第5章 (2)谭浩强版C程序设计教学PPT.ppt

第第5章章 数字媒体及应用数字媒体及应用5.1 文本与文本处理文本与文本处理 5.2 图像与图形图像与图形 5.3 数字声音及应用数字声音及应用5.4 数字视频及应用数字视频及应用25.1 文本与文本处理5.1 文本与文本处理文本与文本处理 5.1.1 字符的编码字符的编码5.1.2 文本准备文本准备5.1.4 文本编辑、排版与处理文本编辑、排版与处理5.1.5 文本的展现文本的展现 5.1.3 文本的分类文本的分类与表示与表示35.1 文本与文本处理文字处理是计算机应用的基础文字处理是计算机应用的基础n计算机应用使用计算机进行信息处理计算机应用使用计算机进行信息处理n其中，其中，文字信息的处理是各种计算机应用的基础文字信息的处理是各种计算机应用的基础文字文字数值数值语言语言音乐音乐图像图像信息的形态有多种信息的形态有多种45.1 文本与文本处理传统的文字处理过程传统的文字处理过程写作写作编辑编辑排版排版印刷印刷发行发行55.1 文本与文本处理计算机文字处理过程计算机文字处理过程n文字信息在计算机中称为文字信息在计算机中称为“文本文本”（text），），文本是计算机中最文本是计算机中最常用的一种数字媒体常用的一种数字媒体n文本由一系列文本由一系列“字符字符”（character）组成，每个字符均使用二组成，每个字符均使用二进制编码表示进制编码表示n文本在计算机中的处理过程是：文本在计算机中的处理过程是：（文本编辑器）（文本编辑器）文本编辑文本编辑与排版与排版格式化的格式化的电子文本电子文本（2）文本存储文本存储与传输与传输（4）文本文本展现展现（文本阅读器）（文本阅读器）（5）文本处理文本处理（文本处理软件）（文本处理软件）（3）文本准备文本准备电子电子文本文本（1）（文字与图（文字与图表表 的输入）的输入）65.1 文本与文本处理5.1.1.字符在计算机中的表示字符在计算机中的表示 75.1 文本与文本处理字符、字符集及其码表字符、字符集及其码表 n文字的基本元素是字母和符号，统称为文字的基本元素是字母和符号，统称为“字符字符”(character)，它包括：字母、数字、符号等它包括：字母、数字、符号等n字符集：一组特定字符的集合字符集：一组特定字符的集合n不同的字符集包含的字符数目与内容不同，如：不同的字符集包含的字符数目与内容不同，如：n中文字符集、西文字符集、日文字符集等中文字符集、西文字符集、日文字符集等n字符的编码：字符的编码：n字符集中每个字符都使用二进位字符集中每个字符都使用二进位(code)表示，称为该字符的表示，称为该字符的编码编码n不同的字符其编码各不相同不同的字符其编码各不相同n字符集中所有字符的编码的一览表，称为该字符集的码表字符集中所有字符的编码的一览表，称为该字符集的码表85.1 文本与文本处理西文字符的编码西文字符的编码ASCII码码n西文是表音文字西文是表音文字(拼音文字拼音文字)，它由拉丁字母、数字、标点，它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成符号以及一些特殊符号所组成n美国标准信息交换码美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange,简称简称ASCII码码)：nASCII字符集包含字符集包含96个可打印字符和个可打印字符和32个控制字符个控制字符n采用采用7个二进位进行编码个二进位进行编码n计算机中使用计算机中使用1个字节存储个字节存储1个个ASCII 字符字符n存在问题：存在问题：n7位代码空间太小（解决方案：位代码空间太小（解决方案：8位的扩充位的扩充ASCII码）码）n不同国家和地区使用不同的字符集及其编码，互不兼容不同国家和地区使用不同的字符集及其编码，互不兼容n东亚地区使用的大字符集无法编码东亚地区使用的大字符集无法编码95.1 文本与文本处理汉字如何编码？汉字如何编码？n汉字是记录汉语（国语，华语）的文字，属于表意汉字是记录汉语（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文字，它用符号直接表达词或词素n汉字的特点汉字的特点n数量大；多个国家和地区使用；字形复杂，同音字数量大；多个国家和地区使用；字形复杂，同音字多，异体字多多，异体字多n如何编码？如何编码？n确定收入多少字、哪些字？确定收入多少字、哪些字？