第一章 数字媒体基础

一．了解数字媒体的概念及组成 二、掌握数字图像、图形的基础知识 三、了解数字视频与音频的原理及标准

本章学习内容及要求

一、数字媒体技术概念及组成 数字媒体非线性编辑技术是一门新的综合性

技术，它涵盖了电视技术、数字媒体技术和计算机技术的主要领域，其关键技术主要包括电影与电视编辑技术、数字视频与音频处理技术、数字图形与图像处理技术、数据压缩技术、数字存储技术、多媒体网络技术以及计算机硬件技术等等。

数字媒体技术包括数字图形与图像技术、数字视频与音频技术和数字压缩编码技术等。

一．了解数字媒体的基础概念 二、掌握数字图像、图形的基础知识 三、了解数字视频与音频的原理及标准 四、介绍常用视音频格式及通用处理软件

1 、图形与图像的区别与联系 2 、图形与图像的像素 3 、图形与图像的色彩模式 4 、图形与图像的基本类型 5 、图形与图像的基本属性

二、数字图像、图形的基础知识

1 、图形与图像的区别与联系

像素是数字图形与图像中能被单独处理的最小基本单元。从像素的视觉属性看，它是一个最小可视单位。从像素的量值属性看，它的数据结构应同时包含有显示地址、色彩、亮度等数据，这些数据就称为像素值。如果把每个像素值按照图像中该像素所对应的位置排列，就可以构成一个像素矩阵，矩阵中的每一个元素对应图像中的一个点。因此数字图形与图像的非线性编辑正是对这个像素矩阵的数据采用一定的算法进行有目的的处理。

2 、图形与图像的像素

常见的色彩模式有： HSB （色相、饱和度、亮度）、 RGB （红色、绿色、蓝色）、 CMYK （青色、洋红、黄色、黑色）、 LAB （由亮度 L分量和两个色度分量： A从绿色到红色， B从蓝色到黄色）、 YUV 与 YIQ 模式

其中 HSB （不常用）， RGB 三色光混合，用于显示器， CMYK 以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。

3 、图形与图像的色彩模式

RGB （红色、绿色、蓝色） RGB 模型也称为加色法混色模型。它是以 RGB

（红、绿、蓝）三基色光互相叠加来实现混色的方法，因而适合于显示器等发光体的显示。当三种基本颜色等量相加时，就会得到不同深浅的灰色。然而物体的颜色是丰富多彩的，任何一种颜色和这三种基色之间的关系可用下面的配色方程来描述：

F( 物体颜色 )=R×（红色的百分比） +G×（绿色的百分比） +B×（蓝色的百分比）

YUV 与 YIQ 模式 YUV 适用于 PAL 和 SECAM 彩色电视制式，

而 YIQ 适用于 NTSC （ National Television System Committee, 国家电视系统委员会）彩色电视制式。其中 Y是亮度信号， U和 V则是两个色差信号，分别传送红基色分量和蓝基色分量与亮度分量的差值信号，在 NTSC 彩色电视制式中使用 YIQ 模型，其特性与 YUV 模型相近。

4 、图形与图像的基本类型

位图图像在技术上称为栅格图像，它使用彩色网格即像素来表现图像每个像素都具有特定的位置和颜色值。（优缺点）

矢量图形由称为矢量的数学对象定义的线条和曲线组成。矢量根据图像的几何特性描绘图像。（优缺点）

5 、图形与图像的基本属性

分辨率 颜色深度 Alpha 通道

分辨率 分辨率是一个统称，分为显示分辨率、图像分辨率等。显示分辨率是指某一种显示方式下，显示屏上能够显示出的像素数目，以水平和垂直的像素数表示。图像分辨率是指组成数字图形与图像的像素数目，以水平和垂直的像素数表示。

关于图像的大小和分辨率

显示器分辨率 :显示器上每单位长度显示的像素或点的数量 ,通常以点 /英寸 (dpi) 来表示，硬件上与制造有关。一定的图像像素在不同分辨率的屏幕上显示的大小不一样，屏幕分辨率越大显示的图像越小。显示器的尺寸只影响人视觉上的大小。

图像分辨率：通常以像 /英寸 (ppi) 来表示，在 photoshop 中可以更改图像的分辨率，在 inmageready 中，图像的分辨率始终是 72ppi. 由于其创建的图像专门用于联机 Web 介质而非打印介质。

在 photoshop 中，图像的分辨率和像素尺寸是相互依存的。由于一定的打印机其打印分辨率是一定的，如果在打印尺寸一定的情况下，图像分辨率越大，像素尺寸越小。

文件大小：图像大小是指图像的容量数字大小，度量单位是字节。相同的图像尺寸，像素越多，图像尺寸越大，（ 1*1 英寸 200ppi 的图像所包含的像素是 1*1 英寸 100ppi 所包含的像素的四倍，所以文件大小也是它的四倍。）。另外，文件的压缩格式也影响图像文件的大小。

习题 对于尺寸 2*3 英寸 ,分辨率为 300ppi

的 RGB 图像 ,至少需要多少存储空间 ?

