数字媒体技术导论复习参考

2021年2月1日发(作者：箭猪)

数字媒体技术导论复习参考

第

1

章数字媒体技术概论

1.

媒体概念、分类及特性

媒体概念是：媒体包括两层含义：

（

1

）传递信息的载体，称为媒介，是 由人类发明创造的记录和表述信息的抽象载体，也称

为逻辑载体，如文字、符号、图形、 编码等。

（

2

）存储信息的实体，称为媒质，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。载体包括

实物载体、或由人类发明创造的承载信息的实体，也称为物理媒体。

媒体的分类：

媒体依据信息划分具有 不同表现形式。

按照人的感觉，

媒体可分为视觉媒体、

听觉媒体等；

按照信息的表现形式，

媒体可分为 语言媒体、

文字媒体、

音乐媒体、

图形 媒体、

动画媒体和视频媒体等；

按照信息的种类，媒体可分为新 闻媒体、

科技信息媒体、

生活媒体

等。 媒体依据信息的载体不同又有不同分类。按载体的种类不同，媒体可分为报纸、信件、

电 话、计算机、网络等；按照不同应用方式，媒体可分为印刷媒体、幻灯、电影媒体、广播

电视媒体、计算机媒体、计算机多媒体、网络媒体等。按照媒体产生的时间和历史，媒体又

可以分为新媒体和旧媒体（也有人说是传统媒体）

。按人们对载体的心理承认度，媒体 又可

分为时尚媒体和传统媒体。

按载体的传播范围，

< p>
媒体又可分为个人媒体和大众媒体。

国际电

信联盟 （

International Telecommunication

，

ITU

）从技术的角度定义媒介（

< br>Medium

）

：感觉媒

体

（

Perception

）

、

表示媒体、

显示媒体

（

Display

）

、

存储媒体

（

Storage

）

和传输媒体

（

Transmission

）

。

媒体的特性 ：主要特性为多样性、集成性、交互性和信息接收

/

使用方便等 。

2.

数字媒体及其特性

数字媒体概念：< /p>

数字媒体是数字化的内容作品以现代网络为主要传播载体，

通过完 善的服务

体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。

（我国的 数字媒体概念）

数字媒体特性：主要特性为数字化、交互性、 趣味性、集成性、技术与艺术的融合等。

3.

数字媒体传播模式

< p>
包括：大众传播模式、媒体信息传播模式、数字媒体传输模式和超媒体传播模式

4

、数字媒体技术的主要研究方向

< /p>

（

1

）

数字声音 处理包括：

音频及其传统技术

（记录、

编辑技术）

、

音频的数字化技术

（采样 、

量化、编码）

、数字音频的编辑技术、话音编码技术（如

PCM

、

DA

、< /p>

ADM

）

。数字音频技术

可应用于个人娱乐、专业制作、数字广播等。

（

2

）数字图像处理包括：数字图像的计算机表示方法（位图、矢量图 等）

、数字图像的获取

技术、

图像的编 辑与创意设计。

常用的图像处理软件有

Photoshop

等。数字图像处理技术可

应用于家庭娱乐、数字排版、工业设计、企 业徽标设计、漫画创作、动画原形设计、数字绘

画创作。

（

3

）数字视频处理包括：数字视频及其基 本编辑技术、后期特效处理技术。常用的视频处

理软件有

Pre miere

等。数字视频处理技术可应用于个人、家庭影像记录、电视节目制作、

网络新闻。

（

4< /p>

）数字动画设计包括：动画的基本原理、动画设计基础（包括环节：构思、剧本、情节

链图片、模板与角色、背景、配乐）

、数字二维动画技术、数字三维 动画技术、数字动画的

设计与创意。常用的动画设计软件有

3D MAX

、

Flash

等。数字动画可应 用于少儿电视节目制

作、动画电影制作、电视节目后期特效包装、建筑和装潢设计、工业 计算机辅助设计、教学

课件制作等。

（

5

）数字游戏设计包括：游戏设计相关软件技术（

< p>
Directx

、

OpenGL

< br>、

Director

等）

、游戏 设

计与创意。

（

6

）数字媒体压缩包括：数字媒体压缩技术及分类、通用的数据压缩技术（行程编码 、字

典编码、熵编码等）

、数字媒体压缩标准，如用于声音的< /p>

MP3

、

MP4

、用于图像的

JPEG

、用

于运动图像 的

MPEG

。

（

7

）数字媒体存储包括：内存储器、外存储器、光盘存储器 等。

（

8

） 数字媒体管理与保护包括：数字媒体的数据管理、媒体存储模型及应用、数字媒体版

权保 护概念及框架、数字版权保护技术，如加密技术、数字水印技术、权利描述语言等。

< /p>

（

9

）数字媒体传输技术包括：流媒体传 输技术、

P2P

技术、

IPTV

技术等。等等。

第

2

章数字音频技术基础

1.

