第5章數字媒體及應用本章要點:

文本與文本處理圖像與圖形數字聲音及應用數字視頻及應用1/5/20231NJNU5.1文本與文本處理文本：基于特定字符集的、按一定格式組織起來的、具有上下文相關性的一個字符流，每個字符均使用編碼表示。文本展現（閱讀器）文本處理（文本處理軟件）文本生成電子文本文本編輯（編輯器）格式化的電子文本文本存儲與傳輸1/5/20232NJNU1、西文字符的編碼西文字符集（拉丁字母、數字、標點等組成）標準

ASCII字符集ASCII字符集采用7位編碼每個ASCII字符以一個字節存放擴充ASCII字符集：標準ASCII碼+擴展ASCII碼

一、字符的編碼1/5/20233NJNU2.漢字的編碼漢字是記錄漢語（國語，華語）的文字，屬于表意文字，它用符號直接表達詞或詞素。漢字的特點：數量大（我國漢字自古至今累計已超過6萬字多個國家和地區使用：港臺地區，日、韓、朝、新、馬等字形復雜，同音字多，異體字多。我國漢字編碼的國家標準：GB2312（6763個常用簡體漢字和682個非漢字字符）GBK（20902個CJK漢字和······符號）UCS/Unicode與GB180301/5/20234NJNU(1)GB2312–1980漢字編碼包括6763個漢字和682個非漢字字符

GB2312構成：一級常用漢字3755個，按漢語拼音排列二級常用漢字3008個，按偏旁部首排列非漢字字符682個

GB2312構成一個二維平面，分成94行和94列，

行號稱為區號，列號稱為位號，兩者組合就是漢字編碼。稱為區位碼。區位碼的區號和位號分別加上20H，得到國標碼。

國標碼的兩個字節的最高位置1，得到PC機常用的

機內碼1/5/20235NJNU以漢字“啊”為例：區位碼為：1601，表示區號16位號01對應二進制數為：00010000，00000001國標碼對應二進制數為：00110000，00100001B機內碼對應二進制數為：10110000，10100001B1/5/20236NJNU(2)GBK漢字內碼擴充規范總計23940個碼位，共收入21003個漢字和883圖形符號簡體和繁體漢字在同一個字符集中；包含了中、日、韓認同的全部CJK漢字；與GB2312-80保持向下兼容；1/5/20237NJNU3、UCS/Unicode與GB18030漢字編碼標準(1)通用編碼字符集

UCS/UnicodeUCS實現了對所有字符統一編碼(2)GB18030編碼（2000年）目的是向UCS過渡，同時與GB2312、GBK兼容，目前已經在許多計算機系統中使用。用1、2或4字節編碼，漢字數達到27000多個1/5/20238NJNU二、文本的準備文本信息的輸入：1/5/20239NJNU漢字鍵盤輸入漢字的鍵盤輸入編碼輸入編碼要求：易學、易記、效率高、

重碼少、容量大輸入編碼分類：數字編碼字音編碼字形編碼形音編碼用不同的輸入編碼方法輸入同一個漢字，其內碼是一樣的1/5/202310NJNU聯機手寫漢字識別原理：用專用筆在專用書寫板上書寫漢字(或符號)

