北华大学多媒体通信技术期末复习.docx

1、北华大学多媒体通信技术期末复习1.多媒体系统有哪几部分组成 2.图形和图像有何区别 3.什么是变换编码 4.说明多媒体创作工具的类型与特征1.答：多媒体系统的主要部分有：计算机硬件、多媒体计算机所配置的硬件、多媒体I/O控制及接口、多媒体的核心系统、创作系统、应用系统。 2.答：图形一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等；图像则是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。 图像都是由一些排成行列的像素组成的，一般数据量都较大。而图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，也称矢量图。相对于位图的大数据量来说，它占用的存储空间较小。3.答：变换编码是将

2、通常在空间域描写的图像信号，变换到另外一些正交矢量空间（即变换域）中进行描写，而且通过选择合适的变换关系使变换域中描写的各信号分量之间相关性很小或者互不相关，从而达到数据压缩的目的。 4.答：基于多媒体创作工具的创作方法和结构特点的不同，可将其划分为如下几类：（1）基于时间的创作工具；（2）基于图标或流线的创作工具；（3）基于卡片或页面的工具；（4）以传统程序语言为基础的多媒体创作工具1.多媒体系统基于功能可分为_、_、_和家庭系统四种。 中最常用的图像文件格式是_、_、_、_。 3.一帧画面由若干个像素组成，在每一帧内的相邻像素之间相关性很大，有很大的信息冗余，称为_。4.多媒体应用系统的开

3、发一般包括下列几个步骤：确定_；明确_；准备_；集成一个多媒体应用系统。 软件的功能是将_转换为_。 6.多媒体数据库管理系统的层次结构可以分为三层：_、_和存储层。1.开发系统、演示系统、培训系统 、BMP、PCX、TIFF 3.空域相关 4.使用对象、开发方法、多媒体数据 5.图化的文字、电子文档 6.表示层、概念层 1.多媒体技术的主要特性有（D ）。 （1）多样性 （2）集成性 （3）交互性 （4）实时性 A.仅（1） B.（1）（2） C.（1）（2）（3） D.全部 2.一般认为，多媒体技术研究的兴起，从（B ）开始。 年，Philips展示播放电视节目的激光视盘 年，美国Appl

4、e公司推出Macintosh系统机 年，Philips和Sony公司宣布发明了交互式光盘系统CD-I 年，美国RCA公司展示了交互式数字视频系统DVI 3.请根据多媒体的特性判断以下哪些属于多媒体的范畴（B ）。 （1）交互式视频游戏 （2）有声图书 （3）彩色画报 （4）彩色电视 A.仅（1） B.（1），（2） C.（1），（2），（3） D.全部 4.超文本是一个（B）结构。 A.顺序的树形 B.非线性的网状 C.线性的层次 D.随机的链式 5.两分钟双声道、16位采样位数、采样频率声音的不压缩的数据量是（A ）。 6.什么时候需要使用MIDI，（B ）。 （1）没有足够的硬盘存储波形文

5、件时 （2）用音乐伴音，而对音乐质量的要求又不是很高时 （3）想连续播放音乐时 （4）想音乐质量更好时 A.仅（1） B.（1），（2） C.（1），（2），（3） D.全部 7.下述声音分类中质量最好的是（A ）。 A.数字激光唱盘 B.调频无线电广播 C.调幅无线电广播 D.电话 8.在数字视频信息获取与处理过程中，下述顺序（C ）是正确的。 D变换、采样、压缩、存储、解压缩、D/A变换 B.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换 C.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换 D.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换 9.下列关于Premiere软件的描述（C

6、 ）是正确的。 （1）Premiere软件与Photoshop软件是一家公司的产品 （2）Premiere可以将多种媒体数据综合集成为一个视频文件 （3）Premiere具有多种活动图像的特技处理功能 （4）Premiere是一个专业化的动画与数字视频处理软件 A.（1），（3） B.（2），（4） C.（1），（2），（3） D.全部 10. 下列多媒体创作工具（B ）是属于以时间为基础的着作工具。 （1）Macromedia Author ware （2）Macromedia Action （3）Tool Book （4）Macromedia Director A.（1），（3） B.（2