模拟音频的基本概念

定义：声音是一 种机械振动，振动越强，声音就越大。例如话筒把机械振动转换成电信号，

这是一种模拟 的音频，它是以模拟电压的幅度表示声音的强弱。

声音的分类：

（

1

）按照人耳可听到的频率范围，声音可分为超声、次声和正常声。人耳可感受声音 频率

的范围介于

20

～

20000

赫兹间。声音高于

20000

赫兹为超声波，低于

20

赫兹为次声波。

< p>

（

2

）按照声音的来源 以及作用来看，可分为人声、乐音和响音。人声包括人物的独白、对

白、旁白、歌声、啼 笑，感叹等；乐音也可成为音乐，是指人类通过相关乐器演奏出来的声

音，

如影视作品中的背景声音，

一般起着渲染气氛的作用；

响音是指除语言和音乐之外电影

中所有声音的统称，如动作音响、自然音响、背景音响 、机械音响、特殊音响。

2.

数字音频的基本概念

(1)

数字音频技术和数字音频

数字音频技术是把表示声音强弱的模拟电压用数字表示，如

0. 5V

电压用数字

20

表示，

< p>
2V

电压用

80

表示。模 拟电压的幅度，即使在某电平范围内，也可以取无穷多个，如

1.2V

< br>、

1.21V

、

1.215V< /p>

??。而用数字来表示音频幅度时，只能把无穷多个电压幅度用有限个数字

表示。把某一幅度范围的电压用一个数字表示，这叫做量化。

数字音频是：通过采样量化把模拟量表示的音频 信号转换成许多二制数

1

和

0

组成数字

音频文件。

(2)

数字音频的文件格式与转换

常用的声音文件格式有：

⑴

WAV

文件

WAV

是

Microsoft

公司的音 频文件格式。

Microsoft

sound

system

软件

Sound Finder

可以转换

AIF

，

SND

和

VOC

文 件到

WAV

格式。其中

AIF

是

Apple

计算机的音频

文件格式；

SND

是另一种计算机的波形音频文件格式；< /p>

⑵

VOC

文件

VOC

文件是

Creative

公司波 形音频文件格式。

利用声霸卡提供的软件可

实现

VOC

和

WAV

文件的转换。

程序

VOC2WAV

转换

Creative

的

V OC

文件到

Microsoft

的

WAV

文件。程序

WAV2VOC

转换

Microsoft

的

WAV

文件到

Creative

的

VOC

文件。

⑶

MIDI

文件

MIDI

文件是（

Musical

Instrument

Digital

Interface

）乐器数字接口的缩

写。

RMI

是

Microsoft

公司的

MIDI

文件格式。

(3)

音频卡的功能

音频卡的功能有以下几个主要方面：音频录放、编辑、音乐合成、文

语转换、

CD-ROM

接口、

MI DI

接口、游戏接口等。

(4)

音频卡的工作原理

音频卡的工作原理主要由以下几个部分组成：

①声音的合成与处理

这是音频卡的核心部分，它由数字声音处理器、调频（

FM

）音

乐合成器及乐器数字接口（

MIDI< /p>

）控制器组成。这部分的主要任务是完成声波信号的模

/

数

（

A/D

）和数

/

模（

D/A

）转 换，利用调频技术控制声音的音调、音色和幅度等。

②混合信号处理器

混合 信号处理器内置数字

/

模拟混音器，混音器的声源由以下几种< /p>

信号如

MIDI

信号、

< br>CD

音频、线路输入、麦克风等。可以选择一个声源或几个不同的声源进

行混合录音。

③功率放大器

由于混合 信号处理器输出的信号功率还不够大不能推动扬声器或音箱，

所以一般都有一个功率放大 器作为功率放大使得输出的音频信号有足够的功率。

④总线接口和控制器

总 线接口有多种，

早期的音频卡为

ISA

总线接口，

现在的音频卡

一般是

PCI

总线接口。

总线接口和 控制器是由数据总线双向驱动器、

总线接口控制逻辑、

总线中断 逻辑及直接存储器访问（

DMA

）控制逻辑组成。

3.

