结果质量的像，采样结果质量的高低就是用前面所说高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。的图像分辨率来衡量。量化量化 量化是指要使用多大量化是指要使用多大范围

35、的数值来表示图范围的数值来表示图像采样之后的每一个像采样之后的每一个点。量化的结果是图点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的数，它反映了采样的质量。质量。压缩编码压缩编码 数字化后得到的数字化后得到的图像数据量十分巨大，图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来必须采用编码技术来压缩在一定意义上讲，压缩在一定意义上讲，编码压缩技术是实现编码压缩技术是实现图像传输与储存的关图像传输与储存的关键。键。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩图像的扫描：把图像离散成为M列、N行，即MN个采样点即。图像的分色：黑白黑白图像图像每个像素只有1个值0 (黑)或1 (白

36、)，所以每个像素用一个二进位表示。图像的采样：扫描、分色、取样2.72.7多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩彩色图像彩色图像 每个像素由三基色RGB（red,green,blue）的三个亮度分量值来表示。每种颜色的亮度由8位二进制表示，且三第个像素的色彩用24位二进制数表示时，每个像素点可以有224种不同的颜色选择，称24位真彩。灰度图像灰度图像 每个像素的取值代表该像素的灰度（亮度）。亮度值一般可用8位或更高的量化字长来表示，量化字长越大,越能真实地反映原有的图像的颜色,但得到的数字图像的容量也越大。亮度值取白色值最大，黑色值最小（为0）。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码

37、和数据压缩 图像图像的取样：的取样：测量每个取样点颜色分量的亮度值。测量每个取样点颜色分量的亮度值。RGB三基色三基色指的是增色法体系中的三种基本色彩指的是增色法体系中的三种基本色彩红绿蓝。红绿蓝。增色法，是指色彩叠加越多，其越接近白色。所有的光源色属于此类，增色法，是指色彩叠加越多，其越接近白色。所有的光源色属于此类，如日月的光芒、灯光的颜色及显示器的颜色等等。如日月的光芒、灯光的颜色及显示器的颜色等等。光的成色原理是增色法，即在黑色环境中用光后环境变亮了；光的成色原理是增色法，即在黑色环境中用光后环境变亮了；颜料的成色原理是减色法，即在白色材料上使用颜料后让它变暗了。颜料的成色原理是减色法

38、，即在白色材料上使用颜料后让它变暗了。颜料三原色颜料三原色应为青、品红和黄，彩色打印机、胶片、感光相纸均如此。应为青、品红和黄，彩色打印机、胶片、感光相纸均如此。（2） 图像的数字化图像的数字化 多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩图像量化：将景物或模拟图像数字化，用数字量来表示像素RGB的亮度值。（2） 图像的数字化图像的数字化 图像数据量=像素数每个像素所需位数8 （字节）多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩（2） 图像的数字化图像的数字化 压缩编码压缩编码数字化数字化后得到的图像数据量十分后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信巨大，必须采用编码技术

39、来压缩其信息量。在一定意义上讲，编码压缩技息量。在一定意义上讲，编码压缩技术是实现图像传输与储存的关键。术是实现图像传输与储存的关键。 常见常见的成熟的编码压缩算法有图的成熟的编码压缩算法有图像的预测编码、变换编码、分形编码、像的预测编码、变换编码、分形编码、小波变换图像压缩编码等小波变换图像压缩编码等。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩（1）无损压缩）无损压缩 利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到统计冗余度理论限据而不引入任何失真，但压缩率受到统计冗余度理论限制，一般为制，一般为2:1到到5:1

40、。 多媒体多媒体应用中经常使用的无损压缩方法主要是基于应用中经常使用的无损压缩方法主要是基于统计的编码方案，如行程编码统计的编码方案，如行程编码(run length)、Huffman编码、算术编码和编码、算术编码和LZW编码等等。编码等等。 常用常用工具：工具：WinRar、WinZip、ARC等等 。（2） 有损压缩有损压缩 利用人类利用人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，以损失文件中某些信息为代价来换取较高的以损失文件中某些信息为代价来换取较高的压缩比压缩比，约约为几十为几十到到几百几百。有有损压缩损压缩是指是指压缩后的数据不能够完全还

