《多媒体技术教程(第三版)》习题解答615.docx
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1、多媒体体技术教教程(第第三版)习题解答第1章 绪 论论1多媒媒体信息息系统和和多媒体体计算机机有什么么不同?在概念念上应如如何看待待两者之之间的关关系?多媒体信信息系统统是新一一代高度度集成的的、功能能强大的的、智能能化的计计算机信信息系统统,它是是提供多多媒体信信息、辅辅助人们们对环境境进行控控制和决决策的系系统,是是基于计计算机、通通信网络络等现代代化的工工具和手手段,服服务于管管理领域域的信息息处理系系统。而而多媒体体计算机机指的是是硬件设设施,多多媒体计计算机是是多媒体体信息系系统得以以应用的的平台。2试归归纳叙述述多媒体体关键特特性以及及这些特特性之间间的关系系。多媒体的的关键特特性
2、主要要包括信信息载体体的多样样性、交交互性和和集成性性这三个个方面,这这既是多多媒体的的主要特特征,也也是在多多媒体研研究中必必须解决决的主要要问题。信息载体体的多样样性是相相对于计计算机而而言的,指指的就是是信息媒媒体的多多样化,有有人称之之为信息息多维化化;多媒媒体的第第二个关关键特性性是交互互性,多多媒体系系统将向向用户提提供交互互式使用用、加工工和控制制信息的的手段,为为应用开开辟更加加广阔的的领域,也也为用户户提供更更加自然然的信息息存取手手段;多多媒体的的集成性性主要表表现在两两个方面面,一是是多媒体体信息媒媒体的集集成,二二是处理理这些媒媒体的设设备与设设施的集集成。信息载体体的
3、多样样性是集集成性的的基础,没没有多种种信息媒媒体,也也就无法法进行多多媒体信信息的集集成化处处理;而而处理多多媒体的的设备与与设施的的集成性性是实现现交互性性的前提提,没有有系统、网网络、软软硬件设设施的集集成,就就无法为为用户交交互式使使用、加加工和控控制信息息提供平平台。3为什什么说多多媒体缩缩短了人人类信息息交流的的路径?人类与与计算机机进行信信息交流流的目的的是什么么?与以往的的方法相相比,计计算机在在数据处处理方面面有了很很大的改改善。计计算机所所提供的的功能强强大的数数据组织织和构造造技术,如如传统数数据结构构中的数数组、向向量、队队列、堆堆栈、树树和堆等等,为动动态地加加工和处
4、处理数据据提供了了基础。高高效的算算法和高高速的网网络通信信,大大大地加强强了用文文字和数数据表示示概念的的能力并并加速了了它的传传递过程程。但人人类并不不是仅仅仅依赖文文本这一一类单一一的数据据形式来来传递所所有的信信息和接接受概念念的,图图像、声声音等多多媒体信信息都是是人类获获取和传传递信息息极为重重要的渠渠道。图图像的信信息量最最大,一一幅画胜胜过千言言万语,最最直观、最最能一目目了然。而而动态的的影像视视频和动动画则更更生动、更更逼真、更更接近客客观世界界的原型型、更能能反映事事物的本本质和内内涵。声声音和文文字也是是信息的的重要媒媒体,综综合应用用不仅有有利于接接受,也也有利于于存
5、储(记记忆)和和保留。这这就意味味着必须须同时启启动大脑脑的形象象思维和和逻辑思思维,才才能更好好地获得得更多更更有用的的信息。因因此,通通过多种种感觉器器官用多多种信息息媒体形形式向人人提供信信息才算算是更好好的表达达方法,它它不仅加加速和改改善了理理解,并并且提高高了信息息接受的的兴趣和和注意力力。多媒媒体正是是利用各各种信息息媒体形形式,集集成地用用声、图图、文等等来承载载信息,也也就是缩缩短信息息传递的的路径。人类与计计算机进进行信息息交流的的目的是是为了高高效的获获取、传传递以及及使用信信息。计计算机的的发展使使得人类类的信息息处理手手段得到到加强,高高速的计计算能力力扩展了了对数据
