多媒体技术习题答案

参考答案第1章一．判断题1.√2.√3.×4.√5.×6.×7.√二．填空题1.感知媒体、表达媒体、呈现媒体、存储媒体、传输媒体、交换媒体2.文本(Text)、图形(Graph)、图像(Image)、视频(Video)、音频(Audio)、动画(Animation)3.家庭信息中心、视频点播系统、高清晰电视与数字电视、影视娱乐业4.多个媒体对象的多种合成方式、能够为大量数据提供高性能的存储管理、支持传统的数据库管理系统功能、支持多媒体信息提取的功能、能为用户提供丰富而便捷的交互手段三．简答题1．多媒体技术，指能够同时获取、处理、编辑、存储和回放两种或者两种以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画、视频等，它一般不是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用的一整套技术手段。它有以下五个主要特性（1）多样性(2)集成性(3)交互性(4)实时性(5)非线性2．多媒体应用领域主要包括以下方面：（1）娱乐，（2）教育与培训，（3）电子出版物，（4）咨询、信息服务与广告，（5）工业控制与科学研究，（6）医疗影像与远程诊断，（7）多媒体办公系统，（8）多媒体技术在通信系统中的应用3.多媒体技术的核心问题包括：（1）多媒体信号数字化与计算机获取技术；（2）多媒体数据压缩编码和解码技术；（3）多媒体数据的实时处理和特技效果技术；（4）多媒体数据的输出与回放技术。4.略5.略6.多媒体对象是异构型的，是由若干类型不一且具有不同特点的媒体对象复合而成。它们的数据量大，内部又存在着多种复杂的约束关系，其复杂程度远远高于传统的数据对象，特别是与传统应用相比，多媒体应用有着许多新的需求，如对连续媒体对象的实时处理、对数据对象内容的分析等。有鉴于此，传统的数据库已不适用于多媒体信息管理，因此必须研究新的多媒体数据库技术。多媒体数据库一般可从以下三方面进行：（1）对现有的关系数据库模型进行扩充；（2）研究面向对象数据库等适应多媒体数据的新型数据库；（3）研究超文本/超媒体模型数据库。第2章一、判断题1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.√8.√二、选择题1.D2.B3.A4.D5.C6.D7.C8.A三、填空题1.音调音强音色2.有用信号的平均功率噪声的平均功率3.均匀非均匀4.采样频率、量化位数、通道(声道)个数5.均匀量化PCM、非均匀量化PCM自适应量化PCM6.主轮廓低复杂性轮廓可变采样率轮廓7.文本分析模块、韵律分析模块、语音生成模块四、简答题1.人耳能识别的声音频率范围大约在20～20kHz，通常称为音频（audio）信号。决定音频信号波形的参数有采样频率、声道数、编码算法。2.CD-DA数字音乐从10Hz到22kHz、调频（FM）广播从20Hz到15kHz、调幅（AM）广播从50Hz到7kHz、电话从200Hz到3.4kHz。3．所谓采样（sampling）就是在某些特定的时刻对模拟信号进行取值。采样的过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。若原有声音信号的频率为20kHz，则采样频率应为44kHz。4．将每个采样值在幅度上进行离散化处理的过程称为量化。若一个数字化声音的量化位数为16，则能够表示的声音幅度等级为216。5．数字音频是一个数据序列，它是由模拟声音经采样、量化和编码后得到的。音频压缩编码就是在它的基础上进行的，利用编码技术节约信号存储空间。6．PCM方法可以按量化方式的不同，分为均匀量化PCM、非均匀量化PCM和自适应量化PCM等几种。如果采用相等的量化间隔对采样得到的信号做量化，那么这种量化称为均匀量化。均匀量化PCM必须使用较多的量化位数。这样所记录和产生的音乐，可以达到最接近原声的效果。当然提高采样频率及分辨率后，将引起数据存储空间的增大。非均匀量化PCM，也称为μ律压扩方法。即让量化级高度随信号幅度而变化。可以在满足精度要求的情况下用较少的位数实现编码。