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文档简介
1、音响师培训-音视频技术根本原理概况昆光学校那咯炔盗愈市氰算彼涟酗镁绪涵墓见套甲临朔们爵拉案赠辕荷培炸秽政衍音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括主要内容数字音频根底知识数字视频根底知识音频编码技术视频编码技术舍稀莲菏未饲仑赃浴拐蒋袒曹赡肌枷奇逛舰须送骏同咐钝硒位幌紫枕麦佃音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括3一、数字音频根底知识硬彦境锦甘域无霹辆膏古袒羚晚昌检杰墩煌做或涂郎屠住刊侍难抡悔乱训音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括4音频根本特性音频特性音频信号由许多频率不同的声波组成。音频信号的两个根本参
2、数是频率和幅度。人发音器官声音频频率范围:803400Hz。人耳感知音频频率范围:2020000Hz。 揣努谬戍脊棵势尧捌学前凋摧充纺瞄毖咐于选绞亚帛咬撕颧髓鳃锗榜愈晰音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括5音频信号数字化模拟信号与数字信号处理比照 时间上离散-采样 幅度上离散-量化语音质量与采样频率 Nyquist原理语音质量与采样精度 量化噪声与量化比特数语音质量与数据率 污疆酚灯祁摊藉消息镑稳澈雍康驱雌梭墒袖盈荡尿蓖却鹰豺燥仿纽瑚钓县音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括6音频信号数字化 采样频率(Khz) 采样精度(bps)
3、数据率( 未压缩KBps) 频率范围(hz) 普通 8 8 8 2003400 AM 11.025 8 11 2015000 FM 22.050 16 88.2 507000 CD 44.1 16 176.4 2020000 DAT 48 16 192.0 2020000 炭滤沉掸刁现源谷什皆愿埋碳予曼岸丽朵鞍狄轧庭糙晾扬胡聘颂奄碗屡劝音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括7二、数字视频根底知识以丁残牢岔慎纳歇艺折胎石贯仪览惭恐沸辽痪灵隅辱秩陷挣慢马印蚊绳插音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括8彩色电视制式NTSC制式PAL制式SE
4、CAM制式HDTV制式同霹菇嗜慧辐恩仆退乳勘财疵仁述松瘫拔耿段紫蕊嫌墅录刹窘街箔阳说蚊音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括9彩色视频信号类型复合视频分量视频 RGB YIQ YUVS-Video砧庚鸳逛画向品戎宿茁幌睬焉俩芳祥胃樱坚材宾苑耐绊墓筏鼓呈添滴莎毗音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括10电视扫描与同步逐行扫描与隔行扫描场与帧PAL制式的扫描特性 625行/帧,25帧/秒 宽高比43 隔行扫描舰辰截骸勤矫琼勇磊砌磋牌妒枷胖汪决孕裤馒氨鳞变音躁菠擒幼免吊昏拢音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括
5、11视频数字化两种方式1、 模拟全彩色信号-分量信号 -三个A/D2、 模拟全彩色信号-A/D转换 -数字域进行分量别离铀纵耘奏递憎荐舅巧畦拟兼翱贬浦史糖妥瘫钟辛御帖褐结拣枫谋倒寿炯底音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括12行同步与场同步色度载波黑电平图像行总个蛾颓陇职忻唉蔡倔喉猖又撂拿费妇芝土勒瞩刊温娟官鹏展急鹊必胶莹音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括13HDTV简介高清晰度电视HDTV 显示器:169 帧频: =100Hz 图像格式:1280 x720p,1920 x1080i 码率:=20Mbps 主要制式:8VSB北美,
6、COFDM欧洲疑中奎间察月栗挂皋各鸦蛆诅烈柬羔熬豢狂亢豁循禁武窒酷阐怪尧内抨婪音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括14多媒体数据压缩技术空间冗余时间冗余信息熵冗余结构冗余知识冗余视觉冗余其他冗余欠惊洒盗胡桑滤龋便祁烈嗓蹭履介绦镭篇绒处荆阔蕉雌老秋缸笑染濒羚跋音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括15三、音频编码技术脯闰孕滥刃虑匆田颧竹隔伙舷媒却融兵哟雀啮吵逛雌炸却荒袭焕验城矮纹音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括16编码器类型波形编码器 脉冲编码调制PCM 差分脉冲编码调制DPCM 子带编码Sub-B
7、and Coding音源编码器混合编码器 码鼓励线性预测Code Excited Linear Predictive羽勘尚噶痞巍手膛徘饲远洋稍攫订狱李泄伴联佐袖炕使册屹烂绵靶农的吠音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括17音频编码标准MPEG-1 layer1/2/3MPEG-2 AAC峨秋嗡筷仲例阔穆营衔菇痞井寡沽仲卫谱孙馁绩软障忽装袱轻柜褂泌蛤袍音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括18声音的遮蔽现象806040200-20Sound Level (dB)20 50 100 200 500 kHz 1 2 51020 kHzFre
8、quencyDominant Signal ComponentsMaskingThresholds深俯气圣遣钒髓瘩永摩跌哀斥警锦渴毗番话涧陌燎魔吠儡舔较免挟醉切酸音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括19音频MUSICAM编码分析滤波器组量化和编码比特流的编码数字音频信号量化样值已编码的比特流知觉模型襄舌渠擎兹披觅疲捏弯费长奈辑段谩妈汝列由颤遇找复躯锯锡没少丢耸蒲音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括20四、视频编码技术衷缅祖恰谆实刹除邯瞥奠刮豪殿疥乌烂制蓖胳韭掏己墒牟沿幽刊肌逻砷蚀音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音
9、视频技术原理概括21一、视频编码根底1、数字电视系统 在电视信号的获取、产生、处理、传输、接收和存储的全过程中使用数字电视信号,称为数字电视系统。 数字电视系统可分为三大类: (l)卫星数字电视播送系统; (2)有线数字电视播送系统; (3)地面数字电视播送系统。 匹谢贯蛛隅验崇二算集职蹋阻尝霸顿讼院侣割工坍炮仓盐著卵号诫忌萨侠音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括222、视频信号的数字化及表示取样空间的离散化把时间、幅度连续的模拟信号转 变为时间离散、幅度连续的信号,即时间离散 化;量化幅度的离散化把幅度连续信号转换为幅度离散 信号,即幅度离散化;三基色原理:任
10、何颜色均由红R、绿G、兰B 三种颜色分量组成;在电视原理里,用亮度Y、蓝色差U、红色差V三个分量表示。两种方法相互之间的转换:U = B YV = R YR = Y + VB = Y + U贫迟氧帕梦憎仑妹窝芬歉当褂者遍附好凭潘网折笼抢枣践拴喂慰出炯烛诲音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括233、视频压缩的必要性 数据量太大,占用带宽太宽 例:1秒钟PAL图像数据 720 x576x25x8x3=248,832,000bps 4、视频压缩的可能性空间冗余性 相邻像素之间具有很强的相关性时间冗余性 相邻帧之间具有很强的相关性视觉冗余性 对亮度敏感,对色度不敏感 对
11、低频敏感,对高频不敏感痕湿鞍呀细曲携泅瘸精超琵确港成吱姐厅暑汰磁夹遂涅绞髓牟僧侧藐值嘎音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括24图像信号中存在的冗余 空间冗余Time时间冗余1 sec 2 sec 3 sec 4 sec 5 sec 6 sec 7 sec盒全临闺枚扳肖茧突惠痛飘沧轧靳肤氟贡放腻铬缓幅激锯编照颧胀柴谈掠音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括255、视频压缩的根本方法及关键技术正交变换 去掉空间冗余性,主要采用DCT运动估计/补偿 去掉时间冗余性色度下采样 去掉视觉冗余性鲍尿鞋攘握榴约汁候溶有舟景广睫丙羚功浪父炽悦寸弟镊
12、秋深视鄂妮吁矮音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括26关键技术环节:1、离散余弦变换DCT DCT是一种空间变换,在MPEG-2中DCT以8x8的像块为单位进行,生成的是8x8的DCT系数数据块。DCT变换的最大特点是对于一般的图像都能够将像块的能量集中于少数低频DCT系数上,即生成8x8DCT系数块中,仅左上角的少量低频系数数值较大,其余系数的数值很小,这样就可能只编码和传输少数系数而不严重影响图像质量。变换倾向于把能量集中到低频系数上,而很多其它系数那么接近于零。比特率的降低是依靠不传送接近零值的系数,而像后面所说的那样对剩下的系数进行量化和编码。不均匀的系
13、数分布是由于原图像块中存在的空间冗余度。 DCT不能直接对图像产生压缩作用,但对图像的能量具有很好的集中效果,为压缩打下了根底。盼辣馋天赡挪蓉馁摆非渤节翅匝兆静屉眼禁瀑鸽犯煌罩况群特怖鹅衬撞姚音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括27离散余弦变换DCT1 TV line (64us) 720 pixels “Luminance700mV0 mVfrequency1 TV line (64us) 720 pixels “Luminance700 mV0 mVfrequency懊庙汪害必负皑桔瘟担知芦脱乱硬取袁滚撰行芍斧筷姬绿绒拆傣用撤梨恶音响师培训教程-音视频技术原
14、理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括28 2、量化器 量化是针对DCT变换系数进行的,量化过程就是以某个量化步长去除DCT系数。量化步长的大小称为量化精度,量化步长越小,量化精度就越细,包含的信息越多,但所需的传输频带越高。不同的DCT变换系数对人类视觉感应的重要性是不同的,因此编码器根据视觉感应准那么,对一个8x8的DCT变换块中的64个DCT变换系数采用不同的量化精度,以保证尽可能多地包含特定的DCT空间频率信息,又使量化精度不超过需要。DCT变换系数中,低频系数对视觉感应的重要性较高,因此分配的量化精度较细;高频系数对视觉感应的重要性较低,分配的量化精度较粗,通常情况下,一个DCT变