6、据进行重重复计算算的能力力,大规规模的存存储扩展展了记忆忆信息的的范围,高高速通信信网使得得我们可可以同远远在异地地他乡的的同事、朋朋友、亲亲人甚至至陌生人人进行快快速的信信息交换换。这些些机器成成为我们们与他人人进行交交流的中中介。4有人人说,在在未来信信息系统统中计算算机和电电视将合合为一体体,这意意味着产产生了新新一代的的信息系系统,是是革命性性的转变变,而不不仅仅是是某种设设备功能能的增强强。你的的看法呢呢?1计算机和和电视合合为一体体,是多多媒体信信息系统统应用的的一个实实例,将将提高家家庭自动动化程度度,而并并不是意意味着新新一代信信息系统统的产生生。通过过这种方方式,将将改变人人
7、们长久久依赖被被动接收收信息的的情况。将将交互式式手段融融入到人人们的日日常生活活中。交交互可以以增加对对信息的的注意力力和理解解力,延延长信息息在头脑脑中保留留的时间间。而在在单向的的信息空空间中,这这种接收收的效果果和作用用就很差差。借助助于交互互活动,人人们可以以获得所所关心的的内容,获获取更多多的信息息;用户户也可以以找出想想看的电电视节目目,可以以快速跳跳过不感感兴趣的的部分,可可以对某某些所关关心的内内容进行行编排等等,从而而改变现现在观看看电视节节目的方方法。5有人人说,多多媒体是是界面技技术,即即人机接接口技术术,你同同意吗?为什么么?多媒体技技术包括括人机接接口技术术,但不不
8、仅仅是是人机接接口技术术。而人人机接口口技术也也不仅仅仅在多媒媒体领域域得到应应用。人机接口口技术的的目的是是让一般般用户利利用计算算机完成成他们在在某一工工作领域域中的任任务。随随着多媒媒体技术术及其相相关技术术的不断断发展,人人机交互互的接口口已经开开始向更更加自然然,更加加人性化化的方向向发展。例例如多模模态接口口,它将将手势识识别、语语音识别别、自然然语言理理解甚至至面部表表情识别别等综合合应用于于人机交交互。当当然,人人机交互互接口不不仅仅是是一个人人机界面面的问题题,对于于媒体的的理解和和人机通通信过程程可以看看成是一一种智能能的行为为,它与与人类的的智能活活动有着着密切的的关系。
9、而多媒体体技术的的涵盖面面更加宽宽泛,包包括多媒媒体数据据模型、多多媒体数数据压缩缩技术、多多媒体内内容处理理与检索索技术、多多媒体表表现与同同步技术术、多媒媒体人机机交互接接口技术术、多媒媒体通信信与分布布处理技技术等等等。略为为全面的的,多媒媒体技术术可以定定义为:以数字字化为基基础,能能够对多多种媒体体信息进进行采集集、编码码、存储储、传输输、处理理和表现现,综合合处理多多种媒体体信息并并使之建建立起有有机的逻逻辑联系系,集成成为一个个系统并并能具有有良好交交互性的的技术。2第2章 媒体及及媒体技技术1为什什么说媒媒体具有有不同的的抽象层层次?对对媒体的的抽象层层次和性性质进行行小结。在
10、获得媒媒体语义义的过程程中,抽抽象起着着十分重重要的作作用,这这种抽象象是复杂杂的,而而且与任任务有关关。通常常包括若若干抽象象层,每每一个抽抽象层都都包含着着与具体体的任务务和问题题域有关关的模型型。从接接近具体体感官的的信息表表示层到到接近符符号的信信息表示示层,信信息的抽抽象程度度递增,而而数据量量则递减减。语义义就是在在从感官官数据到到符号数数据的抽抽象过程程中逐步步形成的的。对不不同媒体体来说,媒媒体的语语义是处处于不同同层次上上的。抽抽象的程程度不同同,语义义的重点点也就不不同。2媒体体的空间间含义是是指什么么?媒体体的时间间含义是是指什么么?媒体体的时空空综合是是指什么么?什么么
