《多媒体技术》期末考试复习题及参考答案.docx
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《多媒体技术》期末考试复习题及参考答案
《多媒体技术》期末考试复习题及参考答案
多媒体技术复习题
（课程代码252244）
一、名词解释
1、数字视频：
2、奎斯特（Nyquist）理论：
3、行程长度编码（Run-LengthEncoding,RLE）：
4、线性编辑：
5、空间冗余：
6、图像：
7、视频：
8、时间冗余：
9、编码：
二、简答题
1、试说明为什么声音信号能被压缩？
2、阐述矢量图形与位图图像的区别。
3、简述获取图像素材的途径和操作方法。
4、试说明为什么CD唱盘的采样频率定为44100次/秒？
5、简述MPEG和JPEG的主要差别。
6、计算两分钟PAL制式120ⅹ90分辨率24位真彩色数字视频不压缩的数据量是多少字节（请写明计算过程）。
7、超文本和超媒体具有哪些特点？
8、把一台普通计算机变为多媒体计算机要解决的关键技术是哪些？
9、简述数据压缩技术的三个重要指标。
10、简述获取图形、静态图象和动态视频的方法。
11、多媒体技术的关键特性是什么？
12、简述数字音频的采样和量化。
三、应用题
1、简述线性编辑和非线性编辑非线性编辑系统的组成
2、传送的黑白图像如图4所示，包含8行、8列共64个像素，图中的像素位表示各个连续的像素点，像素值表示一个像素点的灰度值，分别用0，1，…，8表示。
88888888
88887777
77777777
66665555
55555333
33333333
33332222
11110000
二维黑白图像的像素数据
请写出其行程编码过程以及每一个行编码（要求书写编码过程）。
第一行用表示，
第二行用表示，
第三行用表示，
第四行用表示，
第五行用表示，
第六行用表示，
第七行用表示，
第八行用表示。
3、计算采样频率22.05 KHZ，16 位字长，双声道的音频信号播放 1 分钟， 所需占用存储器的容量为多少字节?
（列出公式，写出计算过程）
4、详述多媒体作品的制作流程。
5、程序设计语言与多媒体著作系统在多媒体集成时各有哪些优缺点？
6、信源符号及其概率如下：
a
a1
a2
a3
a4
a5
p（a）
0.5
0.25
0.125
0.0625
0.0625
求其Huffman编码，信息熵及平均码长。
7、详细说明模拟音频转换为数字音频的过程及相关理论。
8、什么是基于内容检索试述多媒体基于内容检索的过程基于内容检索的主要指标有哪些
9、一帧640×480分辨率的彩色图象，图象深度为24位，不经压缩，则一幅画面需要多少字节的存储空间按每秒播放30帧计算，播放一分钟需要多大存储空间一张容量为650MB的光盘，在数据不压缩的情况下，能够播放多长时间（列出公式，写出计算过程）
复习题参考答案
一、名词解释
1、数字视频：
数字视频就是以数字方式记录的视频信号。
而实际上它包括两方面的含义：
一是指将模拟视频数字化以后得到的数字视频；另一方面是指由数字摄录设备直接获得或由计算机软件生成的数字视频。
2、奎斯特（Nyquist）理论：
采样频率与声音频率之间有一定的关系。
只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原为原来的声音。
3、行程长度编码（Run-LengthEncoding,RLE）：
行程长度编码又叫游程长度编码，是数据压缩最简单的方法之一。
它是把一系列的重复值（如图像象素的灰度值）用一个单独的值再加上一个计数值来取代。
4、线性编辑：
线性编辑一般是指多台录放机之间拷贝视频的过程。
线性编辑的特点是，一旦转换完成就记录成了磁迹，无法随意修改。
5、空间冗余：
这是图像数据中经常存在的一种冗余。
在一幅图像中记录的可见景物的颜色，一般都有连续的有规则物体和规则背景的颜色分布，使图像数据在空间上表现出相关性。
6、图像：
通常把点阵图称为图像。
点阵图也叫位图（BitmapImage），是把一幅图划分为M行×N列，行与列的交点处为一个像素，把一幅彩色图分成M×N个像素点，每个象素点用若干个二进制为来表示该像素的颜色、亮度和属性。
7、视频：
就其本质而言是其内容随时间变化的一组动态图像，所以又叫运动图像或活动图像。
它是一种信息量最丰富、直观、生动、具体的成载信息的媒体。
9、时间冗余：
时间冗余是指在图像序列中，相邻帧图像之间有较大的相关性，序列图像是位于时间轴区间内的一组连续画面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置稍有不同，所以后一帧图像的数据和前一帧图像的数据有很多共同的地方，这种相关性就称为时间冗余。
9、编码：
所谓编码，就是按照一定的格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来,并在有效的数据中加入一些用于纠错、同步和控制的数据。