n汉字在字符集中的排序方式汉字在字符集中的排序方式n确定使用的代码结构和代码空间确定使用的代码结构和代码空间105.1 文本与文本处理常用的汉字编码字符集常用的汉字编码字符集n国家标准国家标准GB2312n汉字扩充规范汉字扩充规范 GBKn国家标准国家标准GB18030n台湾地区的标准汉字字符集台湾地区的标准汉字字符集CNS 11643(BIG 5，俗称俗称“大五码大五码”)n日本工业标准汉字字符集日本工业标准汉字字符集JIS X 0208-90n韩国国家标准汉字字符集韩国国家标准汉字字符集KSC 5601-87115.1 文本与文本处理一级汉字一级汉字（3755个）个）二级汉字二级汉字（3008个）个）（扩充使用）（扩充使用）字母、数字和各种符号字母、数字和各种符号 19423位号位号 191655568794区区 号号(按汉语拼音排列按汉语拼音排列)(按偏旁部首排列按偏旁部首排列)GB2312汉字编码字符集汉字编码字符集n1980年颁布年颁布信息交换用汉字编码字符集信息交换用汉字编码字符集基本基本集集GB2312-1980nGB2312字符集由三个部分构成：字符集由三个部分构成：拉丁字母、俄文、拉丁字母、俄文、日文平假名与片日文平假名与片假名、希腊字母、假名、希腊字母、汉语拼音等共汉语拼音等共682个个共共6763个汉字和个汉字和682个符号，个符号，每个每个汉字或符号都有一汉字或符号都有一个确定位置，该位个确定位置，该位置的区号和位号就置的区号和位号就是这个汉字的是这个汉字的“区区位码位码”125.1 文本与文本处理GB2312汉字的编码汉字的编码n每一个每一个GB2312汉字使用汉字使用16位位(2个字节个字节)表示表示n每个字节的最高位均为每个字节的最高位均为“1”n在在16位代码空间中的码位分布：位代码空间中的码位分布：第第1字字节节第第 2字节字节00 7E A1 FE0081A1FEGB2312图形符号图形符号汉字代码空间汉字代码空间（6763个汉字）个汉字）B0F716位的代位的代码空间共码空间共有有216 65536个个码位码位135.1 文本与文本处理GB2312汉字编码的不足之处汉字编码的不足之处nGB2312汉字字数太少，无法满足一些特殊应汉字字数太少，无法满足一些特殊应用的需要：用的需要：n人名、地名；人名、地名；n古籍整理、古典文献研究。古籍整理、古典文献研究。n没有繁体字没有繁体字n编码效率不高编码效率不高:(6763+682)/65536n与与ASCII码不兼容码不兼容145.1 文本与文本处理5.1.2.文本准备文本准备 文稿如何输入计算机文稿如何输入计算机 155.1 文本与文本处理文字符号输入计算机的方法文字符号输入计算机的方法键盘输入键盘输入自动识别输入自动识别输入字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入(1)数字编码数字编码,如电报码、区位码等如电报码、区位码等,(2)字音编码字音编码,如智能如智能ABC等等(3)字形编码，如五笔字形和表形码等字形编码，如五笔字形和表形码等,(4)形音编码形音编码发发展展趋趋势势：基基于于统统计计和和学学习习功功能能的的以以词词语语(短短语语)或或句句子子作作为为输输入入单单位的输入方法位的输入方法165.1 文本与文本处理文字符号输入计算机的方法文字符号输入计算机的方法键盘输入键盘输入联机手写输入联机手写输入自动识别输入自动识别输入字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入优点：优点：自然，流畅自然，流畅小型化，适合移动计算小型化，适合移动计算不足：不足：识别速度和正确性还需提高识别速度和正确性还需提高书写要求还要降低书写要求还要降低175.1 文本与文本处理文字符号输入计算机的方法文字符号输入计算机的方法键盘输入键盘输入联机手写输入联机手写输入语音输入语音输入自动识别输入自动识别输入字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入优点：优点：自然，方便，适合移动计算自然，方便，适合移动计算不足：不足：对说话人、说话方式、说话内容的对说话人、说话方式、说话内容的适应能力要大适应能力要大大增强大增强识别速度和正确性还需大大提高识别速度和正确性还需大大提高185.1 文本与文本处理文字符号输入计算机的方法文字符号输入计算机的方法印刷体识别印刷体识别键盘输入键盘输入联机手写输入联机手写输入语音输入语音输入自动识别输入自动识别输入字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入扫描仪扫描仪OCR数字数字文本文本纸介质纸介质文本文本文本的文本的映象映象(image)识别率已达到率已达到98%功能功能:简、繁体字、繁体字混合识别混合识别中文、西文混合识别中文、西文混合识别文字、表格混合识别文字、表格混合识别智能校对功能智能校对功能195.1 