数字音视频技术第1章 概述
第一章 数字媒体技术概论
五、数字媒体技术
数字媒体技术是微电子技术、计算机技术、通信技术相结合的产 物
20世纪90年代，微电子技术的发展，促成高清电视、高保真音响、 高性能录像机和光盘播放机等的出现；
数字化通信技术将传统的通信技术与计算机技术紧密地结合，形 成高速通信网络，使得信息的传输与交互能力得到了很大的提高；
计算机系统集成电路大幅度增加，且运算速度和处理能力越来越 强，特别是个人计算机的发展更加迅猛。
描仪、摄像机和话筒等； 输出类；用来帮助人们进行信息的再现，如
显示器、扬声器、打印机和绘图仪等。
（4）存储媒体
指用于存储表示媒体的物理介质
（5）传输媒体
传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间 的物理通路。 计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和 无线两大类。双绞线、 同轴电缆和光纤是常 用的三种传输媒体。卫星通信、无线通信、 红外通信、激光通信以及微波通信的信息载 体都属于无线传输媒体。
（2）交互性
交互性是指通过各种方式，有效地控制 和使用信息，让使用者完成交互性沟通。
区别于传统的信息交流方法，（看电视、 听广播）
通过数据库检索我们需要的文字、图片等 资料；通过触摸屏进行信息内容的选择和使 用等。
（3）实时性
由于声音、视频图像等是和时间密切相关 的连续媒体，所以数字媒体技术在处理的过 程中必须支持实时性处理，即当用户给出操 作命令时，相应的数字媒体信息都能够得到 实时控制。
一、媒体的定义
媒体：承载信息的载体（Medium） 表示媒体有数字、文字、声音、图形、图像、
动画、视频等。信息是通过媒体进行表示和存 储的，它们之间存在密不可分的关系。 研究的主要是各种各样的媒体表示和表现技术。
一、媒体的定义
《数字媒体技术》教案
《数字媒体技术》教案一、第一章：数字媒体技术概述1. 教学目标让学生了解数字媒体技术的概念、发展历程和应用领域。
2. 教学内容数字媒体技术的定义、发展阶段、关键技术、应用领域。
3. 教学方法讲授法、案例分析法。
4. 教学步骤（1）介绍数字媒体技术的定义和发展历程。
（2）讲解数字媒体技术的关键技术和应用领域。
（3）分析典型案例，让学生了解数字媒体技术在实际中的应用。
二、第二章：数字媒体基本元素1. 教学目标让学生掌握数字媒体的基本元素，包括文本、图像、音频、视频等。
2. 教学内容文本、图像、音频、视频等基本元素的特点和应用。
3. 教学方法讲授法、实践操作法。
4. 教学步骤（1）讲解文本、图像、音频、视频等基本元素的概念和特点。
（2）通过实践操作，让学生了解基本元素的应用方法。
三、第三章：数字媒体创作工具1. 教学目标让学生熟悉常见的数字媒体创作工具，如Photoshop、Premiere、Flash等。
2. 教学内容Photoshop、Premiere、Flash等创作工具的基本功能和操作。
3. 教学方法讲授法、实践操作法。
4. 教学步骤（1）介绍Photoshop、Premiere、Flash等创作工具的基本功能。
（2）通过实践操作，让学生掌握创作工具的基本操作方法。
四、第四章：数字媒体项目管理1. 教学目标让学生了解数字媒体项目管理的流程和方法，提高项目实施效率。
2. 教学内容数字媒体项目策划、实施、监控、评价等环节。
3. 教学方法讲授法、案例分析法。
4. 教学步骤（1）讲解数字媒体项目策划的方法和技巧。
（2）介绍项目实施和监控的关键环节。
（3）分析典型案例，让学生了解项目评价的标准和指标。
五、第五章：数字媒体技术在实践中的应用1. 教学目标让学生了解数字媒体技术在实际中的应用，提高学生的实践能力。
2. 教学内容数字媒体技术在广告、游戏、影视等领域的应用案例。
3. 教学方法讲授法、案例分析法。
《数字音视频处理技术》教学大纲
《数字音视频处理技术》教学大纲《数字音视频处理技术》教学大纲课程名称:数字音视频处理技术学时:64学分:3课程性质:专业选修课考核方式:考查)专业学生开课对象:计算机科学与技术(师范一. 教学目的与要求《数字音视频处理技术》是计算机科学与技术(师范)专业的一门应用性较强的专业选修课程。
随着多媒体技术日益成熟，使用数字音视频处理技术来处理各种媒体在师范生以后的工作过程中显得十分重要。
本课程的目的和要求是:1. 使学生了解数字音视频技术的基本概念，掌握数字音视频技术的基本原理，具备一定的理论知识;2. 使学生掌握专业音视频软件的使用方法，能够进行音视频的采集与编辑操作，并能进行典型的艺术特效处理。
4. 培养学生的审美能力、艺术创造能力和多媒体技术的实际应用能力。
本课程总授课64学时，在第六学期开设，为考查课程，其中理论教学为32学时，实践教学为32学时。
二. 课程内容及学时分配章节内容学时第一章数字音视频处理技术的产生与发展 2第二章音频技术概述 2第三章音频处理 8第四章视频技术概述 2第五章视频处理 12第六章音视频处理技术综合应用 6实验一音视频软件的安装与基本操作 2实验二音频采集与编辑 4实验三数字音频特效与合成 6实验四视频采集与编辑 4实验五数字视频特效 8实验六音视频处理技术综合应用 8合计 64第一部分理论教学第一章数字音视频处理技术的产生与发展(2学时) 主要内容:1. 数字音视频处理技术的基本概念;2. 数字音视频处理技术的产生与发展过程;3. 数字音视频处理的主要研究内容;4. 数字音视频处理的软硬件环境。