計算機實時自動識別

用該漢字(或符號)對應的代碼進行保存例：“漢王”手寫筆 正識率達到90%以上，識別速度超過12字/秒1/5/202311NJNU漢語語音識別分類：孤立語音/連續語音識別小詞匯量/大詞匯量語音識別特定人/非特定人語音識別現狀：特定人連續語音識別率已達到90%以上目標：非特定人大詞匯量的連續語音識別1/5/202312NJNU4.印刷體漢字識別輸入對于將現存的大量書、報、刊物、檔案、資料等輸入計算機是非常重要的手段。5.脫機手寫漢字識別輸入是一種用于將預先手寫好的文稿輸入計算機的方法，也是計算機字符識別中最困難的一個問題。1/5/202313NJNU1、簡單文本（純文本）除了表達正文的字符和幾個打印控制字符外，不含其它格式信息和結構信息。簡單文本又稱為純文本，ASCII文本，其文件的后綴為“.txt”(文本文件)簡單文本為一種線性結構，由若干行構成，每行由若干個字構成2、豐富格式文本在簡單文本中增加格式控制和結構說明信息，構成豐富格式文本RTF是一種中間格式，它的目的是使各種豐富格式文本相互交換使用，以兼容不同格式文本。三、文本的類型1/5/202314NJNU3、超文本超文本采用一種網狀結構來組織信息一個超文本由若干個文本塊組成，這些文本塊稱為節點節點可以是文字、圖形、圖像、聲音或視頻基于多媒體信息結點的超文本，也稱為超媒體。例：Windows中的

“幫助”

文件就是一種典型的超文本文本的類型1/5/202315NJNU超文本結構

a1

a2

b2

c2

f1d1c1

b1

e1

g1h1a31/5/202316NJNU四、文本的編輯與處理1、文本編輯與文本處理文本編輯：內容：對字(詞,句)、段落、頁面等進行添加、刪除、

修改等操作?字的處理 ?段落的處理?頁面布局的處理目的：使文本內容正確，版面清晰整齊、美觀大方

所見即所得：編輯的效果在屏幕上可以立即看到在屏幕上看到的效果與打印出來的效果一致1/5/202317NJNU2.文本處理軟件（1）面向通信的文本處理軟件

：

OutlookExpress

（2）面向辦公的文本處理軟件

：MSWord,WPS2000（3）面向印刷出版的文本處理軟件：“飛騰”排版軟件，PageMaker，PDFWriter

（4）面向網絡信息發布和電子出版的文本處理軟件：FrontPage,

PDFWriter

1/5/202318NJNU

五、文本的展現

過程：對文本的格式描述進行解釋生成文字和圖表的映像（bitmap）傳送到顯示器或打印機輸出承擔文本輸出任務的軟件稱為文本閱讀器或瀏覽器：嵌入在文本編輯(處理)軟件中，如微軟的Word獨立的軟件：如Adobe公司的AcrobatReader，微軟公司的IE等

1/5/202319NJNU輸出過程中字形的生成文本展現過程中，字符形狀的生成是一個關鍵先根據字符的字體確定相應的字型庫（font）再按照該字符的代碼從字型庫中取出該字符的形狀描述信息然后按形狀描述信息生成字形，并按照字號大小及有關屬性（粗體、斜體、下橫線）將字形作必要的變換最后將變換得到的字形放置在頁面的指定位置處1/5/202320NJNU字形描述方法點陣字形：“1”表示對應位置是黑點

“0”表示是空白輪廓字形：用曲線描述，精度高、字形可變， 如：Windows中的TrueType字符的點陣描述字符的輪廓描述1/5/202321NJNU5.2圖像與圖形數字圖像按其生成方法可以分為兩大類：通過數字化設備獲取的圖像，它們稱為取樣圖像（sampledimage）、點陣圖像（dotmatriximage）、位圖圖像（bitmapimage），以下簡稱圖像（image）計算機合成的圖像(syntheticimage)，它們稱為矢量圖形（vectorgraphics），或簡稱圖形（graphics）1/5/202322NJNU1.圖像的數字化（1）掃描:

將圖像分成M*N個點進行取樣（2）分色:

將每個點分成R、G、B三個基色。（3）取樣:測量每個取樣點每個分量的亮度值（4）量化：對每個分量進行A/D轉換，再用

數字量表示一、圖像的獲取1/5/202323NJNU2.數字圖像獲取設備功能：將現實的景物輸入到計算機內種類：2D掃描儀、數碼相機、3D掃描儀等1/5/202324NJNU二、圖像的表示與壓縮編碼1.圖像的表示方法與主要參數每個取樣點稱為像素彩色圖像用三個矩陣來表示矩陣的行數稱為垂直分辯率矩陣的列數稱為水平分辯率矩陣的元素值是像素顏色分量的亮度值一幅取樣圖像，除了像素數據外，還有以下屬性：圖像分辯率：圖像在屏幕上的大小顏色空間的類型：描述彩色圖像所使用的顏色描述方法（常用的有RGB、CMYK、HSV、YUV）像素深度：各種顏色（亮度）分量的位數之和1/5/202325NJNU彩色圖像的表示藍色分量綠色分量紅色分量1/5/202326NJNU2.圖像的壓縮編碼圖像數據量的計算公式（以字節為單位）：數據量=圖像水平分辨率×圖像垂直分辨率×像素深度／8數據壓縮的必要性數據壓縮的兩種類型：無損壓縮有損壓縮壓縮編碼方法的評價：壓縮倍數的大小，重建圖像的質量（有損壓縮時）壓縮算法的復雜程度

1/5/202327NJNU圖像壓縮編碼的國際標準

JPEGJPEG20001/5/202328NJNU3.常用圖像文件格式要求：熟悉常用的圖像文件名了解它們有什么特性和適用的場合1/5/202329NJNU數字圖象處理與應用1.數字圖象的處理圖象處理的主要目的有以下幾個方面：（1）提高圖象的視覺質量（2）圖象復原與重建（3）圖象分析（4）圖象數據的變換、編碼和數據壓縮（5）圖象的存儲、管理、檢索等。1/5/202330NJNU常用(通用)圖像編輯軟件微軟公司畫圖軟件(paint)：可查看和

編輯處理.jpg、.gif或.bmp圖像微軟公司imagingforwindowsMicrosoftPhotoEditorUleadsystem的PhotoImpactACDSystem公司的ACDSee32Adobe

PhotoShop1/5/202331NJNU3.數字圖像的應用(1)圖像通信。包括圖像傳輸、電視電話、電視會議

等。(2)遙感。(3)醫療診斷。(4)工業生產中的應用。如產品質量檢測，生產過程

的自動控制等。(5)機器人視覺。對三維景物進行理解與識別。(6)軍事、公安、檔案管理等其他方面的應用。如軍

事目標的偵察，制導和警戒，自動火器的控制及

反偽裝，指紋、手跡、印章、人像等的處理和辨

識，古跡和圖片檔案的修復與管理等。1/5/202332NJNU四、計算機圖形1、景物形狀的計算機表示使用算法或幾何要素（如點、線、面、體的位置、形狀和大小）及表面材料的性質，在計算機中對景物和形體（無論是真實的還是假想的）進行描述（modeling）需要顯示時，計算機根據觀察者的位置及光線的設定，生成該景物的圖像。

1/5/202333NJNU

2.計算機合成圖像的應用(1)計算機輔助設計和輔助制造(CAD／CAM)(2)利用計算機生成各種地形圖、交通圖、天氣圖、

海洋圖、石油開采圖等(3)作戰指揮和軍事訓練(4)計算機動畫和計算機藝術(5)其它：電子出版、數據處理、工業監控、

輔助教學、軟件工程等

1/5/202334NJNU3.矢量繪圖軟件專業繪圖軟件：

AutoCADMAPInfo、ARCInfo辦公與事務處理、平面設計、電子出版等領域：Corel公司的CorelDraw，Adobe公司的Illustrator，Macromedia公司的FreeHand，微軟公司的MicrosoftVisio等內嵌的繪圖軟件