文本与文本处理文字符号输入计算机的方法文字符号输入计算机的方法印刷体识别印刷体识别手写体识别手写体识别键盘输入键盘输入联机手写输入联机手写输入语音输入语音输入自动识别输入自动识别输入字符信息的输入字符信息的输入人工输入人工输入 技术上非常困难，还无法实用技术上非常困难，还无法实用目前准备先突破工整的楷书手写体的识别目前准备先突破工整的楷书手写体的识别!205.1 文本与文本处理汉字的键盘输入汉字的键盘输入n 汉字与键盘上的键无法一一对应，因此必须使用汉字与键盘上的键无法一一对应，因此必须使用几个键来表示一个汉字，这就称为汉字的几个键来表示一个汉字，这就称为汉字的“键盘输键盘输入编码入编码”n 优秀的汉字键盘输入编码应具有的特点：优秀的汉字键盘输入编码应具有的特点：n易学习、易记忆易学习、易记忆n效率高效率高(平均击键次数较少平均击键次数较少)n重码少重码少n容量大容量大(可输入的汉字字数多可输入的汉字字数多)215.1 文本与文本处理5.1.5 文本的展现文本的展现(输出输出)225.1 文本与文本处理文本的展现文本的展现(输出输出)n目的：阅读、浏览或打印文本目的：阅读、浏览或打印文本n使用的软件：文本阅读器使用的软件：文本阅读器/文本浏览器文本浏览器n嵌入在文本编辑嵌入在文本编辑(处理处理)软件中，如微软的软件中，如微软的Word，n独立的软件：如独立的软件：如Adobe公司的公司的Acrobat Reader，微软公司的微软公司的IE等等 n文本展现的过程：文本展现的过程：1.1.对文本的格式描述进行解释对文本的格式描述进行解释2.2.生成文字和图表的映像（生成文字和图表的映像（bitmap）3.3.传送到显示器或打印机输出传送到显示器或打印机输出235.1 文本与文本处理附：输出过程中字形的生成附：输出过程中字形的生成 n过程：过程：n先根据字符的字体确定相应的字库（先根据字符的字体确定相应的字库（font），），n再按照该字符的代码从字库中取出该字符的形状描述信息再按照该字符的代码从字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（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最后将变换得到的字形放置在页面的指定位置处n2种不同的字库：种不同的字库：点阵点阵描述描述轮廓轮廓描述描述轮廓点轮廓点直线直线二次曲线二次曲线245.1 文本与文本处理5.1.3 文本的分类与表示文本的分类与表示255.1 文本与文本处理简单文本简单文本(纯文本纯文本)本本 书书 由由 南南 京京 大大 学学 出出 B1 BE CA E9 D3 C9 C4 CF BE A9 B4 F3 D1 A7 B3 F6 版版 社社 (P u b l i s h i n g B0 E6 C9 E7 28 50 75 62 6C 69 73 68 69 6E 67 H o u s e o f N a n j i n 20 48 6F 75 73 65 20 6F 66 20 4E 61 6E 6A 69 6E g U n i v e r s i t y )出出 版版 67 20 55 6E 69 76 65 72 73 69 74 79 29 B3 F6 B0 E6 文文本本的的内内容容文文本本在在计计算算机机中中的的表表示示 没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超链接，其文件后缀名是链接，其文件后缀名是.txt 由一串用于表达正文内容的字符编码所组成，几乎不包含任何由一串用于表达正文内容的字符编码所组成，几乎不包含任何其他的格式信息和结构信息其他的格式信息和结构信息 举例：举例：265.1 文本与文本处理超文本超文本n若干文本或文本中的各个部分可按照其内容的关系互相若干文本或文本中的各个部分可按照其内容的关系互相链接起来，从而形成链接起来，从而形成“超文本超文本”ABCDEFGHa1 a2b2c2 f1d1c1 b1e1g1h1a3“超链超链”实际上就是实际上就是一个指针，用于指向一个指针，用于指向其他文本块，也可以其他文本块，也可以指向同一文本块中的指向同一文本块中的其他部分其他部分 