要求:1. 了解数字音视频处理技术的基本概念、产生与发展过程;2. 了解数字音视频处理的技术概况和主要研究内容;3. 了解数字音视频处理的软硬件环境要求;4. 了解常见的音视频处理软件及其功能特点。
第二章音频技术概述(2学时)主要内容:1. 声音信号的数字化过程;2. 音频设备的连接与调试;3. 音频处理的特点和技术指标。
第1章VCDDVD机概述
于一体的音像产品。
VCD/DVD机技术
1.1 VCD/DVD机的特点
1.1.2 DVD机的技术特点
DVD最初是指英文Digital Video Disc的缩写，即数字视频 光盘，以区别于VCD。但由于DVD光盘的应用不仅仅局 限于存放电视节目，它也可以用来存储其他类型的数据； 因此，DVD实际应是Digital Versatile Disc的缩写，意思是 指数字多用途光盘。对于一般人们而言，通常所称的DVD 是指DVD光盘或DVD机。
光盘存储容量 播放时间/min 信号形式
约650 MB 约74 数字音频信号
约650 MB 约74 数字音、视频信号
图像压缩标准
图像清晰度/线 兼容性
无
无 无
MPEG-1数据压缩
约250 CD/VCD
MPEG-2数据压缩
约500 CD/VCD/SVCD/DVD
VCD/DVD机技术
1.2 VCD/DVD机的光盘结构
结构和学习VCD/DVD机的工作原理奠定基础。
VCD/DVD机技术
第1章 VCD/DVD机概述
1.1 VCD/DVD机的特点
1.1.1 VCD机的技术特点 VCD是英文Video Compact Disc的缩写，其含义为视频光 盘。VCD机从1993年开始问世，它是集Video（视频）技术、 CD（Compact Disc：数字音频激光唱机）技术及计算机技术
VCD/DVD机技术
1.3 DVD机的使用、操作与选购
DVD机的基本按键与所对应的功能选择如表
按键符号 键 1～10 键，+10 键 键 键 键 键 OPEN/CLOSE 键 NEXT 键 PREV 键 播放 直接播放 暂停 快速向后搜索 快速向前搜索 选择下一个曲目或轨迹 选择上一个曲目或轨迹 停止播放 取出 DVD 光盘 功能选择
潍坊学院数字音视频技术课程0204275教学大纲
潍坊学院《数字音视频技术》课程（0204275）教学大纲适用专业：数字媒体技术专业；总学时：54学时；学分：学分一、说明一、本课程的目的、任务本课程是数字媒体技术专业的一门专业任选课，目的是使学生把握数字音频和数字视频资源的设计和制作进程中常经常使用到的相关技术和技术，把握数字音视频技术的相关硬件设备和软件设计，提高学生动手设计能力及上机操作能力，使学生能利用音视频的相关软件设计相关产品，增强学生学习音视频软件资源设计的信心和爱好。
学完本课程学生应该把握必要的数字音视频基础知识、音频资源的获取及编辑方式、视频资源的获取方式、音视频资源的设计和编辑方式、电子相册的制作和网上流媒体制作等知识。
本课程的要紧内容有：在技术方面，要紧介绍音视频的大体特性、音视频数字化进程、数字录音、数字音视频的获取方式、经常使用格式及转换方式等；在软件方面，涉及Audition 、Premiere Pro cs等软件工具的利用。
二、本课程的教学要求通过本课程的学习，应使学生达到以下要求：（1）把握数字音视频技术的基础知识，明白得相关的要紧概念；（2）把握音频资源的获取方式及编辑处置的方式和软件设计；（3）把握视频资源的获取方式和相应的编辑处置的方式；（4）把握音视频资源的设计方式和编辑技术；（5）把握综合实例的制作思路和设计流程。
教学思路：教学方式要紧采纳多媒体教学手腕，并与实验教学相结合。
依照各章节内容的特点因章节施教，启发式教学贯穿始终。
本课程实践性较强，要求教师在教学进程中要注意课堂教学与实验教学的充分统一。
10学时的实验既有验证性实验又有设计性、综合性实验，通过实验加深学生对数字音视频技术的真正明白得，并熟练把握相关知识。
二、课程内容及课时分派第一章数字音视频基础知识（4学时）一、教学内容（1）数字音频基础知识；（2）数字视频基础知识；（3）视频画面的拍照技术及构图；（4）视频动态画面的剪接技术。
二、教学要求（1）把握声波的特性及听觉特点；（2）把握音频的数字化；（3）把握视觉特性与色彩；（4）把握模拟视频与数字视频和视频的数字化；（5）把握视频拍照三要素、经常使用的拍照方式、视频拍照的大体原那么、经常使用的构图技术；（6）把握镜头剪接遵循的条件和镜头剪接的一样原那么。
数字音视频技术研究
数字音视频技术研究一、数字音视频技术数字音视频技术是指将音频和视频数字化，实现数字流的传输和处理。
随着数字化、网络化和智能化的发展，数字音视频技术应用范围越来越广泛。
1.1 数字音频技术数字音频技术指的是将模拟音频信号转换为数字信号的过程。
数字音频技术主要应用于音频编码、音频传输和音频处理等方面。
在数字音频编码方面，目前主要有MP3和AAC两种编码方式。
其中，MP3采用有损压缩技术，压缩率高，但音质会有所损失；而AAC采用更先进的编码技术，压缩率高且音质相对较好，目前被广泛应用于数字音频媒体文件中。
