多媒体

第五章数字媒体及应用学习目标与要求1.熟悉二进制的特点，掌握整数和实数在计算机内的表示方法，了解数值计算的应用2.理解GB2312，GBK和GB18030三种汉字编码标准的内容、关系与应用，熟悉中文文本准备的方法，掌握常用文本编辑与处理软件的功能与应用5.懂得数字图像获取的原理与方法，熟悉图像在计算机中的表示，初步了解数字图像处理的内容与应用，大体明白计算机图形的生成过程及应用4.掌握声音获取的方法与设备，熟悉波形声音在计算机中的表示、标准与应用，初步了解语音合成和音乐合成的过程与应用5.了解数字视频的获取方法与设备，熟悉视频压缩编码的几种标准及其应用，初步懂得计算机动画的制作过程5.1数值信息与数值计算数制及相互转换•数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。•计算机是信息处理的工具，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。基本概念•数位是指数码在一个数中所处的位置。•基数是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数。例如：二进制数基数是2，每个数位上所能使用的数码为0和1两个数码。•数字由于处在不同的位置，它们代表的数值的大小也不同，各位数字所代表的数值的大小是由位权来决定的。位权是一个乘方值，乘方的底数为进位计数制的基数，而指数由各位数字在数中的位置来决定。•一般情况下，对于N进制数，整数部分第i位的位权为Ni－1，而小数部分第j位的位权为N－j。常用进制数及其书写方式•考试中常用到的进制数是二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数。进制数的书写方式有两种：•用（进制数）下角标。如(1001)2(45)8•用大写字母表示，B—二进制，D—十进制，O—八进制，H—十六进制。如1001B，45O，3AH。注意，十进制在书写的时候可以不用标示出符号。5.1.1数制与编码十进制数（Decimal）十进制的基数是“10”，使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号，逢十进一205.49＝2×102＋0×101＋3×100＋4×10－1＋9×10－2一般地说，一个十进制数：S＝KnKn－1...K1K0.K－1K－2...K－m所代表的实际数值是：S＝Kn×10n＋Kn－1×10n－1＋...＋K1×101＋K0×100＋K－1×10－1＋K－2×10－2+…＋K－m×10－m二进制数（Binary）二进制的基数是“2”，使用0和1两个不同的数字符号，逢二进一(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝(5.25)10一般地说，一个二进制数S＝KnKn－1...K1K0.K－1K－2...K－m所代表的实际数值是：S=Kn×2n＋Kn－1×2n－1＋…＋K1×21＋K0×20＋K－1×2－1＋K－2×2－2＋…＋K－m×2－m八进制数（Octonary）和十六进制数（Hexadecimal）•八进制数使用0、1、2、3、4、5、6、7八个符号，逢八进一(365.2)8=3×82＋6×81＋5×80＋2×8－1=(245.25)10•十六进制数使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个符号，其中A、B、C、D、E、F分别代表十进制的10、11、12、13、14、15。逢十六进一(F5.4)16=15×161＋5×160＋4×16－1=(245.25)10任意（R）进制数•每种进位制都有固定的数码——基数•按基数进位或借位——逢R进一•用位权值来计数位权值：在任何进位计数制中，数码所处的位置不同，代表的数值大小也不同。对每一个数位赋予的位值，在数学上叫做“权”。位权与基数的关系：位权的值等于基数的若干次幂。（KnKn－1...K1K0．K－1K－2...K－m）R＝Kn×Rn＋Kn－1×Rn－1＋...＋K1×R1＋K0×R0＋K－1×R－1＋K－2×R－2+…＋K－m×R－m•人们用字母B、Q、D、H分别表示二、八、十、十六进制十进制数与二进制数的转换（1）十进制整数==二进制整数：=除以２取余法余数倒序排列=位权相加法，计算按权展开式的和（2）十进制小数==二进制小数：=乘以２取整法整数正序排列。=位权相加法，计算按权展开式的和转换举例：11101.1011B==29.6875•转换表八进制数二进制数八进制数二进制数00004100100151012010611030117111•二进制数转换为八进制数举例：001101001110.110100B→1516.64Q•八进制数转换为二进制数举例：2467.32Q→010100110111.011010B八进制数与二进制数的转换十六进制数与二进制数的转换•转换表十六进制数二进制数十六进制数二进制数0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111•二进制数转换为十六进制数举例：001101001110.11001100B→34E.CCH•十六进制数转换为二进制数举例：35A2.CFH→0011010110100010.11001111B二进制十进制十六进制八进制四进制0000000000011111001022220011333301004441001015551101106661201117771310008810201001991121101010A1222101111B1323110012C1430110113D1531111014E1632111115F1733使用不同进制的原因•计算机中只使用二进制一种计数制的原因：–二进制中只有0和1两个符号，使用有两个稳定状态的电子器件就可以分别表示它们，而制造有两个稳定状态的电子器件要比制造有多个稳定状态的电