二、简答题
1、试说明为什么声音信号能被压缩？
答：
声音信号能进行压缩编码的基本依据是：
①声音信号中存在着很大的冗余度,通过识别和去除这些冗余度,便能达到压缩的目的。
②音频信息的最终接收者是人,人耳听觉中有一个重要的特点,即听觉的“屏蔽”。
它是指一个强音能抑制一个同时存在的弱音的听觉现象。
利用该性质,可以抑制与信号同时存在的量化噪音。
③对声音波形采样后,相邻样值之间存在着很强的相关性。
2、阐述矢量图形与位图图像的区别。
答：
矢量图形是以一组指令的形式存在的。
这些指令描述了一幅图中所包含的直线、曲线、圆、矩形、圆弧等的位置坐标、大小和形状等参数，也可以用更复杂的形式表示图像中的曲面、光照、材质等效果。
这种方法实际上是用数学方法来描述一幅图，然后变成许多的数学表达式，在编程时用计算机语言来表达。
计算和显示图形也往往能看到画图的过程。
绘制和显示矢量图形的软件通常称为绘图程序。
点阵图也叫位图（BitmapImage），它是把一幅图划分为M行×N列，行与列的交点处为一个像素，把一幅彩色图分成M×N个像素点，每个象素点用若干个二进制为来表示该像素的颜色、亮度和属性。
因此可以说一幅图由许多颜色不同、深浅不同的像素组成的。
像素是组成图像的最小单位，许许多多的像素构成一幅完整的图像。
在一幅图像中，像素越小，数据越多，则图像也就越清晰。
点阵图的图像文件记录的是组成点阵图的各像素的色度和亮度信息，颜色的种类越多，图像文件越大。
通常，点阵图可以表现的更自然和更逼真，更接近于实际观察到的真实场景。
矢量图形与图像在普通用户看来是一样的，而对多媒体信息制作来说是完全不同的。
同样一幅图，例如一个圆，若采用图形媒体元素表示，则数据文件中只需记录圆心坐标点半径及色彩编码；若采用图像元素表示，则数据文件中必须记录在哪些位置上有什么颜色的像素点。
所以图形的数据信息要比图像数据更有效、更精确，且数据量小。
3、简述获取图像素材的途径和操作方法。
获取图像的途径有：
（1）从Internet和图像素材库中获取。
直接打开Internet或素材库复制粘贴或下载即可。
（2）利用扫描仪获取图像。
扫描仪是直接的从印刷文件中获取图片的设备，电脑通过连接
扫描仪输入图片文件，用于图片软件的编辑。
（3）利用数码相机获取图像。
操作方法：
通过数码相机拍摄的图片导入个人电脑中，可以
作为图像软件进行编辑的素材。
（4）从视频文件中捕捉图像。
一般的视频播放器，例如暴风影音等自身都有截屏功能，
Windows也可以截屏，在视频文件中找到需要的情景，按下截屏键就可以截下所需文件，直
接用于图像编辑软件即可。
（5）通过屏幕拷贝获取图像。
利用Windows的快捷键Ctrl+C复制，Ctrl+V粘贴获得图像。
（6）利用画图程序创建图像。
可以利用画图程序自己画一些简单的图片并保存下来，就成为
图片软件编辑的原素材。
4、试说明为什么CD唱盘的采样频率定为44100次/秒？
答：
44100次/秒的采样频率值根据以下的原则确定：
人耳能够听见的最高声音频率为20kHz，为了避免高于20kHz的高频信号干扰采样，在进行采样之前，需要对输入的声音信号进行滤波。
考虑到滤波器在20kHz处大约有10％的衰减,因此再将其提高10％成为22kHz。
这个值再乘以2就得到44kHz的采样频率。
但是,为了能够与电视信号同步，PAL电视的场扫描为50Hz,NTSC电视的场扫描为60Hz，所以取50和60的整数倍，选用了44,100Hz（或4.7kHz）作为激光唱盘声音的采样标准。
5、简述MPEG和JPEG的主要差别。
答：
MPEG视频压缩技术是针对运动图象的数据压缩技术。
为了提高压缩比，帧内图象数据和帧间图象数据压缩技术必须同时使用。
MPEG通过帧运动补偿有效地压缩了数据的比特数，它采用了三种图象，帧内图、预测图和双向预测图。
有效地减少了冗余信息。
对于MPEG来说，帧间数据压缩、运动补偿和双向预测，这是和JPEG主要不同的地方。
而JPEG和MPEG相同的地方均采用了DCT帧内图象数据压缩编码。
在JPEG压缩算法中，针对静态图象对DCT系数采用等宽量化，而是MPEG中视频信号包含有静止画面（帧内图）和运动信息（帧间预测图）等不同的内容，量化器的设计不能采用等宽量化需要作特殊考虑。
从两方面设计，一是量化器综合行程编码能使大部分数据得到压缩；另一方面是通过量化器、编码器使之输出一个与信道传输速率匹配的比特流。
6、计算两分钟PAL制式120ⅹ90分辨率24位真彩色数字视频不压缩的数据量是多少字节（请写明计算过程）。
答案：
2ⅹ60ⅹ25ⅹ120ⅹ90ⅹ24/8=97，200，000B≈97.2MB
7、超文本和超媒体具有哪些特点？
答：
超文本和超媒体的特点包括：
（1）多种媒体信息。
