知识库
先学知识点，再做题检验。当前：多媒体基础
01. 计算机系统知识 (13个)
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08. 面向对象技术 (10个)
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10. 知识产权与标准化 (4个)
11. 多媒体基础 (2个)
12. 项目管理 (4个)
音频图像
音频基础
重点 难度 2/3
通俗理解
计算机怎么处理声音？声音本质是空气振动（模拟信号），计算机只能处理数字信号。所以要把声音"数字化"——就像用尺子量一条曲线，每隔一小段量一下高度（采样），再把高度数值记下来（量化），最后用二进制编码存起来。
想象你在画一条波浪线，每隔1mm打个点记录高度——点打得越密（采样率高），高度分得越细（量化位数高），画出来的线就越接近原始波浪线。
三个核心参数
采样频率（采样率）：
• 每秒钟采集多少个声音样本
• 单位：Hz（赫兹）或kHz（千赫兹）
• 奈奎斯特采样定理：采样频率 ≥ 2 × 信号最高频率
• 人耳可听范围：20Hz ~ 20kHz
• CD音质：44.1kHz（44,100次/秒）——满足20kHz信号不失真
量化位数（采样精度）：
• 每个样本用多少位二进制数表示
• 常见：8位（256级）、16位（65536级）
• 位数越高→声音质量越好→文件越大
• CD音质：16位量化
声道数：
• 单声道（1个声道）：所有声音从一个通道出来
• 立体声（2个声道）：左右两个声道，有空间感
• 环绕声（5.1/7.1声道）：多个声道，身临其境
音频文件大小计算公式
存储容量（字节）= 采样频率(Hz) × 量化位数(位) ÷ 8 × 声道数 × 时间(秒)
例题：CD音质（44.1kHz、16位、立体声）1分钟的音频文件大小？
44,100 × 16 ÷ 8 × 2 × 60 = 10,584,000字节 ≈ 10.1MB
常见音频格式
• WAV：微软开发，无损格式，文件大
• MP3：有损压缩，利用"感知编码"（去掉人耳不敏感的频率），压缩比10:1左右
• WMA：微软的有损格式
• AAC：MP4的音频编码，比MP3压缩率更高
• MIDI：不是录音，是记录乐谱（音符指令），文件极小，播放效果取决于音源设备
• RealAudio（RA）：流媒体格式，适合网络传输
表格对比：音频格式
| 格式 | 压缩方式 | 音质 | 文件大小 | 适用场景 |
| WAV | 无损（PCM） | 最好 | 最大 | 专业录音、编辑 |
|---|---|---|---|---|
| MP3 | 有损（感知编码） | 较好 | 小（1/10） | 音乐播放、网络 |
| AAC | 有损（更先进） | 好 | 比MP3更小 | 视频伴音、iTunes |
| MIDI | 指令序列 | 取决于设备 | 极小 | 电子音乐、铃声 |
| RA | 有损流媒体 | 一般 | 小 | 网络广播 |
真题演练
例题1：（软考真题）CD音质的音频采样频率为？
A. 22.05kHz B. 44.1kHz C. 48kHz D. 96kHz
解：CD标准=44.1kHz。这是根据奈奎斯特定理确定的——人耳上限20kHz，44.1kHz>2×20kHz。选B。
例题2：一段10秒的立体声音频，采样频率22.05kHz，量化位数16位，未压缩时数据量约为？
A. 0.42MB B. 0.84MB C. 1.68MB D. 3.36MB
解：22,050×16÷8×2×10 = 882,000字节 ≈ 0.84MB。选B。
例题3：以下关于MIDI的说法正确的是？
A. MIDI是数字录音 B. MIDI文件小是因为压缩率高
C. MIDI存储的是音乐指令 D. MIDI音质固定不变
解：MIDI不是录音，它保存的是音符、乐器、力度等演奏指令，播放效果取决于声卡/音源。选C。
注意事项
• 采样频率和量化位数越高，音频质量越好，但文件也越大
• 奈奎斯特定理：采样频率至少为信号最高频率的2倍，否则会发生"混叠失真"