数字音频技术应用

包括：数字广播、音乐制作、影视游戏配乐和个人家庭娱乐等。

第

3

章数字图像的处理技术

< p>

1

．图像基本知识

1

）彩色空间表示及其转换

⑴

RGB

彩色空间

在计算机中常用红、绿、蓝（

RGB

）彩色空 间表示，由于计算机彩

色监视器的输入需要红、绿、蓝（

RGB

）三个彩色分量，通过

RGB

三个分量 的不同比例的组

合，

在显示器屏幕上可得到任意的颜色。

在数字媒体系统中不管采用什么形式的彩色空间表

示，但最后要求输出 的是转换成

RGB

彩色空间表示。

⑵

< br>YUV

和

YIQ

彩色空间

现代的彩色电视系统中，一般采用摄像机把摄到的彩色 图像

信号，经过分色棱镜分成

R0

、< /p>

G0

、

B0

三个 分量的信号，经过放大和校正后得到

RGB

信号，

再经过矩阵变换电路得到亮度信号

Y

和色差信号

R-Y

、

B-Y

， 最后发送端将

Y

、

R-Y

及

B-Y

三

个信号进行编码 ，

用同一信道经过高频功率放大，

通过天线发送出去。

这种信号就是常用的

YUV

彩色空间表示。

由于这种彩色空间的亮度信号

Y

解决了彩色 电视与黑白电视的兼容问题，

而且实验表明人眼对彩色图像细节的分辨能力比对黑白低得 多，因此可以对色度信号

U

、

V

采用“大面积着色原理”用亮度信号

Y

传送细 节而用色差信号

U

、

V

进行大面积涂色。

采用

YI Q

彩色空间表示的好处是人眼的彩色视觉特性表明，人眼分辨红、

?

黄之间颜色变化

的能力最强，而分辨蓝与紫之间颜色变化的 能力最弱。

(3)

RGB

与

YUV

和

YIQ

之间的转换

彩色摄像机得到的信号是经过

r

校正的

RGB

信号。

考虑到和黑白电视机兼容及压缩编码，

< p>
在传送过程中包含亮度信号和色差信号，

则亮度方程

可简化为：

y

＝

0.3r

< p>
＋

0.59g

＋

0.11 b

。从这个公式可看到，采用三基色显示彩色时，各基色组

成亮 度

Y

的比例关系是不变的，这些比例系数也叫做“可见度系数” 它们的和为

1

。这表示

当基色信号电压

Er

、

Eg

、

Eb

各为

IV

时，构成的亮度信号

Ey

也为

IV< /p>

。

在三个色差信号中

B-Y

、

R-Y

、

G-Y

，其中有两个是独立的，最后 一个可用亮度方程和两个

色差信号通过运算得到。

考虑到彩色与 黑白的兼容问题和减少幅度失真问题，

则必须对彩色

信号进行压 缩，具体方法是让色差信号乘上一个小于

1

的压缩系数。经过运 算整理得

YUV

与

RGB

之间的关系表达式。

2

）黑白全电视信号和彩色全电视信号

(1)

黑白全电视信号

全电视信号主要由图像信号、复合消隐信号（包括行消隐信号、

场消隐信号）和复合同步信号（包括行同步信号、场同步信号）三部分组成。

(2)

彩色全电视信号

①彩色全电视信号与黑白电视的兼容问题

在彩色电视系统中

,

通常用

< br>Y

、

U

、

V

彩色空

间或

Y

、

I

、

Q

彩色空间，

Y

为亮度信号，它可以和黑白全电视信号兼容。为了 实现兼容，彩

色电视信号必须满足以下几个要求：

（

< p>
a

）保留黑白电视信号原有的各项标准。如：每帧

625

行、隔行扫描、帧频为

25Hz

、场频为

50Hz

、行频为

15625 Hz

、以及同步方式、频带宽度等。

（

b

）

彩色电视信号中应包含有一个代表图像的亮度信号

（称为亮度信号）

，

这个信号中彩色

< p>
接收机和黑白接收机中均能重现黑白图像。

（

c< /p>

）

彩色电视图像信号中还应包含有代表图像颜

色的信号（称为色度信号）和色同步信号。

②彩色全电视信号的组成

彩色全电视信号是由色度信号

F

、

亮 度信号

（

Y

或用

B

表示）

、

复合消隐信号

< p>
A

（包括行消隐和场消隐信号）

、复合同步信号< /p>

S

（包括行同步和场同步信号）

等迭加在 一起组成的，通常可用符号

FBAS

来表示。在我国消隐电平规 定为零电平，因此，

在彩色全电视信号中实际上并没有迭加特定的消隐信号。

< p>
另外，

为了接收机解调色度信号的

需要，

在彩色全电视信号中还应包括色同步信号，

这是由位于行同步后肩，

具有十个周期左

右的副载波组成。

2.

