圖像、音頻與視頻的數(shù)字化

第3節(jié)圖像、音頻與視頻的數(shù)字化考試內(nèi)容考試要求考試屬性1.圖像、音頻與視頻數(shù)字化的概念b必考＋加試2.圖像、音頻、視頻存儲(chǔ)量的計(jì)算c必考＋加試一、圖像的數(shù)字化1．圖像數(shù)字化是將連續(xù)色調(diào)的模擬圖像經(jīng)采樣量化后轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像的過(guò)程。圖像數(shù)字化運(yùn)用的是計(jì)算機(jī)圖形和圖像技術(shù)。圖像數(shù)字化一般將一幅圖像在水平和垂直方向上等距分割成有限個(gè)像素點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)的色彩值(或灰度值)，采用二進(jìn)制數(shù)量化，用位深度來(lái)記錄每個(gè)像素點(diǎn)的色彩值(或灰度值)。2．未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式：圖像存儲(chǔ)容量＝水平像素×垂直像素×每個(gè)像素色彩所需位數(shù)/8(單位：B)位圖圖像類別一個(gè)像素所占位數(shù)(bit位)一個(gè)像素所占存儲(chǔ)空間(B字節(jié))黑白1位(21＝2)1/816色4位(24＝16)4/8＝1/2256級(jí)灰度8位(28＝256)8/8＝1256色8位(28＝256)8/8＝116位色16位(216)16/8＝224位色24位(224)24/8＝332位色32位(232)32/8＝43.一幅圖像的像素點(diǎn)(水平像素×垂直像素)越多，圖像越清晰，存儲(chǔ)容量也越大；每個(gè)像素可以是不同的灰度或顏色，就具有不同的位深度。位深度大，量化字長(zhǎng)(每像素編碼位數(shù))越大，存儲(chǔ)容量也越大。二、聲音的數(shù)字化1．聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣和量化實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)字化。采樣頻率越高，聲音就越真實(shí)、自然，但存儲(chǔ)容量也越大，量化位數(shù)越大，越接近真實(shí)，即精度越高，但存儲(chǔ)容量也越大。2．高保真立體聲的采樣頻率一般達(dá)到44.1kHz以上。常見(jiàn)的量化位數(shù)有8bit，16bit，24bit，32bit等。3．未經(jīng)壓縮的Wave格式聲音文件存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式：聲音存儲(chǔ)容量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間/8(單位：B)。其中采樣頻率的單位是Hz，量化位數(shù)的單位是位(bit)，時(shí)間單位是秒(s)。4．聲音的存儲(chǔ)容量只跟采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、時(shí)間長(zhǎng)度有關(guān)，與音量的大小、音色的好壞沒(méi)有關(guān)系。三、視頻的數(shù)字化1．視頻是由連續(xù)的畫(huà)面組成動(dòng)態(tài)圖像的一種表示方式。當(dāng)圖像以每秒24幀以上的速度播放時(shí)，由于人眼視覺(jué)的暫留，看到的就是連續(xù)變化的動(dòng)作效果。視頻是由幀組成的。我國(guó)使用PAL制，每秒顯示25幀；歐美國(guó)家使用NTSC制，每秒顯示30幀。2．未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲(chǔ)容量的計(jì)算公式：視頻存儲(chǔ)容量＝單幀(幅)圖像存儲(chǔ)容量×幀頻×?xí)r間(單位：B)。其中視頻的單幀(幅)圖像存儲(chǔ)容量就是圖像的存儲(chǔ)容量，幀頻的單位是fps(幀/秒)，時(shí)間單位是秒(s)。3．視頻的存儲(chǔ)容量與每幀圖像有關(guān)，即與每幀圖像總像素、位深度有關(guān)，也與幀頻和時(shí)間長(zhǎng)度有關(guān)。

