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多媒体思考题
多媒体技术基础复习（结合讲义）
第一章多媒体技术概述
1.媒体、多媒体、多媒体技术的概念，多类媒体分几类？
媒体是信息表示和传输的载体。
例如：
文字、语言、电视等。
多媒体”是英文“Multimedia”的译文，是信息交流各种媒体的总称。
多媒体技术就是利用计算机综合处理声、文、图等多媒体信息的技术。
多媒体的分类如下：
a感觉媒体（perception medium）：
指能直接作用于人的感官（视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉）、使人能直接产生感觉的一类媒体。
如人类的各种语言、音乐，自然界的各种景色、声音、图像、图形、计算机系统中的文字、数据和文件等都属于感觉媒体。
b表示媒体（presentation medium）：
是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的一种媒体。
其目的是更有效地将感觉媒体从一地向另外一地传送再现，便于加工和处理。
表示媒体以各种编码方式来描述，如语言编码、文本编码、图像编码等。
c显示媒体（displaymedium）：
显示媒体是指感觉媒体与通信的电信号之间转换用的一类媒体。
显示媒体又可分为输入显示媒体（如键盘、摄像机、光笔、话筒等）和输出显示媒体（如显示器、喇叭、打印机等）。
d存储媒体（storagemedium）：
存储媒体用于存放表示媒体（感觉媒体数字化后代码），以便计算机随时处理、加工和调用信息编码的载体。
这类媒体有硬盘、软盘、磁带、RAM及CD-ROM光盘等。
e传输媒体（transmissionmedium）：
传输媒体是用来将表示媒体从一处传送到另一处的物理载体，即信息通信的载体。
如双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。
f交换媒体（exchangeMedium）：
是交换信息或数据的媒体，他们可以是存储媒体、传输媒体或者两者的某种结合。
2．多媒体技术主要有什么特点？
多媒体技术的集成性、实时性和交互性这三个显著的特点
3．多媒体技术包括那些关键技术？
促进多媒体技术走向成熟的因素很多，但其中的关键技术是多媒体计算机和多媒体信息压缩技术，也包括多媒体信息的获取与输出技术、多媒体信息的存储技术、多媒体信息的检索技术、多媒体网络技术、多媒体数据库、超文本与超媒体、虚拟现实、人机交互技术、分布式多媒体系统等。
4．简述多媒体技术发展的几个方面。
P4-p9
5．举例说明多媒体技术应用。
第二章媒体及媒体处理概述
1．媒体有哪些综合性质和特点?
（p13）
a各种媒体具有不同特点和性质；b.媒体具有空间性质；c.媒体的时间性质；d.媒体的语义特性；e.媒体结合的效果特性。
2.从数据管理的角度，多媒体数据有哪些的特点？
（p14）
a数据的表示方式繁多，复杂程度不一；b.多媒体数据具有一定的时域特征；c.数据量通常很大且富于变化；d.所包容的信息量大；e.多媒体数据内部有着各种复杂的约束关系；f．多媒体数据的输入输出不同
3.简述主要的图像处理过程？
写出图象处理的工具软件。
（P20）
①图像数据的压缩：
图像的数据量很大，一般要经过压缩后才进行存储和传输。
在这个处理过程中，所选的压缩算法对图像质量会产生影响。
若采用无损压缩，压缩比不会太高，而采用有损压缩，则可能会对图像质量有影响，这就要选取合适的折中方法。
另外，压缩也会对实时性产生影响，具有一定的延迟。
在应用时应充分考虑压缩和解压的时间延迟问题。
当图像系统中由硬件完成压缩和解压时，可大大缩短由压缩和解压带来的时间延迟。
②图像质量（或效果）的优化：
因各种因素，采集的原始图像效果不太好，不很清晰，甚至由于外界噪声产生杂色、杂斑等。
图像质量的优化就是要根据具体应用要求，对图像分别进行图像增强、噪声过滤、畸变校正、亮度调整、色度调整等处理，使得图像满足清晰显示的需要。
但一幅好图像的获得，不能完全依赖于图像优化，更重要的是原始图像的效果。
图像的优化，只能算是一种补救的措施。
③图像的编辑：
将图像素材转化成为最终可用的图像，还需进行图像剪裁、图像旋转、图像缩放、图像修改、图像综合、叠加等编辑操作，图像编辑可以将原始图像中的不足之处去掉或修补，也可以将几幅图像综合成一幅，还可以把文字、图形等增加进图像中，成为图像中的一个组成部分。
④图像格式转换：
不同来源的图像格式不同，为了能应用就必须转换。
但转换的原则是不应对图像质量有很大的影响。
图像的处理是比较复杂的工作，也是专业化的研究领域。
值得庆幸的是，现在已经有了许多十分优秀的图像处理软件，如Photoshop、Paintbrush等，并且已经得到广泛的应用。
4.给出常见的几种动态图象及主要的参数。
（p24）
动画、影响视频。
主要参数：
帧速、图象分辨率、数据量、图像质量等。