1/5/202335NJNU5.3數字聲音及應用數字聲音的特點：是一種連續媒體，傳輸與播放有實時性要求數據量大，對存儲和傳輸的要求很高。

數字聲音的類型：取樣（波形）聲音語音(300~3400Hz)全頻帶聲音(20~20kHz)計算機合成聲音合成音樂（MIDI）合成語音1/5/202336NJNU一、波形聲音的獲取和播放1、聲音信號的數字化：取樣（sampling）量化（quantization，ADconversion)編碼（encoding）模擬聲音信號量化數字聲音01100011001···編碼取樣1/5/202337NJNU2.波形聲音的獲取設備聯機獲取設備(聲卡)麥克風（microphone）聲音卡（soundcard）聲波轉換為電信號取樣、量化、壓縮、編碼、模擬聲音數字聲音脫機獲取設備：數碼錄音筆1/5/202338NJNU聲音錄制與播放的處理過程1/5/202339NJNU二、波形聲音的表示與壓縮編碼1、波形聲音的主要參數數字化的波形聲音是一種二進制表示的串行比特流（bitstream）形式按一定的標準或規范進行了壓縮編碼數據的結構按物理屬性(時間，聲道)進行組織，語義上沒有結構化。波形聲音的數據壓縮主要參數：samplingfrequency(取樣頻率)quantizationbits(量化位數)numberofsoundchannels(聲道數目)encodingmethod(compressionmethod)(壓縮編碼方法)bitrate(碼率，比特率)，每秒鐘的數據量波形聲音的碼率

=取樣頻率

×

量化位數

×聲道數

1/5/202341NJNU2.全頻帶數字音頻的壓縮編碼1/5/202342NJNU流媒體技術、流媒體流媒體技術就是允許用戶一邊下載一邊收看(聽)音視頻連續媒體的技術。使用流式傳輸技術的音/視頻媒體，稱為流媒體。1995年出現，優點：1.等待時間大大縮短；2.減少了對緩沖容量的需求；3.降低了對網絡帶寬的要求。常見流媒體音頻REALNETWORK公司的RA(REALAUDIO)微軟公司的WMA(WINDOWSMEDIAAUDIO)1/5/202343NJNU四、計算機合成聲音計算機合成語音計算機合成音樂1/5/202344NJNU1.音樂合成（MIDI）樂曲的計算機表示方法——MIDIMessage樂曲的制作軟件——音序器存放樂曲的文件——.MID文件播放樂曲的軟件——媒體播放器樂器聲音的生成——聲卡上的音樂合成器1/5/202345NJNU

視頻(video)：隨時間變化其內容的一組圖像(24,25,30

幀/秒),又叫運動圖像或活動圖像(motionpicture)常見視頻信號：電視，電影，計算機動畫等視頻信號的特點：內容隨時間而變化伴隨有與畫面動作同步的聲音(伴音)5.4數字視頻及應用一、數字視頻基礎1、電視基本知識電視畫面采用隔行掃描方式，圖像分奇數場和

偶數場我國采用PAL

制式，幀頻為25幀/秒，場頻為

50場/秒1/5/202347NJNU電視信號的彩色空間PAL制式的彩色電視信號在遠距離傳輸時，使用亮度信號Y和兩個色度信號U、V來表示，與RGB表示進行轉換1/5/202348NJNU電視信號的彩色空間使用Y、U，V彩色空間的優點：Y和U，V是獨立的，因此彩色電視和黑白電視都可以使用，Y分量可由黑白電視接收機直接使用而不需做任何進一步的處理；可以利用人的視覺特性來節省信號的帶寬和功率，通過選擇合適的顏色模型，可以使U，V的帶寬明顯低于Y的帶寬，而又不明顯影響彩色圖像的質量。1/5/202349NJNU數字攝像頭最高分辨率為640×480，一般都是352×288速度一般在30fps(每秒30幀)以下鏡頭的視角可達到45-60度支持USB接口

或

FireWire（火線）接口1/5/202350NJNU數碼攝像機提供480線以上的分辨率，清晰度高自動對焦(Autofocus)，自動曝光(AutoExpose)使用M-JPEG或MPEG-2進行壓縮編碼，然后記錄在磁帶或磁盤上提供錄音功能數據量很大，采用USB接口

或IEEE1394(FireWire)接口，

后者傳輸速率可以達到200-

800MB/s。

1/5/202351NJNU五、數字視頻的應