子器件容易得多–二进制数的运算规则简单，易于进行高速运算–数理逻辑中的“真”和“假”可以分别用“1”和“0”来表示，这样就把非数值信息的逻辑运算与数值信息的算术运算联系了起来•使用八进制和十六进制的原因：–二进制数太长，书写、阅读、记忆均不便–八进制和十六进制与二进制之间的转换直观、方便二进制数的运算（一）•对二进制数可以进行两种不同类型的基本运算：算术运算和逻辑运算•算术运算：–两个一位数的加法和减法的基本运算规则是：加法减法00110011＋0＋1＋0＋1－0－1－0－1011100110（向高位进1）（向高位借1）–两个多位二进制数的加、减法可以从低位到高位按上述规则进行，但必须考虑进位和借位的处理•最基本的逻辑运算有三种：–逻辑加（也称“或”运算，用符号“OR”、“∨”或“＋”表示）当A和B均为假时，结果为假，否则结果为真–逻辑乘（也称“与”运算，用符号“AND”、“∧”或“·”表示）当A和B均为真时，结果为真，否则结果为假。–取反（也称“非”运算，用符号“NOT”或“－”表示）–异或（两个值不同时为真，相同时为假，用符号“XOR”表示）–运算规则如下：逻辑加逻辑乘取反异或001100110→10011∨0∨1∨0∨1∧0∧1∧0∧10101011100011→00110–两个多位二进制数进行逻辑运算时，按位独立进行，相邻位之间不发生关系5.1.2数值信息的表示计算机中的数值信息分类整数和实数:它们都是用二进制表示的，但表示方法有很大差别。整数（定点数）的表示（一）•整数的概念：–整数不使用小数点，或者说小数点始终隐含在个位数的右面，所以整数也叫做“定点数”•整数的分类：–不带符号的整数(unsignedinteger)，一定是正整数取值范围：8位0～255(28－1)，16位0～65535(216－1)，32位0～232－1–带符号的整数(signedinteger)，既可表示正整数，又可表示负整数。使用最高位(最左面的一位)作为符号位，“0”表示“＋”(正数)，“1”表示“－”(负数)，其余各位表示数的绝对值取值范围：8位－127～＋127(－27+1～＋27－1)例如：00101011=＋43,10101011=－43•带符号整数有原码和补码两种表示方式，其中带符号的正数的补码就是原码本身；带符号的负数的补码是原码取反再加一换算得来，计算机中带符号的负数采用补码的形式存放。•原码到补码的换算过程是：保持最高位符号为不变，其余各位取反，然后末位加1。•补码到原码的换算过程是：保持最高位符号为不变，其余各位取反，然后末位加1。•注意：如果是正数，则补码就是其原码本身，反推，如果带符号数补码的最高位是0，则该补码表示形式也是该数值的原码表示形式。整数（定点数）的表示（二）•“原码”表示法：带符号整数的表示方法•优点：简单、直观•缺点：–减法运算较繁，不便于CPU的运算处理–有＋0(00000000)和－0(100000000)•补码表示法：在计算机中，负数使用补码表示，符号位也是“1”，但绝对值部分却是原码的每一位取反后再在末位加“1”例如：(－43)原=10101011绝对值部分每一位取反后为：(－43)反=11010100末位加“1”得到：(－43)补=11010101整数（定点数）的表示（三）•补码计算规则：[X±Y]原码=[[X]补码＋[±Y]补码]补码•补码计算举例：5-2=32–5=-3[5]补码=00000101[2]补码=00000010+[-2]补码=11111110[-5]补码=11111011[3]补码=00000011[-3]补码=11111101•补码表示法中“－0”与“＋0”无区别，都表示为全“0”。整数（定点数）的表示（四）•三种整数的比较8位二进制代码无符号整数的值带符号整数的值（原码）带符号整数的值（补码）0000000000000000001111……………………0111111112712712710000000128－0－12810000001129－1－127……………………11111111255－127－1实数（浮点数）的表示（一）•实数：既有整数部分又有小数部分的数，整数和纯小数只是实数的特例。任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积，例如：56.725=102×(0.56725)－0.0034756=10－2×(－0.34756)指数部分指出实数中小数点的位置，括号里是一个纯小数。二进制数的情况完全类同，例如：1001.011=2100×(0.1001011)－0.0010101=2－10×(－0.10101)•浮点表示法：计算机内部用“指数”(一个整数，称为“阶码”)和“尾数”(一个纯小数)表示实数的方法。实数=尾数*2指数实数N可表示为：N=±S×2±P（0S1)5.2文本与文本处理•媒体（medium（单）media（复））：又称媒介/媒质，承载信息的载体，是信息的各种表示形式（如数值、文字、图象、声音、视频等）•数字媒体：数值、文字、声音、图像等的二进制数字表示数字媒体是随着计算机功能的不断增强、计算机应用的不断深入而发展起来的5种与计算机信息处理有关的媒体•感觉媒体•表示媒体•存储媒体•表现媒体•传输媒体多媒体技术的概念•指能够交互式地综合处理多种不同感觉媒体（语言、音乐、文字、数值、图画、活动图像，其中至少包含声音或活动图像）的信息处理技术，具有这种功能的计算机就是多媒体计算机，具有这种能力的通信系统就是多媒体通信，能够有效地存储、管理、检索多种感觉媒体的数据库系统就是多媒体数据库系统。多媒体技术的特点•多样性•集成性•交互性文字与文本•文字：一种书面语言，由一系列称为“字符”（character）的书写符号构成•文本（text）：文字信息在计算机中的表示形式是基于特定字符集的、具有上下文相关性的一个（二进制编码）字符流是计算机中最常用的一种数字媒体•组成文本的基本元素是字符，字符在计算机中采用二进制编码表示。文本处理过程•文本在计算机中的处理过程：文本的准备（例如汉字的输入），文本编辑，文本处理，文