多媒体技术 音频编码基础和标准
2.3-音频编码技术
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3.2 自动噪声抑制-ANR
自动噪声抑制-ANR (Adaptive Noise Reduction):
噪声
解决通话中由于背景噪声太大无法听清
话音的问题，含有噪声的语音信号进行 噪声抑制以提高主观语音质量。
已被抑制
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3.2 自动电平控制-ALC
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第2章 常用语音编码比较和应用
2.1 常用语音编码算法 2.2 视频会议常用音频技术
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2.2 视频会议中音频技术
2006 1992 1988 1972 G.722
音质较好 延迟较长
AAC-LD
高保真CD音质 低延时编码
G.728
低延时编码 音质较差
低复杂度编码
G.711
舒适噪音生成CNG (Comfort Noise Generation)：与VAD配合使用，设置播放舒 适噪音。
怎么这么静？是不是挂 断了？
舒适噪音：CNG
静音检测：VAD
用户 A
用户 B：停顿期间
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3.2 回声消除-EC (回声形成)
回声表示说话者的声音，经过网络设备后，环回到了自己。
输出码率：24/32/48Kbps
采样频率：32KHZ 优点：低运算，低带宽，高保真质量 缺点：牺牲高频信息，Polycom授权，极少数产商使用 应用领域：CD级高保真语音质量
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2.2 G.728
G.728是1992年由国际电信联盟（ITU-T）建议的一个压缩原则16 kbps 的压缩标准，并
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多媒体信息处理技术音频处理技术
1、媒体和多媒体媒体（Media）是人与人之间实现信息交流的中介，简单地说，就是信息的载体，也称为媒介。
多媒体就是多重媒体的意思，可以理解为直接作用于人感官的文字、图形、图像、动画、声音和视频等各种媒体的统称，即多种信息载体的表现形式和传递方式。
其实在传播学中，使用媒价来表示传递信息的手段、方式或载体，用媒体来表示传播活动的组织、机构或人员，但人们在计算机中已经约定俗成的使用多媒体来表示信息的手段、方式或载体，比如视频，音频等。
2、多媒体的特点：（1）集成性能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成。
（2）控制性多媒体技术是以计算机为中心，综合处理和控制多媒体信息，并按人的要求以多种媒体形式表现出来，同时作用于人的多种感官。
（3）交互性交互性是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。
传统信息交流媒体只能单向地、被动地传播信息，而多媒体技术则可以实现人对信息的主动选择和控制。
（4）非线性多媒体技术的非线性特点将改变人们传统循序性的读写模式。
以往人们读写方式大都采用章、节、页的框架，循序渐进地获取知识，而多媒体技术将借助超文本链接（Hyper Text Link）或其他方法，把内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给读者。
（5）实时性当用户给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制。
（6）信息使用的方便性用户可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，任取图、文、声等信息表现形式。
（7）信息结构的动态性“多媒体是一部永远读不完的书”，用户可以按照自己的目的和认知特征重新组织信息，增加、删除或修改节点，重新建立链。