超链是有向的，起点位置超链是有向的，起点位置称为链源，它可以是文本称为链源，它可以是文本块中的一个标题、一句句块中的一个标题、一句句子、一个关键词、一幅画、子、一个关键词、一幅画、一个图标等一个图标等文本块可以是一个文本块可以是一个网页，一个文档，网页，一个文档，一段文字，也可以一段文字，也可以是一张图片，甚至是一张图片，甚至一段声音或视频一段声音或视频 5.2 图像与图形图像与图形5.2.1 数字图像的获取数字图像的获取5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用5.2.4 计算机图形计算机图形285.1 文本与文本处理5.2.1 数字图像的获取数字图像的获取295.1 文本与文本处理图像的获取过程图像的获取过程扫扫 描描模模拟拟图图像像取取 样样取取 样样取取 样样数数字字图图像像分分 色色量量 化化量量 化化量量 化化n从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取获取”n常用的图像获取设备：扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等常用的图像获取设备：扫描仪、数码相机、摄像头、摄像机等n图像获取过程：图像获取过程：将画面划分为将画面划分为 M N个网格，每个网格，每个网格称为个网格称为 一一个取样点个取样点 将彩色图像取样将彩色图像取样点的颜色分解成点的颜色分解成R，G，B三个三个基色基色测量每个取样点测量每个取样点的每个分量（基的每个分量（基色）的亮度值色）的亮度值对取样点每个分对取样点每个分量的亮度值进行量的亮度值进行A/D转换，使用转换，使用数字整型量表示数字整型量表示 305.1 文本与文本处理5.2.2 图像的表示与压缩编码图像的表示与压缩编码315.1 文本与文本处理数字数字(取样取样)图像的组成图像的组成n数字取样图像由数字取样图像由M(列列)N(行行)个取样点组成个取样点组成n取样点是组成数字取样图像的基本单位，称为取样点是组成数字取样图像的基本单位，称为“像素像素”n彩色图像的像素通常由彩色图像的像素通常由3个彩色分量组成个彩色分量组成n灰度图像和黑白图像的像素只包含灰度图像和黑白图像的像素只包含1个亮度分量个亮度分量 Red分量分量Green分量分量Blue分量分量325.1 文本与文本处理例例1：黑白图象的表示：黑白图象的表示黑白图像黑白图像n黑白图像的每个像素只有一个分量，且只用黑白图像的每个像素只有一个分量，且只用1个二进位表个二进位表示，其取值仅示，其取值仅“0”(黑黑)和和“1”(白白)两种两种335.1 文本与文本处理例例2：灰度图象的表示：灰度图象的表示灰度图像灰度图像n灰度图像的每个像素也只有一个分量，一般用灰度图像的每个像素也只有一个分量，一般用812个二个二进位表示，其取值范围是：进位表示，其取值范围是：02n-1，可表示可表示2n个不同的个不同的亮度亮度345.1 文本与文本处理例例3：彩色图象的表示：彩色图象的表示蓝蓝色色分分量量绿绿色色分分量量红红色色分分量量n彩色图像的每个像素有三个分量，分别表示三个基色的亮度，假设彩色图像的每个像素有三个分量，分别表示三个基色的亮度，假设3个分量分别用个分量分别用n,m,k个二进位表示，则可表示个二进位表示，则可表示2n+m+k种不同的颜色种不同的颜色355.1 文本与文本处理举例：分辨率与图像尺寸的关系举例：分辨率与图像尺寸的关系520 x376260 x188130 x94在显示比例相同时，显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比在显示比例相同时，显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比365.1 文本与文本处理数字图像的数据量数字图像的数据量n数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）：数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）：数据量数据量=水平分辨率水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率像素深度像素深度8 n几种常用格式的图像的数据量：几种常用格式的图像的数据量：图图像大小像大小8位位(256色色)16位位(65536色色)24位位(真彩色真彩色)640480300 KB600 KB900 KB1024768768 KB1.5 MB2.25 