数字图像技术

1

）位图图像和矢量图形的文件格式

通常位图图像的文件格式，包括：

PSD

图像格式、

< p>
BMP

图像格式、

JPEG

图像格式、

GIF

图像

格式和

TIFF

图像格式等。

矢量图形的文件格式，包括：

CDR

格式、

DWG

格式、

DXF

格式和< /p>

EPS

等

2< /p>

）位图图像的获取设备与技术位图的获取通常用扫描仪，以及摄像机、录相机、激光视盘< /p>

与视频信号数字化卡一类设备。

获取位图图像的三种常用方法：< /p>

①通过数字转换设备采集，

如：扫描 仪或视频采集卡

②通过数字化设备摄入，如：数码相机、数 字摄像机③从数字图

库中收集，如：光盘、网络、硬盘。

3

）矢量图形的获取设备与技术矢量图形是通过电脑的绘图软件创作 并在电脑上绘制出来。

可以看到矢量图形的获取其实就是绘制。

绘制一个图形必然涉及到两个方面的内容：

硬件和

软件，

即绘图所用的工具和绘图软件。绘图板是帮助人们利用电脑进行图形、影视、动画等

< p>
制作的一种特殊工具，用笔替代鼠标、键盘完成它们无法完成的精细工作。

第

4

章数字视频及编辑

1

．视频基本知识

（

1

）电影的放映原理人们之所以能够看到电 影屏幕上的活动影像，其中最大的原因在于人

眼的自我欺骗。

人 眼有一个非常有趣的视觉特性——能够把看到的影像在视网膜上保留一段

时间，

这种特性称为视觉暂留。

科学实验证明，人眼在某个视像消失后，仍可使 该物像在视

网膜上滞留

0.1

－

0.4

秒左右。

而在电影放映的过程中，

电影胶片以每秒

24

格画面匀速转动，

这就相当于每一格画面给人眼的刺激是

1/24

秒

（相当于

0.04

）

< p>
，

由于人的眼睛有视觉暂留的

特性，

一个画面的印象还没有消失，

下一个稍微有一点差别的画面又出现在银幕上，

连续不

断的印象衔接起来，就组成了活动电影。

（

2

）

电视工作原理电视是根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传送活动景物

（或图像 ）

的技术。在发送端，用电视摄象机把景物（或图像）转变成相应的电信号，电信号通过 一定

的途径传输到接收端，再由显示设备显示出原景物（或图像）

。

（

3

） 电视制式简介目前世界上现行的彩色电视制式有三种：

NTSC

制、

PAL

制和

SECAM

< p>
制。

NTSC(National Television Systems Commit tee)

彩色电视制是

1952

年美国 国家电视标准委员会

定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。

< br>美国、

加拿大等大部分西半球国家，

以及

日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式；德国

(

< br>当时的西德

)

于

1962

年制定了

PAL(Phase-Alternative

< p>
Line)

制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英

国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式；法国制定了

< br>SECAM

(

法文：

Sequential Coleur Avec Memoire)

彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存 储制。法国、苏

联及东欧国家采用这种制式。世界上约有

65< /p>

个地区和国家试验这种制式。

（

4

）

PAL

制式的主 要特性

①

625

行

(

扫描线

)/

帧，

25

帧

< br>/

秒

(40 ms/

帧

)

②高宽比

(aspect ratio)

：

4:3

< p>
③隔行扫描，

2

场

/

帧，

312.5

行

/

场

④颜色模型：

YUV

（

5

）

NTSC

制式的主要特 性

①

52 5

行

/

帧

, 30

帧

/

秒

( 29.97 fps, 33.37 ms/frame)

②高宽比：电视画面的长宽比

(

电视为

4:3

；电影为

3:2

；高清晰度电视 为

16:9)

③隔行扫描，一帧分 成

2

场

(field)

