數(shù)字電視c4v2008(編輯修改稿)
2025-03-26 23:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 人耳的技術(shù)模型 外耳 鼓膜 錘骨 中耳 耳咽管 聽(tīng)覺(jué)神經(jīng) 高頻接收器 隔膜 內(nèi)耳 低頻接收器 圖 人耳剖面圖 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 20 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 人耳心理聲學(xué)模型 ? 聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)傳送的電信號(hào)幅度近似為 100mVpp，電脈沖的重復(fù)率為1kHz數(shù)量級(jí)，這個(gè)速率包含的信息是某個(gè)頻率音調(diào)的音量。音調(diào)的音量越高，重復(fù)率越大。 ? 每個(gè)頻率傳感器通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的神經(jīng)線與大腦通訊。 ? 傳感器的頻率選擇性在低頻處最大，隨頻率升高而降低。 圖 人耳的機(jī)械 /電子模型 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 21 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 與音頻 編碼相關(guān)的人耳特性 ? 人耳的靈敏度在很大程度上依賴于頻率。 ? 低于 20Hz，高于 20kHz的聲音信號(hào)人耳無(wú)法聽(tīng)到。 ? 人耳最敏感范圍為 3kHz~4kHz，在該范圍之外，人耳敏感度向高頻和低頻兩個(gè)方向降低。 ? 低于某個(gè)閾值的聲音人耳無(wú)法聽(tīng)到，該閾值取決于頻率，聲音信號(hào)中低于該閾值的分量無(wú)需傳送，對(duì)人耳而言是不相關(guān)信息。 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 22 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 與音頻 編碼相關(guān)的人耳特性 ? 掩蔽現(xiàn)象： ? 例如一個(gè)測(cè)試人員聽(tīng)一個(gè)幅度固定的 1kHz正弦波，同時(shí)添加其他不同頻率和幅度的正弦波，發(fā)現(xiàn)在 1kHz附近低于某個(gè)閾值的其他正弦信號(hào)聽(tīng)不到，該閾值取決于頻率，稱作掩蔽閾值。 ? 掩蔽閾值曲線取決于掩蔽信號(hào)的頻率，掩蔽信號(hào)的頻率越高，被掩蔽的范圍越大。這一特性叫做頻域掩蔽。 ? 在掩蔽閾值以下的聲音分量不需傳送。 圖 頻域掩蔽 圖 掩蔽閾值 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 23 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 與音頻 編碼相關(guān)的人耳特性 ? 時(shí)域掩蔽 ? 時(shí)域中一個(gè)強(qiáng)脈沖會(huì)掩蔽該脈沖前后低于某個(gè)閾值的聲音信號(hào)。 ? 這種現(xiàn)象，尤其是前掩蔽，很難想象，是由于人耳的有限時(shí)域分辨率，再加上信號(hào)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X的方式。 ? 目前的音頻壓縮方法只利用了頻域掩蔽。 圖 時(shí)域掩蔽 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 24 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 25 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 音頻編碼的基本原理 ?量化噪聲： ? 對(duì)完全調(diào)制正弦信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由于量化噪聲的影響，分辨率為 N bits時(shí)的信噪比約為 6NdB（經(jīng)驗(yàn)值） ? 8bit分辨率的信噪比為 48dB ? 16bit分辨率的信噪比為 96dB ? 音頻信號(hào)通常采樣分辨率為 16bit或更高 ? 16bit分辨率仍然不能滿足人耳的動(dòng)態(tài)范圍 140dB MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 26 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 音頻編碼的基本原理 ? 數(shù)字聲音源信號(hào)在編碼器中分為兩個(gè)分支： ? 濾波 ? 將聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波分為許多子帶。 ? 如果某個(gè)子帶的信號(hào)值低于掩蔽閾值，該子帶被其他子帶完全掩蔽，不需傳送，該子帶信息對(duì)人耳完全不相關(guān)。 ? 濾波過(guò)程的時(shí)域分辨率必須足夠高，否則會(huì)丟失時(shí)域信息；相應(yīng)只需較低的頻域分辨率。 圖 基于知覺(jué)編碼的音頻編碼原理框圖 Data Coding Spectrum Analysis Time: coarse Frequency: fine Psycho acoustic model Compressed Audio out Redundancy reduction Subband Quantizer Irrelevancy reduction Audio in Frequency Subbands Filtering process Time: fine Frequency: coarse MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 27 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 音頻編碼的基本原理 ? 數(shù)字聲音源信號(hào)在編碼器中分為兩個(gè)分支： ? 頻譜分析 ? 通過(guò) FFT進(jìn)行頻譜分析。 ? 測(cè)定低時(shí)域分辨率和高頻域分辨率聲音信號(hào)的成分。 ? 基于心理聲學(xué)模型（掩蔽效應(yīng)），可以確定出當(dāng)前信號(hào)中的不相關(guān)頻率分量。 圖 基于知覺(jué)編碼的音頻編碼原理框圖 Filtering process Time: fine Frequency: coarse Subband Quantizer Data Coding Psycho acoustic model Spectrum Analysis Time: coarse Frequency: fine Compressed Audio out Redundancy reduction Irrelevancy reduction Frequency Subbands Audio in MPEG2音頻編碼及其測(cè)量 , class 04 28 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 ? 頻譜分析模塊后是心理聲學(xué)模型模塊，該模塊決定子帶選擇完全抑制或者選擇或粗或細(xì)量化兩種方式。 ? 量化通過(guò)子帶量化器控制。 ? 然后通過(guò)特殊數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行冗余度降低。 音頻編碼的基本原理 圖 基于知覺(jué)編碼的音頻編碼原理框圖 Filtering process Time: fine Frequency: coarse Spectrum Analysis Time: coarse Frequency: fine Frequency Subbands Audio in Subband Quantizer Data Coding Psycho acoustic model Compressed Audio out Redund
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