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软件设计师备考-（十）多媒体基础

news 2025/9/5 22:35:49

10.1 多媒体基础前言

注：1~2分，分值不大，但考察范围比较局限，这分很值

10.2 音频相关概念

特性	次声波	超声波
频率/波长	频率极低（<20Hz），波长极长	频率极高（>20kHz），波长远短于可见光
传播能力	衍射性强，能绕过大型障碍物；传播距离极远（大气中可达数千公里）	方向性好（近似直线传播），能量集中；穿透力强（可穿透金属、人体组织）
能量衰减	能量衰减慢，远距离传播后仍能被探测	能量衰减快，近距离内能量高度集中
与物质的相互作用	易引起物体共振（如人体器官共振）	易引发“空化效应”（液体中气泡破裂释放能量）
主要优势	远距离传播、绕障能力强	方向性好、穿透力强、能量集中
典型应用	自然灾害预警、军事、工业监测	医疗诊断、工业探伤、清洗、测距

10.3 图像相关概念

1. 彩色空间的核心作用

彩色空间解决了“如何用数值描述颜色”的问题，不同彩色空间适用于不同场景（如显示、印刷、视频传输等），本质是通过维度和参数定义颜色的属性（如亮度、色相、饱和度等）。

2. 图中具体彩色空间的解析

（1）RGB（Red, Green, Blue）

原理：加色模型，光的三原色。通过红、绿、蓝三种基色的光混合生成所有颜色（如显示器、手机屏幕发光原理）。
应用：电子显示设备（电视、电脑屏幕、彩色显示器）、数码相机等。
特点：直接对应人眼视网膜的三种视锥细胞（红、绿、蓝敏感细胞），是最常用的显示色彩模式。

（2）YUV（电视兼容）

原理：亮度-色差分离模型，其中：
Y 代表亮度（Luminance），反映图像的明暗信息；
U 和 V 代表色差（Chrominance），分别对应蓝色和红色的偏移量。
应用：传统模拟电视（如NTSC、PAL制式）、数字视频编码（如MPEG、JPEG）。
特点：利用人眼对亮度更敏感的特性，压缩时优先保留亮度信息，减少色度带宽，适合视频传输（兼容老式黑白电视）。

（3）CMY（CMYK）

原理：减色模型，印刷的三原色，通过青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Key/Black）四种油墨/颜料的混合吸收光线，生成颜色（如印刷品、打印机输出）。
应用：印刷、打印行业（如书籍、海报、包装）。
特点：CMY是基础三色，但纯青、品红、黄混合无法得到纯黑（会偏棕），因此加入黑色（K）优化对比度和成本。

（4）HSV（HSB）

原理：色相-饱和度-明度模型，其中：
H（Hue）：色相，代表颜色的种类（如红、绿、蓝，对应0°~360°的角度）；
S（Saturation）：饱和度，代表颜色的鲜艳程度（0%~100%，越高越鲜艳）；
V（Value）/B（Brightness）：明度，代表颜色的明亮程度（0%~100%，越高越亮）。
应用：图像编辑软件（如Photoshop、GIMP）、设计工具（如Illustrator）。
特点：更贴近人类视觉对颜色的感知习惯（如“调整红色更鲜艳”“把绿色调暗”），操作直观。

10.4 媒体的种类

显示媒体：表现和获取信息的物理设备，其实就是输入输出设备

10.5 多媒体的计算问题

1、图像容量计算问题：

要解决这个图像容量计算问题，我们需要分步骤理解「单张照片大小」和「总存储空间」的关系，核心公式是：
单张照片大小（字节）=分辨率（像素）×颜色深度（位）÷8
（注：颜色深度是“位”，需除以8转换为“字节”；总存储空间需统一单位后再计算数量。）
步骤1：计算单张照片的像素总数
题目中拍摄分辨率为 1600×1200，因此像素总数为：1600×1200=1,920,000 像素
步骤2：计算单张照片的字节数
颜色深度为24位（即每个像素用24位表示），由于 1 字节=8 位，因此每个像素占 24÷8=3 字节
单张照片的字节数为：1,920,000 像素×3 字节/像素=5,760,000 字节
步骤3：将单张照片大小转换为MB（统一单位）
总存储空间是128MB，而 1 MB=1024 KB=1024×1024 字节（注意：计算机中存储单位是“1024进制”，而非十进制的1000）。
因此，单张照片的大小（MB）为：5,760,000 字节÷(1024×1024)≈5.493 MB
步骤4：计算可存储的照片数量
总存储空间128MB除以单张照片大小5.493MB，得到：128÷5.493≈23.3
由于不能存储部分照片，需向下取整，因此最多可存储23张。
结论
答案选 D. 23。

2、音频容量计算问题：

要理解音频容量（数据传输率）的计算，需掌握核心公式：
数据传输率（kb/s）=采样频率（kHz）×样本精度（bit）×声道数
步骤拆解（结合题目参数）
题目给出：
采样频率：44.1 kHz（即每秒采集 44,100个样本）；
样本精度：16 bit（每个样本用 16位二进制表示）；
声道数：双声道（立体声，即 2 个声道）。
计算过程
代入公式：44.1 kHz×16 bit×2 声道
先算 44.1×16=705.6
再乘以声道数 2：705.6×2=1411.2
单位说明
采样频率用 kHz（千赫兹），样本精度用 bit（位），声道数为无量纲计数；
结果单位是 kb/s（千比特每秒），因为 1 kHz=1000 Hz，且 1 kb=1000 bit，因此直接相乘即可得到 kb/s 级别的结果。
结论
未经压缩的音频数据传输率为 1411.2 kb/s对应选项 C。

3、视频容量计算问题：

核心公式：【注意要根据题目来，题中如果没有音频，就不计算音频，只计算图像即可，参考下面公式】
视频的原始数据量由「每帧数据量」「帧速率」「播放时长」决定，公式为：
原始数据量（MB）=每帧数据量（MB）×帧速率（帧/秒）×播放时长（秒）
步骤拆解（结合题目参数）
题目给出：
每帧数据量：6.4 MB（每幅画面的大小）；
帧速率：30 帧/秒（每秒播放的画面数量）；
播放时长：10 秒（视频持续的时间）。
计算过程
计算每秒的视频数据量：
每秒有30帧，每帧6.4MB，因此每秒数据量为：6.4 MB/帧×30 帧/秒=192 MB/秒
计算10秒的总数据量：
总数据量 = 每秒数据量 × 播放时长：192 MB/秒×10 秒=1920 MB
结论
显示10秒视频的原始数据量为 1920 MB 对应选项 D。

10.6 常见多媒体标准

10.7 数据压缩技术基础

10.8 有损压缩与无损压缩

类型	核心特点	常见格式/算法	典型例子
有损压缩	压缩时丢弃次要信息，无法完全恢复原始数据（不可逆）	JPEG（图像）、MP3/AAC（音频）、H.264/H.265（视频）	网页加载的JPG照片、在线听的音乐、抖音发布的短视频
无损压缩	压缩后可100%还原原始数据（可逆）	PNG/TIFF（图像）、FLAC/ALAC（音频）、ZIP/RAR（通用文件）	透明背景的PNG图标、专业音乐制作的FLAC专辑、压缩重要文档的ZIP包