3、多媒体系统的组成多媒体硬件系统、多媒体操作系统、媒体处理系统工具和用户应用软件。
（1）多媒体硬件系统：包括计算机硬件、声音/视频处理器、多种媒体输入/输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等。
其中，最重要的是根据多媒体技术标准而研制生成的多媒体信息处理芯片和板卡、光盘驱动器等。
解析DVD、HDV、EVD、HVD的编码技术
为了追求高的压缩效率，去除图像序列的时间冗余度，同时满足多媒体等应用所必须的随机存取要求，MPEG-1视频把图像编码分成I帧、P帧、B帧和D帧共4种类型。I帧为帧内编码帧（intra coded frame），编码时采用类似JPEG的帧内DCT编码，I帧的压缩率是几种编码类型中最低的。P帧为预测编码帧（predictive coded frame），采用前向运动补偿预测和误差的DCT编码，由其前面的I或P帧进行预测。B帧为双向预测编码帧（bi-directionally predictive coded frame），采用双向运动补偿预测和误差的DCT编码，由前面和后面的I或P帧进行预测，所以B帧的压缩效率最高。D帧为直流编码帧（Dc coded frame），只包含每个块的直流分量。MPEG-1采用运动补偿支除图像序列时间轴上的冗余度，可使对P帧和B帧图像的压缩倍数比I帧提高很多。
在多声道环绕立体声编码方面，美国杜比实验室的AC-3提供对32、44.1和48KHz采样，从单声道到5.1环绕立体声的音频信号的编码，并支持码率范围从32kbit/s的单声道码流到640kbit/s的多声道高质量音频码流。目前，DolbyAC-3已经凭借其良好的声场和声像重现能力，赢得了电影、家庭影院、DVD和数字电视伴音等领域的广泛应用，成为事实上的国际标准。
JEPG对图像的压缩有很大的伸缩性，图像质量与比特率的关系如下：
a)1.5～2.0比特/像素：与原始图像基本没有区别（transparent quality）。
b)0.75～1.5比特/像素：极好（excellent quality），满足大多数应用。
c)0.5～0.75比特/像素：好至很好（good to very good quality），满足多数应用。
MPEG标准中的音频编码技术与应用
理 声 学 模 型 、动 态 比 特 分 配 等 。能 将 输 入 的 ＰＣＭ 信 号 经 多 相 滤 波 器 组 分 割成 ３ ２个 均 匀 子 带 ，并 基 于心 理 声 学 模 型 １ 掩 蔽 阈值 预 测 模 型 ） （ ，利 用 人 耳
听 觉 系 统 的掩 蔽 效 应 对 子 带 信 号 进 行 量 化 和 编 码 ，能 在 比较 高 的 数 据 率 下 得 到 很 高 的 保 真 度 。 由 于 人 耳 的 临 界
一
ｐ 标 中 匡 准 的
维普资讯
音频编码技术与 应用
唐峰 先生
中国国际广播 电台技 术部 主任 ，高级工程 师。 ２０ ０ ５年 １ ２月 ２ ３日收到
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Ｍ ＰＥＧ 标 准 中 的音频 编 码技 术 与应 用
在 网络 音 频 、Ｉ ＤＮ音 频 传 输 系统 、世 Ｓ 广 （ ｏ ｌ ａ ｅ － 广 播 系统 等 广 泛 Ｗ ｒ Ｓｐ ｃ ）Ｐ星 ｄ
（） ３ 根据 不 同 的应 用需 求 ，ＭＰ ＥＧ一 １ 标 准 提 供 了 三 个 层 次 的 音 频 编 码 （ ａ ｅ １ ａ ｅ ２ ａ ｅ ３ ， 码 器 的 Ｌ ｙ ｒ 、Ｌ ｙ ｒ 、Ｌ ｙ ｒ ） 编
化 就 相 对 比较 简 单 ，容 易 引 起 低 频 端
的量化误差。
１ ＭＰ Ｇ． 音频编码标准 ． Ｅ １
Ｍ ＰＥＧ－ １音 频 标 准 （ Ｓｏ／ ＥＣ １ Ｉ １ ７ － ） 世 界 上 第 一 个 高 保 真 音 频 １ ２３ 是 １
常见的音频编码标准
常见的音频编码标准在自然界中人类能够听到的所有声音都称之为音频，它可能包括噪音、声音被录制下来以后，无论是说话声、歌声、乐器都可以通过数字音乐软件处理。
把它制作成CD，这时候所有的声音没有改变，因为CD本来就是音频文件的一种类型。
而音频只是储存在计算机里的声音。