为了进一步提高编码的性能，人们将自适应量化器和自适应预测器结合在一起用于DPCM之中，从而实现了自适应差分脉冲编码，它是一种有损压缩编码，记录的量化值不是每个采样点的幅值，而是该点的幅值与前一个采样点幅值之差，这样，每个采样点的量化位就不需要16bit，由此可以减少信号的容量。7．从数据通信的角度，音频编码标准主要有三种：一是在电话传输系统中应用的电话质量的音频压缩编码技术标准，如PCM（ITUG.711）、ADPCM（ITUG.721）等，可满足电话级的语音质量要求；二是在窄带综合服务数据网传送中应用的调幅广播质量的音频压缩编码技术标准,如G.722,可提供调幅广播级的语音质量要求；三是在电视传输系统、视频点播系统中应用的音频编码标准，如MPEG音频标准，可提供立体声声音质量8．44.1*16=705.6kbit/s705.6kbit/s*60/8=5292MB9．数字音频实际上是一种数字式录音/重放的过程，它需要很大的数据量。在多媒体系统中，除了用数字音频的方式之外，还可以用采样合成的方式产生音乐。音乐合成的方式是根据一定的协议标准，采用音乐符号记录方法来记录和解释乐谱，并合成相应的音乐信号，这也就是MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）方式。音乐合成器在需要播放这首乐曲时，根据记录的乐谱指令，生成音乐声波，经放大后由扬声器播出。音序器软件来采集MIDI电子乐器发出的一系列指令，这一系列指令可记录到以.MID为扩展名的MIDI文件中，在计算机上音序器可对MIDI文件进行编辑和修改，最后，将MIDI指令送往音乐合成器，由合成器将MIDI指令符号进行解释并产生波形，然后通过声音发生器送往扬声器播放出来。音源的作用是使用正弦波发生器来模拟音色。10．MPEG-1的层1、2和3编码分别使用了听觉系统的人耳屏蔽特性。11.当在一定的频率范围内,同时存在能量相差一定程度的一强一弱两个音频信号时,弱音将被强音掩蔽，人耳感觉不到。强音称为掩蔽音，弱音称为被掩蔽音，被掩蔽音刚能听到时的强度称为掩蔽阈值。12．略第3章一、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.√9.√二、选择题1.A2.C3.A4.A5.B6.B7.B8.B三、填空题1.色调（hue）饱和度（saturation）明度（brightness）2.亮度信号色差信号3.点线面体灰度色彩线型线宽4.RGBRGBHISCMY5.直方图增强空域滤波法频率域滤波法彩色增强法6.投影重建方法变换重建方法级数展开重建方法综合重建体素级重建方法切片级重建方法7.分析合成编码基于知识的编码模式编码语义编码8.BMP图像文件PG图像文件PCX图像文件TIFF图像文件GIF图像文件四、简答题1.真彩色是指图像中的每个像素值都分成R、G、B3个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的颜色称为真彩色。伪彩色图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为颜色查找表（CLUT，ColorLook-UpTable）中某一项的入口地址，根据该地址可查找出包含实际R、G、B的强度值。这种用查找映射的方法产生的颜色称为伪彩色。2.略3.略4.与模拟视频相比，数字视频有许多优点：适合于网络应用；再现性好；便于计算机编辑处理。5.略第4章一、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.√二、选择题1.C2.A3.A4.A5.C6.D7.D8.C9.C三、填空题1.一个编码器一个解码器2.定长游程编码变长游程编码3.无损预测编码有损预测编码4.MPEGJPEG5.帧内预测编码帧间预测编码6.预测误差编码效率7.确定判别两个子块匹配的准则寻找计算量最少的匹配搜索算法四、简答题1.影响数据压缩性能的主要因素有空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余，图像区域的相同性冗余，纹理的统计冗余，到底能压缩多少，除了和图像本身存在的冗余度多少有关外，很大程度取决于对图像质量的要求。