数字音视频技术【精选】122页PPT
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数字音视频教学课件
IDE或SCSI硬盘或磁盘阵列
●第三方捕捉卡：Adobe Premiere Pro认证的捕捉卡 ●可选：ASIO音频硬设备；用于5.1音频播放的环绕声扬声器 系统
● Premiere Pro的工作界面 Project 项目窗口 Monitor （监视 器窗口）
Timeline （时间线 窗口）
Premiere Pro的工作窗口
• CD-ROM驱动器
1.1 Premiere Pro简介
●需要兼容的DVD刻录机(DVD-R/RW+R/RW)，以便导出到DVD ● 1024×768 32位元彩色视频显示适配器（建议使用 1280×1024或双显示器） ● DV:OHCI兼容IEEE1394接口和专用大容量7200RP MUDMA66
超线程进行了优化，能够利用新一代基于英特尔奔腾处理器、 运行Windows XP的系统在速度方面的优势，提供一个能够自 由渲染的编辑体验。
1.1 Premiere Pro简介
Adobe Premiere Pro的系统需求： • Intel Pentium III800MHz处理器（建议使用 Pentium4 3.06 GHz） • Microsoft Windows XP Professional或Home Edition with ServicePack1 • 256 MB RAM内存（建议1 GB以上） • 用于安装的800 MB可用硬盘空间
1.2基于iere的影视编辑工作流程
5）添加特技效果 接下来的工作是对素材实施特技效果。主要包括转场特 效、运动特效、视频与音频滤镜特效和文字字幕特效等。 6）生成最终的节目 用Premiere Pro进行数字电影的编辑，最终要生成一个 电影节目文件。输出所需要的时间由计算机的硬件配置决定。 配置越高，生成的速度越快。
数字音频技术1PPT课件
8.2 MPEG音频压缩技术
8.2.1 音频特性及其编码
研究听觉系统对声音的感知特性，下面介绍已经用在 MPEG Audio压缩编码算法中的三个特性：响度、音高和 掩蔽效应，听觉感知编码。
1. 对响度的感知 声音的响度就是声音音频弱。
在物理上（客观），声音的响度使用客观测量单位来 度量，即dyn/cm2(达因/平方厘米)(声压)或W/cm2(瓦 特/平方厘米)(声强)。
实验表明，听阈是随频率变化的。测出的“听阈—频率” 曲线如图所示。图中最靠下面的一根曲线叫做“零方等 响度级”曲线，也称“绝对听阈”曲线，即在安静环境 中，能被人耳听到的纯音的最小值
另一种极端的情况是音频强到使人耳感到疼痛。实验表 明，如果频率为1 kHz的纯音的声强级达到120 dB左右时， 人的耳朵就感到疼痛，这个阈值称为“痛阈”
好，而MUSICAM较简单，解码延时较好；所以MUSICAM作为 MPEG LayerI，结合ASPEC优点为LayerII，LayerIII。
14.01.2021
.
25
8.2 MPEG音频压缩技术 MPEG-1音频信号数据压缩过程
(a)时间/频率映射（滤波器组）用以将输入的信号转化为 亚取样的频谱分量分为子带
③ 层3的编码器最为复杂，编码器的输出数据率为 64 kb/s，主要应用于网络音乐
14.01.2021
.