MB128010241.25 MB2.5 MB3.75 MBn例：数字图像传输时间的计算例：数字图像传输时间的计算假设数据传输速率为假设数据传输速率为56 kb/s（电话上网），则传输一幅分辨电话上网），则传输一幅分辨率为率为640480的的6.5万种颜色的未压缩图像的时间为：万种颜色的未压缩图像的时间为：(640 x480 x16)/56000=87.8秒秒375.1 文本与文本处理数字图像的数据压缩数字图像的数据压缩n图像数据压缩的必要性：图像数据压缩的必要性：n节省存储数字图像所需要的存储器容量节省存储数字图像所需要的存储器容量n提高图像的传输速度，减少通信费用提高图像的传输速度，减少通信费用 n图像数据压缩的可能性：图像数据压缩的可能性：n数字图像中有大量的数据冗余数字图像中有大量的数据冗余n人眼视觉有局限性，允许图像有一些失真人眼视觉有局限性，允许图像有一些失真n图像数据压缩的两种类型：图像数据压缩的两种类型：n无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差n有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差n压缩编码方法的评价压缩编码方法的评价压缩倍数的高低压缩倍数的高低重建图像的质量（有损压缩时）重建图像的质量（有损压缩时）压缩算法的复杂程度压缩算法的复杂程度385.1 文本与文本处理数字数字图像的常用文件图像的常用文件格式格式n不同的图象文件格式采用了不同的数据压缩技术和不同的图象文件格式采用了不同的数据压缩技术和数据组织方法，有不同的应用数据组织方法，有不同的应用n常用的图像文件格式有：常用的图像文件格式有：名称名称压缩编码压缩编码方法方法性性质质典型典型应应用用开开发发公司公司(组织组织)BMPRLE(行程行程长长度度编码编码)无无损损Windows应应用程序用程序MicrosoftTIFRLE,LZW(字典字典编码编码)无无损损桌面出版桌面出版Aldus，MicrosoftGIFLZW无无损损因特网因特网CompuServeJPEGDCT(离散余弦离散余弦变换变换)，Huffman编码编码大多大多为为有有损损因特网因特网,数数码码相机等相机等ISO/IECJP2小波小波变换变换，算，算术编码术编码无无损损/有有损损因特网因特网,数数码码相机等相机等ISO/IEC395.1 文本与文本处理图像文件图像文件格式例格式例1：BMP格式格式nBMP图图像像格格式式是是Windows操操作作系系统统下下使使用用的的一一种种标准图像格式标准图像格式n支持单色、支持单色、16色、色、256色、真彩色图像色、真彩色图像n一一个个文文件件一一幅幅图图像像，可可以以进进行行无无损损压压缩缩，也也可可不不压压缩缩n非非压压缩缩的的BMP文文件件是是一一种种通通用用的的图图像像文文件件格格式式，几乎所有几乎所有Windows 应用软件都能支持应用软件都能支持405.1 文本与文本处理图像文件图像文件格式例格式例2：GIF 图像图像n颜色数目不超过颜色数目不超过256色色，适合用作插图、剪贴画等色彩数，适合用作插图、剪贴画等色彩数要求不高的场合，要求不高的场合，文件特别小文件特别小，适合网络传输，适合网络传输nGIF图像格式具有图像格式具有累进显示累进显示功能，适合网络浏览器观看功能，适合网络浏览器观看 nGIF图像格式能图像格式能支持支持透明背景透明背景（JPEG不支持）不支持）nGIF图像格式能图像格式能支持支持动画动画GIF动画之例透透明明背背景景415.1 文本与文本处理图像文件图像文件格式例格式例3：JPEG图像图像nJPEG是静止图像数据压缩编码的国际标准，采用是静止图像数据压缩编码的国际标准，采用JPEG标准的图像文件扩展名是标准的图像文件扩展名是.jpgnJPEG特别适合各种连续色调的彩色或灰度图像，特别适合各种连续色调的彩色或灰度图像，在计算机和数码相机中已得到广泛应用在计算机和数码相机中已得到广泛应用 nJPEG的最新标准是的最新标准是JPEG2000（图像文件扩展名图像文件扩展名是是.jp2），），它采用更先进的技术，可取得更好的它采用更先进的技术，可取得更好的效果效果nJPEG与与JPEG2000的比较之例的比较之例425.1 文本与文本处理5.2.3 数字图像处理与应用数字图像处理与应用435.1 文本与文本处理数字图象处理：目的与内容数字图象处理：目的与内容n目的目的：(1)(1)提高图像的视觉质量提高图像的视觉质量(2)(2)恢复恢复与重建有失真和畸变的图像与重建有失真和畸变的图像(3)(3)图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等(4)(4)图像数据的变换、编码和数据压缩图像数据的变换、编码和数据压缩(5)(5)图像的存储、管理与检索图像的存储、管理与检索(6)(6)图像内容与知识产权的保护图像内容与知识产权的保护 n内容内容：n去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等445.1 文本与文本处理数字图像处理的应用数字图像处理的应用(1)图图像像通通信信，包包括括图图像像传传输输、电电视电话、电视会议等。