【正文】 將物理性質(zhì)和心理知覺(jué)區(qū)分開(kāi)來(lái)，就是十分重要的。在多媒體信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮視覺(jué)心理學(xué)特性，能提供更好的人機(jī)交互方式。9．試完整地推導(dǎo)出單視點(diǎn)坐標(biāo)系中、兩眼坐標(biāo)系中三維空間的一點(diǎn)P（x,y,z）投影到z=0平面上的二維坐標(biāo)。以視點(diǎn)為投影中心，將三維物體的點(diǎn)投影于顯示器的投影平面上，便在該平面上產(chǎn)生三維物體的像。下圖所示是投影的示意，其中投影中心在坐標(biāo)系的A點(diǎn)，其坐標(biāo)為A（0，0，.d），d為視點(diǎn)到投影平面的距離，也就是人眼到顯示器的距離。P（x,y,z）是三維空間中一點(diǎn)，P在z=0平面上的投影坐標(biāo)為Q（X,Y,0），設(shè)點(diǎn)P、Q在y=0上的投影分別為M、N，M、N在x=0上的投影分別為R、O。4根據(jù)相似三角形原理有： ARAOANAMPNQM..即， zddARAOyY...從而有Y = y/（1+z / d），同理有X = x/（1+z / d）。投影變換原理10．如何測(cè)定手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)？人體的轉(zhuǎn)動(dòng)和頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)如何測(cè)定？為了測(cè)量手部的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要兩個(gè)發(fā)射器，測(cè)量出兩個(gè)發(fā)射器tt2的空間坐標(biāo)，就可以根據(jù)三角函數(shù)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度：tg（.）=（）/（）tg（.）=（）/（）tg（r）=（）/（）人體的轉(zhuǎn)動(dòng)和頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)可用類似的方法測(cè)定。區(qū)別在于發(fā)射器tt2安裝的位置不同。11．通過(guò)系統(tǒng)制造出力的反饋效果和觸覺(jué)效果可用于何處？試舉例說(shuō)明。通過(guò)力感反饋裝置，可以直接提供力的反饋，提供使人感受到的物理力。例：虛擬手術(shù)中，手術(shù)刀的力反饋裝置，能使虛擬手術(shù)的實(shí)施者受訓(xùn)訓(xùn)練人員更加準(zhǔn)確的實(shí)施手術(shù)；駕駛、射擊、格斗等游戲中，力反饋裝置的引入，能大大提高玩家的沉浸感。觸覺(jué)反饋能夠讓人體區(qū)別出不同物體的質(zhì)感和紋理結(jié)構(gòu)。觸覺(jué)反饋可以在商品虛擬展示、數(shù)字娛樂(lè)等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。12．上網(wǎng)搜索有關(guān)數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)頭盔、數(shù)據(jù)服裝等設(shè)備及技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容，寫(xiě)出該設(shè)備的介紹性報(bào)告。略。5第3章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮1．如何衡量一種數(shù)據(jù)壓縮方法的好壞？多媒體數(shù)據(jù)存在哪些類型的冗余？評(píng)價(jià)一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能好壞主要有3個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)：壓縮比、圖像質(zhì)量、壓縮和解壓的速度。希望壓縮比要大，即壓縮前后所需的信息存儲(chǔ)量之比要大；恢復(fù)效果要好，盡可能地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)壓縮的算法要簡(jiǎn)單，壓縮、解壓速度快，盡可能地做到實(shí)時(shí)壓縮解壓。除此之外還要考慮壓縮算法所需要的軟件和硬件。一般而言，多媒體數(shù)據(jù)中存在的數(shù)據(jù)冗余類型主要有以下幾種。（1）空間冗余在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性，這些相關(guān)性的光成像結(jié)果在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。（2）時(shí)間冗余時(shí)間冗余反映在圖像序列中就是相鄰幀圖像之間有較大的相關(guān)性，一幀圖像中的某物體或場(chǎng)景可以由其他幀圖像中的物體或場(chǎng)景重構(gòu)出來(lái)。音頻的前后樣值之間也同樣有時(shí)間冗余。（3）信息熵冗余信源編碼時(shí)，當(dāng)分配給第i個(gè)碼元類的比特?cái)?shù)b(yi)= .lgpi時(shí)，才能使編碼后單位數(shù)據(jù)量等于其信源熵，即達(dá)到其壓縮極限。但實(shí)際中各碼元類的先驗(yàn)概率很難預(yù)知，比特分配不能達(dá)到最佳。實(shí)際單位數(shù)據(jù)量dH(S)，即存在信息冗余熵。（4）視覺(jué)冗余人眼對(duì)于圖像場(chǎng)的注意是非均勻的，人眼并不能察覺(jué)圖像場(chǎng)的所有變化。事實(shí)上人類視覺(jué)的一般分辨能力為26灰度等級(jí)，而一般圖像的量化采用的是28灰度等級(jí)，即存在著視覺(jué)冗余。（5）聽(tīng)覺(jué)冗余人耳對(duì)不同頻率的聲音的敏感性是不同的，并不能察覺(jué)所有頻率的變化，對(duì)某些頻率不必特別關(guān)注，因此存在聽(tīng)覺(jué)冗余。（6）其他冗余包括結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余等。