演讲和音乐，如果有计算机加上相应的音频卡，我们可以把所有的声音录制下来，声音的声学特性，音的高低都可以用计算机硬盘文件的方式储存下来。
反过来，我们也可以把储存下来的音频文件通过一定的音频程序播放，还原以前录下的声音。
自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。
PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
然而，3G网络带来了移动多媒体业务的蓬勃发展，视频、音频编解码标准是多媒体应用的基础性标准，但其种类较多，有繁花渐欲迷人眼之感。
那么常见的编码技术就是我们必须知道的，下面我们介绍一下最常见的编码技术。
1.PCMPCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。
PCM编码的最大的优点就是音质好，最大的缺点就是体积大。
我们常见的Audio CD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。
2.W A VWA V是Microsoft Windows本身提供的音频格式，由于Windows本身的影响力，这个格式已经成为了事实上的通用音频格式。
实际上是Apple电脑的AIFF格式的克隆。
通常我们使用W A V格式都是用来保存一些没有压缩的音频，但实际上W A V格式的设计是非常灵活（非常复杂）的，该格式本身与任何媒体数据都不冲突，换句话说，只要有软件支持，你甚至可以在W A V格式里面存放图像。
之所以能这样，是因为W A V文件里面存放的每一块数据都有自己独立的标识，通过这些标识可以告诉用户究竟这是什么数据。
在WINDOWS 平台上通过ACM（Audio Compression Manager）结构及相应的驱动程序（通常称为CODEC，编码/解码器），可以在W A V文件中存放超过20种的压缩格式，比如ADPCM、GSM、CCITT G.711、G.723等等，当然也包括MP3格式。
多媒体技术视频与编码标准
多媒体技术视频与编码标准多媒体技术是指以数字技术作为基础，通过图像、声音、视频等多种媒体形式的集成展示方式。
而编码标准则是为了在传输和存储过程中将多媒体数据进行压缩和解压缩的一种方法。
多媒体技术在现代社会中的应用非常广泛，从电视广播、电影制作到在线视频、游戏、虚拟现实等领域，都离不开多媒体技术的支持。
而编码标准则起到了优化多媒体数据传输和存储的作用，使得多媒体内容能够以更高效、更稳定的方式呈现给用户。
目前，常用的视频编码标准包括MPEG-2、H.264/AVC和HEVC（H.265）。
MPEG-2是最早的数字视频编码标准之一，广泛应用于DVD和数字电视广播。
H.264/AVC是当前最主流的视频编码标准，被广泛应用于在线视频平台和高清电视广播。
而HEVC是最新的视频编码标准，相较于H.264/AVC，具有更好的压缩性能，能够提供更高质量的视频内容。
在多媒体技术中，音频编码标准也是不可或缺的一部分。
常见的音频编码标准包括MP3、AAC和Opus。
MP3是最早流行起来的音频编码标准，它能够在较小的文件大小下保持相对较高的音质。
AAC是一种高级音频编码标准，通常用于音乐和音频流媒体传输。
而Opus是一种适用于各种应用领域的新一代开放式音频编码标准，具有较高的音质和较低的延迟。
在多媒体技术中，还有许多其他编码标准被应用于图像、文字和其他类型的多媒体数据。
例如，JPEG是一种常用的图像编码标准，用于压缩静态图像。
MP4、AVI等是常用的多媒体容器格式，可以包含视频、音频和文本等不同类型的多媒体数据。
总结来说，多媒体技术与编码标准密不可分。
多媒体技术通过利用编码标准对多媒体数据进行压缩和解压缩，实现了高效的传输和存储。
随着技术的不断进步，多媒体技术和编码标准也在不断发展，为用户提供更好的观看和体验体验。
多媒体技术的发展已经成为现代社会不可或缺的一部分。
从电影到电视广播，从网络直播到游戏，多媒体技术为人们提供了丰富多样的视听娱乐体验。
多媒体技术及应用数字音频技术02
4. WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows Media格式中的一个子集(音频 格式)。