一、圖像的數(shù)字化與存儲(chǔ)容量計(jì)算圖像的存儲(chǔ)容量與圖像像素和顏色位數(shù)有關(guān)?！镜淅?】一幅1024×512像素的圖片，以24位深度形式存儲(chǔ)為BMP格式文件時(shí)，該圖像文件存儲(chǔ)容量約為()A．375KB B.750KBC．1.5MB D.3MB解析圖像存儲(chǔ)容量＝水平像素×垂直像素×每個(gè)像素色彩所需位數(shù)/8(單位：B)。1024×512×24/8/1024/1024≈1.5MB。答案C【變式訓(xùn)練1】一幅未經(jīng)壓縮的512×1024像素的BMP圖片，存儲(chǔ)容量是1.5MB，則該圖像的顏色位數(shù)是()A．16色 B.256色C．16位色 D.24位色解析利用未經(jīng)圖像存儲(chǔ)容量公式反過(guò)來(lái)運(yùn)算可以求得：1.5×1024×1024×8/(512×1024)＝24。答案D【變式訓(xùn)練2】要將1024張未經(jīng)壓縮的2048×1024像素、16位色的位圖圖像全部拷貝到U盤(pán)上，則U盤(pán)的存儲(chǔ)容量至少為()A．512MB B.2GBC．4GB D.8GB解析1024×2048×1024×16/8/1024/1024/1024＝4GB。答案C[方法總結(jié)]一般計(jì)算未經(jīng)壓縮圖像存儲(chǔ)容量均是公式的應(yīng)用，然后利用容量換算求得。但要注意顏色位數(shù)，特別是16位色與16色是不同的。二、聲音的數(shù)字化與存儲(chǔ)容量計(jì)算聲音的存儲(chǔ)容量只跟采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、時(shí)間四個(gè)因素有關(guān)，與音量的大小、音色的好壞沒(méi)有關(guān)系?！镜淅?】錄制一段時(shí)長(zhǎng)8秒、采樣頻率為44.1kHz、量化位數(shù)為16位、雙聲道立體聲的WAVE格式音頻，其文件存儲(chǔ)容量大小約為()A．137KB B.1.35MBC．134MB D.170KB解析聲音存儲(chǔ)容量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間/8(單位：B)。44100×16×2×8/8/1024/1024＝1.35MB。答案B【變式訓(xùn)練3】一段時(shí)長(zhǎng)為10秒未壓縮的雙聲道立體聲WAVE格式音頻采樣頻率為22.05kHz，存儲(chǔ)容量為861.3KB，則該音頻的量化位數(shù)是()A．8bit B.16bitC．24bit D.32bit解析音頻的量化位數(shù)：861.3×1024×8/22050/2/10＝16bit。答案B【變式訓(xùn)練4】一段未壓縮的單聲道WAVE格式音頻采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16bit，存儲(chǔ)容量為1.68MB，則該音頻的時(shí)長(zhǎng)約為()A．5秒 B.8秒C．10秒 D.20秒解析音頻的時(shí)長(zhǎng)：1.68×1024×1024×8/44100/16≈20s。答案D[方法總結(jié)]一般計(jì)算未經(jīng)壓縮音頻存儲(chǔ)容量均是公式的應(yīng)用，然后利用容量換算求得。但要注意各個(gè)參數(shù)的單位，以及位與字節(jié)除8的關(guān)系。三、視頻的數(shù)字化與存儲(chǔ)容量計(jì)算視頻的存儲(chǔ)容量與每幀圖像有關(guān)(與每幀圖像總像素、顏色位數(shù))有關(guān)，也與幀頻和時(shí)間長(zhǎng)度有關(guān)?！镜淅?】一段分辨率為1024×768，32位色彩的未壓縮視頻影像，若該視頻以25幀/秒的速度播放，則每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量約為()A．24MB B.75MBC．600MB D.800MB解析1024×768×32/8/1024/1024×25×1＝75MB。答案B【變式訓(xùn)練5】有一未經(jīng)壓縮的PAL制(幀頻為25幀/秒)視頻文件，若每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量約為2.5MB，則每幀數(shù)據(jù)量約為()A．10KB B.20KBC．102KB D.204KB解析2.5×1024/25≈102KB。答案C1．一幅未壓縮的位圖圖像，各參數(shù)如下圖所示：該圖像的存儲(chǔ)容量約為()A．384KB B.512KBC．768KB D.3072KB解析圖像存儲(chǔ)容量：512×256×24/8/1024＝384KB。答案A2．一幅未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲(chǔ)容量768KB，保存的參數(shù)如下圖所示：則該圖像的像素可能是()A．