，

262.5

线

/

< p>
场

④在每场的开始部分保留

20

扫描线作为控制信息，

因此只有

485

条线的可视数据。

Laser disc

约

~420

线，

S-VHS

约

~320

线

⑤每行

63.5

微秒，

水平回扫时间

10

微秒

(

包含

5

微秒的水平同步脉冲

)

，

所以显示时间是

53.5

微秒。

⑥颜色模型：

YIQ

（

6

）

SECAM

制式的主要 特性

SECAM (

法文：

Sequential Coleur Avec M emoire)

制式是

法国开发的一种彩色电视广播标准，称为 顺序传送彩色与存储制。这种制式与

PAL

制类似，

< p>
其差别是

SECAM

中的色度信号是频率调制

(FM)

，而且它的两个色差信号：红色差

(R'-Y')

和蓝

色差

(B'-Y' )

信号是按行的顺序传输的。法国、

俄罗斯、

< br>东欧和中东等约有

65

个地区和国家使

< br>用这种制式，图像格式为

4:3

，

625

线，

50 Hz

，

6 MHz

电视信号带宽，总带 宽

8MHz

。

、

（

7

）视频信号类型彩色视频信号 包括三种：复合视频信号、分量视频信号和

S

端子视频信

号。

（

8

）电视图像数字化电视图像数字化常用的方法有两种：

（

1

）先从复合彩色电视图像中分

离出彩色分量，然后数 字化。

（

2

）首先用一个高速

A/D

转换器对彩色全电视信号进行数字

化，然 后在数字域中进行分离，以获得所希望的

YCbCr

，

YUV

，

YIQ

或

RGB

分量数据。

（

9

）

彩色电视图像数字化标准彩色 电视图像数字化标准，

称为

CCIR 601

标准，

现改为

ITU-R

BT.601

标准。

该标准规定了彩色电视 图像转换成数字图像时使用的采样频率，

RGB

和

YCbCr(

或

者写成

YC BCR)

两个彩色空间之间的转换关系等。

< br>（

10

）

采样频率

CCIR

为

NTSC

制、

PAL

制和

SECAM

制规定了共同的电视图像采样频率。

这个 采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。

亮度信号采样频率

< p>

fs = 13.5

MHZ

，色度信号采样频率

fc

＝

6.75MHZ

或

13.5MHZ

< br>。对于所有制式，每个扫描行的有效样

本数均为

720< /p>

。数字信号取值范围：亮度信号

220

级 ，色度信号

225

级。

2

．数字视频技术

< br>（

1

）数字视频的概念数字视频是将传统模拟视频

(

包括电视及电影

)

片段捕获转换成计算机

能处理的数字信号，较常见的

VCD

就是一种经压缩的数字视频。

（

2

）数字视频的属性如同图像一样，人们用属性来描述一段数字视频，常 见的有：视频分

辨率、图像深度、帧率、视频文件格式。

（

3

）数字视频文件格式目前，视频文件格 式可以分为适合本地播放的本地影像视频和适合

在网络中播放的网络流媒体影像视频两大 类。其中，本地影像视频包括：

AVI

格式（英文全

< p>
称为

Audio Video Interleaved

< br>，即音频视频交错格式）

、

DV-AVI

格式（

DV

的英文全称是

Di gital

Video Format

，

是由索尼、

松下、

JVC

等多家厂 商联合提出的一种家用数字视频格式）

、

MPEG

格式（英文全称为

Moving Picture Expert Grou p

，即运动图像专家组格式）

、

Div X

格式（是由

MPEG

－

4

衍生出的另一种视频编码

(

压缩

)

标准，也即

DVDrip

格式，它采用了

DivX

压缩技术

对

DVD

盘片的视频图像进行高质量压缩，

同时用

MP3

或

A C3

对音频进行压缩，然后再将视

频与音频合成并加上相应的外 挂字幕文件而形成的视频格式）和

MOV

格式（美国

< p>
Apple

公

司开发的一种视频格式，

< p>
默认的播放器是苹果的

QuickTime Player

）

。

网络影像视频包括：

AS F

格式（英文全称为

Advanced Streaming Format

，是微软为了和

Real Player

竞争而推出的一种

视频格式）

、

WMV

格式（英文全称为

Windows Media Video

，也是微软推出的一种采用独立

编码方式并且可以直 接在网上实时观看视频节目的文件压缩格式）

、

RM

< p>
格式

（

Real Networks