视电话、电视会议等。(2)遥感遥感(3)医疗诊断医疗诊断(4)工工业业生生产产中中的的应应用用，如如产产品品质质量检测，生产过程自动控制等量检测，生产过程自动控制等(5)机器人视觉机器人视觉(6)军军事事、公公安安、档档案案管管理理等等其其他他方面的应用方面的应用X光图像光图像CT图像图像核磁共振核磁共振图像图像指纹图像指纹图像455.1 文本与文本处理常用的图像编辑软件常用的图像编辑软件nWord和和PowerPoint具有基本的图像编辑功能具有基本的图像编辑功能nWindows附件中的附件中的“画图画图”软件软件n微软微软Office工具中的工具中的Picture ManagernACD System公司的公司的ACDSee32nAdobe PhotoShop465.1 文本与文本处理5.2.4 计算机图形计算机图形475.1 文本与文本处理什么是计算机图形什么是计算机图形(graphics)n通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述(称称为为“建模建模”)，然后根据该描述和选定的观察位置及光线状，然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况，生成该景物的图形况，生成该景物的图形(称为称为“绘制绘制”或或“图像合成图像合成”)n计算机图形也称为计算机合成图像计算机图形也称为计算机合成图像n计算机制作图形的步骤如下：计算机制作图形的步骤如下：建模建模/造型造型(Modeling)景物的景物的模型模型(model)景物景物的视图的视图 绘绘 制制(Rendering)(Image Synthesis)485.1 文本与文本处理景物的景物的2种描述种描述(建模建模)方法方法几何造型几何造型技术技术规则形体规则形体(如工业产品如工业产品)用基本的几何元素用基本的几何元素(如点、如点、线、面、体等线、面、体等)及材料的及材料的表面性质等进行描述表面性质等进行描述 过程模型过程模型技术技术不规则形体不规则形体(如自然现象如自然现象)找出其生成规律，并使用找出其生成规律，并使用相应的算法来描述相应的算法来描述 495.1 文本与文本处理n美国康乃尔大学美国康乃尔大学Suzanne Smits 和和Priamos Georgiades建模建模并绘制的俄罗斯并绘制的俄罗斯茶壶茶壶例例1:俄罗斯茶壶俄罗斯茶壶505.1 文本与文本处理例例2：计算机绘制的钢笔画和铅笔画：计算机绘制的钢笔画和铅笔画z 木 桶z 玻璃瓶引用自：引用自：Georges Winkenbach,D.Salesin(Univ.of Washington)pp.469-476,SIGGRAPH96515.1 文本与文本处理计算机图形的应用计算机图形的应用(1)(1)计算机辅助设计和辅助制造计算机辅助设计和辅助制造(CADCADCAM)CAM)。(2)(2)利利用用计计算算机机生生成成各各种种地地形形图图、交交通通图图、天天气气图图、海海洋洋图图、石油开采图等。石油开采图等。(3)(3)作战指挥和军事训练。作战指挥和军事训练。(4)(4)计算机动画和计算机艺术。计算机动画和计算机艺术。(5)(5)其其它它：电电子子出出版版、数数据据处处理理、工工业业监监控控、辅辅助助教教学学、软软件件工程等。工程等。