1.2.2 必修１项目２声音、图像的数字化

学习要点：学会图像、声音、视频数字化计算的方法
一、比特率与数据量换算：
计算机处理数据，必须先对它们进行编码，转换为０，１组成的二进制代码。
比特率是指每秒传送的比特bit数。比特率又称“二进制位速率”，俗称“码率”。单位为bps，比特率越高，传送数据速度越快。声音中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是衡量音频质量的一个指标。视频中的比特率码率原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量。
文件体积的单位是B（字节）。比特和字节的关系是8：1，即8b（比特）=1B（字节）。
举个例子，假设比特率保持1024kbps（1Mbps）不变，时间为8S（秒），
文件体积就是1024╳1024╳8/8=1024KB=1MB。
比特率和文件体积的单位是1024进制的，因此1024kB才等于1MB。
1B=8b
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB


二、声音数据量计算方法：
声音数字化的三要素：采样频率、量化位数、声道数

声音数字量（字节）＝（采样频率Ｘ量化位数Ｘ声道数）/8 Ｘ时间


例如：一张CD盘存放１小时的数字音乐的大小为多大？
＝（44100X16X2）/8 X60X60 (字节）
＝635040000B=620156KB=606MB
(标准CD采样频率为４４.１kHZ,量化位数为16位，声道为２，公式中除以８是将位数转为字节，１字节＝８位二进制）
举个例子，一首MP3歌曲的比特率是320kbps，长度为4分钟，求MP3文件体积
算法为：240 S（秒） X （320÷8）K B ÷ 秒=9600KB≈9.38MB
如果是计算媒体文件大小的话，就那么简单了。因为媒体文件的比特率是不断变化的，我们只能通过平均比特率来计算文件的具体大小。

1、立体声双声道采样频率为44.1kHz,量化位数为8位，一分钟这样的音乐所需要的存储空间的计算公式是什么？
a、44.1X1000X16X2X60/8字节
b、44.1X1000X8X2X60/16字节
c、44.1X1000X8X2X60/8字节
d、44.1X1000X16X2X60/16字节


解析：每秒钟 44.1khz采样，即产生 44.1 x 1000 个数据量化位数 8 位，即每个采样数据需要占用 8 位 = 1 个字节立体声双声道，所以等于是储存两份声音，储存空间翻倍一分钟，即 60 秒。音频的存储空间计算公式如下：
数据量（字节/秒）=采样频率（kHz）×1000×量化位数（Bit）×声道数×时间（秒）/8
所以：44.1 (khz) x 1000 x 8 (bits) x 2 (立体声) x 60 (s) / 8 (一字节是8位)即： 44.1 x 1000 x 8 x 2 x 60 / 8 字节。

录制一段长1分钟，双声道，16为量化位数，44.1KHZ采样平率且未经压缩的音频数据量是
A.10.1MB     B.80.8MB     C.172.2KB         D.344.5KB

解析： WAV格式文件所占容量 = (取样频率 X 量化位数 X 声道) X 时间 / 8 (字节 = 8bit)=44100*16*2*60/8

一张容量为640M的光盘，可以贮存(     )张分辨率为1024×768的真彩(24位)相片。
A.568 B.284 C.1137 D.以上都不是
解析：每一张图像大小是(1024x768x24)/(8X1024x1024)=2.25MB

存储一部为25帧/秒，90分钟的，分辨率为1024×768，24位真彩的电影，若没经过压缩，存储视频信息需要的存储空间大约是
A. 198GB B. 198MB C. 11GB D. 296GB

分析：90*60*24*1024*768*3/（1024*1024*1024）

视频文件大小计算公式：(音频码率+视频码率) x 时长 / 8
1M bps=1024K bps=1024/8K Bps=128K B/s
例如：某一视频音频
音频码率：128（kbps）
视频码率：1824 （kbps）
总时长：4分13秒=4*60+13 （秒）
则此视频音频的大小是：(           )  （结果保留整数，以MB为容量大小单位）
分析：((1824+128)/1024)*(4*60+13)/8 

录像容量计算公式：
视频码流（Mbps）÷8（转换为字节）×3600（得到一小时存储容量）×24（得到一天存储容量）×1（得到1天存储容量）÷1024（转化单位为GB） ÷1024（转化单位为TB）÷0.9（考虑到格式化后的硬盘损失10%）

则每路720P视频按3M码流计算每天录像产生的容量(GB) 
3Mbps÷8×3600×24×1÷1024=（        ）GB  (保留整数）

一帧640×480分辨率的彩色图象，图象深度为24位，不经压缩，则一幅画面需要多少字节的存储空间？按每秒播放30帧计算，播放一分钟需要多大存储空间？一张容量为650MB的光盘，在数据不压缩的情况下，能够播放多长时间？ （列出公式，写出计算过程）

解析：
1. 一帧图片大小：640×480×24/8 = 921.6 KB
2. 一分钟容量大小：(921.6 KB×30×60)/1024 = 1620MB
3. 一张650M光盘播放多长时间：650 MB / (921.6 KB ×30/1024) = 24 秒
巩固练习：则同样图片大小，按每秒24帧算，650M光盘能容纳多长时间？

 计算采样频率22.05 KHZ，16 位字长，双声道的音频信号播放 1 分钟，
所需占用存储器的容量为多少字节? （列出公式，写出计算过程）

解析：
存储量（字节/秒）=（采样频率×量化字长×声道数）/8
存储量（字节/分）=（采样频率×量化字长×声道数×60）/8
=（22.05×1000×16×2×60）/8

图像大小
一幅彩色静态图像（RGB），设分辨率为256×512，每一种颜色用8bit表示，则该彩色静态图像的数据量为______
A、 256×512×1×8bit
B、 256×512×2×8bit
C、 256×512×3×8bit
D、 256×512×3×8×25bit

解析：

数据量可以理解为描述该图像占用的存储空间
分辨率：你可以整个图像想象成是一个大型的棋盘，每个格就是一个基本色彩元素（像素），横向有256个这样的格而纵向有512个这样的格，就称为分辨率为256×512，即横向256，纵向512
计算方式就是：
1、横向分辨率×纵向分辨率=格子的总数
2、每格的描述数量=颜色数×颜色表示位数
3、格子的总数×每格的描述数量=总数据位数
4、总数据位数÷8=数据量（字节B）
计算：256×512×（3×8bit）÷8=393216（B）=384（KB）

一幅彩色静态图像（RGB），设尺寸为256×512，每一种颜色用8bit表示，则该彩色静态图像的数据量为（ ）。
注：当题目中彩色图为静态图像（RGB）时，就要乘３，当真彩色为24位时，就要乘24.

小明同学有一个存储容量为2GB的U盘，现用来存放照片，若每张照片的分辨率为1024*1024，每个像素用16位量化，在不考虑其他因素的情况下，理论上最多能存放的照片数不超过_________张。

某型号的LED显示屏中使用的汉字字库的汉字点阵如图所示，如果该字库中容纳了5120个汉字，这个汉字字库的容量为_________KB。