5列出常用几种声音的频带、数字化参数。
（P28）
表2.3.3数字化几种质量的声音的参数
质量
频率范围（Hz）
AD位数
采样频率
数据率（Kb/s）
说明及应用
电话
200~3400
8
8kHz
单通道8
电话使用µ率编码，动态范围是13位。
AM
50~7000
8
11.025kHz
单通道11.0
可应用于伴音或解说词。
FM
50~15000
16
22.050kHz
双通道88.2
可应用于伴音及各种音响效果。
CD
20~20000
16
44.1kHz
双通道176.4
应用于高质量要求的场合。
DAT
20~20000
16
48kHz
双通道192.0
6．什么叫做MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）？
它有什么特点？
（1）音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。
（2）文件比较小；容易编辑等
MIDI是1983年世界上主要电子乐器制造商（Yamaha、Roland等）为了把电子乐器与计算机相连而制定的一个标准，它将电子乐器键盘的弹奏信息记录下来，包括键名、力度、时值长短等，这些信息称之为MIDI信息，是乐谱的一种数字式描述。
当需要播放时，只需从相应的MIDI文件中读出MIDI消息，生成所需要的乐器声音波形，经放大后由扬声器输出。
第三章数据压缩原理
1为什么多媒体数据能够被压缩？
（p35）
①首先是因为多媒体数据中存在着冗余数据，包括空间冗余、时间冗余、信息熵冗余、结构冗余、知识冗余、统计冗余等等。
②作为多媒体信息的主要接受者，人的视觉和听觉都有其固有的生理特性，如人类视觉有“视觉遮盖效应”，即人对亮度信息很敏感，而对边缘的急剧变化不敏感；同样，听觉也存在类似的生理特性，即人对部分频率的音频信号不敏感。
因此，可以利用人类听觉视觉特性，去除一些人的生理特性对其不敏感的信息，从而实现对数据的压缩。
2．给出数据压缩的概念、衡量数据压缩技术的三个重要的技术指标。
（p35）
数据压缩是指在保持一个可以接受的逼真度损失的情况下采用尽可能少的数码来表示信源。
它通过减少信号空间存储量，使信号能安排到给定的消息集或数据样本集中。
所谓信号空间是指：
物理空间（如存储器、磁盘、磁带等数据存储介质）、时区空间（如传输给定消息集合所需要的时间）、电磁频谱区域（如为传输给定消息集合所要求的带宽等）。
①压缩比要大，压缩比=原来每个像素的二进制位数/压缩后每个像素的二进制位数。
②实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度要快，尽可能地做到实时压缩解压。
③数据恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据。
音频、视频数据的恢复效果通常用5分制直观打分法评价。
3．压缩编码方法可以分为哪两大类？
（35）给出每类常用的三种压缩方法的名称？
一类是冗余压缩法，也称无损压缩法、熵编码；另一类是熵压缩法，也称有损压缩法。
4什么是唯一可译变长即时码？
可用什么方法检验？
（p37）
编码唯一可译,但长度不一，其编码不能作为其他编码的前缀。
检验变长码是否是唯一可译的即时码，可以用码树图方法。
5．有8个信源符号
…
，若每个符号出现的概率pi分别为0.39、0.18、0.11、0.10、0.07、0.06、0.05、0.04，请作图求出该信源的Huffman编码。
（p38）
图3.2.2Huffman编码过程示例
6．已知信源xi和其概率pi为
，进行S-F编码的过程如图3.2.3所示。
（p39）
图3.2.3Shannon-Fano编码
7．简述算术编码的原理及特点？
（p39）
8．简述行程编码的原理及特点？
（p38）
9．简述LZW编解码的原理（43）（最大特点是动态的形成编解码表、且是无损压缩）
在进行LZW编码时，首先将原始的数据分成多个数据段，每个数据段都单独进行压缩。
数据段大小依据计算机内存而定，一般大约为8K字节。
这样压缩的和未压缩的数据段都能保留在内存中，且又能接近最优的压缩比。
LZW编码是围绕一个转换表或字串表来完成的，它将输入字符映象到编码中，使用可变长代码，最大代码长度为12位，这个字串表对于每个数据段都不同，并且不必保留给解压缩程序，因为解压缩过程中能自动建立完全相同的字串表。
10．预测编码的特点是？
（用较少的位数表示预测与数据形成的差分值，是有损压缩）
11．自适应脉冲编码调制（APCM）的基本思想是什么？
根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术。
这种自适应可以是瞬时自适应，即量化阶的大小每隔几个样本就改变，也可以是音节自适应，即量化阶的大小在较长时间周期里发生变化。
12．差分脉冲编码调制（DPCM）的基本思想是什么？