超文本的基本信息单元是节点，它可以包含文本、图形、图象、动画、音频和视频等多种媒体信息，而且它的信息表现方式和大小等都可根据所要表现的主题自由选择、组合，不需要严格的定义。
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（2）网络结构形式。
超文本从整体来讲是一种网络的信息结构形式，按照信息在现实世界中的自然联系以及人们的逻辑思维方式有机地组织信息，使其表达的信息更接近现实生活。
（3）交互特性 。
信息的多媒体化和网络化是超文本静态组织信息的特点，而交互性是人们在浏览超文本时最重要的动态特征。
8、把一台普通计算机变为多媒体计算机要解决的关键技术是哪些？
答：
把一台普通计算机变为多媒体计算机要解决的关键技术包括四个方面：
（1）视频音频信号的获取技术；
（2）多媒体数据压缩编码和解码技术；（3）视频音频数据的实时处理和技术；（4）视频音频数据的输出技术。
9、简述数据压缩技术的三个重要指标。
答：
数据压缩技术的三个重要指标为：
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（1）压缩前后所需的信息存储量之比要大； _"S）b€f.B:
NTN6j
（2）实现压缩的算法要简单，压缩、解压缩速度快，尽可能地做到实时压缩和解压缩；（3）恢复效果要好，要尽可能的完全恢复原始数据。
10、简述获取图形、静态图象和动态视频的方法。
答：
多媒体计算机最常用的图象有三种：
图形、静态图象和动态视频（也称视频），获得这三种图象可用下述方法：
（1）计算机产生彩色图形、静态图象和动态图象；
（2）用彩色扫描仪，扫描输入彩色图形和静态图象；（3）用视频信号数字化仪，将彩色全电视信号数子化后，输入到多媒体计算机中，可获得静态和动态图象。
11、多媒体技术的关键特性是什么
（1）多样性。
多维性指的是多媒体技术中信息媒体种类的多样化。
（2）交互性。
多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用
户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。
（3）集成性。
集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成
和处理这些媒体的设备的集成。
（4）实时性。
当用户给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制。
（5）高质量。
随着多媒体技术的发展，多媒体给用户的感受质量将更全方位，质量更高。
12、简述数字音频的采样和量化。
答：
数字音频的采样和量化为：
（1）数字音频的采样：
模拟声音在时间上是连续的，而数字音频是一个数字序列，在时间上只能是断续的。
因此当把模拟声音变成数字声音时，需要每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值，称之为采样，采样的时间间隔称为采样周期。
（2）数字音频的量化：
在数字音频技术中，把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表示。
模拟电压的幅值仍然是连续的，而用数字表示音频幅度时，只能把无穷多个电压幅度用有限个数字表示，即把某一幅度范围内的电压用一个数字表示，这称之为量化。
13、简述线性编辑和非线性编辑非线性编辑系统的组成
答：
线性编辑：
线性编辑一般是指多台录放机之间拷贝视频的过程。
线性编辑的特点是，一旦转换完成就记录成了磁迹，无法随意修改。
非线性编辑：
是建立在计算机平台上的视频应用系统。
非线性编辑系统是将素材全部量化成数字，储存在硬盘上，以帧或文件的方式迅速准确地存取素材，进行编辑的方式。
非线性编辑系统的组成：
非线性编辑设备是计算机技术和数字化电视技术结合的产物，主要有三部分组成：
计算机平台、音、视频处理卡和非线性编辑软件。
三、应用题
1、简述线性编辑和非线性编辑非线性编辑系统的组成
答：
线性编辑：
线性编辑一般是指多台录放机之间拷贝视频的过程。
线性编辑的特点是，一旦转换完成就记录成了磁迹，无法随意修改。
非线性编辑：
是建立在计算机平台上的视频应用系统。
非线性编辑系统是将素材全部量化成数字，储存在硬盘上，以帧或文件的方式迅速准确地存取素材，进行编辑的方式。
非线性编辑系统的组成：
非线性编辑设备是计算机技术和数字化电视技术结合的产物，主要有三部分组成：
计算机平台、音、视频处理卡和非线性编辑软件。
2、传送的黑白图像如图4所示，包含8行、8列共64个像素，图中的像素位表示各个连续的像素点，像素值表示一个像素点的灰度值，分别用0，1，…，8表示。
88888888
88887777
77777777
66665555
55555333
33333333
33332222
11110000
