資源簡介

第3節(jié)　圖像、音頻與視頻的數(shù)字化
考試內(nèi)容
考試要求
考試屬性
1.圖像、 音頻與視頻數(shù)字化的概念
b
必考＋加試
2.圖像、音頻、視頻存儲量的計算
c
必考＋加試
一、圖像的數(shù)字化
1．圖像數(shù)字化是將連續(xù)色調(diào)的模擬圖像經(jīng)采樣量化后轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像的過程。圖像數(shù)字化運用的是計算機圖形和圖像技術(shù)。圖像數(shù)字化一般將一幅圖像在水平和垂直方向上等距分割成有限個像素點，并對每個像素點的色彩值(或灰度值)，采用二進制數(shù)量化，用位深度來記錄每個像素點的色彩值(或灰度值)。
2．未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲空間的計算公式：
圖像存儲容量＝水平像素×垂直像素×每個像素色彩所需位數(shù)/8(單位：B)
位圖圖像類別
一個像素所占位數(shù)(bit 位)
一個像素所占存儲空間(B 字節(jié))
黑白
1位(21＝2)
1/8
16色
4位(24＝16)
4/8＝1/2
256級灰度
8位(28＝256)
8/8＝1
256色
8位(28＝256)
8/8＝1
16位色
16位(216)
16/8＝2
24位色
24位(224)
24/8＝3
32位色
32位(232)
32/8＝4
3.一幅圖像的像素點(水平像素×垂直像素)越多，圖像越清晰，存儲容量也越大；每個像素可以是不同的灰度或顏色，就具有不同的位深度。位深度大，量化字長(每像素編碼位數(shù))越大，存儲容量也越大。
二、聲音的數(shù)字化
1．聲音信號經(jīng)過采樣和量化實現(xiàn)模擬量的數(shù)字化。采樣頻率越高，聲音就越真實、自然，但存儲容量也越大，量化位數(shù)越大，越接近真實，即精度越高，但存儲容量也越大。
2．高保真立體聲的采樣頻率一般達到44.1 kHz以上。常見的量化位數(shù)有8bit，16bit，24bit，32bit等。
3．未經(jīng)壓縮的Wave格式聲音文件存儲空間的計算公式：
聲音存儲容量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×時間/8(單位：B)。
其中采樣頻率的單位是Hz，量化位數(shù)的單位是位(bit)，時間單位是秒(s)。
4．聲音的存儲容量只跟采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、時間長度有關(guān)，與音量的大小、音色的好壞沒有關(guān)系。
三、視頻的數(shù)字化
1．視頻是由連續(xù)的畫面組成動態(tài)圖像的一種表示方式。當圖像以每秒24幀以上的速度播放時，由于人眼視覺的暫留，看到的就是連續(xù)變化的動作效果。視頻是由幀組成的。我國使用PAL制，每秒顯示25幀；歐美國家使用NTSC制，每秒顯示30幀。
2．未經(jīng)壓縮的視頻文件存儲容量的計算公式：
視頻存儲容量＝單幀(幅)圖像存儲容量×幀頻×時間(單位：B)。
其中視頻的單幀(幅)圖像存儲容量就是圖像的存儲容量，幀頻的單位是fps(幀/秒)，時間單位是秒(s)。
3．視頻的存儲容量與每幀圖像有關(guān)，即與每幀圖像總像素、位深度有關(guān)，也與幀頻和時間長度有關(guān)。

一、圖像的數(shù)字化與存儲容量計算
圖像的存儲容量與圖像像素和顏色位數(shù)有關(guān)。
【典例1】　一幅1024×512像素的圖片，以24位深度形式存儲為BMP格式文件時，該圖像文件存儲容量約為(　　)
A．375KB B.750KB
C．1.5MB D.3MB
解析　圖像存儲容量＝水平像素×垂直像素×每個像素色彩所需位數(shù)/8(單位：B)。1024×512×24/8/1024/1024≈1.5MB。
答案　C
【變式訓練1】　一幅未經(jīng)壓縮的512×1024像素的BMP圖片，存儲容量是1.5MB，則該圖像的顏色位數(shù)是(　　)
A．16色 B.256色
C．16位色 D.24位色
解析　利用未經(jīng)圖像存儲容量公式反過來運算可以求得：1.5×1024×1024×8/(512×1024)＝24。
答案　D
【變式訓練2】　要將1024張未經(jīng)壓縮的2048×1024像素、16位色的位圖圖像全部拷貝到U盤上，則U盤的存儲容量至少為(　　)