在数字音频传输方面，主要应用于互联网音乐、广播电视、移动通信等领域。
数字音频传输主要分为流媒体传输和下载传输两种方式。
流媒体传输主要应用于直播、网络电视等领域，下载传输则主要应用于音频文件下载。
在数字音频处理方面，数字音频处理技术可以对音频信号进行采样、滤波、均衡、混响等处理，形成更加优质的音频效果。
数字音频处理器、数字混音器等设备被广泛应用于舞台、录音室等领域，为音频制作提供了更为便捷和高效的技术手段。
1.2 数字视频技术数字视频技术是指将模拟视频信号通过采样、量化、编码等方式转换为数字信号的过程。
数字视频技术主要应用于视频编码、视频传输和视频处理等方面。
在数字视频编码方面，目前主要有H.264、VP9、AV1等视频编码标准。
其中，H.264是目前最为主流的视频编码标准，其压缩能力强，压缩率高，且视频画质相对较好。
在数字视频传输方面，数字视频传输主要应用于在线视频、网络电视、远程监控等领域。
数字视频传输主要采用流媒体传输方式，通过协议如RTSP、RTP等实现视频流的传输和播放。
在数字视频处理方面，数字视频处理技术可以对视频信号进行采样、滤波、降噪、分割等处理，形成更加优质的视频效果。
数字视频处理器、数字录像机等设备被广泛应用于监控、视频制作等领域，为数字视频技术的发展提供了更为丰富和多样化的应用场景。
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。
数字音视频技术：码率控制
数字⾳视频技术：码率控制⼀. 概述1.1 来源及其作⽤为什么要使⽤码率控制？这个问题是由现实产⽣的。
在传输压缩编码视频的时候，必须要考虑两个问题：视频质量和传输带宽，如果带宽⼤，肯定要尽可能传输质量更好的视频；如果带宽低，则需要提⾼压缩⽐，减⼩码流；如果带宽动态变化，那么码流也需要动态改变来适应带宽，总之，码流与带宽紧密相关。
与此同时，我们希望尽可能的得到⾼清晰的还原图像，所以在能接受的视频质量范围内对视频尽可能的压缩来提⾼带宽利⽤率是码率控制的根本。
码率控制的来源知道以后，它的作⽤也就很明显，就是提⾼带宽利⽤率，在保持视频还原清晰度的情形下，尽可能的节省带宽。
视频编码（有损）的⽬标是尽可能多的节省⽐特（码率）的同时尽量保持视频质量，码率控制是平衡码率和质量的重要⼯具。
1.2 ⾯临的问题码率控制是个说起来简单做起来的事情。
之前已经总结过，可以从两个⽅⾯来理解码率控制，⼀是从内容的率失真优化⾓度考虑量化与码率关系，⼆是从信道传输和转移概率的⾓度来分析码率和编码模式的关系。
这两个⽅向都有同样的⼀个问题，与“先有鸡还是先有蛋”类似。
以QP和R的关系为例，为了得到可控的码流，我们需要提前控制QP，但是QP⼜依赖码流来计算给出，所以这个先后问题变成⼀个死循环，需要找到⼀个突破点。
1.3 主要发展为了解决先有鸡还是先有蛋的问题，我们找到⼀个突破⼝，既然理论的⽅法被证明是很难⾛通，那么可以选择⾛数值模拟的⽅法，通过⼀系列的实验，得到⼀系列的经验公式，尤其是选取⼀个合适的初始值，进⽽破解鸡还是蛋的问题。
在选择实验模拟这条路之后，突然有了很多的思路可以去做，⾸先是和理论结合最紧密的部分：概率分布。
通过计算不同概率分布下的率失真函数，得到⼀系列经验公式和参考模型，在利⽤DCT变化对亮度和⾊度系数进⾏处理后，最优模拟是拉普拉斯分布以及⼀部分⾼斯分布。
通过计算可以得到常⽤的6中R-D模型，⽽这些基础模型⼜被进⼀步演化成不同的码率控制算法。
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（5）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。 （7）便于与其他数字设备融合。 （8）易于集成化和大规模生产，其性能一 致性好，且成本低。
1.2 数字音视频系统的组成
图1-1
数字音视频信息系统模型
1．数字音视频信息处理
（1）信息处理
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， 信息安全与授权等方面的内容。
数字音视频技术
第1章 概述
1.1
数字音视频技术的基本概念与主要特点
1.2
数字音视频系统的组成
1.3
数字音视频系统的业务与应用
1.4
数字音视频技术的发展趋势
1.1 数字音视频技术的基本概念与主要特点
（1）传输效率较高。 （2）信息传输存储灵活方便。 （3）信息传输存储的可靠性高。 （4）抗干扰能力强。
（2）可靠性
数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 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 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Pe，码元差错 概率简称误码率。
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 比值，记为Pb。 信息差错概率又称为比特差错概率或 误比特率。
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。