11、是媒体体的时空空“上下文文”?多媒体信信息的空空间意义义有两种种解释。第第一种是是指表现现空间,尤尤其是指指显示空空间的安安排,目目前在大大多数研研究中指指的都是是这一类类。第二二种空间间意义是是把环境境中各种种表达信信息的媒媒体按相相互的空空间关系系进行组组织,全全面整体体地反映映信息的的空间结结构,而而不仅仅仅是零散散的信息息片断。媒体的时时间也有有两种含含义。一一是表现现所需的的时间,这这是所有有媒体都都需要的的。第二二种时间间意义即即同媒体体的空间间一样,媒媒体的时时间也可可以包含含媒体在在时间坐坐标轴上上的相互互关系。媒体的时时间关系系存在于于同步、实实时等许许多方面面。空间间和时间
12、间组成了了一个三三维的时时空坐标标系统。时时间与空空间的联联系构成成了媒体体的时空空“上下文文”。3媒体体的结合合为什么么会产生生“感觉相相乘”的效果果?试举举几个例例子对此此加以说说明。多媒体的的作用在在很大程程度上是是媒体之之间结合合产生的的影响。这这种结合合可以是是低层次次的,如如在显示示窗口中中提供多多种媒体体信息片片断,并并将视觉觉、听觉觉相互结结合,造造成一种种比较适适合的媒媒体表现现环境;也可以以是高层层次的,由由各种媒媒体组成成完全沉沉浸的虚虚拟空间间,但应应该如何何结合现现在还缺缺乏理论论上的指指导。媒媒体之间间可以相相互支持持,也可可以相互互干扰。如如果媒体体之间是是相互支
13、支持的关关系,则则这种媒媒体结合合所产生生的效果果就是“感觉相相乘”效应。“感觉相相乘”的例子子很多,比比如以视视听并举举的方式式传递信信息,比比仅仅依依靠观察察或者解解说能产产生更好好的效果果;为了了追求更更强的沉沉浸感,虚虚拟现实实环境的的构建往往往需要要综合考考虑视觉觉、听觉觉、触觉觉甚至嗅嗅觉等多多种感觉觉。4什么么是媒体体的语义义?什么么是隐喻喻?各种媒体体的信息息在最低低层次上上都是二二进制位位流。如如果仅仅仅作为信信息的简简单通道道,系统统不必了了解媒体体的语义义,但如如果要多多媒体系系统具有有对媒体体进行选选择、合合成等方方面的能能力,就就必须赋赋予它媒媒体的语语义知识识,从而
14、而使得系系统能在在媒体之之上对媒媒体进行行比较、选选择和合合成。媒媒体被赋赋予的媒媒体的语语义知识识即为媒媒体的语语义。在与多媒媒体系统统交互的的过程中中,人所所依据的的是关于于这种交交互的概概念模型型,也称称心智模模型(MMenttal Moddel)。这这种概念念模型的的建立往往往需要要培训和和经验,不不易于被被用户所所接受。一一种较好好的方法法是模拟拟人对其其他事物物的知识识和技能能,把它它们挪到到多媒体体系统中中使用,媒媒体的多多样性为为这种模模拟提供供了一个个很好的的基础,这这种模拟拟,就是是隐喻技技术。5研究究声音心心理学对对声音的的处理会会带来哪哪些好处处?试举举例加以以说明。说