19
8.2 MPEG音频压缩技术
1. 子带编码滤波器组的划分
MPEG-1音频编码器把输入信号变换到32个频域子带中 去。子带的划分方法有两种，一种是线性划分，另一种 是非线性划分
14.01.2021
① 层1的编码器最为简单，编码器的输出数据率为 384 kb/s，主要用于小型数字盒式磁带(digital compact cassette，DCC)
8.2.1 音频特性及其编码
研究听觉系统对声音的感知特性，下面介绍已经用在 MPEG Audio压缩编码算法中的三个特性：响度、音高和 掩蔽效应，听觉感知编码。
1. 对响度的感知 声音的响度就是声音音频弱。
在物理上（客观），声音的响度使用客观测量单位来 度量，即dyn/cm2(达因/平方厘米)(声压)或W/cm2(瓦 特/平方厘米)(声强)。
实验表明，听阈是随频率变化的。测出的“听阈—频率” 曲线如图所示。图中最靠下面的一根曲线叫做“零方等 响度级”曲线，也称“绝对听阈”曲线，即在安静环境 中，能被人耳听到的纯音的最小值
另一种极端的情况是音频强到使人耳感到疼痛。实验表 明，如果频率为1 kHz的纯音的声强级达到120 dB左右时， 人的耳朵就感到疼痛，这个阈值称为“痛阈”
好，而MUSICAM较简单，解码延时较好；所以MUSICAM作为 MPEG LayerI，结合ASPEC优点为LayerII，LayerIII。
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8.2 MPEG音频压缩技术 MPEG-1音频信号数据压缩过程
(a)时间/频率映射（滤波器组）用以将输入的信号转化为 亚取样的频谱分量分为子带
③ 层3的编码器最为复杂，编码器的输出数据率为 64 kb/s，主要应用于网络音乐
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8.2 MPEG音频压缩技术
1. 子带编码滤波器组的划分
MPEG-1音频编码器把输入信号变换到32个频域子带中 去。子带的划分方法有两种，一种是线性划分，另一种 是非线性划分
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① 层1的编码器最为简单，编码器的输出数据率为 384 kb/s，主要用于小型数字盒式磁带(digital compact cassette，DCC)
第二 数字视音频技术原理PPT课件
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2.2 数字视频编码技术
2.2.2 视频信号的数字化
1.数字点，
数字化的过程不可能将所有的点逐一进行处理，
实际上是遵循一定的原则选取有限个点进行处
理。采样是使用特定频率的采样脉冲，在每行
的电视信号中等间隔抽取其幅度值。采样使视
频信号在空间位置及时间上离散化，便于数字
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2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
2、量化 对音频信号一般采用16比特或更高的量化
字长进行量化，20比特的量化即把一个采样点 的幅度等物理量分为220=1，048，576个级 别进行比较取值，16比特量化的分辨率也可达 到65536个音量级。量化字越长，记录的声音 就越精确，同时所占的存储空间也会越大。
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2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
和视频信号数字化类似，将模拟声音数字 化同样需要经过采样、量化、编码三个步骤。
第31页/共55页
2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
1、采样 根据奈奎斯特采样定律，采样频率至少是
信号中的最高频率分量的两倍，才能有较好的 还原效果。人耳能听到的频率范围是20Hz20kHz，所以高质量的音频系统其采样频率必须 在40kHz以上，CD即采用44.1kHz的采样频率还 有11.5kHz和22.05kHz、48kHz等采样频率， 22.05kHz只能达到FM广播的声音品质， 44.1kHz则是理论上的CD音质界限，48kHz则更 加精确一些。
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2.4 数字视音频格式
1.PCM编码格式
PCM即脉冲代码调制编码（Pulse Code Modulation ） 的 缩 写 ， 它 是 数 字 音 频 的 鼻 祖 。 其优点主要是保真度高，具有很强的抗干扰性， 在传输中混入的干扰及丢失的数码信号，可在 接收端通过检出错误和纠错，把干扰剔除，补 上丢失的部分，最终使信号恢复原状。
2.2 数字视频编码技术
2.2.2 视频信号的数字化
1.数字点，
数字化的过程不可能将所有的点逐一进行处理，
实际上是遵循一定的原则选取有限个点进行处
理。采样是使用特定频率的采样脉冲，在每行
的电视信号中等间隔抽取其幅度值。采样使视
频信号在空间位置及时间上离散化，便于数字
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2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
2、量化 对音频信号一般采用16比特或更高的量化