2.DPCM为差分脉冲编码调制，ADPCM为自适应差分脉冲编码调制后者对实际信号与按其前一些信号而得的预测值间的差值信号进行编码。话音信号样值的相关性，使差值信号的动态范围较话音样值本身的动态范围大大缩小，用较低码速也能得到足够精确的编码效果，在ADPCM中所用的量化间隔的大小还可按差值信号的统计结果自动适配，达到最佳量化，从而使因量化造成的失真亦最小。3.采用DCT进行变换编码时，通常首先将原始图像分成子块，对每一子块经正交变换得到变换系数，并对变换系数经过量化和取舍，然后采用熵编码等方式进行编码后，再由信道传输到接收端。在接收端，经过解码、反量化、逆变换后，得到重建图像。4.子带编码技术依据人眼对不同频域段的敏感程度不同，图像信号可以划分为不同的频域段，例如，图像信号的主要能量集中在低频区域，它反映图像的平均亮度，而细节和边缘信息则集中在高频区域。子带编码的基本思想是利用一滤波器组，将采样将输入信号分解为高频分量和低频分量，然后分别对高频和低频分量进行量化和编码。解码时，高频分量和低频分量经过插值和共轭滤波器而合成原信号。是一种高质量、高压缩比的图像编码方法。5.定义在概率空间中每—事件的概率不相等时的平均信息量为信息熵，则信息熵H可采用如下公式计算：11{()}()lognnkkkkakkkHEIxpIxpp对于图像来说，n=2m个灰度级为xi，则p(xi)为各灰度级出现的概率，熵即表示平均信息量为多少比特，换句话说，熵是编码所需比特数的下限，即编码所需要最少的比特。6.统计编码属无损编码，它是根据消息出现概率的分布特性而进行的压缩编码。这种编码的宗旨在于，在消息和码字之间找到明确的一一对应关系，以便在恢复时能够准确无误地再现出来。统计编码又可分为定长码和变长码。常用的统计编码有Huffman编码、行程编码和算术编码三种。7.信源出现的概率及其编码元素XIX1X2X3X4X5X6概率P（xi）0.250.250.20.150.100.05编码wi001110001010101008.1)编码器在开始时将“当前间隔”[L，H]设置为[0，1）。2)对每一事件，编码器按步骤（a）和（b）进行处理。3)编码器将“当前间隔”分为子间隔，每一个事件一个。4)一个子间隔的大小与下一个将出现的事件的概率成比例，编码器选择子间隔对应于下一个确切发生的事件相对应，并使它成为新的“当前间隔”。5)最后输出的“当前间隔”的下边界就是该给定事件序列的算术编码。第5章一、选择题1.C2.D3.C4.C5.D6.D7.A8.B二、填空题1.图像层(P)块组层(GOB)宏块层(MB)块层(B)2.基本档次、主要档次扩展档次3.视频音频系统4.宏块5.时间域可分级编码、空间域可分级编码和信噪比可分级编码6.VOP内宏块VOP外宏块边界宏块7.多媒体内容描述接口三、简答题1.JPEG编码的计算步骤包括图像准备，图像处理，量化和熵编码。2.图像准备，图像处理，熵编码是无损的，量化是有损的。3.略4.MPEG-1是针对码率在1.5Mbit/s左右的数字存储媒体应用所制定的音视频编码标准，它包括系统、视频、音频、一致性和软件。MPEG-2根据应用的不同，MPEG-2的码率范围为1.5-100Mbit/s，一般情况下，只有码率超过4Mbit/s的MPEG-2视频，其视频质量才能明显优于MPEG-1。MPEG-4标准试图制定成为一个支持多种多媒体应用、支持基于内容的访问、支持根据应用要求现场配置解码器的标准。MPEG-7称为多媒体内容描述接口，目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。第6章一判断题1．√2.×3.√4.√5.√6√7√8.√9×二选择题1．A2.B3.C4.A5.C6.B7.B8.C9.A三填空题1．多媒体计算机硬件系统多媒体的软件系统多媒体应用程序接口多媒体著作工具及软件多媒体应用系统2．预处理部分识别部分后处理部分3．CRT投影技术、LCD投影技术、DLP投影技术4．视角