7、），（4） C.（1），（2），（3） D.全部 11.下列（B ）是Author ware的功能特点。 （1）跨平台体系结构 （2）高效的多媒体集成环境 （3）面向对象的脚本语言Lingo （4）灵活的交互方式 A.（1），（3），（4） B.（1），（2），（4） C.（1），（2），（3） D.全部 12.数字视频的重要性体现在（C ）。 （1）可以用新的与众不同的方法对视频进行创造性编辑 （2）可以不失真地进行无限次拷贝（3）可以用计算机播放电影节目 （4）易于存储 A.仅（1） B.（1），（2） C.（1），（2），（3） D.全部 13.要使CD-ROM驱动器正常工作，必须有（B

8、 ）软件。 （1） 该驱动器装置的驱动程序 （2） Microsoft的CD-ROM扩展软件 （3） CD-ROM测试软件 （4） CD-ROM应用软件 A.仅（1） B.（1），（2） C.（1），（2），（3） D.全部 14.下列关于数码相机的叙述（C ）是正确的。 （1）数码相机的关键部件是CCD （2）数码相机有内部存储介质 （3）数码相机拍照的图像可以通过串行口、SCSI或USB接口送到计算机 （4）数码相机输出的是数字或模拟数据 A.仅（1） B.（1），（2） C.（1），（2），（3） D.全部 15.多媒体的引入，对多媒体数据库会产生的影响是（B ）。 （1）影响数据库的组

9、织和存储方法 （2）种类繁多的媒体类型，增加了数据处理的困难 （3）改变了数据库的操作形式，其中最重要的是查询机制和查询方法，但不改变数据库的接口 （4）必须增加处理长事务的能力 A.（1），（2），（3） B.（1），（2），（4） C.（2），（3），（4） D.全部图形和图像的区别：.答：图形一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等；图像则是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。 图像都是由一些排成行列的像素组成的，一般数据量都较大。而图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，也称矢量图。相对于位图的大数据量来说，它占用的存储空间较小。 （

10、解答时需从产生方法、组成、数据量等方面比较。） 什么是变换编码变换编码是将通常在空间域描写的图像信号，变换到另外一些正交矢量空间（即变换域）中进行描写，而且通过选择合适的变换关系使变换域中描写的各信号分量之间相关性很小或者互不相关，从而达到数据压缩的目的 .说明多媒体创作工具的类型与特征：基于多媒体创作工具的创作方法和结构特点的不同，可将其划分为如下几类：（1）基于时间的创作工具；（2）基于图标或流线的创作工具；（3）基于卡片或页面的工具；（4）以传统程序语言为基础的多媒体创作工具。第1章 绪论 1、根据国际电联（ITU-T）的定义， 媒体共有五类：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输

11、媒体 2、多媒体系统和多种媒体系统是不同的， 多媒体系统中的媒体相互之间是有关联的， 是以时空同步的方式存在的； 而多种媒体系统中媒体与媒体之间可以是毫无关系的。 两者的重要区别在于媒体间的同步性。 3、多媒体技术所涉及的媒体特指表示媒体， 而且主要是指数字表示媒体。 因此， 也可以说多媒体就是多样化的数字表示媒体。 和多媒体概念相对应的是单媒体， 以往的信息技术基本上是以单媒体的方式进行的， 如音乐、 广播、 电视等媒体技术大多都是如此。 人们在获取、 处理和交流信息时， 最自然的形态是以多媒体方式进行的， 往往表现为视觉、 听觉、 嗅觉等感觉器官的并用。 由此可见， 单媒体方式难以满足人们

