現(xiàn)代通信終端相關(guān)技術(shù)分析(已修改)
2025-01-11 00:58 本頁面
【正文】 北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 謝曉明 制作 現(xiàn)代通信技 術(shù) 第 2章 通信終端相 關(guān) 技術(shù) 主要內(nèi)容 ? 模擬與數(shù)字視音頻技術(shù) ? IP電話的關(guān)鍵技術(shù) ? 多媒體通信技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn) ? 音頻、圖形、圖像通信終端 ? 視頻通信終端 ? 數(shù)據(jù)通信終端 ? 多媒體通信終端 ?視音頻信息基本概念 ?視音頻信息數(shù)字化 ?視音頻壓縮編碼 ?彩色電視攝像機 ?多媒體計算機用攝像頭 ?視頻顯示終端 ?多媒體終端形式 ?多媒體通信終端接口 ?多媒體通信終端軟件系統(tǒng) 模擬與數(shù)字視音頻技術(shù) ? 主要內(nèi)容 ?視音頻信息基本概念 ?視音頻信息數(shù)字化 ?視音頻壓縮編碼 視音頻信息基本概念 ?音頻信息 ? 自然界各音源發(fā)出的可聞聲和由計算機通過專門設(shè)備合成的語音或音樂。包括語音、音樂聲和效果聲。 ? 隨時間變化的連續(xù)媒體，處理要求有較小的延時和時延抖動。 ? 處理涉及音頻信號的獲取、編解碼、傳輸、語音的識別與理解、語音與音樂的合成等。 視音頻信息基本概念 ?視頻信息 ? 一系列周期呈現(xiàn)的畫面所組成，幀是構(gòu)成視頻信息的基本單元。 ? 具有準(zhǔn)確、直觀、具體生動、高效、應(yīng)用廣泛、信息容量大等。 視音頻信息基本概念 ?聽覺特性與音頻信號 ?強弱感覺的對數(shù)特性； ?頻率感覺的指數(shù)規(guī)律； ?頻響的不平坦特性； ?掩蔽效應(yīng)。 ?不同類型的發(fā)聲體，頻譜分布各不相同； ?話音主要能量分布在 100Hz5kHz，電話通信的頻帶限制在 。 ?不同特色的聲音信號，動態(tài)范圍也各不相同。 視音頻信息基本概念 ?視頻技術(shù)基礎(chǔ) ? 視頻信號與圖像掃描 –鏡頭成像 — 光圖像 — 電圖像 — 掃描 — 視頻信號 –掃描：對景物圖像像素分解與合成，圖像的時空轉(zhuǎn)換。 –國際上存在 25幀 /秒和 30幀 /秒兩種制式。 –隔行掃描：解決圖像連續(xù)感、閃爍感和電視信號帶寬的矛盾。 ?利用光電和電光轉(zhuǎn)換原理，將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號進行記錄或遠距離傳輸，然后還原為光圖像的一門技術(shù)。 視音頻信息基本概念 ?視頻技術(shù)基礎(chǔ) ? 復(fù)合電視信號 –由圖像信號、同步信號、行場逆程消隱脈沖組成。 一個行周期的黑白全電視信號 視音頻信息基本概念 ?視頻技術(shù)基礎(chǔ) ? 彩色電視系統(tǒng) ? 亮色方程 ?按照三基色原理設(shè)計和工作； ?彩色顯示基本原理：加性混色法 ?為兼容黑白電視，傳 1個亮度和 2個色差分量（紅色及藍色差）； ?我國 PAL制：亮度 6M，色差為 。 Y=++ ?在 Y、 R、 G、 B中，只有 3個變量獨立。只要傳送 Y與基色中的任兩個，既滿足兼容需要，又可滿足傳送亮度與色度信息的需要。 ?在色度信息時，通常選擇傳送不反映亮度信息色度信息，即色差信息：（ RY）紅色差 、（ GY）綠色差 、（ BY）藍色差 視音頻信息基本概念 ?視頻技術(shù)基礎(chǔ) ? PAL制電視的掃描特性 (1) 625行 (掃描線 )/幀， 25幀 /秒 (40 ms/幀 ) (2) 高寬比 (aspect ratio)： 4:3 (3) 隔行掃描， 2場 /幀， /場 (4) 顏色模型： YUV –一幀圖像的總行數(shù) 625，分兩場掃描。