利用样本与样本之间存在的信息冗余度来进行编码的一种数据压缩技术。
这种技术是根据过去的样本去估算（estimate）下一个样本信号的幅度大小，这个值称为预测值，然后对实际信号值与预测值之差进行量化编码，从而就减少了表示每个样本信号的位数。
它与脉冲编码调制（PCM）不同的是，PCM是直接对采样信号进行量化编码，而DPCM是对实际信号值与预测值之差进行量化编码，存储或者传送的是差值而不是幅度绝对值，这就降低了传送或存储的数据量。
此外，它还能适应大范围变化的输入信号。
13自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）的两个基本思想是什么？
ADPCM综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。
它的核心想法是：
1利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶（step-size）去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值。
2使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。
14．结合图说明DPCM编码的原理？
15．结合图说明自适应的差分脉码调制（ADPCM）的原理。
ADPCM方框图
16．从变换编码的步骤说明其原理。
（p49）（通常压缩比大、运算量大，常为有损压缩）
变换编码系统分三个步骤压缩数据：
变换、变换域采样和量化。
变换本身并不进行数据压缩，它只把信号映射到另一个域，使信号在变换域里容易进行压缩，变换后的样值更独立和有序。
这样，量化操作通过比特分配可以有效地压缩数据。
在对量化的变换样值进行比特分配时，要考虑使整个量化失真最小。
第四章数据压缩标准
1．列出你所知道的听觉系统的特性。
响度感知,音高感知,掩蔽效应
2．什么叫做听阈？
什么叫做痛阈？
（1）当声音弱到人的耳朵刚刚可以听见时，称此时的声音强度为“听阈”
（2）当声音强到人的耳朵刚刚感到疼痛时，称此时的声音强度为“听阈”。
实验表明，如果频率为1kHz的纯音的声强级达到120dB左右时，人的耳朵就感到疼痛，这个阈值称为“痛阈”。
3．什么叫做频域掩蔽？
什么叫做时域掩蔽？
（1）强纯音掩蔽在其附近同时发声的弱纯音，这种特性称为频域掩蔽。
（2）在时间方向上相邻声音之间的掩蔽，这种特性称为时域掩蔽。
4．MPEG-1的层1、2和3编码分别使用了听觉系统的什么特性？
层1：
频域掩蔽特性
层2：
频域掩蔽特性，时间掩蔽特性
层3：
频域掩蔽特性，时间掩蔽特性
5.MPEG-1的层1、2和3编码器的声音输出速率范围分别是多少？
层1：
384kb/s
层2：
256～192kb/s
层3：
128～112kb/s
6．MPEG-1的声音质量是：
AM，FM，电话，near-CD，CD-DA。
□AM□FM□电话√□near-CD□CD-DA
7什么叫做5.1声道立体环绕声？
什么叫做7.1声道立体环绕声？
（1）“5.1环绕声”也称为“3/2-立体声加LFE”，其中的“.1”是指LFE声道。
它的含义是播音现场的前面可有3个喇叭声道（左、中、右），后面可有2个环绕声喇叭声道，LFE是低频音效的加强声道。
7.1声道环绕立体声与5.1类似，前面增加了左中、右中。
8简述MPEG-2AAC的特性。
MPEG-2AAC是MPEG-2标准中的一种非常灵活的声音感知编码标准。
它使用听觉系统的掩蔽特性来减少声音的数据量，并且通过把量化噪声分散到各个子带中，用全局信号把噪声掩蔽掉。
AAC支持的采用频率可从8kHz到96kHz，AAC编码器的音源可以是单声道的、立体声的和多声道的声音。
AAC标准可支持48个主声道、16个低频音效加强通道LFE、16个配音声道或者叫做多语言声道和16个数据流。
MPEG-2AAC在压缩比为11:
1，即在每个声道的数据率为（44.1×16）/11=64kb/s，而5个声道的总数据率为320kb/s的情况下，很难区分还原后的声音与原始声音之间的差别。
与MPEG-Audio层2相比，MPEG-2AAC的压缩率可提高1倍，而且质量更高，与MPEG的层3相比，在质量相同的条件下数据率是它的70%。
9.什么叫做自然声音？
什么叫做合成声音？
自然声音通常是指人、动物等发出的声音、弹奏乐器或其他音源自然发出的声音。
合成声音通常指合成器生成的声音，如MIDI。
10.按照JPEG标准的要求，一幅彩色图像经过JPEG压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，问此时的最大压缩比是多少？
24:
1
11.JPEG压缩编码算法的主要计算步骤是：
①DCT变换，②量化，③Z字形编码，④使用DPCM对直流系数（DC）进行编码，⑤使用RLE对交流系数（AC）进行编码，⑥熵编码。
假设计算机的精度足够高，问在上述计算方法中，哪些计算对图像的质量是有损的？
