第5章数字体及应用

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1、 第5章 数字媒体及应用5.1 文本与文本处理n文本：基于特定字符集的、按一定格式组织起来的、具有上下文相关性的一个字符流，每个字符均使用编码表示。文本展现（阅读器）文本处理（文本处理软件）文本生成电子文本文本编辑（编辑器）格式化的电子文本文本存储与传输1、西文字符的编码 一、字符的编码2. 汉字的编码n汉字是记录汉语（国语，华语）的文字，属于表意文字，它用符号直接表达词或词素。n汉字的特点： 数量大（我国汉字自古至今累计已超过6万字 多个国家和地区使用：港台地区，日、韩、朝、新、马等 字形复杂，同音字多，异体字多。(1) GB2312 1980 汉字编码 包括 6763 个汉字和 682 个

2、非汉字字符 GB2312 构成：n一级常用汉字 3755 个，按汉语拼音排列n二级常用汉字 3008 个，按偏旁部首排列n非汉字字符 682 个以汉字“啊”为例：区位码为：1601，表示区号16位号01 对应二进制数为：00010000，00000001国标码对应二进制数为：00110000，00100001B机内码对应二进制数为：10110000，10100001B(2) GBK汉字内码扩充规范总计 23940 个码位，共收入 21003 个汉字和883图形符号简体和繁体汉字在同一个字符集中；包含了中、日、韩认同的全部CJK汉字；与GB2312-80保持向下兼容；3、UCS/Unicode

3、与 GB18030 汉字编码标准(1) 通用编码字符集 UCS/Unicode UCS 实现了对所有字符统一编码二、文本的准备 n文本信息的输入： 自 动 识 别 输 入 自 动 文 字 识 别 印 刷 体 识 别 手 写 体 识 别 文 本 信 息 的 输 入 人 工 输 入 自 动 文 字 识 别 键 盘 输 入 联 机 手 写 输 入 语 音 输 入 汉字键盘输入n汉字的键盘输入编码联机手写汉字识别n原理：用专用笔在专用书写板上书写汉字 (或符号) 计算机实时自动识别 用该汉字 (或符号) 对应的代码进行保存n例： “汉王”手写笔 正识率达到 90% 以上，识别速度超过12字/秒汉语语音

4、识别n分类：4.印刷体汉字识别输入对于将现存的大量书、报、刊物、档案、资料等输入计算机是非常重要的手段。5.脱机手写汉字识别输入是一种用于将预先手写好的文稿输入计算机的方法，也是计算机字符识别中最困难的一个问题。1、简单文本（纯文本） 除了表达正文的字符和几个打印控制字符外，不含其它格式信息和结构信息。简单文本又称为纯文本，ASCII文本，其文件的后缀为“ .txt”(文本文件) 简单文本为一种线性结构，由若干行构成，每行由若干个字构成三、文本的类型3、超文本 超文本采用一种网状结构来组织信息 一个超文本由若干个文本块组成，这些文本块称为节点 节点可以是文字、图形、图像、声音或视频 基于多媒体

5、信息结点的超文本，也称为超媒体。 例：Windows中的 “帮助” 文件就是一种典型的超文本文本的类型超文本结构ABCDEFGH a1 a2 b2 c2 f1d1c1 b1 e1 g1h1a3四、文本的编辑与处理1、文本编辑与文本处理2. 文本处理软件（1）面向通信的文本处理软件 ： Outlook Express （2）面向办公的文本处理软件 ： MS Word , WPS2000（3）面向印刷出版的文本处理软件： “飞腾”排版软件，PageMaker，PDF Writer （4）面向网络信息发布和电子出版的文本处理软件： FrontPage, PDF Writer 五、文本的展现n过程：输

