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 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 Hz ，行频 是 Hz ； 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 Committee, 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 （ ） Hz/ 隔行扫描，帧频 30 （ ） Hz/ 逐行扫描，帧频 24 （ ） Hz/ 逐行扫描；还 有（ HDTV ） 1280×720×F ，帧频 F 为 60 （ ） Hz/ 逐行扫描，帧频 30 （ ） 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 、 24 、 、 30 、 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 720×576×25 、 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。