A．512MB B.2GB
C．4GB D.8GB
解析　1024×2048×1024×16/8/1024/1024/1024＝4GB。
答案　C
[方法總結(jié)]　一般計算未經(jīng)壓縮圖像存儲容量均是公式的應(yīng)用，然后利用容量換算求得。但要注意顏色位數(shù)，特別是16位色與16色是不同的。
二、聲音的數(shù)字化與存儲容量計算
聲音的存儲容量只跟采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、時間四個因素有關(guān)，與音量的大小、音色的好壞沒有關(guān)系。
【典例2】　錄制一段時長8秒、采樣頻率為44.1kHz、量化位數(shù)為16位、雙聲道立體聲的WAVE格式音頻，其文件存儲容量大小約為(　　)
A．137KB B.1.35MB
C．134MB D.170KB
解析　聲音存儲容量＝采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×時間/8(單位：B)。44100×16×2×8/8/1024/1024＝1.35MB。
答案　B
【變式訓練3】　一段時長為10秒未壓縮的雙聲道立體聲WAVE格式音頻采樣頻率為22.05 kHz，存儲容量為861.3KB，則該音頻的量化位數(shù)是(　　)
A．8bit B.16bit
C．24bit D.32bit
解析　音頻的量化位數(shù)：861.3×1024×8/22050/2/10＝16bit。
答案　B
【變式訓練4】　一段未壓縮的單聲道WAVE格式音頻采樣頻率為44.1 kHz，量化位數(shù)為16bit，存儲容量為1.68MB，則該音頻的時長約為(　　)
A．5秒 B.8秒
C．10秒 D.20秒
解析　音頻的時長：1.68×1024×1024×8/44100/16≈20 s。
答案　D
[方法總結(jié)]　一般計算未經(jīng)壓縮音頻存儲容量均是公式的應(yīng)用，然后利用容量換算求得。但要注意各個參數(shù)的單位，以及位與字節(jié)除8的關(guān)系。
三、 視頻的數(shù)字化與存儲容量計算
視頻的存儲容量與每幀圖像有關(guān)(與每幀圖像總像素、顏色位數(shù))有關(guān)，也與幀頻和時間長度有關(guān)。
【典例3】　一段分辨率為1024×768，32位色彩的未壓縮視頻影像，若該視頻以25幀/秒的速度播放，則每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量約為(　　)
A．24MB B.75MB
C．600MB D.800MB
解析　1024×768×32/8/1024/1024×25×1＝75MB。
答案　B
【變式訓練5】　有一未經(jīng)壓縮的PAL制(幀頻為25幀/秒)視頻文件，若每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量約為2.5MB，則每幀數(shù)據(jù)量約為(　　)
A．10KB B.20KB
C．102KB D.204KB
解析　2.5×1024/25≈102KB。
答案　C
1．一幅未壓縮的位圖圖像，各參數(shù)如下圖所示：
該圖像的存儲容量約為(　　)
A．384KB B.512KB
C．768KB D.3072KB
解析　圖像存儲容量：512×256×24/8/1024＝384KB。
答案　A
2．一幅未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲容量768KB，保存的參數(shù)如下圖所示：
則該圖像的像素可能是(　　)
A．1024×256 B.768×512
C．1024×512 D.512×384
解析　16位深度，一個像素存儲容量為16/8＝2字節(jié)，768KB存儲容量的總像素是768×1024/(16/8)＝768×512。
答案　B
3．一段未壓縮的立體聲音頻文件格式參數(shù)如下圖所示：
則該音頻文件存儲容量大小約為(　　)
A．784KB B.5.04MB
C．10.09MB D.80.75MB
解析　該音樂文件的采樣頻率為44100Hz，量化位數(shù)16bit，雙聲道立體聲，時長為60秒。所以存儲容量：44100×16×2×60/8/1024/1024≈10.09MB。
答案　C