6、出过程中字形的生成 文本展现过程中，字符形状的生成是一个关键n先根据字符的字体确定相应的字型库（font）n再按照该字符的代码从字型库中取出该字符的形状描述信息n然后按形状描述信息生成字形，并按照字号大小及有关属性（粗体、斜体、下横线）将字形作必要的变换n最后将变换得到的字形放置在页面的指定位置处字形描述方法n点阵字形：“1”表示对应位置是黑点 “0”表示是空白n轮廓字形：用曲线描述，精度高、字形可变，字符的点阵描述字符的轮廓描述5.2 图像与图形n数字图像按其生成方法可以分为两大类：1. 图像的数字化（1）扫描 : 将图像分成 M * N 个点进行取样（2）分色 : 将每个点分成 R、G、B

7、 三个基色。（3）取样 :测量每个取样点每个分量的亮度值 （4）量化 ：对每个分量进行 A / D 转换，再用 数字量表示一、图像的获取2. 数字图像获取设备 功能：将现实的景物输入到计算机内 种类：2D 扫描仪、数码相机、3D 扫描仪等二、图像的表示与压缩编码1. 图像的表示方法与主要参数彩色图像的表示蓝色分量绿色分量红色分量2. 图像的压缩编码n图像数据量的计算公式（以字节为单位）： 数据量 = 图像水平分辨率图像垂直分辨率像素深度8 图像压缩编码的国际标准 nJPEGnJPEG20003. 常用图像文件格式n要求：名名称称 压压缩缩编编码码方方法法 性性质质 典典型型应应用用 开开发发组

8、组织织/公公司司 BMP RLC 无损 Windows应用程序 Microsoft TIF RLC,LZW 无损 desktop publishing Aldus，Microsoft GIF LZW 无损 Internet CompuServe JPEG DCT，Huffman 无损/有损 Internet,数码相机等 ISO/IEC JP2 小波变换，算术编码 无损/有损 Internet,数码相机等 ISO/IEC 数字图象处理与应用1.数字图象的处理图象处理的主要目的有以下几个方面：（1）提高图象的视觉质量（2）图象复原与重建（3）图象分析（4）图象数据的变换、编码和数据压缩（5）图象的

9、存储、管理、检索等。常用(通用)图像编辑软件n微软公司 画图软件(paint)：可查看和编辑处理.jpg、.gif 或 .bmp图像n微软公司 imaging for windowsnMicrosoft Photo EditornUlead system 的PhotoImpactnACD System公司的ACDSee32nAdobe PhotoShop3. 数字图像的应用(1) 图像通信。包括图像传输、电视电话、电视会议 等。(2) 遥感。(3) 医疗诊断。(4) 工业生产中的应用。如产品质量检测，生产过程 的自动控制等。(5) 机器人视觉。对三维景物进行理解与识别。(6) 军事、公安、档案

10、管理等其他方面的应用。如军 事目标的侦察，制导和警戒，自动火器的控制及 反伪装，指纹、手迹、印章、人像等的处理和辨 识，古迹和图片档案的修复与管理等。 四、计算机图形1、景物形状的计算机表示n使用算法或几何要素（如点、线、面、体的位置、形状和大小）及表面材料的性质，在计算机中对景物和形体（无论是真实的还是假想的）进行描述（modeling）n需要显示时，计算机根据观察者的位置及光线的设定，生成该景物的图像。 建模/造型 (Modeling) 景物形状的 模型(model) 景物形状的视图 绘 制 (Rendering) (Image Synthesis) 2.计算机合成图像的应用(1) 计算机

11、辅助设计和辅助制造(CADCAM)(2) 利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、 海洋图、石油开采图等(3) 作战指挥和军事训练(4) 计算机动画和计算机艺术(5) 其它：电子出版、数据处理、工业监控、 辅助教学、软件工程等 3. 矢量绘图软件n专业绘图软件： AutoCAD MAPInfo、ARCInfo5.3 数字声音及应用n数字声音的特点： 是一种连续媒体，传输与播放有实时性要求 数据量大，对存储和传输的要求很高。 一、波形声音的获取和播放1、声音信号的数字化：模拟声音信号量 化数字声音01100011001编 码取 样2. 波形声音的获取设备n联机获取设备(声卡)麦克风（micro