哪些计算对图像的质量是无损的？
（1）DCT变换：
无损；
（2）量化：
有损；（3）Z字形编码：
无损；（4）使用DPCM对直流系数（DC）进行编码：
无损；（5）使用RLE对交流系数（AC）进行编码：
无损；（6）熵编码：
无损。
12.电视图像数据压缩的依据是什么？
根据人的视觉特性和电视图像数据自身的冗余特性。
注：
人的视觉系统具有的两种特性可以用来压缩电视图像数据。
一是人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低，利用这个特性可以把图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不察觉；二是人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度，利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。
13.MPEG-1编码器输出的电视图像的数据率大约是多少？
1.15Mb/s
14.MPEG专家组在制定MPEG-1/-2Video标准时定义了哪几种图像？
哪种图像的压缩率最高？
哪种图像的压缩率最低？
（1）MPEG专家组定义了三种图像：
帧内图像I（intra），预测图像P（predicted）和双向预测图像B（bi-directionallyinterpolated）。
（2）双向预测图的压缩率最高，帧内图像的压缩率最低。
15.有人认为“图像压缩比越高越好”。
你对这种说法有何看法？
在图像压缩算法中，为了获得比较高的压缩率，通常要采用有损压缩。
这就意味压缩率越高，图像的质量损失越大，重构图像的质量将会越低。
16.有人说“MPEG-1编码器的压缩比大约是200:
1”。
这种说法对不对？
为什么？
不对。
理由：
（1）电视图像的子采样（4：
1：
1）不是MPEG编码器的功能，
（2）电视图像画面尺寸（如PAL制720×576）的降采样（变成360×288）也不属于MPEG编码器的功能。
17.电视图像的空间分辨率和时间分辨率是什么意思？
空间分辨率：
图像的尺寸。
例如，PAL制图像尺寸：
720×576，360×288。
时间分辨率：
图像的帧数/每秒钟。
例如，PAL制电视图像的时间分辨率为30帧/秒，NTSC电视图像的时间分辨率为25帧/秒，电影图像的时间分辨率为24帧/秒。
18.MPEG-1,-2,-4和-7的目标是什么？
MPEG-1处理的是标准图像交换格式的电视，即NTSC制为352像素×240行/帧×30帧/秒，PAL制为352像素×288行/帧×25帧/秒，压缩的输出速率定义在1.5Mb/s以下。
这个标准主要是针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络而开发的，用于在CD-ROM上存储数字影视和在网络上传输数字影视。
MPEG-2标准是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准，是MPEG-1的扩充。
MPEG-2提供位速率的可变性能功能，其最基本目标是：
位速率为4～9Mb/s，最高达15Mb/s。
MPEG-4是为视听数据的编码和交互播放开发算法和工具，是一个数据速率很低的多媒体通信标准。
MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够高度可靠地工作，并且具有很强的交互功能。
MPEG-7的名称叫做多媒体内容描述接口，目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。
这些媒体材料可包括静态图像、图形、3D模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。
在某些情况下，数据类型还可包括面部特性和个人特性的表达。
第五章数字电视技术基础
1PAL制彩色电视使用什么颜色模型？
NTSC制彩色电视使用什么颜色模型？
计算机图像显示使用什么颜色模型？
（1）PAL制彩色电视：
YUV
（2）NTSC制彩色电视：
YIQ
（3）计算机图像显示设备：
RGB
2用YUV或YIQ模型来表示彩色图像的优点是什么？
为什么黑白电视机可看彩色电视图像？
（1）YUV表示法的一个优点：
它的亮度信号（Y）和色度信号（U，V）是相互独立的，因此可以对这些单色图分别进行编码；另一个优点：
可以利用人眼的特性来降低数字彩色图像所需要的存储容量。
YIQ同样具有YUV的这两个优点。
（2）黑白电视能接收彩色电视信号的道理是利用了YUV/YIQ分量之间的独立性。
3在RGB颜色空间中，当R=G=B，且为任意数值，问计算机显示器显示的颜色是什么颜色？
灰色
4在HSL颜色空间中，当H为任意值，S=L=0时，R，G和B的值是多少？
当H＝0,S=1,L＝0.5，R，G和B的值是多少?