二维黑白图像的像素数据
请写出其行程编码过程以及每一个行编码（要求书写编码过程）。
第一行用表示，
第二行用表示，
第三行用表示，
第四行用表示，
第五行用表示，
第六行用表示，
第七行用表示，
第八行用表示。
解：
行程编码编码过程
用行程编码对这幅黑白图像进行编码，
第一行用（8,8）表示，
第二行用（4,8）和（4,7）表示，
第三行用（8,7）表示，
第四行用（4,6）和（4,5）表示，
第五行用（5,5）和（3,3）表示，
第六行用（8,3）表示，
第七行用（4,3）和（4,2）表示，
第八行用（4,1）和（4,0）表示。
3、计算采样频率22.05 KHZ，16 位字长，双声道的音频信号播放 1 分钟， 所需占用存储器的容量为多少字节?
（列出公式，写出计算过程）
解：
存储量（字节/秒）=（采样频率×量化字长×声道数）/8
存储量（字节/分）=（采样频率×量化字长×声道数×60）/8=（22.05×1000×16×2×60）/8（3）=5.29MB
4、详述多媒体作品的制作流程。
答：
多媒体产品的制作要求有一个完整的设计创作的过程，在进行产品制作之前，首先要对所设计的产品有一个整体的构想，确定多媒体作品的内容，并由此确定适合的多媒体制作工具。
多媒体制作的过程如下：
（1）选定多媒体产品的内容、框架和制作工具
制作多媒体产品首先要了解实际情况，根据制作的目的及应用领域确定产品的框架，并选择合适的多媒体创作工具。
（2）设计剧本、编写脚本
编写脚本实际是一个剧本创作的过程，剧本编导人员编写脚本时，应该确定目标、策略等内容，并按照这些内容的关系分出主次轻重，合理的进行安排和组织。
（3）界面设计
界面是一个窗口，它将不同的元素进行编排，并使之成为一个连贯的整体。
界面的布局设计是否合理影响整个多媒体产品的质量，要在突出主体的前提下，使各个媒体之间相互协调，强调整体的美观。
可以采取重点内容闪烁或处理成热区，将它与其它信息区分开，以吸引用户的注意视线。
同时处理好背景与媒体、媒体与媒体之间的色彩协调，根据主体内容选择合适的色彩基调，围绕色彩基调突出主体，形成统一的色彩风格。
（4）各种媒体素材的准备
根据作品要求，利用各种工具软件搜集整理素材，包括文字编辑、音响效果、录制编辑旁白、动画制作及视频信号的采集处理等工序。
（5）集成制作
一旦多媒体素材和剧情构思完成，软件工程师就成为整个工作的主导者，他们的主要任务就是利用多媒体创作工具按照剧情构思编写程序和组织多媒体数据，最终实现多媒体产品，经过反复测试修改后打包形成正式产品发行。
5、程序设计语言与多媒体著作系统在多媒体集成时各有哪些优缺点？
答：
采用程序设计语言的开发方法，通常使用的程序语言有C、C++或PASCAL等，这些编程语言控制灵活，功能强大，能够适应开发范围广大、控制功能复杂的各种类型的多媒体应用软件。
可以编写出许多独有的多媒体用户界面和多媒体控制功能，并且可以尽可能少地占有计算机本身的资源（这一点对多媒体软件开发有着很重要的意义，多媒体软件往往对计算机配置要求很高，利用程序设计语言可以弥补）。
用程序设计语言来开发多媒体软件的最大优点是让多媒体软件执行的速度尽可能地快，由于多媒体软件要处理大量多媒体数据，更受CD-ROM驱动器的数据传送率的限制，所以，软件的运行往往较慢，用这种方法来开发多媒体软件，经过优化、编译和连接后，软件的运行速度往往比用解释性的多媒体著作系统开发出来的软件运行要快的多。
当然，用程序设计语言来进行多媒体软件的开发也有许多劣势，主要表现在对开发人员本身的计算机技术水平要求比较高，除了要求熟悉开发所用的语言外，还需要了解其它多媒体方面的计算机知识。
同时，因为能用这种方法进行开发的人员较少，所以开发的成本相应的较高。
最主要的是用程序设计语言来开发多媒体应用软件，所需要的时间远远比用著作系统来开发软件需要的时间长。
另外，在软件的修改和维护方面，用这种方法也比用著作系统要困难一些。
多媒体著作系统是一类特殊的集成软件开发环境，它的目标是提供一种简单易用的开发环境，在这种环境下，不需要有很多的专业知识，通过人机对话、菜单选择等简便方法，几乎不需要进行复杂的编程，就可以设计开发出多媒体应用软件。
著作系统给多媒体软件的开发带来了极大的方便，它主要的优点在于大大缩短了多媒体软件开发的时间，在多媒体资料准备充分的情况下，一个简单的多媒体应用软件用著作系统进行开发，一般只需要几天时间就可以完成。
著作系统的使用也很方便易学，通常它们都带有自己的多媒体使用说明软件，一般花几天时间就可以初步掌握使用的方法。
著作系统的用户界面一般为图形方式，并包含许多有特色的功能，方便用户使用。
一些著作系统还含有大量的样板例程供用户在计算机制作时参考。
除此以外，著作系统往往自己带有简单实用的用于图像信息和视频信息的加工处理软件，同时，还配有一些音库、图片库和影视资料库，方便用户在开发时使用。