12、phone）声音卡（sound card）声波转换为电信号取样、量化、压缩、编码、模拟声音数字声音 脱机获取设备：数码录音笔声音录制与播放的处理过程二、波形声音的表示与压缩编码1、波形声音的主要参数n数字化的波形声音是一种二进制表示的串行比特流（bitstream）形式n按一定的标准或规范进行了压缩编码n数据的结构按物理属性(时间，声道)进行组织，语义上没有结构化。波形声音的数据压缩n主要参数： sampling frequency(取样频率) quantization bits(量化位数) number of sound channels(声道数目) encoding method ( co

13、mpression method )(压缩编码方法) bit rate(码率，比特率)，每秒钟的数据量n波形声音的码率 = 取样频率 量化位数 声道数 2.全频带数字音频的压缩编码名称 压缩后的码率（每个声道） 声道数目 主要应用 MPEG-1 层 1 384 kbps （压缩 4 倍） 2 数字盒式录音带 MPEG-1 层 2 256192 kbps（压缩 68 倍） 2 DAB,VCD,DVD MPEG-1 层 3 128112 kbps（压缩 1012 倍） 2 Internet，MP3 音乐 MPEG-2 audio 与 MPEG-1 层 1，层 2，层 3 相同 5.1, 7.1 同

14、 MPEG-1 Dolby AC-3 64 kbp 5.1, 7.1 DVD, DTV，家庭影院 流媒体技术、流媒体n流媒体技术就是允许用户一边下载一边收看 (听) 音视频连续媒体的技术。四、计算机合成声音n计算机合成语音n计算机合成音乐1. 音乐合成（MIDI）n乐曲的计算机表示方法MIDI Messagen乐曲的制作软件音序器n存放乐曲的文件 .MID 文件n播放乐曲的软件 媒体播放器n乐器声音的生成 声卡上的音乐合成器 乐谱输入 音序器软件 MIDI 合成器 MIDI音乐 MIDI文件 实时演奏 媒体 播放器 MIDI键盘 MIDI 消息 MIDI 消息 n视频(video)：随时间变化

15、其内容的一组图像(24,25,30 帧/秒), 又叫运动图像或活动图像(motion picture)5.4 数字视频及应用一、数字视频基础1、电视基本知识电视画面采用隔行扫描方式，图像分奇数场和偶数场我国采用 PAL 制式，帧频为 25 帧/秒，场频为 50 场/秒电视信号的彩色空间nPAL制式的彩色电视信号在远距离传输时，使用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示，与RGB表示进行转换电视信号的彩色空间n使用Y、U，V彩色空间的优点：数字摄像头n最高分辨率为 640480，一般都是352288n速度一般在30fps (每秒30帧) 以下n镜头的视角可达到45-60度 n支持USB接口 或 F

16、ireWire（火线）接口数码摄像机 n提供480线以上的分辨率，清晰度高n自动对焦(Auto focus)，自动曝光(Auto Expose) n使用M-JPEG或MPEG-2进行压缩编码，然后记录在磁带或磁盘上n提供录音功能n数据量很大，采用USB接口或 IEEE1394 (FireWire)接口，后者传输速率可以达到200-800MB/s。 五、数字视频的应用数字视频的应用模式五、数字视频的应用1. VCD与DVD2. 可视电话与视频会议n可视电话 打电话的同时还可以互相看见对方的图像 分类：静态图像可视电话、动态图像可视电话 视频编码标准为H.263，图像格式为QCIF(CIF和SQCIF为可选) 3. 数字电视 数字视频节目视频服务器光盘制作地面无线(DVB-T)卫星(DVB-S)CATV (DVB-C)InternetVCDDVD解码器电视机PC机4. 点播电视(VOD)VOD系统的分类