4．有一段未壓縮時長為20秒的NTSC制視頻文件，若每幀數(shù)據(jù)量100KB，則該視頻文件的存儲容量約為(　　)
A．7.3MB B.14.6MB
C．29.3MB D.58.6MB
解析　NTSC制視頻文件的幀頻為30幀/秒，所以視頻文件存儲容量：20×30×100KB/1024≈58.6MB。
答案　D
基礎(chǔ)鞏固
1．一幅未經(jīng)壓縮位圖圖像格式參數(shù)如下圖所示：
則該圖像的存儲容量約為(　　)
A．576KB B.1.13MB
C．2.25MB D.18.0MB
解析　圖像的存儲容量：1024×768×24/8/1024/1024＝2.25MB。
答案　C
2．一段音頻文件的屬性參數(shù)如下圖所示：
則該未壓縮的音頻文件存儲容量約為(　　)
A．5.05MB B.10.09MB
C．40.37MB D.80.75MB
解析　音頻的采樣頻率為22050 Hz，量化位數(shù)為16bit，聲道為1，時間為120s，存儲容量：22050×16×1×120/8/1024/1024≈5.05MB。
答案　A
3．一段分辨率為1024×768，32位色彩的未經(jīng)壓縮的PAL制視頻影像，以下計算每秒鐘播放的數(shù)據(jù)量(單位：B)算式正確的是(　　)
A．1024×768×32/8×25
B.1024×768×32/8/1024×25
C．1024×768×32/8/1024
D.1024×768×32/8/1024/1024×25
解析　單幀圖像：1024×768×32/8，PAL制25幀/s。所以計算方法：1024×768×32/8×25。
答案　A
4．使用一個存儲容量為4GB的U盤，來存儲未經(jīng)壓縮的1920×1080像素、32位色BMP圖像，總共可以存儲這種圖像大約為(　　)
A．1000張 B.500張
C．200張 D.10張
解析　4×1024×1024×1024/(1920×1080×32/8) ≈518，故選B項500張。
答案　B
能力提升
5．一幅未經(jīng)壓縮的位圖圖像存儲容量768KB，保存的參數(shù)如下圖所示：
則該圖像的像素不可能是(　　)
A．1024×256 B.256×1024
C．512×512 D.1024×384
解析　1024×256×24/8/1024＝256×1024×24/8/1024＝512×512×24/8/1024＝768KB　1024×384×24/8/1024＝1152KB.故1024×384不可能。
答案　D
6．一幅未經(jīng)壓縮的4位色BMP圖像，容量大小為633KB，若其寬度為1440像素，則高度約為(　　)
A．1000像素 B.900像素
C．500像素 D.450像素
解析　633×1024/(4/8)/1440≈900像素。
答案　B
7．使用音頻處理軟件新建2段音頻，參數(shù)設(shè)置分別如圖A、圖B所示：

　　　圖A　　　　　　　　　圖B
若按此設(shè)置保存為相同量化位數(shù)的Wave格式文件，則這2個音頻文件容量大小之比(A∶ B)約為(　　)
A．8∶1 B.4∶1
C．2∶1 D.1∶1
解析　A的采樣頻率是B的2倍，A是雙聲道，B是單聲道。其他量化位數(shù)，時長一樣，則2個音頻文件容量大小之比為4∶1。
答案　B
8．用ACDSee軟件瀏覽4幅未經(jīng)壓縮的圖片，如下圖所示：
這4個文件中，存儲容量的大小關(guān)系是(　　)
A．001.bmp < 002.bmp < 003.bmp < 004.bmp
B.001.bmp < 003.bmp < 002.bmp < 004.bmp
C．001.bmp < 002.bmp < 004.bmp < 003.bmp
D.001.bmp < 003.bmp < 004.bmp < 002.bmp
解析　利用圖像存儲容量公式依次計算，001.bmp容量：800×512×4/8/1024＝200K；002.bmp容量：512×384×24/8/1024＝576K；003.bmp容量：768×512×8/8/1024＝384K；004.bmp容量：512×320×32/8/1024＝640K；所以大小關(guān)系是： 001.bmp < 003.bmp < 002.bmp < 004.bmp。注意16、256分別是指16色(4位色)、256色(8位色)，而24b、32b分別是指24位色、32位色。
答案　B

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