12、对信息交流和处理的要求， 而多媒体方式能和人们的自然交流及处理信息的方式达到最好的匹配。 4、多媒体通信的迅速发展主要得力于下列五项技术的发展： （1） 随着信息高速公路的兴起和发展， 传统的单一媒体（如数据）通信已难以适应当今多元化信息的发展需求， 用户希望从传送的消息中获取更加生动丰富的信息， 即图、 文、 声并茂的信息。 虽然这不算技术因素， 但它却是非常重要的市场需求的原动力。 （2） 高速设备、 大容量存储装置、 高性能计算机、 多媒体工作站等为多媒体通信技术的发展奠定了良好的物质基础。 （3） 广域网（WAN）、 城域网（MAN）、 局域网（LAN）、 宽带综合业务数字网（B IS

13、DN）、分布式光纤数字接口（FDDI）和异步转移模式（ATM）的开发应用已取得不少成功经验。 （4） 通信技术， 如个人通信、 光纤通信、 移动通信等已取得长足的进步。 这些都为多媒体通信提供了物理支撑环境。 （5） 语音识别与处理， 文字语音合成， 声音数据压缩， 图像识别与处理， 文字， 数据、 声音和图像在通信全过程中的同步、 实时性要求和协同操作等信息处理方面的研究也取得不少有益的经验和成果。 这些都为多媒体通信的兴起和发展奠定了良好的理论和实践基础。 5、多媒体通信的特征：集成性、交互性、同步性 6、提出建议和制定多媒体标准的组织很多， 主要为ITU-T（国际电信联盟电信标准部）、

14、ISO（国际标准化组织）和IEC（国际电子技术委员会）三个机构。 7、多媒体通信的关键技术：多媒体信息处理技术、多媒体通信的网络技术、多媒体通信的终端技术、移动多媒体通信的信息传输技术、多媒体数据库技术 第2章 多媒体信息处理的必要性和可行性 1、多媒体信息主要有三个特征：（1） 数据量庞大（2） 码率可变、 突发性强（3） 复合性信息多， 同步性、 实时性要求高 2、信息压缩的可行性 1 空间冗余 空间冗余是在图像数据中经常存在的一种冗余。 在任何一幅图像中， 均有许多灰度或颜色都相同的邻近像素组成的局部区域， 它们形成了一个性质相同的集合块， 即它们之间具有空间（或空域）上的强相关性， 在

15、图像中就表现为空间冗余。 2 时间冗余 时间冗余是活动图像和语音数据中经常包含的冗余。 活动图像中的两幅相邻的图像有较大的相关性， 这反映为时间冗余。 同理， 在语音中， 由于人在说话时其发出的音频是一个连续和渐变的过程， 而不是一个完全的时间上独立的过程, 因而存在着时间冗余。 3 信息熵冗余（编码冗余） 所谓信息熵， 是指数据所带的信息量。 信息量是指从N个相等可能事件中选出一个事件所需要的信息度量或含量， 即在N个事件中辨识一个特定事件的过程中需要提问“是”或“否”的最少次数。4 结构冗余 5 知识冗余 人们通过认识世界而得到某些图像所具有的先验知识和背景知识， 由此带来的冗余称为知识冗

16、余。 6 视觉冗余 在多媒体技术的应用领域中， 人的眼睛是图像信息的接收端。 而人类的视觉系统并不能对图像画面的任何变化都能感觉到， 视觉系统对于图像场的注意是非均匀和非线性的， 即注意主要部分质量， 同时取画面的整体效果， 不拘泥每一个细节。例如， 人的视觉对于图像边缘的急剧变化不敏感， 对图像的亮度信息敏感， 对颜色的分辨率较弱等。 7 其他冗余 多媒体数据除了具有上面所说的各种冗余外， 还存在一些其他的冗余类型。 例如， 图像的空间非定常特性所带来的冗余等。 空间冗余和时间冗余是将图像信号看作为随机信号时所反映出的统计特征， 因此有时把这两种冗 余称为统计冗余。 它们也是多媒体图像数据处