特点：压缩到MP3一半
多媒体技术及应用数字音频技术02
2-11
2.1 数字音频基础
5. MIDI和RMI文件 MIDI(乐器数字接口)是由一组音乐、乐 谱或乐器符号的数字集合。 特点：播放效果与硬件相关，数据量很小， 音质不高、音色单调等 6.VOC文件 创新公司开发的声音文件格式，由文件头 块和音频数据块组成。
音乐是符号化的声音。
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
二、声音的数字化 1.声音信号的类型 模拟信号(自然界、物理) 数字信号(计算机) 2.声音数字化过程
模拟信号
采样
量化
编码
数字信号
模拟信号
A/D ADC D/A DAC
数字信号
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.1 数字音频基础
霍夫曼编码、算术编码、行程编码 ②有损压缩
波形编码--PCM、DPCM、ADPCM 子带编码、矢量量化
参数编码--LPC 混合编码--MPLPC、CELP
多媒体技术及应用数字音频技术02
2.2 数字音频压缩标准
二、音频压缩技术标准
分类
电话语 音质量
调幅广 播质量 高保真 立体声
标准 G.711 G.721 G.723 G.728
多媒体技术及应用数字 音频技术02
2020/11/14
多媒体技术及应用数字音频技术02
第二章 数字音频技术
2.1 数字音频基础 2.2 数字音频压缩标准 2.3 声卡与电声设备 2.4 MIDI与音乐合成 2.5 音频编辑软件 2.6 语音识别技术 本章小结
多媒体技术数字音频基础PPT课件
– 音色 由声音的波形或它的频谱结构决定，它是个 复杂感觉，无法定量表示
6
信号的获取
话 筒 放 大
滤 波
采 样 保 持 A /D
接 口 微 机
采 样 脉 冲
• 获取法：利用声音获取硬件得到声源发生的声 音
• 合成法：通过一种专门定义的语音去驱动一台
预制的语音或音乐合成器。
• 多媒体计算机中三类声音：
①语音②音乐③效果声（sound effects）如刮风、下雨
等
7
音频信号的处理
A/D转换后进行数据压缩
存储或传输
硬件（DSP）
采样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 21
抽样与混叠
思考题：设音频信号的高频截至频率为7KHz， 抽样频率为6KHz，
问：0.5KHz信号中混有哪些频率的信号？
0 1 2 3 4 5 6 7 KHz 22
称之为抽样。该时间间隔称为抽样周期(其倒数
称为采样频率)。
13
音频数字化
14
2.1 数字音频基础
1、数字化音频的获取与处理基本概念 2、模拟音频与数字音频的区别 3、数字音频采样和量化的基本原理 4、数字音频的文件格式 5、音频信号的特点。
采样
采样——将连续的声波信号x(t)按一定的 时间间隔（T）取值，得到离散的信号序 列x(nT)
T——采样周期 1/T——采样频率 x(nT)——离散信号序列
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2.3
音频编码基础和标准
2.3.1
音频编码基础
压缩编码的必要性
音频质量、数据量、计算复杂度
音频编码基础
1
、时域信息的冗余度1
、时域信息的冗余度（续）1
、时域信息的冗余度（续）2
、频域信息的冗余度
3
、人的听觉感知机理
音频编码的分类
波形编码参数编码感知编码
音频编码的分类（续）脉冲编码调制（PCM）自适应脉冲编码调制（APCM）
差值脉冲编码调制（DPCM）
自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）
2.3.2
音频编码标准
1、G.711—话音的PCM
编码
2、G.721---32kb/s的
ADPCM
3、G.722－
64kb/s SB-ADPCM
4、G.728
编码标准✓✓✓
5、MPEG
中的音频编码（1
）编码器
（2
）编码层次
✓层Ⅰ✓层Ⅱ✓层Ⅲ（3
）存储
6、
DOLBY AC-3 AC-1AC-2
AC-3
的工作原理AC-3 的5.1
声道
AC-3
可编程解码器。