多媒体应用
1. 假设彩色图片每个像素用 3 个字节表示，一幅图片有 1024X1024 个像素，计算需要的存储容
量
bit——计算机最小的数据单位，1 比特等于 1 或者 0，是计算机处理、存储、传输数据时使用的二
进制格式。 l byte——用于描述数据文件大小、磁盘或者其他存储介质空间的容量或者通过网络传
输的数据量的单位，1 字节相当于 8 比特。通常用大写的 B 来表示 Byte。1 KB 精确值为 1024 字节）。
l MB（megabyte）——大约 100 万字节。（精确值为 1048576 字节）
假设对乐曲的采样频率每秒 44100 次，采样后的量化位为 32。计算录制一小时的立体声音乐所需
的存储容量。以视频信号为例：
每秒播放 25 帧画面（PAL）每帧影像像素数为 720×576，全彩方式存储，1 帧 1.2MB，A4 幅面
（21cm×29.7cm）的彩色照片，用扫描仪采样（300dpi)，像素用 24bit 彩色信号表示。数据量 ：
(21/2.54× 300) ×(29.7/2.54× 300)*24/8 = 26MB
1 分钟 CD 音质信号，采样频率 44.1KHz，量化位数 16。（立体声 CD 音质信号）
数据量 ：44.1 × 16 × 2 ×60/8 =10.584MB

2. 如果黑白图像要求有 16 级灰度，那么每个像素要用多少位表示（4）

3. 如果用 16 位的二进制数来记住不同的颜色，那么一共可以表示多少种颜色？2 15

4. 你能分别写出 10 种以上的图像文件格式、音频文件格式、视频文件格式并做简要的说明吗

图像文件格式
1）、BMP(Bitmap)格式引
BMP（位图格式）是 DOS 和 WindowS 兼容计算机系统的标准 WindowS 图像格式。BMP 格式支持 RGB、索
引颜色、灰度和位图颜色模式，但不支持 Alpha 通道。BMP 格式支持 1、4、24、32 位的 RGB 位图。

2）、TIFF(TagImage File Format)格式
TIFF（标记图像文件格式）用于在应用程序之间和计算机平台之间交换文件。TIFF 是一种灵活的图像格式，
被所有绘画、图像编辑和页面排版应用程序支持。几乎所有的桌面扫描仪都可以生成 TIFF 图像。而且 TIFF 格式还可
加入作者、版权、备注以及自定义信息，存放多幅图像。

3）、GIF(Graphic Interehange Format)格式
GIF(图像交换格式)是一种 LZw 压缩格式，用来最小化文件大小和电子传递时间。在 WorldWideWeb 和其它
网上服务的 HTML(超文本标记语言)文档中，GIF 文件格式普遍用于现实索引颜色和图像。GIF 还支持灰度模式。

4）、JPEG 格式
JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图片专家组）是目前所有格式中压缩率最高的格式。目前大多
数彩色和灰度图像都使用 JPEG 格式压缩图像，压缩比很大而且支持多种压缩级别的格式，当对图像的精度要求不
高而存储空间又有限时，EG 是一种理想的压缩方式。在 WorldWideweb 和其它网上服务的 HTML 文档中，JPEG 用于
显示图片和其它连续色调的图像文档。JPEG 支持 CMYK、RGB 和灰度颜色模式。JPEG 格式保留 RGB 图像中的所有颜
色信息，通过选择性地去掉数据来压缩文件。

5）、PDF(Portable Document Format)格式
PDF(可移植文档格式)用于 AdobeAerobat，AdobeAerobat 是 Adobe 公司用完 Windows、UNIX 和 DOS 系统的
一种电子出版软件，目前十分流行。与 Postseript 页面一样，PDF 可以包含矢量和位图图形，还可以包含电子文档查
找和导航功能。应视具体情况来决定究竟采用哪种格式，一般来说，Windows 下的位图文件 BMP 格 式是目前
使用的最广泛的文件格式之一。在应用程序设计中，应着重考虑图像的质量、图像的灵活性、图像的存储效率以及
应用程序是否支持这种图像格式等几个方格式。

6）、PNG 格式
PNG 图片以任何颜色深度存储单个光栅图像。PNG 是与平台无关的格式。优点：PNG 支持高级别无损耗压缩。
支持 alpha 通道透明度。PNG 支持伽玛校正。PNG 支持交错。PNG 受最新的 Web 浏览器支持。缺点：较旧的浏
览器和程序可能不支持 PNG 文件。作为 Internet 文件格式，与 JPEG 的有损耗压缩相比，PNG 提供的压缩量较少。
作为 Internet 文件格式，PNG 对多图像文件或动画文件不提供任何支持。