当H为任意值，S=L=0时，R=G=B=0
当H＝0,S=1,L＝0.5，R＝1，G＝B＝0
5．打开Windows95/98/2000中的“画图”→“颜色编辑”→程序，在RGB和HSL转换栏中，如果R=G=B＝255，问H,S和L的值分别为多少？
分别改变R，G和B的值，观察H，S和L的值的变化。
如果R=G=B＝255，H＝160，S=0,L=240。
6．什么叫做γ校正？
在计算机中找一幅彩色图像，使用MicrosoftOffice97/2000中的MicrosoftPhotoEditor或者其他图像处理软件显示该图像，然后使用γ校正功能修改γ值，观察图像有什么变化。
（1）在屏幕上显示用离散量表示的色彩时采用的一种色彩调整技术。
计算机显示器和电视采用的阴极射线管产生的光亮度与输入的电压不成正比，而是等于以某个常数为底，以输入电压为指数的数，这个常数称为γ，它的值随显示器的不同而改变，一般在2.5左右。
（2）（略）
7．什么是颜色空间？
对人、显示设备和打印设备，通常采用什么颜色参数来定义颜色？
（1）颜色空间：
表示颜色的一种数学方法，人们用它来指定和产生颜色，使颜色形象化。
（2）对于人来说，可以通过色调、饱和度和明度来定义颜色；对于显示设备来说，人们使用红、绿和蓝磷光体的发光量来描述颜色；对于打印或者印刷设备来说，人们使用青色、品红色、黄色和黑色的反射和吸收来产生指定的颜色。
8．什么叫做颜色系统（即颜色体系）？
简要说明组织和表示颜色的两种方法。
（1）组织和表示颜色的方法。
（2）两种方法：
颜色模型（colormodel），编目系统（catalogingsystem）。
注：
（1）颜色模型：
在台式机排版和图形艺术中，表示颜色的任何一种方法或约定。
在图形艺术和印刷领域，颜色常用Pantone（公司）颜色匹配系统；在计算机图形学方面，以下任何一种不同的色彩系统都可以描述色彩：
HSB（色调，饱和度和亮度），CMY（青，品红，黄）和RGB（红，绿，蓝）。
（2）颜色空间是颜色模型最普通的例子，RGB,HSB,CMY,CIEXYZ,CIELAB，CMYK和颜色的光谱描述方法都是颜色模型。
9.电视机和计算机的显示器各使用什么扫描方式？
电视机通常使用隔行扫描；计算机的显示器通常使用非隔行扫描。
10.ITU-RBT.601标准规定PAL和NTSC彩色电视的每一条扫描线的有效显示像素是多少?
720
11.什么叫做S-Video？
它的连接器结构是什么样？
质量较高的一种电视技术，用这种技术录制和处理电视时亮度信号（Y）和色差信号（C）是分开进行的。
S-Video是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案。
使用S-Video有两个优点：
（1）减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。
（2）不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。
S-VHS和Hi-8摄像机以及盒式录像机（videocassetterecorder，VCR）使用这种技术，它比标准的VHS和8毫米格式的设备提供质量比较高的彩色图像。
在使用S-video技术的设备上，电视信号的输出除含有分离的亮度（Y）和色差信号（C）输出外，还有复合彩色全电视信号。
S-video设备与其他设备连接的连接器使用S-video连接器，而不是普通的RCA连接器。
有些电视图像卡和高档家用录像机（VCR）可以支持这种信号。
14.对彩色图像进行子采样的理论根据是什么？
人的视觉系统所具有的两种特性。
一是人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低，利用这个特性可以把图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不察觉；二是人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度，利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。
子采样是压缩彩色电视信号的一种技术。
15.图像子采样是在哪个彩色空间进行的？
YCbCr
16.一幅YUV彩色图像的分辨率为720×576。
分别计算采用4:
2:
2、4:
1:
1和4:
2:
0子采样格式采样时的样本数。
（1）4:
4:
4这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、4个红色差Cr样本和4个蓝色差Cb样本，这就相当于每个像素用3个样本表示。
720×576×3＝1244160
（2）4:
2:
2这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2个红色差Cr样本和2个蓝色差Cb样本，平均每个像素用2个样本
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