【正文】 上說(shuō)，聲音是通過(guò)一定介質(zhì)（如空氣、水等）傳播的一種連續(xù)的波，在物理學(xué)中稱為聲波。 聲波是隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量，它有以下三個(gè)重要指標(biāo)： 1）振幅 聲波的振幅通常是指音量，它是聲波波形的高低幅度，表示聲音信號(hào)的強(qiáng)弱程度。 3）頻率 聲音信號(hào)的頻率是指信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)，即為周期的倒數(shù)，以赫茲 (Hz)為單位。一般而言，聲源的頻帶越寬，表現(xiàn)力越好，層次越豐富。在數(shù)字聲音回放時(shí)，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC將數(shù)字聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的聲波信號(hào)，經(jīng)放大由揚(yáng)聲器播出。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 52 1）采樣 以固定的時(shí)間間隔（采樣周期）抽取模擬信號(hào)的幅度值。采樣頻率越高，聲音的保真度越好，但采樣獲得的數(shù)據(jù)量也越大。 2）量化 把采樣得到的信號(hào)幅度的樣本值從模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。在 MPC中，量化精度標(biāo)準(zhǔn)定為 8位、 16位。 3）編碼 把數(shù)字化聲音信息按一定數(shù)據(jù)格式表示。音頻的文件格式主要有 WAV、 MP WMA等，專業(yè)數(shù)字音樂(lè)工作者一般都使用非壓縮的 WAV格式進(jìn)行操作，而普通用戶更樂(lè)于接受壓縮率高、文件容量相對(duì)較小的：MP3或 WMA格式。由于沒(méi)有采用壓縮算法，因此無(wú)論進(jìn)行多少次修改和剪輯都不會(huì)產(chǎn)生失真，而且處理速度也相對(duì)較快。但是，波形文件的數(shù)據(jù)量比較大，其數(shù)據(jù)量的大小直接與采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)成正比。因此，一張可存儲(chǔ) 15首歌曲的普通 CD光盤(pán)，如果采用 MP3文件格式，即可存儲(chǔ)超過(guò) 160首 CD音質(zhì)的 MP3歌曲。標(biāo)準(zhǔn) CD格式的采樣頻率為 ，量化位數(shù)為 16bit，速率為 176KB/s。 .cda文件只是一個(gè)索引信息，并不是真正的包含聲音信息，所以在計(jì)算機(jī)上看到的 .cda文件都是 44B。 4） WMA格式 WMA（ Windows Media Audio）文件是 Windows Media格式中的一個(gè)子集，而 windows Media格式是由 Microsoft Windows Media技術(shù)使用的格式，包括音頻、視頻或腳本數(shù)據(jù)文件，可用于創(chuàng)作、存儲(chǔ)、編輯、分發(fā)、流式處理或播放基于時(shí)間線的內(nèi)容。同時(shí)，現(xiàn)在的大多數(shù) MP3播放器都支持 WMA文件。人們最易接受的是圖像和視頻，而視頻也是由圖像組成的，可見(jiàn)圖像在多媒體中的重要性。 圖形又稱矢量圖形或幾何圖形，它是用一組指令來(lái)描述的，這些指令給出構(gòu)成該畫(huà)面的所有直線、曲線、矩形、橢圓等的形狀、位置、顏色等各種屬性和參數(shù)。計(jì)算機(jī)在顯示圖形時(shí)從文件中讀取指令并轉(zhuǎn)化為屏幕上顯示的圖形效果?？梢园岩环粓D圖像理解為一個(gè)矩形，矩形中的任一元素都對(duì)應(yīng)圖像上的一個(gè)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的值為它的灰度或顏色等級(jí)。因此，圖像是由許許多多像素組合而成的。自然景物成像后的圖像無(wú)論以何種記錄介質(zhì)保存都是連續(xù)的。圖像數(shù)字化就是把連續(xù)的空間位置和亮度離散，它包括兩方面的內(nèi)容：空間位置的離散和數(shù)字化，亮度值的離散和數(shù)字化。每個(gè)網(wǎng)格用一個(gè)亮度值表示，這樣一幅圖像就要用 m n個(gè)亮度值表示，這個(gè)過(guò)程稱為采樣。 采樣的圖像亮度值，在采樣的連續(xù)空間上仍然是連續(xù)值。通常將實(shí)現(xiàn)量化的過(guò)程稱為模數(shù)變換；相反，把數(shù)字信號(hào)恢復(fù)到模擬信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)模變換，它們分別由 A/D和 D/A變換器實(shí)現(xiàn)。 圖像的數(shù)字化 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 60 響圖像數(shù)字化質(zhì)量的主要參數(shù)有分辨率、顏色深度等，在采集和處理圖像時(shí)，必須正確理解和運(yùn)用這些參數(shù)。 （ 1）顯示分辨率。例如，某顯示器的水平方向?yàn)?1024像素，垂直方向?yàn)?768像素，則該顯示器的顯示分辨率為 1024 768。在同樣大小的顯示器屏幕上，顯示分辨率越高，像素的密度越大，顯示圖像越精細(xì)，但是屏幕上的文字越小。圖像分辨率是指數(shù)字圖像的實(shí)際尺寸，反映了圖像的水平和垂直方向的大小。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 61 （ 3）像素分辨率。 2）顏色深度 顏色深度是指記錄每個(gè)像素所使用的二進(jìn)制位數(shù)。顏色深度值越大，顯示的圖像色彩越豐富，畫(huà)面越自然、逼真，但數(shù)據(jù)量也隨之激增。 圖像文件的大小是指在磁盤(pán)上存儲(chǔ)整幅圖像所需的字節(jié)數(shù)，它的計(jì)算公式是： 圖像文件的字節(jié)數(shù) =圖像分辨率顏色深度 /8 顯然，圖像文件所需要較大的存儲(chǔ)空間。