多媒体通信原理第2章
多媒体通信教材全套——第1章
第1章 多媒体通信技术概论 2. 影响网络性能的因素 (1) 吞吐量 吞吐量 网络故障。 网络拥塞。 瓶颈。 缓冲区容量。 流量控制。 (2) 差错 差错 位出错。 分组丢失和乱序。 (3) 延迟 延迟
第1章 多媒体通信技术概论
1.3.2 多媒体通信的性能需求 多媒体通信的性能需求
1. 吞吐量需求 高传输带宽需求。 大缓冲容量需求。 流量需求。 2. 可靠性需求 3. 延迟需求 延迟需求
第1章 多媒体通信技术概论 为了更好地支持多媒体通信, 无论是局域网还是广域网都呈 现出高速化的发展态势。目前, 网络的传输速率已经达到10 Gb/s, 为多媒体通信提供了高带宽的保证。 对于局域网, 可提供100 Mb/s及以上传输速率的高速网络技 术 有 : 快 速 以 太 网 (100BASE-T) 、 千 兆 位 以 太 网 、 光 纤 环 网 (FDDI)、 100VG[CD*2]AnyLAN以及ATM网络等, 这些网络都是 标准化的, 在实际中已得到广泛的应用。 此外, 万兆位(10 Gb/s)以 太网已经研制成功, 不久将出台有关的国际标准。从支持QoS的 角度, 100VG-AnyLAN、 FDDI以及ATM等网络都具有一定的支 持能力, 只是程度不同而已。其中，ATM对QoS的支持最为充分。 各种以太网都不提供QoS支持能力。
第1章 多媒体通信技术概论 由于局域网通过高速交换式网络技术能够较容易地解决网络 带宽和延迟问题, 对多媒体通信的支持比较充分，因此多媒体通 信技术的重点是解决广域网支持多媒体流的综合传输和QoS问题。 近几年, 相继推出了一些以光纤为传输介质的广域网, 如同步光纤 网(SONET)、 同步数字序列(SDH)和密集波分复用(DWDM)等, 其传输速率已达10 Gb/s, 大大改善了广域网的拥挤状况。 随着Internet的发展, 大量的话音和视频信息需要在基于分组 交换的数据网上传输, 这就需要在网络基础结构上解决数据、话 音和视频流的综合传输和资源协调问题, 实现各种应用的有机集 成, 使整个广域网络具有高度的适应性、 开放性和可伸缩性。
《通信原理》樊昌信曹丽娜编著第六版课件第2章课件
调幅信号的产生
调幅信号的产生可以采用相乘器或非线性变换器 ，常用的调幅方法有普通调幅（AM）和双边带 调幅（DSB）。
调幅信号的解调
调幅信号的解调可以采用包络检波或同步检波等 解调方法。
角度调制
角度调制的基本原理
角度调制是通过改变高频载波信号的相位或频率，来反映低频调制信号的变化。
《通信原理》樊昌信 曹丽娜编著第六版课 件第2章课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 通信系统的基本概念 • 信号与频谱 • 信道与噪声 • 模拟调制系统 • 数字调制系统 • 模拟信号的数字化传输
01
通信系统的基本概 念
通信系统的组成
发送器
将信源产生的信息转换为适合 传输的信号，如调制器等。
接收器
接收信道传输的信号并将其还 原为原始信息，如扬声器、显 示器等。
信源
产生需要传输的信息的设备， 如话筒、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人。
通信系统的分类
有线通信
利用导线传输信号的通信方式 ，如电话线、光纤等。
由于非线性元件引起的信号波形失真 ，表现为高次谐波分量。
傅立叶变换
傅立叶变换的定义
将时域信号转换为频域信号的一种数学方法。
傅立叶变换的性质
包括线性性、时移性、频移性、对称性等。
傅立叶变换的应用
在通信、图像处理、音频处理等领域有广泛的应 用。
01
信道与噪声
信道的定义与模型
信道定义
信道是通信系统中的传输媒介，负责传输信息信号。
多媒体通信技术第二章(第1讲)
9
10
“顺时钟”转 or 向“逆时针”转？
11
12
2 1 5 6 8 10 12 顺时针 旋转90o 13 11 7