• 人耳频率范围20Hz~20kHz，所以CD采用44.1kHz（>2×20kHz）
• MIDI不是音频格式——它是乐谱指令格式，不能记录人声
• MP3的有损压缩利用"听觉掩蔽效应"——去掉人类耳朵不敏感的声音成分
视频
视频压缩
重点 难度 2/3
通俗理解
视频就是一帧一帧的图片快速播放（每秒24帧以上就感觉是连续画面了）。但如果不压缩，1分钟1080P视频的文件会大得惊人——所以要压缩。
压缩的核心理念：相邻帧之间画面变化很小，不需要每帧都完整保存。比如一个人说话的视频，背景基本不变，只需存第一帧的完整背景，后面只存"嘴动"的变化部分。
视频压缩的基本原理
空间冗余（帧内压缩）：
• 一张图片内部，相邻像素颜色相近（如蓝天区域）
• 用JPEG等方式压缩单帧，去掉人眼不敏感的细节
• 对应：MPEG中的I帧（关键帧，独立压缩）
时间冗余（帧间压缩）：
• 相邻帧之间内容相似（背景不变、镜头缓慢移动）
• 只存储当前帧和参考帧的"差异"——变化的部分
• 对应：MPEG中的P帧（预测帧）和B帧（双向预测帧）
视觉冗余：
• 人眼对亮度比颜色更敏感（YUV颜色空间比RGB压缩效率更高）
• 对高频细节不敏感（可以丢掉一些高频信息）
MPEG视频压缩标准
| 标准 | 全称 | 典型应用 | 特点 |
| MPEG-1 | — | VCD | 352×288，≈VHS画质 |
|---|---|---|---|
| MPEG-2 | — | DVD、数字电视 | 720×576，支持隔行扫描 |
| MPEG-4 | — | 网络视频、手机 | 基于对象编码，压缩比高 |
| H.261 | — | 视频会议 | 64kbps~2Mbps |
| H.263 | — | 视频电话 | 低码率优化 |
| H.264/AVC | 高级视频编码 | 蓝光、YouTube | 比MPEG-4压缩比高2倍 |
| H.265/HEVC | 高效视频编码 | 4K/8K视频 | 比H.264再高1倍 |
| AVS | 中国自主标准 | 中国数字电视 | 国产标准 |
I帧、P帧、B帧
I帧（Intra-coded Frame，关键帧）：
• 完整保存一帧图像的全部信息（独立帧）
• 不需要参考其他帧，可以单独解码
• 压缩率最低（文件最大）
P帧（Predicted Frame，预测帧）：
• 只记录与前一I帧或P帧的差异
• 需要参考前面的帧才能解码
• 压缩率比I帧高
B帧（Bi-directional Frame，双向预测帧）：
• 记录与前后两个方向的帧的差异
• 需要参考前后帧才能解码
• 压缩率最高（文件最小）
GOP（Group of Pictures）：
一组连续的画面，包含1个I帧和多个P帧、B帧
典型GOP模式：IBBPBBPBBPBB（12帧一组）
视频文件大小估算
视频数据量 = 分辨率宽 × 分辨率高 × 帧率 × 每像素位数 ÷ 8 × 时间
但实际经过压缩后，数据量远小于原始值——压缩比通常在20:1到200:1之间。
真题演练
例题1：（软考真题）视频压缩中，P帧的参考关系是？
A. 参考前后帧 B. 只参考前一帧 C. 独立压缩，不参考其他帧 D. 参考后一帧
解：I帧独立（不参考其他），P帧参考前一个I/P帧，B帧参考前后帧。选B。
例题2：以下哪个视频压缩标准压缩效率最高？
A. MPEG-2 B. H.264 C. H.265 D. MPEG-1
解：按发展顺序，新标准压缩效率更高。H.265/HEVC是目前主流中最高的。选C。
例题3：I帧在视频压缩中的作用是？
A. 记录帧间差异 B. 作为随机访问的入口点 C. 双向预测 D. 只能压缩一次
解：I帧是关键帧，完整编码不依赖其他帧，所以可以随机跳转到I帧开始播放。选B。
注意事项
• I帧可独立解码（像JPEG图片），P帧依赖前面，B帧依赖前后
• GOP的第一个帧必须是I帧
• B帧压缩率最高但编码/解码复杂度也最高
• H.264/AVC广泛用于网络视频，H.265/HEVC用于4K/8K
• 帧率越高，视频越流畅但文件越大——电影24fps，电视25/30fps，游戏60fps
• 分辨率越大，文件呈平方增长——720P→1080P，像素数是2.25倍