音频常见的格式有 WMA，MP3，MIDI。
MIDI 最小，WMA 比较小，MP3 最大（但是音质最好）
MIDI（Musical InstrumentDigitalInterface）这个词，MIDI 允许数字合成器和其他设备交换数据。MID 文件格式由
MIDI 继承而来。MID 文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指
令。这样一个 MIDI 文件每存 1 分钟的音乐只用大约 5～10KB。今天，MID 文件主要用于原始乐器作品，流行歌曲的
业余表演，游戏音轨以及电子贺卡等。＊.mid 文件重放的效果完全依赖声卡的档次。＊.mid 格式的最大用处是在电
脑作曲领域。＊.mid 文件可以用作曲软件写出，也可以通过声卡的 MIDI 口把外接音序器演奏的乐曲输入电脑里，
制成＊.mid 文件。

MP3 全称是 Moving Picture Experts Group Audio Layer III。简单的说，MP3 就是一种音频压缩技术，将音乐以 1:10
甚至 1:12 的压缩率，压缩成容量较小的 file，能够在音质丢失很小的情况下把文件压缩到更小的程度。而且还非常
好的保持了原来的音质。每分钟音乐的 MP3 格式只有 1MB 左右大小，这样每首歌的大小只有 3-4 兆字节。
WMA (Windows MediaAudio)格式来自于微软，音质要强于 MP3 格式，以减少数据流量但保持音质的方法来达
到比 MP3 压缩率更高的目的，WMA 的压缩率一般都可以达到 1：18 左右，WMA 的加入防拷贝保护。可以限制播
放时间和播放次数甚至于播放的机器等，另外 WMA 还支持音频流(Stream)技术，适合在网络上在线播放，技术领
先，更方便的是不用象 MP3 那样需要安装额外的播放器，而 Windows 操作系统和 WindowsMediaPlayer 的无缝捆绑
让你只要安装了 windows 操作系统就可以直接播放 WMA 音乐，新版本的 WindowsMediaPlayer7.0 更是增加了直接
把 CD 光盘转换为 WMA 声音格式的功能，在新出品的操作系统 WindowsXP 中，WMA 是默认的编码格式，
RealAudio 主要适用于在网络上的在线音乐欣赏，现在大多数的用户仍然在使用 56Kbps 或更低速率的 Modem，
所以典型的回放并非最好的音质。有的下载站点会提示你根据你的 Modem 速率选择最佳的 Real 文件。现在 real 的
的文件格式主要有这么几种：有 RA（RealAudio）、RM（RealMedia，RealAudioG2）、RMX（RealAudioSecured），还有
更多。这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带
宽较富裕的听众获得较好的音质。

VQF ：雅马哈公司另一种格式是＊.vqf，它的核心是减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩比，可以
说技术上也是很先进的，但是由于宣传不力，这种格式难有用武之地。＊.vqf 可以用雅马哈的播放器播放。同时雅
马哈也提供从＊.wav 文件转换到＊.vqf 文件的软件。
WAV 格式是微软公司开发的一种声音文件格式，也叫波形声音文件，是最早的数字音频格式，被 Windows 平
台及其应用程序广泛支持。WAV 格式支持许多压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，采用 44.1kHz 的采
样频率，16 位量化位数，因此 WAV 的音质与 CD 相差无几，但 WAV 格式对存储空间需求太大不便于交流和传播
APE ？ Monkey's Audio 音频文件，是现在网络上比较流行的音频文件格式，其最大的特点是无损压缩，经过 APE
格式压缩过的音乐文件，当使用专用软件解压缩为 W***时，可以达到与原 W***文件同样的音质，类似于 ZIP 或 RAR
压缩。其最大的缺点就是文件体积庞大，一般来说，同样一张 CD 或者一首歌，APE 格式文件体积是 W***的一半，
是 MP3（128K）的 5 倍，一张 10 几首歌的 CD 往往需要 200-300M

CD *.cda 格式，就是 CD 音轨。标准 CD 格式也就是 44.1K 的采样频率，速率 88K/秒，16 位量化位数，因为 CD
音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的， CD 光盘可以在 CD 唱机中播放，也能用电脑里的
各种播放软件来重放。一个 CD 音频文件是一个＊.cda 文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，
所以不论 CD 音乐的长短，在电脑上看到的“＊.cda 文件”都是 44 字节长。不能直接的复制 CD 格式的＊.cda 文件
到硬盘上播放，

OGG 是一种先进的有损的音频压缩技术，正式名称是 Ogg Vorbis，是一种免费的开源音频格式。OGG 编码格
式可以在相对较低的数据速率下实现比 MP3 更好的音质。此外，Ogg Vorbis 支持 VBR（可变比特率）和 ABR（平均
比特率）两种编码方式， Ogg 还具有比特率缩放功能，可以不用重新编码便可调节文件的比特率。 OGG 格式可以
对所有声道进行编码，支持多声道模式，而不像 MP3 只能编码双声道。欣赏电影和交响乐时更有优势