3 4 顺时针 旋转90o
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5 6
1
13 11 14
8 7 9 4 3
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顺时针 旋转90o 顺时针 旋转90o
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13
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光波是电磁波。电磁波的波长从10-14米（宇宙 射线）到1012米（交流电导线辐射），范围很 米（交流电导线辐射） 范围很 大。光波只是电磁波中很小的一部分 光波只是电磁波中很小的一部分。人通过 眼睛接收光波 产生视觉。 眼睛接收光波，产生视觉
55
视觉系统对于颜色和亮度的响应特性 （各个波长的光的强度相等情况下）
56
（3）彩色的隐蔽效应 在亮度变化剧烈的背景上，例如在黑白跳变的边沿上，人眼对 色彩变化的敏感程度明显地降低。类似地，在亮度变化剧烈的 类 ，在 背景上，人眼对彩色信号的噪声（例如彩色信号的量化噪声） 不易察觉 这些都体现 亮度信号对彩 信号的掩蔽效应 也不易察觉。这些都体现了亮度信号对彩色信号的掩蔽效应。
所以电影中，普遍采用的标准是每秒钟向银幕上投射24幅画面， 而在每幅画面停留的时间内 用 个机械遮光阀将投射光遮挡 而在每幅画面停留的时间内，用一个机械遮光阀将投射光遮挡一 次，从而得到每秒48次的重复频率，使观众产生连续、不闪烁的 亮度感觉。
46
人们也曾作过用遮光阀将每幅画遮挡两次的实验，这时可以在不 产生闪烁感觉的前提下将每秒钟投影的画面幅数减少到16，从而 能够进 步缩短电影拷贝所需的胶卷的长度。 能够进一步缩短电影拷贝所需的胶卷的长度。 但是，每秒种投影16幅画面时，对于速度稍高的运动物体，由于 前一幅画面和后一幅画面中的物体在空间位置上的差别过大，会 产生像动画片那样的动作不连续的感觉。
多媒体通信技术原理与应用
多媒体通信技术原理与应用多媒体通信技术的发展在现代社会中起到了至关重要的作用。
它不仅使人们能够以更加方便快捷的方式进行信息传递和交流，还为许多行业提供了更广阔的发展空间。
本文将介绍多媒体通信技术的原理及其在不同领域中的应用。
一、多媒体通信技术的原理多媒体通信技术是指通过网络等传输介质，将文字、图像、音频、视频等多种形式的信息进行传输和交流的技术。
它的核心原理是数据的压缩与传输。
1. 数据压缩为了提高多媒体数据的传输效率，通信技术中采用了数据压缩技术。
数据压缩分为无损压缩和有损压缩两种方式。
无损压缩能够无损地还原原始数据，而有损压缩则通过牺牲一定的细节信息来获得更高的压缩比。
2. 数据传输多媒体数据传输主要依靠网络进行。
目前常用的网络技术有有线网络和无线网络两种。
有线网络通过电缆或光纤进行数据传输，具有较高的带宽和稳定性；而无线网络使用无线电波进行数据传输，具有便携性和灵活性。
二、多媒体通信技术在不同领域中的应用1. 教育领域多媒体通信技术为教育领域带来了巨大的变革。
通过网络课堂和远程教育平台，学生可以在任何时间、任何地点接受教育。
教师可以通过音频、视频等多媒体手段进行教学，提高教学效果。
同时，学生可以通过互动学习的方式更好地理解和掌握知识。
2. 娱乐领域多媒体通信技术为娱乐领域带来了全新的体验。
通过互联网，人们可以随时随地观看电影、听音乐、玩游戏等。
音频和视频的高清传输使得用户可以享受更加逼真的视听效果。
此外，虚拟现实技术的发展也为娱乐行业带来了新的突破，人们可以在虚拟世界中进行身临其境的体验。
3. 通信领域多媒体通信技术在通信领域中发挥着重要作用。
通过互联网电话、视频会议等技术，人们可以以更低的成本进行远程通信。
音频和视频的传输使得交流更加直观，能够提高沟通效率。