17、理中两种最主要的数据冗余。 3、数据压缩技术的性能指标 1 压缩比 压缩性能常常用压缩比来定义， 也就是压缩过程中输入数据量和输出数据量之比。 压缩比越大， 说明数据压缩的程度越高。 在实际应用中， 压缩比可以定义为比特流中每个样点所需要的比特数。 2 重现质量 重现质量是指比较重现时的图像、 声音信号与原始图像、 声音之间有多少失真， 这与压缩的类型有关。 压缩方法可以分为无损压缩和有损压缩。 无损压缩是指压缩和解压缩过程中没有损失原始图像或声音的信息， 所以对无损系统不必担心重现质量。 有损压缩虽然可获得较大的压缩比， 但压缩比过高， 还原后的图像、 声音质量就可能降低。 3 压缩和解压缩

18、的速度 压缩与解压缩的速度是两项单独的性能度量。 有些应用中， 压缩与解压缩都需要实时进行， 这称为对称压缩， 如电视会议的图像传输； 在有些应用中， 压缩可以用非实时压缩， 而只要解压缩是实时的， 这种压缩称为非对称压缩， 如多媒体CD-ROM的节目制作。 从目前开发的压缩技术看， 一般压缩的计算量比解压缩要大。 在静止图像中， 压缩速度没有解压缩速度要求严格。 但对于动态视频的压缩与解压缩， 速度问题是至关重要的。 动态视频为保证帧间动作变化的连贯要求， 必须有较高的帧速。 对于大多数情况来说动态视频至少为15帧/s， 而全动态视频则要求有25帧/s或30帧/s。 因此， 压缩和解压缩速度

19、的快慢直接影响实时图像通信的完成。 第3章 音频信息处理技术 1、掩蔽效应受四种要素的影响： 时间、 频率、 声压级、 声音品质 2、音频信号的数字化过程就是将模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列， 即数字音频序列， 在这一处理过程中涉及到模拟音频信号的采样、 量化和编码。 3、音频信息编码技术可分为三类： （1） 波形编码。 这种方法主要基于语音波形预测， 它力图使重建的语音波形保持原信号的波形状态。 它的优点是编码方法简单、 易于实现、 适应能力强、 语音质量好等， 缺点是压缩比相对来说较低， 需要较高的编码速率。 常用的波形法编码技术有增量调制(DM)、 自适应差分脉冲编码调制（A

20、DPCM）、 子带编码(SBC)和矢量量化编码（VQ）等等。 （2） 参数编码。 这种方法主要基于参数的编码方法。 与波形编码不同的是， 这类编码方法通过语音信号的数学模型对语音信号特征参数（主要是指表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数）进行提取及编码， 力图使重建的语音信号尽可能保持原信号的语意， 而重建的语音信号波形同原信号的波形可能会有较大的区别。 基于这种编码技术的编码系统一般称为声码器， 它主要用于在窄带信道上提供 kb/s以下的低速语音通信和一些对延时要求较宽的应用场合（如卫星通信等）。 最常用的参数编码法为线性预测编码（LPC）。 (3) 混合编码。这种方法克服了原有波

21、形编码与参数编码的弱点， 并且结合了波形编码的高质量和参数编码的低数据率， 取得了比较好的效果。 混合编码是指同时使用两种或两种以上的编码方法进行编码的过程。 由于每种编码方法都有自己的优势和不足， 若是用两种， 甚至两种以上的编码方法进行编码， 可以优势互补， 克服各自的不足， 从而达到高效数据压缩的目的。 无论是在音频信号的数据压缩中， 还是后面章节将要描述的图像信号的数据压缩中， 混合编码均被广泛采用。 4增量调制 1 一般增量调制 当输入信号变化比较快时， 编码器的输出无法跟上信号的变化， 从而会使重建的模拟信号发生畸变， 这就是所谓的“斜率过载”。 当输入信号没有变化时， 预测信号和

22、输入信号的差会十分接近， 这时， 编码器的输出是0和1交替出现的， 这种现象就叫做增量调制的“散粒噪声”。 2. 自适应增量调制（ADM） 为减少斜率过载， 希望增加阶距； 为减少散粒噪声， 又希望减少阶距。 5、自适应差分脉冲编码调制 6、子带编码 7、变换域编码 通过变换域编码方法， 将输入信号直接转换到频域， 然后在频域划分各频段， 根据不同的频段能量大小分配码字然后编码， 收方解码后再用相应的反变换转换成时域信号。 8、矢量量化 矢量量化VQ（Vector Quantization）是一种有损的编码方案， 其主要思想是将输入的语音信号按一定方式分组， 把这些分组数据看成一个矢量， 对它