41、原成压缩前压缩后的数据不能够完全还原成压缩前的数据的数据，与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。也称破坏，与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。也称破坏性压缩性压缩。常用常用于音频、图像和视频的压缩。于音频、图像和视频的压缩。 常用的有损压缩方法：常用的有损压缩方法：预测编码、变换编码预测编码、变换编码(主要是离散余主要是离散余弦变换方法弦变换方法)、基于模型编码、分形编码、适量量化编码等。、基于模型编码、分形编码、适量量化编码等。 常用压缩标准：常用压缩标准：JPEG、JPG2000、MPEG等等图效多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩（3） MPEGMPEG（Moving Pi

42、ctures Experts Group）即活动图像专家组，始建）即活动图像专家组，始建于于1988年，专门负责为年，专门负责为CD建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系统领域的技术专家。统领域的技术专家。MPEG标准标准主要有以下五个，主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及及MPEG-21等。其中等。其中MPEG-l和和MPEG-2是数字电视标准，其内容包括是数字电视标准，其内容包括MPEG电电视图像、视图像、MPEG声音及声音及MPEG系统等内容。系统等内容。多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩

43、（3） MPEGMPEG-4是是1999年发布年发布的的 基于基于内容的压缩编码标准，其目标是在异种结内容的压缩编码标准，其目标是在异种结构网络中能够实现较强的交互功能并且能够高度可靠地工作。构网络中能够实现较强的交互功能并且能够高度可靠地工作。MPEG-7是多媒体内容描述接口标准，其应用领域包括数字图书馆、多是多媒体内容描述接口标准，其应用领域包括数字图书馆、多媒体创作等。媒体创作等。MPEG-21是有关多媒体框架的协议，它致力于为是有关多媒体框架的协议，它致力于为多媒体多媒体传输和使用定义传输和使用定义一个标准化的、可互操作的和高度自动化的开放框架，解决了对象化的多媒一个标准化的、可互操作

44、的和高度自动化的开放框架，解决了对象化的多媒体接入以及使用不同的网络和体接入以及使用不同的网络和终端终端进行传输等问题，为多媒体信息的用户提进行传输等问题，为多媒体信息的用户提供透明而有效的电子交易和使用环境。供透明而有效的电子交易和使用环境。 常用常用图像文件图像文件格式格式BMP（ .bmp，标准，标准Windows图像格式图像格式）GIF（ .gif，使用，使用LZW压缩算法，压缩算法，支持多画面循环显示支持多画面循环显示）TIFF（ .tiff，位图图像格式），位图图像格式）PNG（.png，保留，保留GIF文件的文件的一些特性如：流式读一些特性如：流式读/写性能写性能 、透明性透明性

45、 、无损压缩等，同时增、无损压缩等，同时增加了一些新特性加了一些新特性）WMF（.wmf，剪贴画），剪贴画）多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩 常用常用视频文件格视频文件格 AVIAVI（.avi.avi）文件）文件 MOVMOV（.mov.mov）文件）文件 MPG/MPEG MPG/MPEG （.mpg/.mpeg.mpg/.mpeg）文件）文件 DATDAT（.dat.dat）文件文件 流式视频流式视频文件文件 RealMediaRealMedia格式格式ASFASF格式格式WMVWMV格式格式 多媒体信息编码和数据压缩多媒体信息编码和数据压缩 流式流式视频（视频（Stre

46、aming Video）简介）简介 流式视频采用流式传输。流式视频采用流式传输。 流式传输时，声音、影像或动画等多媒体信息由流媒体服务器向用户计算机连流式传输时，声音、影像或动画等多媒体信息由流媒体服务器向用户计算机连续、实时传送。续、实时传送。 音频和视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽音频和视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，延迟很长。流式传输时，声音、影像或的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，延迟很长。流式传输时，声音、影像或动画等媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户只需经过几秒或动画等媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看，同时文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下十数秒的启动延时即可进行观看，同时文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。载。 流式不仅大大缩短下载延时，而且不需要太大的缓存容量，也不占用本地的硬流式不仅大大缩短下载延时，而且不需要太大的缓存容量，也不占用本地的硬盘空间盘空间。