15、说明掩蔽蔽、临界界频带、相相位对声声音的影影响。各种声音音可以互互相掩蔽蔽,也就就是说一一种声音音的出现现可能使使得另一一种声音音难于听听清。纸纸张的沙沙沙声、鼓鼓掌声、咳咳嗽声等等往往会会掩盖说说话声和和音乐声声。一般般说来,在在掩蔽音音条件下下,要3听清被测测量的测测验音,就就必须提提高测验验音的强强度。由由于声音音的掩蔽蔽效果,可可以欺骗骗人的听听觉。在频率的的某一临临界区里里,各种种声音强强度是相相互作用用的,合合成声音音的响度度由这些些频率共共同决定定,但在在临界区区内不会会改变。如如果超出出临界区区,声音音的响度度不再相相互作用用,随频频率而变变。这个个临界区区就是临临界频带带,其
16、宽宽度视其其中心频频率而定定。从声音的的波形来来看,声声音的起起点和方方向也要要反映声声音的特特性,这这就是声声音的相相位。当当两个声声音相同同而相位位完全相相反时,它它们将相相互抵消消;当两两个声音音相同而而且相位位也相同同时,声声音就会会得到加加强。相相位的确确定对于于多声道道声音系系统的设设计非常常重要,它它可以应应用在回回声的消消除、会会议系统统的声音音设计上上等。6声音音的数字字化过程程是怎样样的?什什么是声声音的符符号化?声音在真真实世界界是模拟拟的,时时间和幅幅度上是是连续的的,声音音的数字字化主要要包括采采样、量量化、编编码等步步骤。波形声音音可以把把音乐、语语音都进进行数字字
17、化并表表示出来来,但这这并没有有将它看看成音乐乐和语音音。对声声音的抽抽象化(即即符号化化)表示示包括两两种类型型,一种种是音乐乐、一种种是语音音。声音音的符号号化即将将声音转转变为符符号序列列的过程程。7声音音的三维维化处理理所基于于的原理理是什么么?双工工理论的的作用在在何时体体现得较较为明显显、何时时又会失失效?耳耳廓模型型的建立立是为了了达到什什么样的的目标?声音的三三维化处处理基于于的原理理是双工工理论。人人耳对声声音定位位的特性性,通过过大脑的的综合作作用后,对对有差别别的声音音信号进进行了相相对于空空间位置置的定位位。很显显然,如如果按此此方法使使用计算算机向人人耳提供供不同的的
18、声音,人人的大脑脑也会综综合出声声音的位位置信息息。双工理论论过于简简单,这这一理论论实际上上是处于于一个较较理想的的状态下下,即无无反射、无无折射和和单频率率等,但但实际上上人耳所所处的环环境比双双工理论论描述的的环境要要复杂得得多。按按照双工工理论,人人耳应没没有在垂垂直平面面的定位位能力,不不能够区区分前后后,因为为在这些些情况下下两耳间间声音的的到达时时间差IITD和和两耳间间声音的的强度差差IIDD都几乎乎为零;而实际际上,人人耳确实实具有这这方面的的能力,这这就是耳耳廓的作作用。耳廓模型型的建立立,主要要为了模模拟出人人耳的听听觉特性性,具体体来讲,就就是模拟拟如何解解析声源源的本
19、身身信号特特征、声声源的空空间三维维位置、声声源所处处的环境境这3个个因素。建建立正确确的耳廓廓模型有有利于创创造三维维的虚拟拟听觉空空间。8视觉觉心理学学对视觉觉信息的的处理辅辅助体现现在哪些些地方?如何利利用这些些心理学学特性?虽然光的的物理特特性与心心理知觉觉有关,但但并不是是线性的的。把物物理波的的强度加加倍,感感受到的的亮度却却并不加加倍。对对光的色色调和亮亮度的感感觉不仅仅和它的的频率与与强度有有关,而而且还和和它出现现的背景景有关,和和同时出出现的周周围光有有关。即即使是最最简单的的物理因因素也要要受到神神经系统统的复杂杂分析,从从而产生生出复杂杂的心理理知觉反反应。将将物理性性