2．数字视频处理系统
图1-2是数字化视频处理系统的模型， 由5个功能模块构成：输入模块、输出模块、 存取/通信模块、控制与存储模块，以及作 为核心的视频处理模块。
（1）视频输入设备
图1-2
视频处理系统模型
（2）视频输出设备 （3）存储与控制设备 （4）用户存取/通信设备 （5）视频处理设备
3．数字语音信息处理系统
（2）信息的数字化处理
数字信号处理（Digital signal Processing，DSP）技术通常是指利用计 算机或/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、 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 号形式。
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 息，使信号变换成更便于人们识别和理解 的形式。
数字语音信息处理系统的构成与数字视 频/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 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、 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。
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 电声技术、电子技术、微电子技术、数 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。
（1）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 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 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 域网的ISDN网接口卡解决局域网和远程网 的多媒体通信问题。
4．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 播音视频信息。
（1）有效性
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 用码元传输速率或信息传输速率来进行度 量。
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s） 内传输的码元数目，记为RB，其单位为波 特（baud或B），它反映了数据的调制信号 波形变换的频繁程度。
（3）保密性
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 在系统中传输/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
（4）便利性
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 的简捷程度。
1.3 数字音视频系统的业务与应用
1．在广播电视与消费类电子产品中 的应用 2．在多媒体计算机中的应用
这种方式就是多媒体个人计算机（MPC） 的标准和结构。
图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
图1-4
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 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CPU芯片中。
3．在多媒体通信中的应用
（1）会议业务 （2）谈话业务 （3）分配业务 （4）检索业务 （5）采集业务 （6）消息业务
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Pe=Pb，但 含义不同。
导致数字信息在传输/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 及其在传输/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 可靠性的方法。
目前，主要有三类方法：选择合理的 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）。
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 今，一种称为“信息电器（Information Appliance，IA）”的新理念被列入信息技 术开发的议程。
多媒体应用主要包括以下方面。 （1）办公自动化。 （2）远程会议。 （3）交互式电视与视频点播。 （4）交互式影院与数字化电影。
（5）出版。 （6）信息查询。 （7）数字化图书馆。 （8）家庭信息中心。
（9）远程教育。 （10）远程医疗。 （11）协同工作。 （12）媒体空间与赛博空间。
1.4 数字音视频技术的发展趋势