行頻 15 625 Hz，周期 64μs；場頻 50 Hz，周期 20 ms；幀頻 25 Hz，場頻的一半，周期 40 ms。一行中傳圖像時間 ，其余 ，是行掃描逆程時間，作行同步及消隱用。每一場掃描行數(shù) 625/2=，其中 25行作場回掃，不傳送圖像，傳送圖像的行數(shù)每場只，因此每幀只有 575行有圖像顯示。 視音頻信息基本概念 ?視頻技術(shù)基礎(chǔ) ? 視頻信號頻譜特點 ?具有行、場或幀的準(zhǔn)周期特性； ?靜止圖像：由行頻、場頻的基波及其各次諧波組成，能量以幀頻為間隔對稱分布在行頻的各次諧波兩側(cè)。 ?活動圖像：以行頻及其各次諧波為中心的一簇簇連續(xù)的梳狀譜。 ?沒有能量的區(qū)域遠大于有能量的區(qū)域，采用頻譜交錯原理完成亮度信號和色度信號的同頻帶傳輸。 視音頻信息數(shù)字化 ?包括兩方面內(nèi)容： ? 音頻信息時間離散化和圖像信息空間位置離散化； ? 音頻信息電平值和圖像灰度電平值的離散化。 ?音頻信號離散化 ? 采樣：大于音頻信號中最高頻率成分的兩倍。 ? 采樣頻率： 8， ， 16， ， 32， ，48kHz。 ? 820bit量化編碼。 ? 在允許失真條件下，盡可能選擇較低的采樣頻率，以免數(shù)據(jù)速率過高。 視音頻信息數(shù)字化 ?視頻信號離散化 ? 采樣是使圖像信號在空間位置的離散化 視音頻信息數(shù)字化 ?視音頻信號的量化 ? 抽樣后的離散樣值從連續(xù)的取值轉(zhuǎn)化為有限個離散值。 ? 均勻量化與非均勻量化 ? 量化誤差或量化失真 ? 圖像信號的顆粒噪聲和偽輪廓現(xiàn)象 ? 實質(zhì)： –在保證一定圖像或聲音質(zhì)量下，以最小比特數(shù)來表示視音頻信號。 ? 視頻信號通常采用 610bit量化編碼 視音頻壓縮編碼 ?目的：為提高信道利用率及在有限信道容量下傳輸更多信息。 ?數(shù)據(jù)壓縮的理論依據(jù) ? Shannon的信息論給出了數(shù)據(jù)壓縮的理論極限，指明了數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)途徑。 ? 熵是對離散無記憶信源進行無失真編碼的極限。 ? 信源概率分布越均勻，其熵越大；反之，其熵越小。 ? 離散無記憶信源只要概率分布不均勻就存在信息冗余。 視音頻壓縮編碼 ?信源壓縮編碼的兩個基本途徑： ? 盡可能使編碼平均碼長接近于信源的熵，減少冗余信息； ? 去除信源中各信源符號間的相關(guān)性。 視音頻壓縮編碼 ?限失真壓縮編碼 ? 概念：允許解碼后信號有一定失真，通過去除信源的自相關(guān)來達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。 ? 率失真函數(shù)：在傳輸中信號的失真度小于或等于某一值 D所必須的信道容量的最小值 R(D)。 ? 在圖像與聲音編碼中，通常用均方誤差作為失真的度量標(biāo)準(zhǔn)。 ? 率失真函數(shù)表明：在給定信號允許失真度條件下，為減少信號傳輸比特率，應(yīng)盡量減小信號的方差。 ? 應(yīng)用：預(yù)測編碼和變換編碼就是為了減小傳輸信號的方差。 視音頻壓縮編碼 ?無失真壓縮編碼 –變字長編碼最佳編碼定理： 187。對出現(xiàn)概率大的信息符號編以短字長的碼，對概率小的符號編以長字長的碼。 ? Huffman編碼 –根據(jù)可變長最佳編碼定理，應(yīng)用 Huffman算法而得。 –在給定符號集
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