习题

1.未压缩的黑白NTSC电视能否通过快速以太网发送？如果可以的话，同时可以发送多少个频道？

2.HDTV的水平分辨率是常规电视的两倍（1280像素对640像素）。利用正文中提供的信息，它需要的带宽比标准电视多多少？

3.在图7-3中，对于快进和快倒存在着单独的文件。如果一台视频服务器还打算支持慢动作，那么对于前进方向的慢动作是否需要另一个文件？后倒的方向如何？

广告：个人专属 VPN，独立 IP，无限流量，多机房切换，还可以屏蔽广告和恶意软件，每月最低仅 5 美元

4.声音信号用16位有符号数（1个符号位，15个数值位）采样。以百分比表示的最大量化噪声是多少？对于长笛协奏曲或摇滚音乐这是不是一个大问题，或者对于两者是不是问题相同？请解释你的答案。

5.唱片公司能够使用20位采样制作数字唱片的母片，最终发行给听众的唱片使用的是16位采样。请提出一种方法来减少量化噪声的影响，并讨论你的方案的优点和缺点。

6.DCT变换使用8×8的块，但是用于运动补偿的算法使用16×16的块。这一差异是否会导致问题？如果是的话，在MPEG中这个问题是怎样解决的？

7.在图7-10中，我们看到对于静止的背景和运动角色MPEG是如何工作的。假设一个MPEG视频是由这样的场景制作的：在该场景中摄像机被安装在一个三脚架上并且从左到右摇动镜头，摇动的速度使得没有两幅连续的帧是相同的。现在是不是所有的帧都必须是I帧？为什么？

8.假设图7-13中的三个进程中的每个进程都伴随一个进程，该进程支持一个音频流按照与视频进程相同的周期播放，那么音频缓冲区可以在视频帧之间得到更新。所有这三个音频进程都是完全相同的。对于一个音频进程的每一次突发，有多少可用的CPU时间？

9.两个实时进程在一台计算机上运行，第一个进程每25ms运行10ms，第二个进程每40ms运行15ms。RMS对于它们是否总是起作用？

10.一台视频服务器的CPU利用率是65%。采用RMS调度该服务器可以放映多少部电影？

11.在图7-15中，EDF算法保持CPU 100%忙碌直到t=150的时刻，它不能保持CPU无限期地忙碌，因为CPU每秒只有975ms的工作要做。扩展该图到150ms之后并确定采用EDF算法CPU何时首次变为空闲。

12.DVD可以保存足够的数据用于全长的电影并且传输率足够显示电视质量的节目。为什么视频服务器不采用许多DVD驱动器的“储存库”作为数据源？

13.近似视频点播系统的操作员发现某个城市的人们不愿意为电影开始而等待超过6分钟的时间。对于一部3小时的电影，需要多少个并行的数据流？

14.考虑一个采用Abram-Profeta与Shin提出的方法的系统，在这个系统中视频服务器操作员希望客户能够完全在本地向前或向后搜索1分钟。假设视频流是速率为4 Mbps的MPEG-2，每个客户在本地必须有多大的缓冲区空间？

15.考虑Abam-Profeta和Shin方法。如果用户用大小为50MB的RAM用来缓冲，那么一个2Mbps的视频流的∆T是多少？

16.一个HDTV视频点播系统使用图7-20a的小块模型，磁盘块大小为1KB。如果视频分辨率为1280×720并且数据流速率为12 Mbps，那么在一部采用NTSC制式的2小时长的电影中有多少磁盘空间浪费在内部碎片上？

17.针对NTSC和PAL思考图7-20a的存储分配方法。对于给定的磁盘块和影片大小，是否一种制式比另一种制式具有更多的内部碎片？如果是的话，哪一种制式要好一些？为什么？

18.考虑图7-20所示的两种选择。向HDTV的转换是否更有利于其中的一种系统？请讨论。

19.考虑一个系统，它有2KB磁盘块，能存储2小时的PAL制电影，平均每帧16KB。那么用小磁盘块存储方法平均浪费空间是多少？

20.上例中，如果每帧项需要8字节，其中有1字节用来指示每帧的磁盘块号，那么可能存储的最长的电影大小是多少？

21.当每一个帧集合的大小相同时，Chen与Thapar的近似视频点播方法工作得最为出色。假设一部电影正在用同时发出的24个数据流播放，并且10帧中有1帧是I帧。再假设I帧的大小是P帧的10倍，B帧的大小与P帧相同。一个等于4个I帧和20个P帧的缓冲区不够大的概率是多少？你认为这样的一个缓冲区大小是可接受的吗？为了使问题易于处理，假设在数据流中帧的类型是随机且独立分布的。

22.对于Chen和Thapar方法，假设有5个轨道需要8I-帧，35个轨道需要5I-帧，45个轨道需要3I-帧，15个帧从1到2帧中选择，如果我们想保证95帧能被缓冲器容纳，那么缓冲器的大小应该是多少？

23.对于Chen和Thapar方法，假定有一个用PAL制格式编码的3小时电影，需要在每个15分钟内流出。那么需要多少个并发流？

24.图7-18的最终结果是播放点不再处于缓冲区的中间。设计一个方案，最少在播放点之后有5分钟并且在播放点之前有5分钟。你可以做出任何合理的假设，但是陈述要清楚。

25.图7-19的设计要求所有语言轨迹在每一帧上读出。假设视频服务器的设计者必须支持大量的语言，但是不想将这么多的RAM投入给缓冲区以保存每一帧。其他可利用的选择是什么？每一种选择的优点和缺点是什么？

26.一台小的视频服务器具有8部电影。对于最流行的电影、第二流行的电影，直到最不流行的电影，Zipf定律预测的概率是多少？

27.一块具有1000个柱面的14GB的磁盘用于保存以4 Mbps速率流动的1000个30秒的MPEG-2视频剪辑。这些视频剪辑根据管风琴算法存放。依照Zipf定律，磁盘臂花在中间10个柱面的时间比例是多少？

28.假设对于影片A、B、C和D的相对需求由Zipf定律所描述，对于如图7-24中所示的四种划分条带的方法，四块磁盘的期望相对利用率是多少？

29.两个视频点播客户相隔6秒钟开始观看同一部PAL电影。如果系统加快一个数据流并且减慢另一个数据流以便使它们合并，为了在3分钟内将它们合并，需要的加速/减速百分比是多少？

30.一台MPEG-2视频服务器对于NTSC视频使用图7-26的回环方法。所有的视频流出自一个转速为10 800 rpm的UltraWide SCSI磁盘，磁盘的平均寻道时间是3ms。能够得到支持的数据流有多少？

31.重做前一个习题，但是现在假设scan-EDF算法将平均寻道时间减少了20%。现在能够得到支持的数据流有多少？

32.考虑到下面一系列对磁盘的需求，每个需求由一个元组（截止时间（ms），柱面）代表。使用scan_EDF算法后，四个即将到期的需求聚集在一起得到服务。如果服务每个请求的平均时间是6ms，那么有没有错过的终止时间？(32 300)；(36 500)；(40 210)；(34 310)假定当前时间是15ms。

33.再次重做前一个习题，但是现在假设每一帧在四块磁盘上分成条带，在每块磁盘上scan-EDF算法将平均寻道时间减少了20%。现在能够得到支持的数据流有多少？

34.正文描述了使用五个数据请求为一批来调度在图7-27a中所描述的情形。如果所有请求需要等量的时间，在这个例子中每个请求可以允许的最大时间是多少？

35.供生成计算机“墙纸”的许多位图图像使用很少的颜色并且十分容易压缩。一种简单的压缩方法是：选择一个不在输入文件中出现的数据值，并且将其用作一个标志。一个字节一个字节地读取文件，寻找重复的字节值。将单个值和最多重复三次的字节直接复制到输出文件。当4个或更多字节的重复串被发现时，将一个由3个字节组成的串写到输出文件，这3个字节的串包括标志字节、指示从4到255计数的字节和在输入文件中发现的实际的值。使用该算法编写一个压缩程序，以及一个能够恢复原始文件的解压缩程序。额外要求：如何处理在数据中包含标志字节的文件？

36.计算机动画是通过显示具有微小差异的图像序列实现的。编写一个程序，计算两幅具有相同尺寸的未压缩位图图像之间的字节和字节的差。当然，输出文件应该与输入文件具有相同的大小。使用这一差值文件作为前一个习题中的压缩程序的输入，并且将这一方法的效率和压缩单个图像的情况进行比较。

37.实现教材中的基本RMS和EDF算法。程序的主要输入是一个有若干行的文件，每行代表一个进程的CPU请求，并且有如下的参数：周期（秒）、计算时间（秒）、开始时间（秒）、结束时间（秒）。在以下方面对比两个算法：a)由于CPU的不可调度性导致平均被阻塞的CPU请求数；b)平均CPU使用率；c)每个CPU请求的平均等待时间；d)错过截止时间的请求平均数量。

38.实现存储多媒体文件的常量时间长度和常量数据长度的技术。程序的主要输入是一系列文件，每个文件包含一个MPEG-2压缩多媒体文件（如电影）的每帧元数据。元数据包括帧类型（I/P/B）、帧长、相关联的音频帧等。对于不同文件块大小，就需要的总存储空间大小、浪费的磁盘存储空间和平均RAM需求三个方面比较两种技术。

39.在上面的程序上添加一个“读者”程序，它随机地从上面的输入列表中选择文件，使用VCR功能的视频点播或准视频点播。实现scan-EDF算法以便能够给出磁盘读请求。就每个文件的平均寻找磁盘次数比较常量时间长度和常量数据长度这两个方法。