1024×256 B.768×512C．1024×512 D.512×384解析16位深度，一個(gè)像素存儲(chǔ)容量為16/8＝2字節(jié)，768KB存儲(chǔ)容量的總像素是768×1024/(16/8)＝768×512。答案B3．一段未壓縮的立體聲音頻文件格式參數(shù)如下圖所示：則該音頻文件存儲(chǔ)容量大小約為()A．784KB B.5.04MBC．10.09MB D.80.75MB解析該音樂(lè)文件的采樣頻率為44100Hz，量化位數(shù)16bit，雙聲道立體聲，時(shí)長(zhǎng)為60秒。所以存儲(chǔ)容量：44100×16×2×60/8/1024/1024≈10.09MB。答案C4．有一段未壓縮時(shí)長(zhǎng)為20秒的NTSC制視頻文件，若每幀數(shù)據(jù)量100KB，則該視頻文件的存儲(chǔ)容量約為()A．7.3MB B.14.6MBC．29.3MB D.58.6MB解析NTSC制視頻文件的幀頻為30幀/秒，所以視頻文件存儲(chǔ)容量：20×30×100KB/1024≈58.6MB。答案D基礎(chǔ)鞏固1．一幅未經(jīng)壓縮位圖圖像格式參數(shù)如下圖所示：則該圖像的存儲(chǔ)容量約為()A．576KB B.1.13MBC．2.25MB D.18.0MB解析圖像的存儲(chǔ)容量：1024×768×24/8/1024/1024＝2.25MB。答案C2．一段音頻文件的屬性參數(shù)如下圖所示：則該未壓縮的音頻文件存儲(chǔ)容量約為()A．5.05MB B.10.09MBC．40.37MB D.80.75MB解析音頻的采樣頻率為22050Hz，量化位數(shù)為16bit，聲道為1，時(shí)間為120s，存儲(chǔ)容量：22050×16×1×120/8/1024/1024≈5.05MB。答案A3．一段分辨率為1024×768，32位色彩的未經(jīng)壓縮的PAL制視頻影像，以下計(jì)算每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量(單位：B)算式正確的是()A．1024×768×32/8×25B.1024×768×32/8/1024×25C．1024×768×32/8/1024D.1024×768×32/8/1024/1024×25解析單幀圖像：1024×768×32/8，PAL制25幀/s。所以計(jì)算方法：1024×768×32/8×25。答案A4．使用一個(gè)存儲(chǔ)容量為4GB的U盤(pán)，來(lái)存儲(chǔ)未經(jīng)壓縮的1920×1080像素、32位色BMP圖像，總共可以存儲(chǔ)這種圖像大約為()A．1000張 B.500張C．200張 D.10張解析4×1024×1024×1024/(1920×1080×32/8)≈518，故選B項(xiàng)500張。答案B能力提升5．一幅未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲(chǔ)容量768KB，保存的參數(shù)如下圖所示：則該圖像的像素不可能是()A．1024×256 B.256×1024C．512×512 D.1024×384解析1024×256×24/8/1024＝256×1024×24/8/1024＝512×512×24/8/1024＝768KB1024×384×24/8/1024＝1152KB.故1024×384不可能。答案D6．一幅未經(jīng)壓縮的4位色BMP圖像，容量大小為633KB，若其寬度為1440像素，則高度約為()A．1000像素 B.900像素C．500像素 D.450像素解析633×1024/(4/8)/1440≈900像素。答案B7．使用音頻處理軟件新建2段音頻，參數(shù)設(shè)置分別如圖A、圖B所示：圖A圖B若按此設(shè)置保存為相同量化位數(shù)的Wave格式文件，則這2個(gè)音頻文件容量大小之比(A∶B)約為()A．8∶1 B.4∶1C．2∶1 D.1∶1解析A的采樣頻率是B的2倍，A是雙聲道，B是單聲道。其他量化位數(shù)，時(shí)長(zhǎng)一樣，則2個(gè)音頻文件容量大小之比為4∶1。答案B8．用ACDSee軟件瀏覽4幅未經(jīng)壓縮的圖片，如下圖所示：這4個(gè)文件中，存儲(chǔ)容量的大小關(guān)系是()A．001.bmp<002.bmp<003.bmp<004.bmpB.001.bmp<003.bmp<002.bmp<004.bmpC．001.bmp<002.bmp<004.bmp<003.bmpD.001.bmp<003.bmp<004.bmp