23、进行量化。 9、线性预测编码 线性预测编码（LPC）方法为参数编码方式。 参数编码的基础是人类语音的生成模型， 通过这个模型， 提取语音的特征参数， 然后对特征参数进行编码传输。 第4章 图像信息处理技术 1、图像信号按其内容变化与时间的关系来分， 主要包括静态图像和动态图像两种。 图像分类还可以按其他方式进行： 如按其亮度等级的不同可分为二值图像和灰度图像； 按其色调的不同可分为黑白图像和彩色图像； 按其所占空间的维数不同可分为平面的二维图像和立体的三维图像等等。 （1） 彩色图像信号的分量表示。 常用的彩色空间表示法有YUV、 YIQ和YCbCr等。 A、 YUV彩色空间。YUV彩色空间的

24、一个优点是， 它的亮度信号Y和色差信号U、 V是相互独立的， 即Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、 V两个色彩分量信号构成的两幅单色图是相互独立的。 因为YUV是独立的， 所以可以对这些单色图分别进行编码。 此外， 利用YUV之间的独立性解决了彩色电视机与黑白电视机的兼容问题。 YUV表示法的另一个优点是， 可以利用人眼的视觉特性来降低数字彩色图像的数据量。 人眼对彩色图像细节的分辨能力比对黑白图像细节的分辨能力低得多， 因此就可以降低彩色分量的分辨率而不会明显影响图像质量， 即可以把几个相同像素不同的色彩值当做相同的色彩值来处理（即大面积着色原理）， 从而减少了所需的数据量。 在PAL彩色电

25、视制式中， 亮度信号的带宽为 MHz， 用以保证足够的清晰度， 而把色差信号的带宽压缩为 MHz， 达到了减少带宽的目的。 （2） 彩色图像信号的分量编码。目前分量编码已经成为图像信号压缩的主流， 在20世纪90年代以来颁布的一系列图像压缩国际标准中均采用分量编码方案。 2、图像信号数字化与音频数字化一样主要包括两方面的内容： 取样和量化。 3、对均匀量化来讲， 量化分层越多， 量化误差越小， 但编码时占用比特数就越多。 4、数字图像压缩方法一般可分为：（1） 可逆编码（Reversible Coding 或Information Preserving Coding）， 也称为无损压缩。 这种

26、方法的解码图像与原始图像严格相同， 压缩是完全可恢复的或无偏差的， 无损压缩不能提供较高的压缩比。 （2） 不可逆编码（Non-Reversible Coding）， 也称为有损压缩。 用这种方法恢复的图像较原始图像存在一定的误差， 但视觉效果一般是可接受的， 它可提供较高的压缩比。 按照压缩方法的原理， 数字图像压缩方法可分为： （1） 预测编码（Predictive Coding）。 预测编码是一种针对统计冗余进行压缩的方法， 它主要是减少数据在空间和时间上的相关性， 达到对数据的压缩， 是一种有失真的压缩方法。 预测编码中典型的压缩方法有DPCM和ADPCM等， 它们比较适合于图像数据的

27、压缩。 （2） 变换编码（Transform Coding）。 变换编码也是一种针对统计冗余进行压缩的方法。 这种方法将图像光强矩阵（时域信号）变换到系数空间（频域）上进行处理。 常用的正交变换有DFT（离散傅氏变换）、 DCT（离散余弦变换）、 DST（离散正弦变换）、 哈达码变换和Karhunen-Loeve变换。 （3） 量化和矢量量化编码（Vector Quantization）。 量化和矢量量化编码本质上也还是一种针对统计冗余进行压缩的方法。 当我们对模拟量进行数字化时， 必然要经历一个量化的过程。 在这里量化器的设计是一个很关键的步骤， 量化器设计的好坏对于量化误差的大小有直接的影