视频：
微软视频 ：wmv、asf、asx
Real Player ：rm、 rmvb
MPEG 视频 ：mpg、mpeg、mpe
手机视频 ：3gp
Apple 视频 ：mov
Sony 视频 ：mp4、m4v
其他常见视频：avi、dat、mkv、flv、vobAVI

AVI:比较早的 Microsoft 开发的。其含义是 Audio Video Interactive，就是把视频和音频编码混合在一起储存。
AVI 格式上限制比较多，只能有一个视频轨道和一个音频轨道（现在有非标准插件可加入最多两个音频轨道），还可
以有一些附加轨道，如文字等。AVI 格式不提供任何控制功能。副档名：avi

WMV（Windows Media Video）是微软公司开发的一组数位视频编解码格式的通称，ASF（Advanced Systems Format）
是其封装格式。ASF 封装的 WMV 档具有“数位版权保护”功能。副档名:wmv/asf、wmvhd

MPEG 格式:MPEG(Moving Picture Experts Group)，是一个国际标准组织（IS0）认可的媒体封装形式，受到大部份
机器的支持。其储存方式多样，可以适应不同的应用环境。MPEG-4 档的档容器格式在 Layer 1(mux)、14(mpg)、15(avc)
等中规定。MPEG 的控制功能丰富，可以有多个视频（即角度）、音轨、字幕（位图字幕）等等。MPEG 的一个简化
版本 3GP 还广泛的用于准 3G 手机上。副档名:dat(用于 DVD)、vob、mpg/mpeg、3gp/3g2（用于手机）等
MPEG1：是一种 MPEG（运动图像专家组）多媒体格式，用于压缩和储存音频和视频。 用于计算机和游戏，
MPEG1 的分辨率为 352 x 240 象素，帧速率为每秒 25 帧(PAL)。 MPEG1 可以提供和租赁录像带一样的视频质量。
MPEG2： 是一种 MPEG（运动图像专家组）多媒体格式，用于压缩和储存音频及视频。供广播质量的应用程序
使用，MPEG 2 定义了支持添加封闭式字幕和各种语言通道功能的协议。

DV：（数字视频）通常用于指用数字格式捕获和储存视频的设备（诸如便携式摄像机）。有 DV 类型 I 和 DV 类
型 II 两种 AVI 文件 ——DV 类型 I:数字视频 AVI 文件包含原始的视频和音频信息。 DV 类型 I 文件通常小于 DV
类型 II 文件，并且与大多数 A/V 设备兼容，诸如 DV 便携式摄像机和录音机。 DV 类型 II:数字视频 AVI 文件包
含原始的视频和音频信息，同时还包含作为 DV 音频副本的单独音轨。 DV 类型 II 比 DV 类型 I 兼容的软件更加
广泛，因为大多数使用 AVI 文件的程序都希望使用单独的音轨。

MKV
Matroska 是一种新的多媒体封装格式，这个封装格式可把多种不同编码的视频及 16 条或以上不同格式的音
频和语言不同的字幕封装到一个 Matroska Media 档内。它也是其中一种一种开放源代码的多媒体封装格式。Matroska
同时还可以提供非常好的交互功能，而且比 MPEG 的方便、强大。副档名:mkv
RM / RMVB：Real Video 或者称 Real Media(RM)档是由 RealNetworks 开发的一种档容器。它通常只能容纳 Real
Video 和 Real Audio 编码的媒体。该档带有一定的交互功能，允许编写脚本以控制播放。RM,尤其是可变比特率的
RMVB 格式，体积很小，非常受到网络下载者的欢迎。副档名：rm/rmvb
MOV：QuickTime Movie 是由苹果公司开发的容器，由于苹果电脑在专业图形领域的统治地位，QuickTime 格式
格式基本上成为电影制作行业的通用格式。1998 年 2 月 11 日,国际标准组织（IS0）认可 QuickTime 档案格式作为
MPEG-4 标准的基础。QT 可储存的内容相当丰富，除了视频、音频以外还可支援图片、文字（文本字幕）等。副档名：mov

OGG： Ogg Media 是一个完全开放性的多媒体系统计划，OGM（Ogg Media File）是其容器格式。OGM 可以支
援多视频、音频、字幕（文本字幕）等多种轨道。副档名：ogg
MOD 格式是 JVC 生产的硬盘摄录机所采用的储存格式名称

5. 声音是如何转变成数字信号的？声音信号数字化：采样、量化、编码

6. 计算机多媒体作为数字媒体有个核心的技术过程即数字化过程，请分别以不同类型的数字媒体
（图像、音频、视频）为例说明数字化过程中所涉及的核心技术指标。