颜色深度 颜色深度是指图像中每个像素的颜色

（或亮度）信息所占的二进制数位数， 记作位 /像素（ bits per pixel ， bpp ）。

常见颜色深度种类有： 4 位：这是 VGA 标准支持的颜色深度，共 16种颜色。 8 位：这是数字媒体应用中的最低颜色深度，共 256 种颜

色。 16 位：在 16 位中，用其中的 15位表示 RGB 三种颜色，每

种颜色 5位，用剩余的一位表示图像的其他属性。 24 位：用三个 8位分别表示 RGB ，称为三个颜色通道，可

生成的颜色数为 16 777 216 种，约 16 M 种颜色，这已成为真彩色。

32 位：同 24 位颜色深度一样，也是用三个 8位通道分别表示 RGB 三种颜色，剩余的 8位用来表示图像的其他属性。

Alpha 通道 使用 32位颜色深度时，用一个 8位来表示

图像的透明度信息，这个 8位通道称为 Alpha 通道。

Alpha 通道分为两种类型： Straight 和 Premultiplied 通道。 Straight Alpha 通道将像素的透明度信息保存在独立的 Alpha 通道中，它也被称为不带遮罩的 Alpha 通道。

Premultiplied Alpha 通道不但保存 Alpha通道中的透明度信息，而且同时保存 RGB 通道中的相同信息，因而它也被称为带有背景色遮罩的Alpha 通道。

一．了解数字媒体的概念及组成 二、掌握数字图像、图形的基础知识 三、了解数字视频与音频的原理及标准 四、介绍常用视音频格式及通用处理软件

三、了解数字视频与音频的原理及标准

1 ．动态图形与图像的视觉原理 人眼具有“视觉暂留”的时间特性，人眼对光像的主观亮度感觉与光像对人眼作用的时间并不同步 ,主观感觉亮度是逐渐下降的 , 如图所示 :

图像亮度

视觉 t亮度

t △t 图 1-2 动态图像之间在视觉亮度上的时间重叠特性曲线

2. 视频与动画 :趋于一致

3. 视频信号的描述

（ a）奇数场图像 （ b）偶数场图像 （ c）奇、偶数场镶嵌 图 1-4 隔行扫描图像再现示意图

电视制式 :PAL 、 NTSC 、 SECAM制

(1) 视频扫描格式 在数字技术中经常用水平、垂直像素数和帧频来表示扫描格式。 目前扫描格式主要有两大类： 525/59.94和 625/50，即：每帧的行数 /每秒的场数。

NTSC 制的场频准确数值是 59.94005994Hz，行频是15734.26573Hz ；

PAL 制的场频是 50Hz，行频是 1562Hz。

目前数字视频可以分为三种不同的标准： （ 1） ATSC(Advanced Television Systems Committ

ee, 广播行业组织，美国高级电视系统委员会 ) 标准 ,该标准中 14种采用逐行扫描方式。 高清晰度电视（ HDTV ）为 1920×1080×F，帧频F为 60（ 59.94 ） Hz/隔行扫描，帧频 30（ 29.97 ） Hz/逐行扫描，帧频 24（ 23.92 ） Hz/逐行扫描；还有（ HDTV ） 1280×720×F，帧频 F为 60（ 59.94 ） Hz/逐行扫描，帧频 30（ 29.97 ） Hz/逐行扫描，帧频 24Hz/逐行扫描。

常规清晰度电视（ SDTV ）为 704 × 480 ×F和 64O × 480 ×F，帧频 F可以是 23.976 、 24 、 29.97 、 30 、 59.94 和 60Hz。

4 、数字视频标准

（ 2） DVB （ The Digital Video Broadcasting Project ，数字视频广播节目）标准（是以欧洲为典型的数字视频标准） 25Hz 帧频的 SDTV IRD可以接收扫描格式为 720×57

6×25 、 544×576×25 、 352×576×25 的图像 ; 3OHz 帧频的 SDTV IRD可以支持 30000/1001Hz的帧

频，可以接收扫描格式为 720×480×30 、 544×480×30 、 480×680×30 、 352×480×30 和 352×240O×30 的图像。

对 25Hz的 HDTV IRD，可以接收扫描格式为 1152×192O×F和 1080×1920×F的图像。

（ 3） ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting ，综合业务数字广播 ) 标准 它是由欧洲的 DVB-T 衍生出来的集中在日本的数字

视频标准，可以说是经修改的欧洲方案。与 DVB-T相比， ISDB-T 增加了部分接收和分层传输功能，是一种标准化的复用方案，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。它可以接收的扫描格式与 DVB 系统相近。

（ 4）场及其顺序 视频素材从扫描的形式上看，可以分为交错式和非交错式。

在交错视频中，每一帧由两个场 (Field)构成，称为奇场 （ Odd Field ）和偶场 (Even Field) ，在Premiere pro 中称为上场 （ Upper Field ）和下场（ Lower Field ），这些场依顺序显示在 NTSC或PAL制式的监视器上。

在非交错视频中，扫描线是按着从上到下的顺序全部显示的，而计算机图形图像软件是以非交错式显示视频的。

（ 5） SMPTE 时间码 SMPTE 将以小时 : 分钟 :秒 :帧的形式确定每一帧

的地址。有几种不同的 SMPTE 时间码标准，用于不同的帧率。 PAL制采纳的是 25fps 的标准，而 NTSC制采纳了 29.97fps 的标准。但 NTSC 时间码仍采用30fps 的帧速率，这就造成了实际播放和测量的时间长度有 0.1 的差异。为了定位，制定出一个被称为 Drop Frame （掉帧）的格式。多数视频编辑系统既装有掉帧，也装有不掉帧时间码格式。