数字音视频技术第1章-概述课件.ppt

1、数字音视频技术的基本概念与主要特点数字音视频技术的基本概念与主要特点 1.1数字音视频系统的组成数字音视频系统的组成 1.2数字音视频系统的业务与应用数字音视频系统的业务与应用1.3数字音视频技术的发展趋势数字音视频技术的发展趋势 1.4（1）传输效率较高。）传输效率较高。（2）信息传输存储灵活方便。）信息传输存储灵活方便。（3）信息传输存储的可靠性高。）信息传输存储的可靠性高。（4）抗干扰能力强。）抗干扰能力强。（5）有效保护信息和进行版权管理。）有效保护信息和进行版权管理。（6）具有可扩展性、可分级性和可操作性。）具有可扩展性、可分级性和可操作性。（7）便于与其他数字设备融合。）便于与其他

2、数字设备融合。（8）易于集成化和大规模生产，其性能一）易于集成化和大规模生产，其性能一致性好，且成本低。致性好，且成本低。图图1-1 1-1 数字音视频信息系统模型数字音视频信息系统模型1数字音视频信息处理数字音视频信息处理（1）信息处理）信息处理 信息处理主要包括信息获取，信息变信息处理主要包括信息获取，信息变换，信息特征的抽取与选择、分类与识别，换，信息特征的抽取与选择、分类与识别，信息安全与授权等方面的内容。信息安全与授权等方面的内容。（2）信息的数字化处理）信息的数字化处理 数字信号处理（数字信号处理（Digital signal Processing，DSP）技术通常是指利用计）技术

3、通常是指利用计算机或算机或/和专用处理设备（或器件），对和专用处理设备（或器件），对数字化的信号进行采集、滤波、检测、数字化的信号进行采集、滤波、检测、均衡、变换、调制、压缩、降噪、估计均衡、变换、调制、压缩、降噪、估计等处理，以得到更能满足人们需要的信等处理，以得到更能满足人们需要的信号形式。号形式。 例如，对音视频信号的降噪处理的目例如，对音视频信号的降噪处理的目的是减少原音视频信号中的噪声或干扰信的是减少原音视频信号中的噪声或干扰信息，使信号变换成更便于人们识别和理解息，使信号变换成更便于人们识别和理解的形式。的形式。2数字视频处理系统数字视频处理系统 图图1-2是数字化视频处理系统的模

4、型，是数字化视频处理系统的模型，由由5个功能模块构成：输入模块、输出模块、个功能模块构成：输入模块、输出模块、存取存取/通信模块、控制与存储模块，以及作通信模块、控制与存储模块，以及作为核心的视频处理模块。为核心的视频处理模块。（1）视频输入设备）视频输入设备图图1-2 1-2 视频处理系统模型视频处理系统模型（2）视频输出设备）视频输出设备（3）存储与控制设备）存储与控制设备（4）用户存取）用户存取/通信设备通信设备（5）视频处理设备）视频处理设备3数字语音信息处理系统数字语音信息处理系统 数字语音信息处理系统的构成与数字视数字语音信息处理系统的构成与数字视频频/图像信息处理系统相似，是指把

5、语音信号图像信息处理系统相似，是指把语音信号数字化并在数字状态下进行记录、传输、重数字化并在数字状态下进行记录、传输、重放以及其他加工处理等一整套技术。放以及其他加工处理等一整套技术。 研究对象是语音信息的获取、表示、研究对象是语音信息的获取、表示、传输与处理（编码、存储、变换、识别、传输与处理（编码、存储、变换、识别、综合、理解）的方法、规律及其利用。综合、理解）的方法、规律及其利用。 它以物理声学、生理声学、心理声它以物理声学、生理声学、心理声学、语言学、语音学为基础，涉及包括学、语言学、语音学为基础，涉及包括电声技术、电子技术、微电子技术、数电声技术、电子技术、微电子技术、数字技术、计算

6、机控制技术和精密加工技字技术、计算机控制技术和精密加工技术在内的多个学科领域。术在内的多个学科领域。4数字化音视频信息系统的性能指标数字化音视频信息系统的性能指标 数字音视频信息系统的根本任务是传数字音视频信息系统的根本任务是传播音视频信息。播音视频信息。 （1）有效性）有效性 数字音视频信息系统的有效性是指在数字音视频信息系统的有效性是指在给定信道内能够传输的信息的多少，通常给定信道内能够传输的信息的多少，通常用码元传输速率或信息传输速率来进行度用码元传输速率或信息传输速率来进行度量。量。 码元传输速率又称为波特率或传码率。码元传输速率又称为波特率或传码率。 码元传输速率是指单位时间（通常为

7、码元传输速率是指单位时间（通常为s）内传输的码元数目，记为内传输的码元数目，记为RB，其单位为波，其单位为波特（特（baud或或B），它反映了数据的调制信号），它反映了数据的调制信号波形变换的频繁程度。波形变换的频繁程度。 信息传输速率是指单位时间内传输的信信息传输速率是指单位时间内传输的信息量，记为息量，记为Rb，其单位为比特，其单位为比特/秒（秒（bit/s）。）。 信息传输速率又称为传信率、码率或比信息传输速率又称为传信率、码率或比特率。特率。 根据信息量的定义，一个二进制码元根据信息量的定义，一个二进制码元含有一比特（含有一比特（bit）的信息量。）的信息量。 因此，在二进制情况下，码

8、元传输速因此，在二进制情况下，码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的，但率与信息传输速率在数值上是相等的，但含义不同，单位不同。含义不同，单位不同。 一个多进制码元所含的信息量为一个多进制码元所含的信息量为I=log2m=k(bit)。 式中，式中，m=2k(k=1, 2, 3, )表示进制数，表示进制数，如如m=4，I=2bit，即一个四进制码元含有，即一个四进制码元含有2bit信息量。信息量。 在多进制的情况下，信息传递速率与在多进制的情况下，信息传递速率与码元传输速率存之间的关系为码元传输速率存之间的关系为Rb=RBlog2m。（2）可靠性）可靠性 数字音视频信息系统的可靠性是指信数

9、字音视频信息系统的可靠性是指信宿所接收到的信息的准确程度，通常用码宿所接收到的信息的准确程度，通常用码元差错概率或信息差错概率来进行度量。元差错概率或信息差错概率来进行度量。 码元差错概率是指所传输的码元总数码元差错概率是指所传输的码元总数目中发生差错的码元数目所占的比值（取目中发生差错的码元数目所占的比值（取统计平均值，下同），记为统计平均值，下同），记为Pe，码元差错，码元差错概率简称误码率。概率简称误码率。 信息差错概率是指所传输的信息比特信息差错概率是指所传输的信息比特总数目中发生差错的信息比特数目所占的总数目中发生差错的信息比特数目所占的比值，记为比值，记为Pb。 信息差错概率又称为

10、比特差错概率或信息差错概率又称为比特差错概率或误比特率。误比特率。 在二进制情况下，码元差错概率和信在二进制情况下，码元差错概率和信息差错概论在数值上相等，即息差错概论在数值上相等，即Pe=Pb，但，但含义不同。含义不同。 导致数字信息在传输导致数字信息在传输/存储过程产生差存储过程产生差错的主要原因是不同数字信息系统的性能错的主要原因是不同数字信息系统的性能及其在传输及其在传输/存取过程中受到的不同干扰。存取过程中受到的不同干扰。 因此，要从多种途径来研究提高系统因此，要从多种途径来研究提高系统可靠性的方法。可靠性的方法。 目前，主要有三类方法：选择合理的目前，主要有三类方法：选择合理的调制

11、技术、改善信道及存储介质以及采用调制技术、改善信道及存储介质以及采用抗干扰编码（即信道编码或纠错编码）。抗干扰编码（即信道编码或纠错编码）。（3）保密性）保密性 数字音视频信息系统的保密性是指数数字音视频信息系统的保密性是指数字音视频信息系统通过授权技术，以防范字音视频信息系统通过授权技术，以防范在系统中传输在系统中传输/存储信息被非授权信宿终端存储信息被非授权信宿终端所接收、正确解码和利用的有效程度。所接收、正确解码和利用的有效程度。（4）便利性）便利性 数字音视频信息系统的便利性是指信数字音视频信息系统的便利性是指信宿终端用户按需从系统中检索出目标信息宿终端用户按需从系统中检索出目标信息的

12、简捷程度。的简捷程度。1在广播电视与消费类电子产品中在广播电视与消费类电子产品中的应用的应用2在多媒体计算机中的应用在多媒体计算机中的应用（1）选用专用芯片设计专用接口卡单独解）选用专用芯片设计专用接口卡单独解决，例如使用声霸卡解决声音的输入、输出决，例如使用声霸卡解决声音的输入、输出和实时编码、解码的处理问题；使用视霸卡和实时编码、解码的处理问题；使用视霸卡解决视频信号的输入、输出及多窗口的彩色解决视频信号的输入、输出及多窗口的彩色键连问题；使用视频信号压缩编码和解码卡键连问题；使用视频信号压缩编码和解码卡解决视频信号的压缩和解压缩问题；使用局解决视频信号的压缩和解压缩问题；使用局域网的域网

13、的ISDN网接口卡解决局域网和远程网网接口卡解决局域网和远程网的多媒体通信问题。的多媒体通信问题。 这种方式就是多媒体个人计算机（这种方式就是多媒体个人计算机（MPC）的标准和结构。的标准和结构。图图1-3 1-3 广播电视和视听消费电子类设备和产品的数字化发展广播电视和视听消费电子类设备和产品的数字化发展图图1-4 1-4 多媒体计算机系统多媒体计算机系统（2）设计专用芯片和软件，组成多媒体计算）设计专用芯片和软件，组成多媒体计算机系统，综合解决图像、声音和文字问题。机系统，综合解决图像、声音和文字问题。（3）把多媒体技术做到）把多媒体技术做到CPU芯片中。芯片中。3在多媒体通信中的应用在多

14、媒体通信中的应用（1）会议业务）会议业务（2）谈话业务）谈话业务（3）分配业务）分配业务（4）检索业务）检索业务（5）采集业务）采集业务（6）消息业务）消息业务 多媒体应用主要包括以下方面。多媒体应用主要包括以下方面。（1）办公自动化。）办公自动化。（2）远程会议。）远程会议。（3）交互式电视与视频点播。）交互式电视与视频点播。（4）交互式影院与数字化电影。）交互式影院与数字化电影。（5）出版。）出版。（6）信息查询。）信息查询。（7）数字化图书馆。）数字化图书馆。（8）家庭信息中心。）家庭信息中心。（9）远程教育。）远程教育。（10）远程医疗。）远程医疗。（11）协同工作。）协同工作。（12

15、）媒体空间与赛博空间。）媒体空间与赛博空间。 数字音视频技术是广播电视、计算机和数字音视频技术是广播电视、计算机和通信技术发展、融合、互相渗透的结果，而通信技术发展、融合、互相渗透的结果，而今，一种称为今，一种称为“信息电器（信息电器（Information Appliance，IA）”的新理念被列入信息技的新理念被列入信息技术开发的议程。术开发的议程。 信息电器是指任何能够帮助我们上网获信息电器是指任何能够帮助我们上网获取信息、令人愉快的装置，它涵盖的产品包取信息、令人愉快的装置，它涵盖的产品包括机顶盒、括机顶盒、DVD、HDTV、车载电脑、手持、车载电脑、手持电脑、掌上电脑、无线手机、游戏

16、机、网络电脑、掌上电脑、无线手机、游戏机、网络计算机等。计算机等。 数字音视频技术领域的总体发展方向数字音视频技术领域的总体发展方向是数字化、高集成化、多功能化、智能化是数字化、高集成化、多功能化、智能化和综合化。和综合化。1国外发展趋势国外发展趋势 目前，国外音视频技术领域正在发展的目前，国外音视频技术领域正在发展的主要技术包括如下几点。主要技术包括如下几点。（1）压缩码率更高、算法更先进的音视频）压缩码率更高、算法更先进的音视频数字信号压缩编码、解码技术；数字信号压缩编码、解码技术；（2）传输效率更高、传输质量更优的数字）传输效率更高、传输质量更优的数字信号调制、解调技术；信号调制、解调技

