专题4 数字化视音频技术（讲义）-浙江省（单独招生）计算机类《数字媒体技术》考纲讲练测

编写说明：本专辑为浙江省（单独招生）计算机类《数字媒体技术考纲讲练测》，严格依据浙江省普通高校单独招生考试大纲（专业课）计算机类考试范围及要求编写，精准对标考纲，兼顾考点覆盖与实战应用。每套讲练测提供讲义、课件、练习三大配套教学文件，贯穿九大核心环节：考点解读、思维导图、知识梳理、背诵环节、常考题、高考真题、课堂练习、课堂小结及课后测验，形成“讲-练-测-评”闭环式教学与复习逻辑，助力考生夯实基础、突破重难点。 浙江省计算机类 《数字媒体技术考纲讲练测》 专题4 数字化视音频技术 讲义 [考点解读] 1．掌握数字媒体作品制作的关键技术。 [思维导图] [知识梳理] 1.声音信号数字化的步骤 声音信号的数字化包含三个核心步骤:采样、量化和编码。 (1)采样 是指通过每隔一定时间间隔选取信号样值，来替代原本在时间轴上连续的信号，从而实现模拟信号的离散化 (2)量化 是将采样得到的连续幅度值转换为有限数量的离散值的过程。采样是在时间轴上对音频信号进行数字化，得到多个采样点；量化是在幅度方向上进行数字化，得到每个采样点的幅度值。 (3)编码 是遵循一定规则，将量化后的值转换成二进制数字，最终生成二进制编码的音频文件。 2.数字音频技术重要指标 (1)采样频率 是指每秒钟采集声音样本的数量，其单位通常为赫兹(Hz)。采样频率的高低直接影响了声音信号的还原度和保真度。为了避免失真，采样频率应至少是原始声音信号最高频率的两倍，较低的采样频率会导致声音失真，甚至产生难以忍受的噪声。人耳通常能听到的最高频率大约为20kHz。 (2)量化位数 决定了每个采样点可以表达的不同电平或幅度等级的数量。它直接影响了声音的动态范围和信噪比。量化位数越高，每个采样点能够表示的电平值就越多，声音的细节和层次感也就越丰富，音质也就越好。 (3)声道数 是指录制或播放音频时所使用的独立声音通道的数量。最基础的配置是单声道，它仅包含一个音频通道。立体声包含左、右两个声道，能模拟声音的空间和方向特性。随着技术的进一步发展，杜比全景声等沉浸式环绕声技术为人们提供了更为丰富的听觉休验。 3.音频文件大小计算和格式 (1)音频文件计算 音频文件大小可以通过以下公式来计算： 音频文件大小(B)=采样频率(Hz)x量化位数(bit)x声道数x时长(s) 例如，以16位量化位数、双声道抓取一张60分钟的CD唱片保存为WAV格式的波形文件时，音频文件大小为：44.1x1000x16x2x3600/8/1024/1024≈605.6(MB) (2)音频文件常见格式 常见的音频文件格式有WAV(.wav)、AIFF(.aif或.aiff)、MP3(.mp3)、WMA(.wma)和AAC(.m4a)等。 4.视频信号数字化的概念 视频数字化是将模拟视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件保存在存储设备的过程。在使用时，将数字视频文件从存储设备中读出，再还原成为电视图像加以输出。 视频数字化主要应用在模拟视频占据主流的早期时代，随着数字技术的普及，数字摄像机已经能够直接生成数字信号，人们只需要将它们转存至硬盘存储设备即可。无论是从模拟信号转换，还是直接接收数字信号，视频信号的采集和存储都需要大量空间及高速数据传输技术支持。为了确保视频数据的正常处理，通常在采集和播放过程中会对视频进行压缩和解压缩处理。 5.数字视频技术重要指标 (1)视频分辨率 是描述视频画面中每行和每列像素数量的参数，通常以“宽度x高度”的形式表示，单位是像素(px)，它是衡量视频清晰度的重要指标。分辨率越大，视频画面中的细节越丰富，视觉体验越清晰，但也会带来更大的数据量，对存储和传输设备提出更高的要求。 视频标准 通用名称 分辨率 /px 纵横比 SD（标清） 480P 640×480 4:3 HD（高清晰度） 720P 1280×720 16:9 全高清（FHD） 1080P 1920×1080 16:9 4K视频/超高（UHD） 4K或2160P 3840×2160 16:9 8K视频或全超高清 8K或 4320P 7680×4320 16:9 (2)颜色深度 颜色深度越大，视频画面能够使用的颜色数越多，色彩表现越丰富、逼真，画面整体质量更佳。 (3)帧率 是指每秒钟显示的帧数，单位是fps，它决定了视频播放的流畅度和动态表现。帧率越高，视频画面越流畅，动态场景中的运动轨迹越自然。常见的帧率标准有24fps(电影常用帧率)、25fps(PAL制式电视)、30fps(NTSC制式电视)及60fps或更高。 5.视频文件大小计算和格式 (1)视频文件计算 未经压缩的视频文件大小可以通过以下公式来计算： 视频文件大小(B)=分辨率(px)x(颜色深度(bit)÷8)x帧率(fps)x时长(s) 例如，一段5分钟的1080P全高清视频，帧率为30fps，颜色深度为24位，其未经压缩的视频文件大小为：1920(px)x1080(px)x24(bit)/8x30(fps)x300(s)/1024/1024/1024≈52.15(GB) (2)视频文件常见格式 常见的数字视频文件格式有MP4(.mp4)、MOV(.mov)、AVI(.avi)、WMV(.wmv)和FLV(.flv)等。 [背诵环节] 1.简述声音信号数字化的步骤？ 【答案】声音信号的数字化包含三个核心步骤:采样、量化和编码。 2.简述数字音频技术和视频技术的重要指标？ 【答案】(1)音频技术重要指标：采样频率、量化位数、声道数；(2)视频技术重要指标：视频分辨率、颜色深度、帧率。 3.简述数字音频技术和视频技术的文件计算公式？ 【答案】(1)音频文件大小(B)=采样频率(Hz)x量化位数(bit)x声道数x时长(s)；(2)视频文件大小(B)=分辨率(px)x(颜色深度(bit)÷8)x帧率(fps)x时长(s)。 4.简述常见的数字音频技术和视频技术的格式？ 【答案】(1)音频格式：WAV(.wav)、AIFF(.aif或.aiff)、MP3(.mp3)、WMA(.wma)和AAC(.m4a)等。(2)视频格式：MP4(.mp4)、MOV(.mov)、AVI(.avi)、WMV(.wmv)和FLV(.flv)等。 [常考题] 1.我国广播电视系统采用的PAL制式，其标准帧率为（ ） A.24fps B.25fps C.30fps D.60fps 【答案】B 2.常见的5.1环绕声中，后缀的“.1”指代的是（ ） A.前置左声道 B.前置右声道 C.重低音声道 D.环绕声道 【答案】C 3.采样频率、量化位数、时长完全相同的情况下，双声道音频的未压缩体积是单声道的（ ） A.1倍 B.2倍 C.4倍 D.8倍 【答案】B 4.下列选项中，属于音频压缩标准的是（ ） A.MPEG-1 B.JPEG C.H.264 D.PNG 【答案】A 5.下列选项中，属于流媒体技术最核心的特点是（ ） A.边下载边播放 B.必须下载完整文件才能播放 C.仅能播放本地文件 D.不支持网络传输 【答案】A 6.采样、量化、时长完全相同的情况下，双声道音频的未压缩体积是单声道的2倍。（ ） 【答案】√ 7.我国的广播电视系统，默认采用的是NTSC制式。（ ） 【答案】× 8.相同音质下，WAV格式的音频体积远大于MP3格式，因为WAV是无压缩的原始音频。（ ） 【答案】√ 9.其他参数不变的情况下，视频的颜色深度越大，对应的未压缩文件体积也越大。（ ） 【答案】√ 10.所有的视频格式都是经过有损压缩的，不存在无压缩的视频文件。（ ） 【答案】× [高考真题] 1.（单项选择题）为了避免声音失真，采样频率至少应为原始声音信号最高频率的（ ） A.1倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍 【答案】B 2.（单项选择题）JPEG压缩标准主要应用于（ ）类数字媒体 A.静态图像 B.动态视频 C.音频 D.文本 【答案】A 3.（单项选择题）常见视频标准里，全高清（FHD）对应的标准分辨率是（ ） A.640×480px B.1280×720px C.1920×1080px D.3840×2160px 【答案】C 4.（单项选择题）静态图像内相邻像素的颜色高度相似，这类重复数据产生的冗余属于（ ） A.时间冗余 B.空间冗余 C.视觉冗余 D.听觉冗余 【答案】B 5.（多项选择题）下列属于无损压缩格式的有（ ） A.FLAC B.APE C.MP3 D.WMV 【答案】AB 6.（判断题）音频数字化过程中，采样是在时间轴上对连续的模拟信号进行离散化处理。( ) 【答案】√ 7.（判断题）无损压缩在解压缩后，能够完全还原原始数据，不会丢失任何信息。( ) 【答案】√ 8.（判断题）流媒体技术既可以支持在线直播场景，也可以支持视频点播场景。( ) 【答案】√ [课堂练习] 1.音频数字化的第一个基础步骤是（ ） A.采样 B.量化 C.编码 D.压缩 【答案】A 2.以下选项中，属于常见数字音频格式的是（ ） A.MP4 B.WAV C.AVI D.MOV 【答案】B 3.下列选项中，属于视频帧率的常用单位是（ ） A.Hz B.fps C.px D.bit 【答案】B 4.我们日常使用的MP3音频格式，属于（ ）类压缩方式 A.有损压缩 B.无损压缩 C.无压缩 D.加密压缩 【答案】A 5.下列选项中，H.264压缩标准，是针对（ ）类媒体的压缩标准 A.静态图像 B.动态视频 C.音频 D.文本 【答案】B 6.音频的量化位数越高，声音的细节就越丰富，音质也会越好。（ ） 【答案】√ 7.视频的分辨率越高，画面包含的细节就越多，看起来也就越清晰。（ ） 【答案】√ 8.MP4是一种常见的数字视频文件格式，可用于存储视频和音频。（ ） 【答案】√ 9.时间冗余是动态视频特有的数据冗余，和静态图像没有关系。（ ） 【答案】√ 10.WAV格式是无压缩的原始音频格式，能完整保留音频的原始数据。（ ） 【答案】√ [课堂小结] 1、 音频数字化 1、 声音信号数字化 2、 数字音频技术重要指标 3、 音频文件计算公式 2、 视频数字化 1、 视频信号数字化 2、 数字视频技术重要指标 3、 视频文件计算公式 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $