计算机科学导论第三章_数据存储讲述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 采样 Sampling 如果不能记录一段间隔的音频信号的所有值，至少可以记录其中的一些。 采样意味着在模拟信号上选择数量有限的点，来度量它们的值，并记录下来。 Figure 3.16 一个音频信号的采样 * 量化 Quantization 从每个样本测量得到的值是真实的值. 这意味着要为每秒的样本存储40000个真实值. 但是, 为每个样本使用一个无符号的数（位模式）会更简便. 量化指的是将样本的值截取为最接近整数值的一种过程. 例如，如果实际的值为17.2，就可截取为17； 如果实际的值为 17.7，就可截取为18. * 编码 Encoding 量化的样本值需要被编码成位模式. 一些系统为样本赋正值或负值，另一些仅仅移动曲线到正的区间从而只赋正值. 称每样本位的数量(位深度bit depth)为B, 每秒样本数为S, 则需要为每秒的音频存储S×B位，该乘积称为位率R(bit rate). 例如，如果使用每秒40,000个样本,每样本16位,位率是 R = 40,000 × 16 = 640,000 bits per second * 声音编码标准 Standards for sound encoding 当今音频编码的主流标准是MP3 (MPEG Layer 3的简写). 该标准是用于视频压缩方法的MPEG (Motion Picture Experts Group运动图像专家组) 标准的一个修改版. 它采用每秒44100个样本以及每样本16位. 结果信号达到705,600b/s(bits per second)的位率 再使用那些人耳无法识别的信息的压缩方法进行压缩. 这是一种有损压缩，与无损压缩相反，参见第15章. * 3-5 存储图像 STORING IMAGES 存储在计算机中的图像使用两种不同的技术: 光栅图或矢量图. 光栅图Raster graphics 当需要存储模拟图像如照片时，就用到了光栅图或位图. 一张照片由模拟数据组成, 类似于音频信息. 不同的是数据密度 (色彩) 因空间变化，而不是因时间变化. 这意味着数据需要采样. 然而，这种情况下，采样通常被称作扫描. 样本称为像素 (代表图像的元素). * 解析度Resolution 类似音频采样，在图像扫描中，要决定对每英寸的方块或线条需要记录多少像素. 在图像处理中的扫描率称为解析度. 若解析度足够高，人眼不会看出在重现图像中的不连续. * 色彩深度Color depth 用于表现像素的位的数量，即色彩深度, 依赖于像素的颜色是如何由不同的编码技术来处理的. 对颜色的感觉是人眼如何对光线的响应. 人眼有不同类型的感光细胞: 一些响应红、绿、蓝三原色 (也叫 RGB), 而另一些仅仅响应光的密度. * 真彩色 True-Color 用于像素编码的技术之一称为真彩色，使用24位来编码一个像素.每个三原色(RGB)都表示为8位。224由于该技术中的8位模式可以表示0~255之间的一个数，每种颜色都由0～255之间的三维数字表示。 书错P44 * 索引色Indexed color 索引色（或调色板色）—模式仅使用其中的一部分. 每个应用从大的色彩集中(256种)选取一些颜色并对其建立索引.对选中的颜色赋一个0~255的值 Figure 3.17 索引色与真彩色的关系 * 例如，一部高质量的数码相机要用几乎300万像素拍摄一张3×5 英寸的照片. 使用各种模式存储所需要的位的数量如下所示: 书错P44 * 图像编码标准 Standards for image encoding 几种用于图像编码的实际标准正在使用中. JPEG (联合图像专家组Joint Photographic Experts Group) 使用真彩色模式, 但压缩图像来减少位的数量 (参见第15章). GIF (图形交换格式Graphic Interchange Format), 使用索引色模式. * 矢量图 Vector graphics 光栅图有两个缺点: 文件尺寸太大、重新调整图像大小有麻烦. 放大光栅图像意味着扩大像