17、术；（3）加快已成熟的数字音视频技术产品的商）加快已成熟的数字音视频技术产品的商品化，推广、普及高清晰度电视（品化，推广、普及高清晰度电视（HDTV）技术，通过卫星电视直播接收、电缆电视传技术，通过卫星电视直播接收、电缆电视传输系统、地面广播等输系统、地面广播等3个途径实现模拟电视向个途径实现模拟电视向数字电视的过渡；数字电视的过渡；（4）发展存储容量更大的存储媒体，例如）发展存储容量更大的存储媒体，例如高集成度的高集成度的CMOS半导体存储器、固体存半导体存储器、固体存储器、蓝光技术的高密度光盘等；储器、蓝光技术的高密度光盘等；（5）发展新型显示器件，提高显示器件）发展新型显示器件，提高显示

18、器件的清晰度、对比度、亮度，降低成本，提的清晰度、对比度、亮度，降低成本，提高重显彩色色域，寻求新型平板显示方式高重显彩色色域，寻求新型平板显示方式和新型发光材料，除目前比较成熟的平面和新型发光材料，除目前比较成熟的平面型阴极射线管之外，还有等离子显示屏型阴极射线管之外，还有等离子显示屏（PDP）、液晶显示器（）、液晶显示器（LCD）、有机发）、有机发光二极管（光二极管（OLED）型显示器等；）型显示器等；（6）发展新型电声器件和数字音频技术，）发展新型电声器件和数字音频技术，包括微传声器，基于传声器阵列的语言增包括微传声器，基于传声器阵列的语言增强和说话定位技术、多声道回声抵消技术强和说话定

19、位技术、多声道回声抵消技术等。等。2我国的现状与差距我国的现状与差距 随着信息技术、数字技术、网络技术随着信息技术、数字技术、网络技术的发展，全球的音视频产业正在以惊人的的发展，全球的音视频产业正在以惊人的速度向前发展。速度向前发展。 新技术、新产品、新应用层出不穷。新技术、新产品、新应用层出不穷。 我国信息产业确实取得了飞速的发展，我国信息产业确实取得了飞速的发展，已全面迈入以三网融合为基础、以数字技术已全面迈入以三网融合为基础、以数字技术为核心的智能化产品全方位链接的数字音视为核心的智能化产品全方位链接的数字音视频时代。频时代。 目前，我国音视频行业基本掌握了产目前，我国音视频行业基本掌握

20、了产品的设计技术和生产制造技术，能自行设品的设计技术和生产制造技术，能自行设计、制造出具有先进水平的音视频产品，计、制造出具有先进水平的音视频产品，成为名符其实的生产、制造和出口大国，成为名符其实的生产、制造和出口大国，产品价廉物美，具有一定的国际竞争能力，产品价廉物美，具有一定的国际竞争能力，但与先进国家相比，仍有一定差距。但与先进国家相比，仍有一定差距。 3未来的发展方向未来的发展方向（1）AVS标准带动数字音视频业发展标准带动数字音视频业发展（2）多媒体处理器成为移动音视频业竞争）多媒体处理器成为移动音视频业竞争的焦点的焦点（3）有机发光二极管（）有机发光二极管（OLED）显示技术）显示

21、技术能力要求：能力要求：1掌握掌握DVD与与TV、多声道音频功率放大、多声道音频功率放大器的连接方法。器的连接方法。2正确操作使用正确操作使用DVD、TV、多声道音频、多声道音频功率放大器。功率放大器。器材准备：器材准备：1DVD影碟机影碟机1台。台。2彩色电视机（带彩色电视机（带S端子或分量输入）端子或分量输入）1台。台。3带带5.1声道音频功率放大器声道音频功率放大器1台。台。4与功率放大器配套的音箱系统与功率放大器配套的音箱系统1套。套。5S端子线、分量输出线、音频线、光纤端子线、分量输出线、音频线、光纤等若干。等若干。6CD、VCD、DVD、MP3光盘各光盘各1张。张。内容和步骤：内容和步骤：1DVD影碟机与电视机的连接。影碟机与电视机的连接。2DVD影碟机与多声道功放机的连接。影碟机与多声道功放机的连接。3功放机与音箱的连接。功放机与音箱的连接。4对照说明书正确使用对照说明书正确使用DVD影碟机。影碟机。5比较观察比较观察DVD影碟机影碟机3种图像信号输出种图像信号输出方式的差别。方式的差别。6将将DVD影碟机改用影碟机改用AC-3、DTS解码方解码方式，试听音响效果的变化。式，试听音响效果的变化。7撰写实训报告。撰写实训报告。