因此對(duì)圖像文件進(jìn)行壓縮處理，從而減少圖像文件所占用的存儲(chǔ)空間是非常必要的。以非自適應(yīng)、一維游程編碼為基礎(chǔ)， JBIG采用無(wú)損壓縮技術(shù)，但它的壓縮率比目前的CCITT G G4標(biāo)準(zhǔn)高 ～ 30倍（根據(jù)內(nèi)容的不同）。 2）靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（ JPEG/JPEG 2021） 為了壓縮連續(xù)色調(diào)（即灰度級(jí)或彩色）的靜止圖像，聯(lián)合圖片專家組（ Joint Photographic Expert Group，簡(jiǎn)稱 JPEG， 1986年成立）于 1991年 3月提出了 ISO/IEC l0918號(hào)建議草案《連續(xù)色調(diào)靜止圖像的數(shù)字壓縮編碼》（ Digital Compression and Coding of Continuoustone Still Images）， 1992年正式通過(guò)。 JPEG算法的平均壓縮比為 15:1，當(dāng)壓縮比大于 50時(shí)將可能出現(xiàn)方塊效應(yīng)。 JPEG 2021是一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)，不僅提高了對(duì)圖像的壓縮質(zhì)量，還可根據(jù)圖像質(zhì)量、視覺(jué)感受和分辨率進(jìn)行漸進(jìn)傳輸。這個(gè)建議是針對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像的壓縮編碼和解碼，應(yīng)用目標(biāo)是可視電話和電視會(huì)議。它的原理框架奠定了以后 MPEG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)的平均壓縮比為 50:1，其處理能力可達(dá)到 360 240像素。它可以直接對(duì)隔行掃描視頻信號(hào)進(jìn)行處理；空間分辨率、時(shí)間分辨率和信噪比可分級(jí)，以適應(yīng)不同用途的解碼要求；輸出碼流速率可以是恒定的也可以是變化的，以適應(yīng)同步和異步傳輸。 MPEG2標(biāo)準(zhǔn)兼容 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng) ～ 80 Mb/s編碼范圍。 6）動(dòng)態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（ MPEG4/） MPEG4是 ISO為傳輸碼率低于 64 Kb/s的實(shí)時(shí)圖像設(shè)計(jì)的。它在信息描述中首次采用了“對(duì)象”（ Object）概念，是以內(nèi)容為中心的描述方法，對(duì)信息元的描述更符合人的心理，不僅獲得比原有標(biāo)準(zhǔn)更優(yōu)越的壓縮性能，也提供了各種新功能的應(yīng)用。 1） BMP格式。由于Windows操作系統(tǒng)在 PC上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，所以在 PC上運(yùn)行的絕大多數(shù)圖像軟件都支持 BMP格式的圖像文件。它主要是用來(lái)交換圖片的，為網(wǎng)絡(luò)傳輸和 BBS用戶使用圖像文件提供方便。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 66 3） JPEG格式 JPEG（ Joint Photographic Experts Group）是一種比較復(fù)雜的文件結(jié)構(gòu)和編碼方式的文件格式。換句話說(shuō)，就是可以用最少的磁盤(pán)空間得到較好的圖像質(zhì)量。 4） PNG格式 PNG（ Portable Network Graphic）是一種能存儲(chǔ) 32位信息的位圖文件格式，其圖像質(zhì)量遠(yuǎn)勝過(guò) GIF。在壓縮位圖數(shù)據(jù)時(shí)，它采用了頗受好評(píng)的 LZ77算法的一個(gè)變種。與 GIF不同的是， PNG圖像格式不支持動(dòng)畫(huà)。視頻信息帶有同期音頻，畫(huà)面信息量大，表現(xiàn)的場(chǎng)景復(fù)雜，常采用專門(mén)的軟件對(duì)其進(jìn)行加工、修改。這樣的連續(xù)畫(huà)面叫做視頻。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 70 視頻的數(shù)字化 模擬視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)，每幀畫(huà)面均應(yīng)對(duì)每一像素進(jìn)行采樣，并按顏色或灰度量化，故每幀畫(huà)面均形成一幅數(shù)字圖像。因此，可以說(shuō)圖像是離散的視頻，而視頻是連續(xù)的圖像。數(shù)字視頻的主要優(yōu)點(diǎn)如下： 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 71 1）便于處理 模擬視頻只能簡(jiǎn)單地調(diào)整亮度、對(duì)比度和顏色等，因此限制了處理手段和應(yīng)用范圍。 2）再現(xiàn)性好 由于模擬信號(hào)是連續(xù)變化的，所以復(fù)制時(shí)失真不可避免，經(jīng)過(guò)多次復(fù)制，誤差就很大。它不會(huì)因復(fù)制、傳輸和存儲(chǔ)而產(chǎn)生圖像質(zhì)量的退化，從而能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)視頻圖像。而模擬視頻在傳輸過(guò)程中容易產(chǎn)生信號(hào)的損耗與失真。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 73 視頻文件的格式 視頻格式可以分為適合本地播放的本地影像視頻和適合在網(wǎng)絡(luò)中播放的網(wǎng)絡(luò)流媒體影像視頻兩大類。常用的 AVI播放驅(qū)動(dòng)程序，主要有 Microsoft Video for Windows，以及 Intel公司的 Indeo Video等。 MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像而設(shè)計(jì)的，其基本方法是：在單位時(shí)間內(nèi)采集并保存第一幀信息，然后只存儲(chǔ)其余幀相對(duì)第一幀發(fā)生變化的部分，從而達(dá)到壓縮的目的。同時(shí)圖像和音響的質(zhì)量也非常好，并且在微機(jī)上有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，兼容性相當(dāng)好。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 75 2）網(wǎng)絡(luò)視頻格式 （ 1） RM格式：它是 Real Networks公司所制定的音頻 /視頻壓縮規(guī)范 Real Media中的一種， Real Player能利用 Inter資源對(duì)這些符合 Real Media技術(shù)規(guī)范的音頻 /視頻進(jìn)行實(shí)況轉(zhuǎn)播。 Real Video（ RA、 RAM）格式一開(kāi)始就定位在視頻流應(yīng)用方面，是視頻流技術(shù)的始創(chuàng)者，它可以在用56k Modem撥號(hào)上網(wǎng)的條件下實(shí)現(xiàn)不間斷的視頻播放，其圖像質(zhì)量比 VCD差。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 76 （ 3） ASF格式： ASF (Advanced Streaming Format高級(jí)流格式 )是微軟為了和現(xiàn)在的 Real Player競(jìng)爭(zhēng)而發(fā)展出來(lái)的一種可以直接在網(wǎng)上觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式。 （ 4） WMV格式： WMV的英文全稱為 Windows Media Video，是一種獨(dú)立編碼的在 Inter上實(shí)時(shí)傳播多媒體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， Microsoft公司希望用其取代QuickTime之類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及 .wav、 .avi之類的文件擴(kuò)展名。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 77 虛擬現(xiàn)實(shí) 1. 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 2. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征 3. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 4. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成 5. 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 78 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 虛擬現(xiàn)實(shí)（ VR， Virtual Reality）技術(shù)也稱虛擬靈境或人工環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。通過(guò)參與者與仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對(duì)所接觸事物的感知和認(rèn)知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊(yùn)涵的各種空間信息和邏輯信息。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)該具有多感知能力，提供人類所具有的一切感知能力，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)與嗅覺(jué)。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2021/12/1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 80 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)的硬件技術(shù)與軟件工具，設(shè)計(jì)出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察與操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，因此應(yīng)用比較廣泛，是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系統(tǒng)。 2）沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬環(huán)境之中的感覺(jué)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一套比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是用戶全身心地沉浸到虛擬世界中去，缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格高昂，難以普及推廣。 4）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，將異地的不同用戶聯(lián)結(jié)起來(lái)，多個(gè)用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，達(dá)到協(xié)同工作的目的，從而將虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用提升到了一個(gè)更高的境界。 目 錄