2．?dāng)?shù)據(jù)壓縮技術(shù)可分為幾大類？每類有何主要特點(diǎn)？根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致進(jìn)行分類，壓縮方法可被分為有失真編碼和無(wú)失真編碼兩大類。有失真壓縮法壓縮了熵，會(huì)減少信息量，而損失的信息是不能再恢復(fù)的，因此這種壓縮法是不可逆的。無(wú)失真壓縮法去掉或減少了數(shù)據(jù)中的冗余，但這些冗余值是可以重新插入到數(shù)據(jù)中的，因此冗余壓縮是可逆的過(guò)程。有失真壓縮法的冗余壓縮取決于初始信號(hào)的類型、前后的相關(guān)性、信號(hào)的語(yǔ)義內(nèi)容等。由于允許一定程度的失真，可用于對(duì)圖像、聲音、動(dòng)態(tài)視頻等數(shù)據(jù)的壓縮。如采用混合編碼的JPEG標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)自然景物的灰度圖像，一般可壓縮幾倍到十幾倍，而對(duì)于自然景物的彩色圖像，壓縮比將達(dá)到幾十倍甚至上百倍。采用ADPCM編碼的聲音數(shù)據(jù)，壓縮比通常也能做到4∶1～8∶1。壓縮比最為可觀的是動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)，采用混合編碼的DVI多媒體系統(tǒng)，壓縮比通?？蛇_(dá)50∶1～100∶1。無(wú)失真壓縮法不會(huì)產(chǎn)生失真，從信息語(yǔ)義角度講，無(wú)失真編碼是泛指那種不考慮被壓縮信息的性質(zhì)的編碼和壓縮技術(shù)，它是基于平均信息量的技術(shù)，并把所有的數(shù)據(jù)當(dāng)作比特序列，而不是根據(jù)壓縮信息的類型來(lái)優(yōu)化壓縮。也就是說(shuō)，平均信息量編碼忽略被壓縮信6息語(yǔ)義內(nèi)容。在多媒體技術(shù)中一般用于文本、數(shù)據(jù)的壓縮，它能保證百分之百地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。但這種方法壓縮比較低，如LZW編碼、行程編碼和霍夫曼（Huffman）編碼的壓縮比一般為2∶1～5∶1。3．DPCM、ADPCM編碼的基本原理是什么？DCT變換編碼是如何壓縮數(shù)據(jù)的？DPCM和ADPCM是兩種典型的預(yù)測(cè)編碼。預(yù)測(cè)編碼是根據(jù)原始的離散信號(hào)之間存在著一定關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)，利用前面的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的差（預(yù)測(cè)誤差）進(jìn)行編碼。如果預(yù)測(cè)比較準(zhǔn)確，那么誤差信號(hào)就會(huì)很小（通常采用均方誤差最?。?。這樣一來(lái)，在同等精度要求的條件下，就可以用比較少的數(shù)碼進(jìn)行編碼，達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的。DCT變換編碼壓縮數(shù)據(jù)有3個(gè)步驟：變換、變換域采樣和量化。把信號(hào)映射到另一個(gè)域，使信號(hào)在變換域里容易進(jìn)行壓縮，變換后的樣值更獨(dú)立和有序。在變換編碼系統(tǒng)中，用于量化一組變換樣值的比特總數(shù)是固定的，它總是小于對(duì)所有變換樣值用固定長(zhǎng)度均勻量化進(jìn)行編碼所需的總數(shù)，所以量化使數(shù)據(jù)得到壓縮，是變換編碼中不可缺少的一步。為了取得滿意的結(jié)果，某些重要系數(shù)的編碼位數(shù)比其他的要多，某些系數(shù)干脆就被忽略了。在對(duì)量化后的變換樣值進(jìn)行比特分配時(shí)，要考慮使整個(gè)量化失真最小。4．Huffman編碼有何特點(diǎn)？行程編碼是如何編碼的？Huffman編碼是一種對(duì)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立信源能達(dá)到最小平均碼長(zhǎng)的編碼方法，即最佳碼，它完全依據(jù)字符出現(xiàn)概率來(lái)構(gòu)造，各碼字長(zhǎng)度嚴(yán)格按照所對(duì)應(yīng)符號(hào)出現(xiàn)概率的大小逆序排列，具有即時(shí)性和惟一可譯性。行程編碼有多種編碼方式，對(duì)于0出現(xiàn)較多，1較少出現(xiàn)（或反之）的信源數(shù)據(jù)，可以對(duì)0的持續(xù)長(zhǎng)度（或1的持續(xù)長(zhǎng)度）進(jìn)行編碼，1（或0）保持不變。而對(duì)于0、1交替出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，可以分別對(duì)0的持續(xù)長(zhǎng)度和1的持續(xù)長(zhǎng)度編碼。這種編碼適合于0、1成片出現(xiàn)的數(shù)據(jù)的壓縮。為了保證解壓縮時(shí)保持顏色同步，所有的數(shù)據(jù)行以白色行程代碼字集開(kāi)始。如果實(shí)際的掃描線從黑色行程開(kāi)始，那么假設(shè)起始有白色的0行程。黑色或白色行程由規(guī)定的代碼字來(lái)定義。代碼字有兩種類型：結(jié)束代碼字和組成代碼字。每個(gè)行程由0個(gè)或更多的組成代碼字和一個(gè)確定的結(jié)束代碼字來(lái)表示。在0～63范圍內(nèi)的行程由相應(yīng)的結(jié)束代碼字編碼。64～2623（2560+63）范圍內(nèi)的行程首先由組成代碼字編碼，它表示最接近、但不大于所要求的行程，后再跟結(jié)束代碼字。行程大于或等于2624時(shí)，首先由組成代碼2560編碼。如果行程的剩余部分仍大于2560，則產(chǎn)生附加的組成代碼2560，直到行程的剩余部分少于2560，再按前述方法編碼。如果一行的行程總量不等于圖像寬度域中的值，則被認(rèn)為是不可恢復(fù)的錯(cuò)誤。5．