525.1 文本与文本处理矢量绘图软件矢量绘图软件n专业绘图软件：专业绘图软件：nAutoCAD（机械、建筑等）机械、建筑等）nMAPInfo、ARCInfo（地图、地理信息系统）地图、地理信息系统）n办公与事务处理、平面设计、电子出版等领域：办公与事务处理、平面设计、电子出版等领域：nCorel公司的公司的CorelDraw，nAdobe 公司的公司的Illustrator，nMacromedia公司的公司的FreeHand，n微软公司的微软公司的Microsoft Visio等等n内嵌的绘图软件：内嵌的绘图软件：nWord 和和 PowerPoint中的绘图功能（简单的二维图形中的绘图功能（简单的二维图形）5.3 数字声音及应用数字声音及应用5.3.1 波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放5.3.2 波形声音的表示与压缩编码波形声音的表示与压缩编码5.3.3 波形声音的编辑波形声音的编辑5.3.4 计算机合成声音计算机合成声音545.1 文本与文本处理5.3.1 波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放555.1 文本与文本处理声音的特性声音的特性和类型和类型n声音由振动产生，通过空气进行传播声音由振动产生，通过空气进行传播n声音是一种波，它由许多不同频率的声音是一种波，它由许多不同频率的谐波组成谐波组成n谐波的频率范围称为声音的谐波的频率范围称为声音的“带宽带宽”n计算机处理的声音类型：计算机处理的声音类型：n话音或语音话音或语音(speech)，专指人的说话声音，带宽仅为专指人的说话声音，带宽仅为3003400Hzn全频带声音全频带声音(如音乐声、风雨声、汽车声等如音乐声、风雨声、汽车声等)，其带宽可达到，其带宽可达到20Hz20kHz n人耳可听到的声音统称人耳可听到的声音统称“可听声可听声”(audio)，20Hz20kHz565.1 文本与文本处理数字波形声音的获取数字波形声音的获取方法：方法：2.量化量化（quantization，模数转换模数转换)3.编码编码（encoding）1.取样（取样（sampling）取取 样样模模拟拟声声音音信信号号取样的目的是把时间上连取样的目的是把时间上连续的信号转换成时间上离续的信号转换成时间上离散的信号散的信号量量 化化量化是把每个样本从模拟量量化是把每个样本从模拟量转换成为数字量转换成为数字量(8位或位或16位整数表示位整数表示)数字数字声音声音01100011001编编 码码将所有样本的二进制将所有样本的二进制代码组织在一起，并代码组织在一起，并进行数据压缩进行数据压缩575.1 文本与文本处理数字波形声音的获取设备数字波形声音的获取设备n声音的联机获取设备声音的联机获取设备(声卡声卡)麦克风麦克风（microphone）声音卡声音卡（sound card）声波转换声波转换为电信号为电信号取样、量化、取样、量化、压缩和编码压缩和编码模模拟拟声声音音数数字字声声音音n声音的脱机获取设备：数码录音笔声音的脱机获取设备：数码录音笔585.1 文本与文本处理声卡的功能与组成声卡的功能与组成波形声音的获取与编码波形声音的获取与编码波形声音的重建与播放波形声音的重建与播放MIDI消息的输入消息的输入MIDI音乐的合成音乐的合成DSPDMA接口接口PC总线总线取样，量化取样，量化D/A重建，滤波重建，滤波声音输出声音输出声音输入声音输入音乐合成器音乐合成器mixerMIDI接口接口声卡的主要功能声卡的主要功能注：当前注：当前PC机的声卡已机的声卡已经与主板芯片组集成在一经与主板芯片组集成在一起，不再做成独立的插卡起，不再做成独立的插卡 595.1 文本与文本处理声音的重建与播放声音的重建与播放n计算机输出声音分为两步：计算机输出声音分为两步：1 声音的重建：把声音从数字形式转换成模拟信号形式，由声声音的重建：把声音从数字形式转换成模拟信号形式，由声卡完成卡完成2 声音播放：将模拟声音信号经处理和放大后送到音箱声音播放：将模拟声音信号经处理和放大后送到音箱(扬声器扬声器)n关于音箱：关于音箱：n普通音箱普通音箱接收的是重建的模拟声音信号接收的是重建的模拟声音信号n数字音箱数字音箱可直接接收数字声音信号，声音失真更小可直接接收数字声音信号，声音失真更小 重建的模拟重建的模拟声音信号声音信号数字数字声音声音011010011101插插 值值数模转换数模转换解解 码码把压缩编码的数字把压缩编码的数字声音恢复为压缩编声音恢复为压缩编码前的状态码前的状态把声音样本从把声音样本从数字量转换为数字量转换为模拟量模拟量把时间上离散的一组把时间上离散的一组样本转换成在时间上样本转换成在时间上连续的模拟声音信号连续的模拟声音信号605.1 文本与文本处理5.3.2 波形声音的表示波形声音的表示 与与压缩编码压缩编码615.1 