20、质和心心理知觉觉区分开开来,就就是十分分重要的的。在多多媒体信信息系统统的设计计过程中中,充分分考虑视视觉心理理学特性性,能提提供更好好的人机机交互方方式。9试完完整地推推导出单单视点坐坐标系中中、两眼眼坐标系系中三维维空间的的一点PP(x,y,zz)投影影到z=0平面面上的二二维坐标标。以视点为为投影中中心,将将三维物物体的点点投影于于显示器器的投影影平面上上,便在在该平面面上产生生三维物物体的像像。下图图所示是是投影的的示意,其其中投影影中心在在坐标系系的A点点,其坐坐标为AA(0,00,.dd),dd为视点点到投影影平面的的距离,也也就是人人眼到显显示器的的距离。PP(x,y,zz)是三
21、三维空间间中一点点,P在在z=00平面上上的投影影坐标为为Q(XX,Y,0),设设点P、QQ在y=0上的的投影分分别为MM、N,MM、N在在x=00上的投投影分别别为R、OO。4根据相似似三角形形原理有有: AARAOOANAAMPNNQM.即, zzddAARAOOyY.从而有YY = y/(11+z / dd),同同理有XX = x/(11+z / dd)。投影变换换原理10如如何测定定手腕的的转动?人体的的转动和和头部的的转动如如何测定定?为了测量量手部的的转动,需需要两个个发射器器,测量量出两个个发射器器t1、tt2的空空间坐标标,就可可以根据据三角函函数确定定转动的的角度:tg(.)
22、=(YYt1.Yt22)/(XXt1.Xt22)tg(.)=(ZZt1.Zt22)/(YYt1.Yt22)tg(rr)=(XXt1.Xt22)/(ZZt1.Zt22)人体的转转动和头头部的转转动可用用类似的的方法测测定。区区别在于于发射器器t1、tt2安装装的位置置不同。11通通过系统统制造出出力的反反馈效果果和触觉觉效果可可用于何何处?试试举例说说明。通过力感感反馈装装置,可可以直接接提供力力的反馈馈,提供供使人感感受到的的物理力力。例:虚拟手手术中,手手术刀的的力反馈馈装置,能能使虚拟拟手术的的实施者者受训训训练人员员更加准准确的实实施手术术;驾驶驶、射击击、格斗斗等游戏戏中,力力反馈装装
23、置的引引入,能能大大提提高玩家家的沉浸浸感。触觉反馈馈能够让让人体区区别出不不同物体体的质感感和纹理理结构。触触觉反馈馈可以在在商品虚虚拟展示示、数字字娱乐等等多个领领域得到到应用。12上上网搜索索有关数数据手套套、数据据头盔、数数据服装装等设备备及技术术的有关关内容,写写出该设设备的介介绍性报报告。略。5第3章 多媒体体数据压压缩1如何何衡量一一种数据据压缩方方法的好好坏?多多媒体数数据存在在哪些类类型的冗冗余?评价一种种数据压压缩技术术的性能能好坏主主要有33个关键键的指标标:压缩缩比、图图像质量量、压缩缩和解压压的速度度。希望望压缩比比要大,即即压缩前前后所需需的信息息存储量量之比要要大
24、;恢恢复效果果要好,尽尽可能地地恢复原原始数据据;实现现压缩的的算法要要简单,压压缩、解解压速度度快,尽尽可能地地做到实实时压缩缩解压。除除此之外外还要考考虑压缩缩算法所所需要的的软件和和硬件。一般而言言,多媒媒体数据据中存在在的数据据冗余类类型主要要有以下下几种。(1)空空间冗余余在同一幅幅图像中中,规则则物体和和规则背背景的表表面物理理特性具具有相关关性,这这些相关关性的光光成像结结果在数数字化图图像中就就表现为为数据冗冗余。(2)时时间冗余余时间冗余余反映在在图像序序列中就就是相邻邻帧图像像之间有有较大的的相关性性,一帧帧图像中中的某物物体或场场景可以以由其他他帧图像像中的物物体或场场景
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