視音頻信息

基本介紹

  • 中文名:視音頻信息
  • 外文名:audiovisual information
  • 專業:信息套用技術
基本概念,聽覺特性與音頻信號,視頻技術基礎,視音頻信息數位化,視音頻壓縮編碼,理論基礎,音頻壓縮編碼技術,視頻壓縮編碼,視音頻業務種類,普通電話與智慧型網業務,IP電話,

基本概念

在現代通信技術中,音頻信息是指自然界中各種音源發出的可聞聲和由計算機通過專門設備合成的語音或音樂。
按照表示媒體的不同, 聲音主要有3類:語音、音樂和效果聲。
視頻信息是指活動或連續的圖像信息,它由一系列連續呈現的圖像畫面所組成,每幅畫面成為一幀,幀是構成視頻信息的基本單元。視頻信息在現代通信系統所傳輸的信息中占有重要的地位,人類接受的信息約有70%來自視覺,所以i具有準確、直觀、具體生動、高效、套用廣泛、信息容量大等特點。
聲音是一種物理現象,人耳聽到則是一種心理現象。人耳具有分辨聲音的強度、音調及音色的能力,還能夠分辨出聲音的方向和深度,並感受到空間感和縱深感。通常將人耳對聲音的主觀感受,即響度音調音色稱之為聲音的三要素。

聽覺特性與音頻信號

人的聽覺特性
①人對聲音強弱的感覺
當聲音信號的強度按指數規律增長時,人會大體上感到聲音在均勻地增強,即將聲音聲強取對數後,才能與人對聲音的強弱感相對應。故,通常將聲強值或聲壓有效值的對數來表示聲音的強弱,稱為聲強級LI或者聲壓級LP,單位為分貝。
②人對聲音頻率的感覺
人對聲音頻率的感覺表現為音調的高低,且對聲音的頻率按指數規律上升時,音調的感覺線性升高。
③人類聽覺的頻響特性
人類聽覺對聲音頻率的感覺不僅表現為音調的高低,而且在聲音強度相同的條件下聲音主觀感覺的強弱也是不同的,即人類聽覺的頻率回響不是平坦的。
④人類聽覺的掩蔽效應
在人類聽覺系統中一個聲音的存在會影響人們對其他聲音的聽覺能力,使一個聲音在聽覺上掩蔽了另一個聲音,即所謂的“掩蔽效應”

視頻技術基礎

視頻技術是利用光電和電光轉換原理,將光學圖像轉換為電信號進行記錄或遠距離傳輸,然後還原為光圖像的一門技術。
(1)視頻信號與圖像掃描
視頻技術中實現光學圖像到視頻圖像信號轉換的過程通常是在攝像機中完成的。當被攝景物通過攝相機鏡頭成像在攝像器件的光電導層時,光電靶上不同點隨照度不同激勵出數目不等的光電子,從而引起不同的附加光電導產生不同的電位起伏,形成與光像相對應的電圖像。該電圖像必須經過掃描才能形成可以被處理和傳輸的視頻信號。
(2)視頻信號頻譜特點
視頻信號具有行、場或幀的準周期特性。通過對精緻視頻信號進行頻譜分析可知:它是由行頻、場頻的基波以及各次諧波組成,其能量以幀頻為間隔對稱地分布在行頻各次諧波的兩側。而對活動視頻信號,其頻譜分布為以行頻及其各次諧波為中心的一簇簇連續的梳狀譜。對於實際視頻信號,諧波的次數越高,其相對於基波振幅的衰減越大。

視音頻信息數位化

信息處理的硬體大部分都是數字邏輯電路或數字計算機,因此視音頻信息進入系統必須進行數位化處理。為用數字形式傳輸和處理視音頻信息,必須先使視音頻信息數位化,其包括兩方面內容
音頻信息時間上的 離散化和圖像信息空間位置的離散化;
音頻信息電平值和圖像灰度電平值的離散化。
上述過程涉及視音頻信號的採樣、量化和編碼。
對於音頻信號,採樣就是使音頻信號在時間軸上離散化,對於視頻信號而言,採樣就是使圖像信號在空間位置上離散化。

視音頻壓縮編碼

視音頻信號數位化後所產生的數據速率相當大,數據量更大,以分量編碼的數字視頻信號為例,其數據速率高達216Mbit/s,在此情況下,為了提高新到利用率和在有限的信道容量下傳輸更多的信息,必須對視音頻數據進行壓縮。

理論基礎

在數據壓縮技術中,香農所創立的資訊理論對數據壓縮有著極其重要的指導意義,它一方面給出了數據壓縮的理論極限;另一方面指明了數據壓縮的技術途徑。

音頻壓縮編碼技術

對於不同類型的音頻信號而言,其信號頻寬不同,同時,隨著對音頻信號音質要求的增加,信號頻率範圍逐漸增加,要求描述信號的數據量也隨之增加,從而帶來處理這些數據時間和傳輸、存儲這些數據的容量的增加。
(1)音頻信號壓縮編碼方法
一般來說,音頻信號的壓縮編碼主要有以下幾種主要類型:
①波形編碼
②參數編碼
③混合編碼
(2)不同質量要求時的音頻編碼技術選擇
①電話質量的音頻壓縮編碼
②調幅廣播質量的音頻壓縮編碼
③高保真環繞立體聲音頻壓縮編碼

視頻壓縮編碼

(1)視頻信息的冗餘
一幅圖像內部以及視頻序列中相鄰圖像之間有大量的冗餘信息。出去一般的時間和空間冗餘外,在一般的圖像數據中,還存在著其他各種冗餘信息,主要為:
①信息熵冗餘
②結構冗餘
③知識冗餘
④視覺冗餘
(2)壓縮編碼
①預測編碼
②交換編碼
③具有運動補償的幀間預測編碼
④具有運動補償的幀間內插編碼

視音頻業務種類

普通電話與智慧型網業務

(1)普通電話業務
普通電話業務是最早發明和套用最為普及的一種通信業務,它在基於電路交換原理的電話交換網路支持下,提供人們最基本的點到點語音通信功能。
(2)智慧型網業務
智慧型網是在程控交換機的電話網上設定的一種附加網路。它採用全新的“控制與交換相分離”的思想,把網路中原來位於各個端局交換機中的網路智慧型集中到了若干個新設的功能部件上,它們均獨立於現有的網路,是一個附加的網路結構。

IP電話

IP電話通常被稱作Internet電話或網路電話,它利用基於路由器/分組交換的IP數據網進行傳輸。
(1)IP電話的關鍵技術
IP電話的工作原理是先將語音信號進行模數轉換、編碼、壓縮和打包,然後通過Internet網路傳輸,到接收端則相應進行拆包、解碼、解碼和數模轉換,從而恢復出語音信號。
與IP電話通話質量有關的關鍵技術可以歸納為以下幾個方面:
①語音壓縮技術
②靜噪抑制技術
③回聲抵消技術
④語音抖動處理技術
⑤語音優先技術
⑥IP包分割技術
⑦VoIP前向糾錯技術
(2)IP電話的通話方式
通常,將IP電話通信方式分為:PC到PC,PC到PHONE和PHONE到PHONE。
廣播電視
數字視頻廣播
視頻點播業務

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