当然，著作系统也有其自身的缺点，首先是开发后的多媒体软件运行速度往往比较慢，这是由于用著作系统开发的软件一般为解释性的程序，在运行时，它要借助于著作系统来对程序数据进行解释，然后才执行，所以它的运行速度明显要慢于用程序设计语言（如C语言）开发、编译后的软件运行速度。
其次，用著作系统开发出来的软件的运行往往也还需要著作系统的一部分系统软件（常常称为播放系统）支持，相对来说，这种多媒体软件的运行对计算机软、硬件的要求就比较高----需要较多的存储空间和较多的计算机其它资源。
另外，如果多媒体软件是用著作系统开发出来的，那么它的功能和性能等就会受到著作系统本身的制约，换句话说，它的功能和性能等就限制在著作系统提供的范围内，著作系统不提供的功能，软件就无法实现。
最后，一般著作系统的价格也往往高于程序设计语言。
6、信源符号及其概率如下：
a
a1
a2
a3
a4
a5
p（a）
0.5
0.25
0.125
0.0625
0.0625
求其Huffman编码，信息熵及平均码长。
解：
a10.5----------------------------------------------------------------0----------0
a20.25----------------------------------------------0------0.5------110
a30.125--------------------------0------0.25-------1110
a40.625-------0-----0.125------11110
a50.625-------11111
则：
a1=0a2=10a3=110a4=1110a5=1111
信息熵：
a1-a5码长分别为1，2，3，4，4
则平均码长
7、详细说明模拟音频转换为数字音频的过程及相关理论。
答：
对模拟音频数字化过程涉及到音频的采样、量化和编码。
采样和量化的过程可由A/D转换器实现。
A/D转换器以固定的频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。
经采样和量化后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波文件。
1、采样
信息论的奠基者香农（Shannon）指出：
在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数，这是采样定理的基本内容。
为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分割，这种方法称为采样（Sampling）。
采样的过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。
该时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频率。
采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。
采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特（Nyquist）理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。
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2、量化
采样只解决了音频波形信号在时间坐标（即横轴）上把一个波形切成若干个等分的数字化问题，但是还需要用某种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值大小。
该值的大小影响音量的高低。
我们把对声波波形幅度的数字化表示称之为“量化”。
量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区段的集合，把落入某个区段内的样值归为一类，并赋于相同的量化值。
如何分割采样信号的幅度呢我们还是采取二进制的方式，以８位（bit）或16位（bit）的方式来划分纵轴。
3、编码
模拟信号量经过采样和量化以后，形成一系列的离散信号——脉冲数字信号。
这种脉冲数字信号可以一定的方式进行编码，形成计算机内部运行的数据。
所谓编码，就是按照一定的格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来，并在有用的数据中加入一些用于纠错、同步和控制的数据。
在数据回放时，可以根据所记录的纠错数据判别读出的声音数据是否有错，如在一定范围内有错，可加以纠正。
8、什么是基于内容检索试述多媒体基于内容检索的过程基于内容检索的
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