字长进行量化，20比特的量化即把一个采样点 的幅度等物理量分为220=1，048，576个级 别进行比较取值，16比特量化的分辨率也可达 到65536个音量级。量化字越长，记录的声音 就越精确，同时所占的存储空间也会越大。
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2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
和视频信号数字化类似，将模拟声音数字 化同样需要经过采样、量化、编码三个步骤。
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2.3 数字音频技术
2.3.2 音频信号的数字化
1、采样 根据奈奎斯特采样定律，采样频率至少是
信号中的最高频率分量的两倍，才能有较好的 还原效果。人耳能听到的频率范围是20Hz20kHz，所以高质量的音频系统其采样频率必须 在40kHz以上，CD即采用44.1kHz的采样频率还 有11.5kHz和22.05kHz、48kHz等采样频率， 22.05kHz只能达到FM广播的声音品质， 44.1kHz则是理论上的CD音质界限，48kHz则更 加精确一些。
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2.4 数字视音频格式
1.PCM编码格式
PCM即脉冲代码调制编码（Pulse Code Modulation ） 的 缩 写 ， 它 是 数 字 音 频 的 鼻 祖 。 其优点主要是保真度高，具有很强的抗干扰性， 在传输中混入的干扰及丢失的数码信号，可在 接收端通过检出错误和纠错，把干扰剔除，补 上丢失的部分，最终使信号恢复原状。
多媒体技术及应用--数字视频技术 ppt课件
5-23
多媒体 视频技术
5.3 数字摄像头与视频卡
⑶颜色深度 24位、30位 ⑷捕获速度 采用最大分辨率的流畅度。 25-30f/s(＜出现延迟或跳帧) ⑸接口方式 USB接口、并口(淘汰产品) (品牌：朗视、创新、罗技等)
5-24
多媒体 视频技术
5.3 数字摄像头与视频卡
3.摄像头的使用
5-25
特点：①AVI采用帧内压缩，可用一般的
视频编辑软件进行编辑。
②提供无硬件视频回
放，其窗口大小和帧率可
根据播放环境调整。
5-10
多媒体 视频技术5Βιβλιοθήκη 1 数字视频基础2.MOV文件
MOV(Movie digital video)文件是 Apple公司在其Macintosh机推出的视频文 件格式，其相应的视频应用软件QuickTime。
多媒体 视频技术
5.3 数字摄像头与视频卡
2.摄像头的性能指标 ⑴摄像传感器件 CCD-电荷耦合器件(高端技术元件) 特点：成像好、灵敏度高、抗震性强 CMOS-互补金属氧化半导体(低端市场) 特点：成本低、反应快、功耗低 ⑵像素分辨率 10万像素→352*288 30-100万像素→640*480以上
5-17
多媒体 视频技术
5.2 运动图像压缩标准
二、MPEG标准概述
MPEG(Moving Picture Experts Group, 运动图像专家组)是在1988年由ISO/IEC联合 成立的工作组，其主要任务是制订各种运动图 像及其伴音信号的数字压缩国际标准。
1.MPEG-1标准
MPEG-1是92年通过的用于1.5Mbps速率 的数字存储媒体运动图像及伴音编码标准。
“轮流传送彩色与存储”(1966年，法国)
数字音视频技术讲义第一章 绪论
1.3数字图像处理的应用实例
1.3.1 伽马射线成像
• 伽马射线成像的主要用途：核医学和天 文观察。 • 在核医学中，这种处理是将放射线同位 素注射到病人体中，当这种物资衰变时 放射出伽马射线，然后用伽马射线检测 器收集到的放射物产生图像。 • ---，
1.3.2 X射线成像
• X射线是最早用于成像的电磁辐射源之一。 • 最熟悉的X射线应用是医学诊断。 • X射线还被广泛用于工业和其他领域，如 天文学。 • X射线管是带有阴极和阳极的真究来源于两个 主要应用领域： 一、为了便于人们分析而对数字音视频进 行改进。 二、为了使专用设备自动理解而对~数据进 行存储、传输与显示。 （本课程一、二、四、五章：视频处理， 3.4.4 NICAM728数字伴音系统）
1.1数字视频图像处理的概念 • 视觉是人类最高级的感知器官。 • 人类视觉感知只限于电磁波谱的波段。-
一、数字音视频终端接收方法的研究 （一）数字视频信号的信源解码 1、数字视频码流输出系统与解复用技术 2、数字视频信源解码的实现方法 （二）数字音频信号的信源解码 1、数字音频码流输出系统 2、数字音频信号的处理方法 （三）数字信号的信道解调 1、基于数字广播的DVB系统 2、STB相关技术及实现方法 二、上海有线电视台数字电视播控系统
数字音视频技术
• 教学目的：本课程是信息与通信专业本科生的专 业选修课程（关于教材），通过学习初步了解与 掌握数字音视频信号编码、解码、制式等，为图 像处理、图像通信打好基础。
• 教学要求：~数字视频概念、应用、基础， ~传输 原理，数字处理的优点，画中画原理， NICAN728数字音频系统，~信号形成和编、解码 原理，图像变换及MATLAB实现等。
• 低级、中级、高级（来区分各个学科）： （1）低级处理：降低噪声的图像预处理、 对比度增强和图像尖锐化。 （2）中级处理：涉及分割以及缩减对目标 物的描述，使其更适应计算机处理。它 以输入是图像，输出是图像的特征为特 点的。 （3）高级处理：涉及在图像中被识别物体 的总体理解，以及执行与视觉相关的识 别函数。
数字视频技术3PPT课件
度信道的一半，所以水平方向的色度抽样率只 是4:4:4的一半
