[摘要]
計算機處理多媒體，首先要把多媒體轉(zhuǎn)換成數(shù)字化。把聲音的數(shù)字化基本方法：采樣、量化，數(shù)字聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級的細密程度。每秒存儲空間=聲道數(shù)×采樣頻率（Hz）×量化值。圖像的數(shù)字化是將圖像分解為許許多多的點，每個點稱為“像素”，再把每個點轉(zhuǎn)化為二進制代碼存儲。黑白圖像的存儲量計算方法是水平分辨率與垂直分辨率相乘；灰色圖像的的存儲量計算方法是水平分辨率與垂直分辨率相乘，再乘以n級灰度的二進制數(shù)位長度k/8（字節(jié)）(2k=n)；彩色圖像的每個像素點信息量更多，每個像素點可以使用３個字節(jié)來表示，其存儲量計算方法水平分辨率與垂直分辨率相乘，再乘以3（字節(jié)）；
[關(guān)鍵詞]
多媒體,聲音數(shù)字化,采樣,量化,圖像的數(shù)字化,像素,存儲量計算
媒體（Media）就是人與人之間實現(xiàn)信息交流的中介，簡單地說，就是信息的載體，也稱為媒介。
多媒體是對多種媒體的融合，將文字、聲音、圖像、動畫和視頻等通過計算機技術(shù)和通信技術(shù)集成在一個數(shù)字環(huán)境中，以協(xié)同表示更多的信息。多媒體技術(shù)就是指利用計算機技術(shù)把文本、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻等多種媒體綜合起來，使多種信息建立邏輯連接，并能對它們進行獲取、壓縮、加工處理及存儲，集成為一個具有交互性的系統(tǒng)。
將聲音、圖像、圖形、視頻轉(zhuǎn)化為二進制代碼存儲的過程叫數(shù)字化。
將這些連續(xù)、平滑變化的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，需要通過一定的傳感器來進行量化，從而實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。
各種傳感器示意圖
1 聲音的數(shù)字化
聲音是一種波，聲波通過空氣的振動傳遞到人的耳膜，引起振動，形成聽覺效果。是一種模擬信號。
如何將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號呢？
基本方法： 采樣、量化
1.1聲音的振幅和頻率：
一般的聲音（包括音樂、聲響等）都可以用波形來表示，演示：
用Windows附件中的錄音機程序播放wav文件，都會看到聲音波形。（見下圖）
模擬音響的主要參數(shù)是振幅和頻率：
波形的振幅則表示聲音的大?。ㄒ袅浚穹酱?，聲音就越響，反之聲音就越輕。
頻率的高低表示聲音音調(diào)的高低（我們平時稱之為高音、低音），兩波峰之間的距離越近，聲音越尖銳（平時稱之為高音），反之聲音越低沉（平時稱之為低音）。
1.2聲波的數(shù)字表示
要把聲波用數(shù)字方法表示，首先要對其進行采樣，即每隔一個時間段讀取波形中的一個相應(yīng)的數(shù)據(jù)（見上圖）；高度用量化值16b=兩個字節(jié)B記錄，兩個字節(jié)B的振幅高度劃分從0～65535(即0～216-1)個級別，然后計算機對一個連續(xù)的模擬聲波，每秒進行n次采樣，每次采樣點的數(shù)據(jù)用二進制數(shù)記錄。
每秒對聲音波形采樣的次數(shù)稱為“采樣頻率”，用赫茲（Hz）作它的單位。若每秒采樣30次即為30Hz，每秒采樣1000次即為1000Hz或lKHz。采樣頻率越小，與原來的聲音差異就越大；采樣頻率越大即每秒鐘采樣次數(shù)越多，采樣點所連成的圖形就越接近原圖，即聲音越真實，但過多的采樣數(shù)將增加存儲量。
—般的CD立體聲采用44KHz的采樣頻率，由于立體聲有兩個聲道，因此每秒需要用2×44000×2B(或16b) = 88000次（點）×2 B(或16b)振幅的存儲空間，所以計算公式為：每秒存儲空間=聲道數(shù)×采樣頻率（Hz）×2 B（量化值）
2 圖象的數(shù)字化
2.1圖象的數(shù)字化：
現(xiàn)實生活中的物體或它們的照片，可以通過掃描儀、數(shù)字相機、圖像信號采集卡等設(shè)備輸人到計算機內(nèi)，計算機以數(shù)字化的信息表示和存放圖像信息，數(shù)字化的圖像包含有分辨率、顏色表示和數(shù)據(jù)壓縮等重要概念。