28、响。 矢量量化是相对于标量量化而提出的， 如果我们一次量化多个点， 则称为矢量量化。 （4） 信息熵编码（Entropy Coding）。 根据信息熵原理， 用短的码字表示出现概率大的信息， 用长的码字表示出现概率小的信息。 常见的方法有哈夫曼编码、 游程编码以及算术编码。 （5） 子带编码（Sub-band Coding）。 子带编码将图像数据变换到频域后， 按频率分带， 然后用不同的量化器进行量化， 从而达到最优的组合。 或者是分步渐近编码， 在初始时对某一频带的信号进行解码， 然后逐渐扩展到所有频带， 随着解码数据的增加， 解码图像也逐渐地清晰起来。 此方法对于远程图像模糊查询与检索的应

29、用比较有效。 （6） 结构编码（Structure Coding）， 也称为第二代编码（Second Generation Coding）。 编码时首先求出图像中的边界、 轮廓、 纹理等结构特征参数， 然后保存这些参数信息。 解码时根据结构和参数信息进行合成， 从而恢复出原图像。 （7） 基于知识的编码（Knowledge-Based Coding）。 对于人脸等可用规则描述图像， 利用人们对其的知识形成一个规则库， 据此将人脸的变化等特征用一些参数进行描述， 从而用参数加上模型就可以实现人脸的图像编码与解码。图像压缩算法的总体框图如图所示。 5、图像压缩算法的总体框图 P68 图 6、香农信

30、息论已证明： 信源熵是进行无失真编码的理论极限。 低于此极限的无失真编码方法是不存在的， 这是熵编码的理论基础。 7、哈夫曼（Huffman）编码方法 1. 编码步骤 (1) 先将输入灰度级按出现的概率由大到小顺序排列（对概率相同的灰度级可以任意颠倒排列位置）。 （2） 将最小两个概率相加， 形成一个新的概率集合。 再按第(1)步方法重排（此时概率集合中概率个数已减少一个）。 如此重复进行， 直到只有两个概率为止。 （3） 分配码字。 码字分配从最后一步开始反向进行， 对最后两个概率一个赋予“1”码， 一个赋予“0”码。 如概率赋予“0”码， 赋予“1”码（也可以将赋予“1”码， 赋予“0”码

31、）。 如此反向进行到开始的概率排列。 在此过程中， 若概率不变， 则仍用原码字。 如图中第六步中概率到第五步中仍用“1”码。 若概率分裂为两个， 其码字前几位码元仍用原来的。 码字的最后一位码元一个赋予“0”码元， 另一个赋予“1”码元。 如图中第六步中概率到第五步中分裂为和， 则所得码字分别为“00”和“01”。 2. 前例哈夫曼编码的编码效率计算 P72 8、 DPCM系统的基本原理是指基于图像中相邻像素之间具有较强的相关性。在DPCM系统中会出现一些图像降质现象。理想的运动补偿预测编码应由以下四个步骤组成：（1） 图像划分： 将图像划分为静止部分和运动部分。 （2） 运动检测与估值： 即

32、检测运动的类型（平移、 旋转或缩放等）， 并对每一个运动物体进行运动估计， 找出运动矢量。 （3） 运动补偿： 利用运动矢量建立处于前后帧的同一物体的空间位置对应关系， 即用运动矢量进行运动补偿预测。 （4） 预测编码： 对运动补偿后的预测误差、 运动矢量等信息进行编码， 作为传送给接收端的信息。 9、变换编码不直接对原图像信号压缩编码， 而首先将图像信号映射到另一个域中， 产生一组变换系数， 然后对这些系数进行量化、 编码、 传输。 10、二值图像压缩标准 图像压缩标准化工作主要由国际标准化组织（ISO）、 国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU-T）进行。ITU-T先后制定了G3和G4标准， 其中G3使用MR（Modified READ）编码算法。 而G4是G3的改进型， 使用MMR（Modified MR）算法。 目前， 这两种二值图像压缩标准广泛地应用于传真通信和文档存储领域。虽然已有了优秀的MMR的 G4标准， 但还是要制定JBIG， 其主要原因是要