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❖ 对非压缩的8比特量化的视频来说，每个由两个水平方向 相邻的像素组成的宏像素需要占用4字节内存；
❖ 下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
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图3-2 模拟信号理想取样前后的频谱
只要满足取样定理，仍可以从取样信号的频谱中 精确地恢复出原模拟信号。
2、量化
Logo
❖ 量化就是把幅度连续变化的信号变换为幅度离散的信号， 这是模拟信号到数字信号的映射变换。
❖ 显然，一个量化器只能取有限多个量化级，因此量化过程 将不可避免地带来量化误差。
❖ 编码——按照一定的规律，将时间和幅度上离散的信号 用对应的二进制或多进制代码表示。
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❖ 模拟信号数字化框图如图1-1所示，其中fc为滤波器的截 止频率，fs为取样频率。
图3-1模拟信号数字化框图
1、取样
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❖ 如果对一个时间连续信号f(t)进行等时间间隔取样，取
样时间间隔(取样周期)为Ts，取样频率为fs＝1/Ts，设
❖ 存放的码流为: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
❖ 映射出像素点为： [Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
亮度Y的格式为720*576样值，色度Cb、Cr的格式各为 360*576样值，设每个样值8比特编码，一帧画面的数据量为 （720*576*8+ 360*576*8*2）=6635520（bits)
二、4：1：1
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在水平方向上对色度进行4:1抽样，适应于低端用户和消费类产品。
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❖ 对非压缩的8比特量化的视频来说，每个由两个水平方向 相邻的像素组成的宏像素需要占用4字节内存；
❖ 下面的四个像素为: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
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图3-2 模拟信号理想取样前后的频谱
只要满足取样定理，仍可以从取样信号的频谱中 精确地恢复出原模拟信号。
2、量化
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❖ 量化就是把幅度连续变化的信号变换为幅度离散的信号， 这是模拟信号到数字信号的映射变换。
❖ 显然，一个量化器只能取有限多个量化级，因此量化过程 将不可避免地带来量化误差。
❖ 编码——按照一定的规律，将时间和幅度上离散的信号 用对应的二进制或多进制代码表示。
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❖ 模拟信号数字化框图如图1-1所示，其中fc为滤波器的截 止频率，fs为取样频率。
图3-1模拟信号数字化框图
1、取样
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❖ 如果对一个时间连续信号f(t)进行等时间间隔取样，取
样时间间隔(取样周期)为Ts，取样频率为fs＝1/Ts，设
❖ 存放的码流为: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
❖ 映射出像素点为： [Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
亮度Y的格式为720*576样值，色度Cb、Cr的格式各为 360*576样值，设每个样值8比特编码，一帧画面的数据量为 （720*576*8+ 360*576*8*2）=6635520（bits)
二、4：1：1
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在水平方向上对色度进行4:1抽样，适应于低端用户和消费类产品。
数字视频技术4.ppt
▪ 数字信号压缩
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§4.3 视频压缩技术分类
四、从压缩算法分： ▪ 帧内压缩（空间压缩）
• 压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之 间的冗余信息
• 一般采用有损压缩算法 • 压缩后的视频数据仍然可以以帧为单位进行编辑 • 压缩比较低
▪ 帧间压缩（时间压缩）
• 一般是采用无损压缩算法 • 用帧差值算法，通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅
记录本帧与其相邻帧的差值，大大减少数据量
§4.4 数字视频的应用
Logo
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§4.5 视频编码标准发展历程
国际电信联盟ITU
（International Telecommunication Union）