文本与文本处理数字波形声音的表示及参数数字波形声音的表示及参数n数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流，其数数字波形声音是使用二进位表示的一种串行比特流，其数据按时间顺序进行组织，文件扩展名为据按时间顺序进行组织，文件扩展名为“.wav”n数字波形声音的主要参数有：数字波形声音的主要参数有：n取样频率：取样频率：n语音的取样频率低，一般为语音的取样频率低，一般为8kHzn全频带声音（如音乐）的取样频率高，一全频带声音（如音乐）的取样频率高，一般为般为44.1kHzn量化位数：通常为量化位数：通常为8位、位、12位或位或16位位n声道数目：单声道为声道数目：单声道为1，双声道为，双声道为2n码率码率(比特率比特率)，每秒钟的数据量，每秒钟的数据量625.1 文本与文本处理数字波形声音的数据压缩数字波形声音的数据压缩n数字波形声音的数据量很大，例如：数字波形声音的数据量很大，例如：n数字语音数字语音1小时的数据量大约是小时的数据量大约是30MBnCD立体声高保真的数字音乐立体声高保真的数字音乐1小时的数据量大约是小时的数据量大约是635MBn数据压缩的必要性：数据压缩的必要性：n为了降低存储成本和提高在网络上的传输效率为了降低存储成本和提高在网络上的传输效率n数据压缩的可能性：数据压缩的可能性：n声音中包含了大量冗余信息；人耳的灵敏度有限，允许有一声音中包含了大量冗余信息；人耳的灵敏度有限，允许有一定失真定失真n数字波形声音压缩编码的方法：数字波形声音压缩编码的方法：n全频带声音：国际标准全频带声音：国际标准MPEG；工业标准工业标准Dolby AC-3 n数字语音：固定电话使用数字语音：固定电话使用ADPCM编码编码 移动电话使用高效率的混合编码技术移动电话使用高效率的混合编码技术635.1 文本与文本处理全频带数字音频编码的标准全频带数字音频编码的标准n所谓所谓“MP3音乐音乐”就是一种采用就是一种采用MPEG-1层层3编码的高质量数字声音编码的高质量数字声音,它能以它能以10倍左右的压缩比降低高保真数字声音的倍左右的压缩比降低高保真数字声音的存储量，使一张普通存储量，使一张普通CD光盘上可以存光盘上可以存储大约储大约100首首MP3歌曲歌曲 标标准名称准名称压缩压缩后的后的码码率率(每个声道每个声道)声道数目声道数目主要主要应应用用MPEG-1 audio层层1192 kbps（压缩压缩4倍）倍）2数字盒式数字盒式录录音音带带MPEG-1 audio层层2128 kbps（压缩压缩6倍）倍）2DAB,VCD,MPEG-1 audio层层364kbps（压缩压缩12倍）倍）2Internet，MP3音音乐乐MPEG-2 audio与与MPEG-1层层1,层层2,层层3相同相同5.1,7.1同同MPEG-1Dolby AC-364 kbp5.1,7.1DVD,DTV，家庭影院家庭影院645.1 文本与文本处理什么是流媒体？什么是流媒体？n在因特网上收听在因特网上收听(看看)音音(视视)频节目的频节目的2种方式：种方式：i下载存储方式：先下载存储在计算机中，下载完毕后再播放（缺点：下载存储方式：先下载存储在计算机中，下载完毕后再播放（缺点：需要等待很长时间，并需要较大的存储容量）需要等待很长时间，并需要较大的存储容量）i流式传输方式：边下载、边播放（优点：只需要下载一部分数据之流式传输方式：边下载、边播放（优点：只需要下载一部分数据之后后,就可以开始一边播放一边下载，等待时间短、存储需求小）就可以开始一边播放一边下载，等待时间短、存储需求小）n流媒体技术就是允许在网络上让用户一边下载一边收看流媒体技术就是允许在网络上让用户一边下载一边收看(听听)音视频媒体的一种技术音视频媒体的一种技术n目前主要有目前主要有3个公司的流媒体产品：个公司的流媒体产品：1.Real Networks公司的公司的 Real Media2.微软公司的微软公司的 Windows Media 3.苹果公司的苹果公司的 Quick Time655.1 文本与文本处理数字波形声音的主要文件格式数字波形声音的主要文件格式n.wav波形声音文件波形声音文件 n.pcm使用使用PCM编码的声音文件编码的声音文件n.mp2MPEG 层层 1 或层或层2 编码的声音文件编码的声音文件n.mp3MPEG 层层3 编码的声音文件编码的声音文件n.rm，.ra(RealAudio)RealNetworks的流式声音文件的流式声音文件n.wma微软公司的流式声音文件微软公司的流式声音文件n.aif(Audio Interchangeable File Format)苹果公司苹果公司的声音文件的声音文件665.1 文本与文本处理5.3.3 波形声音的波形声音的编辑编辑675.1 文本与文本处理波形声音编辑软件的功能波形声音编辑软件的功能主要功能：