常見(jiàn)的聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)有哪些？它們分別采用什么壓縮方法？常見(jiàn)的聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)有：（1）電話質(zhì)量的語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn) PCM編碼標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，已制定了一系列的語(yǔ)音壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)。這些壓縮標(biāo)準(zhǔn)中充分利用了線性預(yù)測(cè)技術(shù)、矢量量化技術(shù)和綜合分析技術(shù)，、碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（CELP）、短時(shí)延碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（LDCELP）、長(zhǎng)時(shí)線性預(yù)測(cè)規(guī)則碼激勵(lì)（RPELTP）、矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼（VSELP）等。下表為ITU建議的用于電話質(zhì)量的語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)。7ITU建議的用于電話質(zhì)量的語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)說(shuō) 明采用PCM，采樣速率為8kHz，量化位數(shù)為8bit，對(duì)應(yīng)的比特流速率為64kbit/s。使用了非線性量化技術(shù)將64kbit/s的比特流轉(zhuǎn)換成32kbit/s的流，基于ADPCM；每個(gè)數(shù)值差分用4位編碼，采樣率為8kHz一種以24kbit/s運(yùn)行的基于ADPCM的有損壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用LDCELP壓縮技術(shù)；比特率為16kbit/s，；（2）調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅廣播質(zhì)量音頻信號(hào)的頻率范圍是50Hz～7kHz，又稱“7kHz音頻信號(hào)”，當(dāng)使用16kHz的抽樣頻率和14bit的量化位數(shù)時(shí)，信號(hào)速率為224kbit/s。（3）高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)際上比較成熟的高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為“MPEG音頻”。6．常用的圖像和視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)有哪些？它們分別采用什么壓縮方法？靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)有JPEG標(biāo)準(zhǔn)和JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)等，其中JPEG的壓縮方法包括：（1）JPEG的無(wú)損預(yù)測(cè)編碼算法（2）JPEG的基于DCT的有損編碼算法而JPEG 2000的壓縮改用以離散小波變換算法為主的多解析編碼方式，還將彩色靜態(tài)畫(huà)面采用的JPEG編碼方式、2值圖像采用的JBIG（Joint Binary Image Group）編碼方式及低壓縮率采用JPEGLS統(tǒng)一起來(lái)，成為對(duì)應(yīng)各種圖像的通用編碼方式。視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)有MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)、。MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，MPEG1是以兩個(gè)基本技術(shù)為基礎(chǔ)的。一是基于1616子塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，可以減少幀序列的時(shí)域冗余度。二是基于DCT的壓縮技術(shù)，減少空域冗余度。MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的壓縮編碼系統(tǒng)編碼有兩種方法，其編碼輸出包括傳送流和程序流兩種定義流。傳送流和協(xié)議ISO/IEC111721系統(tǒng)定義的流相似；程序流是一種用來(lái)傳送和保存一道程序的編碼數(shù)據(jù)或其數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流。MPEG4采用基于內(nèi)容的壓縮編碼，將一幅圖像按照內(nèi)容分塊，如圖像的場(chǎng)景、畫(huà)面上的物體被分割成不同的子塊，將感興趣的物體從場(chǎng)景中截取出來(lái)，進(jìn)行編碼處理。，它集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，并吸收了標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn)。，在視頻編碼層（Video Coding Layer，VCL）和網(wǎng)絡(luò)適配層（Network Adaptation Layer，NAL）之間進(jìn)行概念性分割，前者是視頻內(nèi)容的核心壓縮內(nèi)容的表述，后者是通過(guò)特定類型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的表述。這樣的結(jié)構(gòu)便于信息的封裝和對(duì)信息進(jìn)行更好的優(yōu)先級(jí)控制。7．JPEG標(biāo)準(zhǔn)