ITU的历史可以追溯到1865年。为了顺利实现国际电报通信，1865年5月 17日，法、德、俄、意、奥等20个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际 电报公约》，国际电报联盟（International Telegraph Union ，ITU）也 宣告成立。
经联合国同意，1947年10月15日国际电信联盟成为联合国的一个专门机 构，其总部由瑞士伯尔尼迁至到日内瓦。
Logo §4.5 视频编码标准发展历程
国际无线电咨询委员会CCIR
(Consultative Committee of International Radio)
CCIR是国际无线电咨询委员会的简称。成立于1927年，是国际电 信联盟（ITU）的常设机构之一。主要职责是研究无线电通信和 技术业务问题，并对这类问题通过建议书。
结论：要使数字电视信号适合于实际存储和传输，必须压 缩数据量，降低传输数据码率。
前提：压缩后图象质量要满足视觉要求。
§4.2 视频压缩可能性
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§4.3 视频压缩技术分类
四、从压缩算法分： ▪ 帧内压缩（空间压缩）
• 压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之 间的冗余信息
• 一般采用有损压缩算法 • 压缩后的视频数据仍然可以以帧为单位进行编辑 • 压缩比较低
▪ 帧间压缩（时间压缩）
• 一般是采用无损压缩算法 • 用帧差值算法，通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅
记录本帧与其相邻帧的差值，大大减少数据量
§4.4 数字视频的应用
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§4.5 视频编码标准发展历程
国际电信联盟ITU
（International Telecommunication Union）
ITU的历史可以追溯到1865年。为了顺利实现国际电报通信，1865年5月 17日，法、德、俄、意、奥等20个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际 电报公约》，国际电报联盟（International Telegraph Union ，ITU）也 宣告成立。
经联合国同意，1947年10月15日国际电信联盟成为联合国的一个专门机 构，其总部由瑞士伯尔尼迁至到日内瓦。
Logo §4.5 视频编码标准发展历程
国际无线电咨询委员会CCIR
(Consultative Committee of International Radio)
CCIR是国际无线电咨询委员会的简称。成立于1927年，是国际电 信联盟（ITU）的常设机构之一。主要职责是研究无线电通信和 技术业务问题，并对这类问题通过建议书。
结论：要使数字电视信号适合于实际存储和传输，必须压 缩数据量，降低传输数据码率。
前提：压缩后图象质量要满足视觉要求。
§4.2 视频压缩可能性
数字音视频技术第1章 概述
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 和综合化。
1．国外发展趋势
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。 （1）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；
（2）传输效率更高、传输质量更优的数字 信号调制、解调技术；
（3）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（HDTV） 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3个途径实现模拟电视向 数字电视的过渡；
（6）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 强和说话定位技术、多声道回声抵消技术 等。
2．我国的现状与差距
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 速度向前发展。
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， 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 频时代。
信息传输速率是指单位时间内传输的信 息量，记为Rb，其单位为比特/秒（bit/s）。 信息传输速率又称为传信率、码率或比 特率。
根据信息量的定义，一个二进制码元 含有一比特（bit）的信息量。 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 含义不同，单位不同。
一个多进制码元所含的信息量为 I=log2m=k(bit)。 式中，m=2k(k=1, 2, 3, …)表示进制数， 如m=4，I=2bit，即一个四进制码元含有 2bit信息量。 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Rb=RBlog2m。
目前，我国音视频行业基本掌握了产 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， 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， 但与先进国家相比，仍有一定差距。