圖像的數(shù)字化方法是把圖像分解為許許多多的小方塊一樣的“像素（pixels）”點，每個點稱為“像素”，再把每個點轉(zhuǎn)化為二進制代碼存儲。（見下圖）
2.1.1對黑白圖像的數(shù)字化
由于單色圖像只有黑和白兩種顏色，我們用0表示黑色、用1表示白色，即如果像素上對應(yīng)的顏色是黑色則在計算機中用0來表示，如果像素上對應(yīng)的顏色是白色則在計算機中用1來表示。
像上面一個黑白圖像，我們可分解為七行七列的小方塊 “像素（pixels）”點，如果用0表示黑色、用1表示白色，則每行我們用二進制代碼來表示如下：
第一行：0001000…
第四行：1111111…
第七行：0001000
這個黑白圖像的存儲空間是：7×7=49（像素）比特（bit） (bit簡記：b)
由此可見，如果用計算機來存儲位圖圖像信息，一個比特（位）存儲一個像素，一個字節(jié)則可存儲八個像素。我們來計算一下，一幅分辨率為800×600的黑白圖像需要多少的存儲空間呢？
將圖像的水平分辨率與垂直分辨率相乘得到圖像的總像素：
800×600＝480000（像素）比特（bit） (bit簡記：b)
轉(zhuǎn)換成字節(jié): 480000÷8＝60000 (字節(jié)/Byte)。 (B簡記：B，1B=8b)）
因此，得到一幅分辨率為800×600的黑白圖像需要用60000B存儲空間。
2.1.2灰色圖像的數(shù)字化：
每一個像素的灰色程度不同，需要更多的二進制位來表示。
假如一幅800*600圖像具有256級灰度，存儲需要多少字節(jié)？ 分析：此圖像為256級灰度，每一個像素點的色彩深淺是256種灰度中的一種，要表達256種編碼需要8位長度的二進制編碼，因為：我們知道28＝256，{ 0～(11111111)2 = (255)10 }也就是說每一格像素對應(yīng)的一種顏色要用8個比特即1個字節(jié)的存儲空間。所以一幅分辨率為800×600的像素的256種顏色的圖像要用的存儲空間為：
800×600×8個比特＝480000（比特/bit）×8個比特÷8（b/Byte）＝480000（字節(jié)）
2.1.3 彩色圖像的數(shù)字化：
彩色圖像的每個像素點信息量更多，每個像素點可以使用３個字節(jié)來表示，每個字節(jié)分別表示紅、綠、藍成分，即：ＲＧＢ是三原色R(red)、G(green)、B(blue)。RGB的所謂“多少”就是指亮度，并使用整數(shù)來表示。通常情況下，RGB各有256級亮度，用數(shù)字表示為從0、1、2…直到255, 每個256級亮度要用8個比特即1個字節(jié)的存儲空間。
彩色圖像的存儲量：所有像素 × ３個字節(jié)
例：一幅1024*768的彩色圖像，每個像素使用３個字節(jié)，則存儲占用多少多少字節(jié)？分析： 存儲量：1024*768*3=2359296
按照計算，256級的RGB色彩總共能組合出約1678萬種色彩，即256×256×256＝16777216。通常也被簡稱為1600萬色或千萬色。也稱為24位色(2的24次方)，這種真彩色圖像帶來優(yōu)越的圖像質(zhì)量，其代價是需要更多的存儲空間和傳送時間。
3 視頻的數(shù)字化
視頻是由一連串相關(guān)的靜止圖像組成，我們將一幅圖像稱為一個幀，視頻每秒顯示的幀數(shù)是因不同的制式而異的，如中國使用的是PAL制，每秒顯示25幀，歐美國家常采用NTSC制，每秒顯示30幀。(你今后使用、調(diào)節(jié)攝象機、錄象機、DVD機、電視機等，要注意PAL制和NTSC制的匹配)
假如視頻1秒要顯示30幀，可以計算1秒鐘640×480像素256色（28＝256，即 8個比特即1個字節(jié)）的視頻存儲空間為：640×480×8÷8×30 = 640×480×30 = 9216000個字節(jié)（約9M B)
如果采用的是24位真彩色，那么90分鐘的電影需要139GB(1G=1024M)的存儲空間。這樣龐大的數(shù)據(jù)處理對計算機的要求很高，代價很大，因此科學(xué)家們通過編碼、壓縮的方法來減少視頻信號的數(shù)據(jù)量（JPG圖片和DVD影片及MP3音樂都是壓縮格式的，普通DVD4.7 GB，單層雙面DVD的最大容量為9.4GB，最高容量17GB左右，是目前最大的DVD光盤。
參考文獻
陶增樂主編，信息技術(shù)基礎(chǔ)，浙江教育出版社，2007
寧波效實中學(xué)陳詩華