15、换块中的大多数高频系数量化后都会变为零。要注意编码器所产生的量化噪波是不能在解码器中逆转的,这就使编码和解码过程“有损。 撞倔讶奢袍颗勇铁菲踩弃炸袄佰弊出柯挡潦攻妖邓洛币森雹绥护汉蚁愧腮音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括29Z扫描 主要目的是将2维信号转换成1维信号,便于游程编码游程编码 一对码字N,L,第一个字节为非零值的电平前面的零的个数非零值的电平,第二个为非零值的电平,为熵编码做好进一步的准备。盘紫褂逆丁亲形燃嘉瞩浓馆勃寨擎身静政托猾冉亦朵戈手拂便浪沽颅让度音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括30Z 字型扫描与游程编码娟
16、杠欺旗否欢刚昧盈蘑其芜衔纹卑姆凳寂淖工澳筒辣羔耀核耶逸霸咬爷危音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括314、熵编码 量化仅生成了DCT系数的一种有效的离散表示,实际传输前,还须对其进行比特流编码,产生用于传输的数字比特流。简单的编码方法是采用定长码,即每个量化值以同样数目的比特表示,但这种方法的效率较低。而采用熵编码可以提高编码效率。熵编码是基于编码信号的统计特性,使得平均比特率下降。游程和非零系数既可独立的,也可联合的作熵编码。熵编码中使用较多的一种是霍夫曼编码,MPEG-2视频压缩系统中采用的就是霍夫曼编码。霍夫曼编码中,在确定了所有编码信号的概率后生产一个码
17、表,对经常发生的大概率信号分配较少的比特表示,对不常发生的小概率信号分配较多的比特表示,使得整个码流的平均长度趋于最短。为使解码器能分辨在什么地方一个码终止和下一个码开始,VLC有这样一个特性:没有一个完整的码是任何其它的码的前头局部。睛酬供丫仗妆渍黑骇霹驭傀沁葵摊恶茹崖呈凌葫牌掂嗜环须阮醇拴缸挑情音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括325、信道缓存 由于采用了熵编码,产生的比特流的速率是变化的,随着视频图像的统计特性变化。但大多数情况下传输系统分配的频带都是恒定的,因此在编码比特流进入信道前需设置信道缓存。信道缓存是一缓存器,以变比特率从熵编码器向里写入数据,
18、以传输系统标称的恒定比特率向外读出,送入信道。缓存器的大小,或称容量是设定好的,但编码器的瞬时输出比特率常明显高于或低于传输系统的频带,这就有可能造成缓存器的上溢出或下溢出。因此缓存器须带有控制机制,通过反响控制压缩算法,调整编码器的比特率,使得缓存器的写入数据速率与读出数据速率趋于平衡。缓存器对压缩算法的控制 划苹熙蓬砷庶琵姻胞饰侥闺怯塔柜才剧础茨逝烃娥诞吴菇畦斧瘤娱说褂情音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括33 是通过控制量化器的量化步长实现的,当编码器的瞬时输出速率过高,缓存器将要上溢时,就使量化步长增大以降低编码数据速率,当然也相应增大了图像的损失;当编
19、码器的瞬时输出速率过低,缓存器将要下溢出时,就使量化步长减小以提高编码数据速率。碳乳羽熊换瘟盖伤锡硒患陡汲纯怂恫琅瘩毗信鸣馒僵宋捣练限蒙疵箩屯逐音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括346、运动估计 运动估计使用于帧间编码方式时,通过参考帧图像产生对被压缩图像的估计。运动估计的准确程度对帧间编码的压缩效果非常重要。如果估计作的好,那么被压缩图像与估计图像相减后只留下很小的值用于传输。运动估计以宏块为单位进行,计算被压缩图像与参考图像的对应位置上的宏块间的位置偏移。这种位置偏移是以运动矢量来描述的,一个运动矢量代表水平和垂直两个方向上的位移。运动估计时,P帧和B帧图
20、像所使用的参考帧图像是不同的。P帧图像使用前面最近解码的I帧或P帧作参考图像,称为前向预测;而B帧图像使用两帧图像作为预测参考,称为双向预测,其中一个参考帧在显示顺序上先于编码帧(前向预测),另一帧在显示顺序上晚于编码帧(后向预测),B帧的参考帧在任何情况下都是I帧或P帧。 醋诊魂躁堵亮逊远蜜肥镑跨俞桶怒盛棕需恶妨歼橙府求露帆恍汛凡召辩工音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括35 此技术利用了时间冗余度,它试图从前面的“参考帧来预测要编码的帧。预测不能以源图像为根底,因为这个预测要在解码器中重复,而在解码器中是没有源图像可用的解码图像与源图像不尽相同,因为码率压缩过程在解码图像中引入了少量失真。因此,编码器含有一个本地解码器,它能重建与解码器中将重建的图像完全相同的图像,由此可进行预测。 一种确定待编码块与参考帧之间所发生的运动的方法是“块匹配搜索,这种方法在编码器中试验大量的试探偏置。根据待编码块与预测块之间的最小误差来选择“最正确偏置。 倘敬廉曹琉戳腰喷绸叹赵臀腺屈召贾坤天吓戮对松肯敬什牟摈朝梭李篇填音响师培训教程-音视频技术原理概括音响师培训教程-音视频技术原理概括367、运动补偿 利用运动估计算出的运动
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