此外，多媒体通信技术还为实时互动、实时共享等应用提供了基础支持。
4. 医疗领域多媒体通信技术在医疗领域的应用越来越广泛。
远程医疗平台使得医生可以通过互联网对患者进行远程诊断和治疗。
多媒体通信技术ppt课件
多媒体通信技术是多媒体技术、计算机技术、通信技术和网络 技术等相互结合和发展的产物。
多媒体通信系统同时具有以下三个特征：
集成性 交互性 同步性
集成性：主要是对各类信息进行存储、传输、 处理、显现的能力。
1）内容数据信息：文本、图形、静止图像与 二值图像、声音、运动图像 。
2）多媒体和超媒体信息：是结构化信息，由 结构框架+内容数据组成。
（7） 其他冗余
4. 压缩的种类 无损压缩
也称为冗余压缩或无失真压缩。冗余压缩法去掉或者减 少了数据中的冗余，但这些冗余数据是用特定的方法重新插 入到数据中。冗余压缩是可逆的，它能保证百分之百地恢复 原始数据。
在多媒体技术中，一般用于文本的压缩。但这种方法压 缩比较低。常用的压缩编码方法有LZW编码、行程编码、霍 夫曼（Huffman）编码等，压缩比一般在2：1~5：1之间。
信息压缩的可行性
（6）视觉听觉冗余 视觉听觉冗余是指人的视觉、听觉分辨率低于实际图 象、音频的分辨率所产生的冗余。
例如，人的视觉对灰度等级的分辨率是2个等级，而一般 图象量化所采用灰度等级是2等级。
例如， 人的视觉对于图像边缘的急剧变化不敏感， 对 图像的亮度信息敏感， 对颜色的分辨率较弱等。 因 此， 如果图像经压缩或量化发生的变化（或称引入 了噪声）不能被视觉所感觉， 则认为图像质量是完 好的或是够好的， 即图像压缩并恢复后仍有满意的 主观图像质量。
另一由于引入与时间有关的媒体而形成的重要特 点
数据量大
多媒体系统需要大量的存储空间来存放复杂类型 的数据
多媒体数据的交互性 码率可变、突发性强
人们讲话时的停顿、 所传场景图像中物体的运动 等都会形成码流速率的波动， 而且这种波动往往呈 现出极强的突发性。
多媒体通信原理技术及应用
多媒体通信原理技术及应用
多媒体通信技术是一种能够同时传输多种数据类型（如音频、视频、
图像等）的通信技术。
它主要包括通信原理、编解码技术、协议设计等方面。
在多媒体通信的基础上，各种应用场景得以延伸，例如视频会议、在
线教育、远程医疗、网络游戏等。
这些应用都需要高品质、低时延的通信
服务。
多媒体通信的技术及应用包含了以下方面的内容：
1.信号处理技术：包括音视频信号压缩、解压、滤波、降噪等处理技术。
2.网络通信协议：如TCP/IP协议、RTSP协议、H.264协议等，它们
能够保证多媒体数据的高质量传输和实时性。
3.码流控制和网络流控技术：包括拥塞控制、带宽控制、QoS等。
4.语音识别、图像识别：可以实现人机交互、语音导航、图像识别等
需要多媒体技术的应用。
5.应用领域：包括视频会议、虚拟现实、在线教育、远程医疗、直播、网络游戏等应用领域。
总之，多媒体通信技术及应用已经成为了现代通信行业的重要组成部分，它不断地推动着社会信息化的进程。
通信原理多媒体教案
通信原理多媒体教案第一章：通信系统概述1.1 通信系统的概念介绍通信系统的定义和基本组成解释通信系统的作用和重要性1.2 通信系统的分类介绍有线通信系统和无线通信系统的区别和特点介绍模拟通信系统和数字通信系统的区别和特点1.3 通信系统的基本参数介绍通信系统的传输速率、传输带宽、信号噪声比等基本参数第二章：信号传输与调制2.1 信号传输的基本概念介绍信号传输的定义和基本原理解释信号传输中的信号衰减和信号反射等现象2.2 调制的基本概念介绍调制的定义和目的解释调制的作用和重要性2.3 调制技术介绍模拟调制和数字调制的基本技术解释调幅、调频、调相等调制技术的原理和应用第三章：信号接收与解调3.1 信号接收的基本概念介绍信号接收的定义和基本原理解释信号接收中的信号滤波和信号放大等过程3.2 解调的基本概念介绍解调的定义和目的解释解调的作用和重要性3.3 解调技术介绍模拟解调和数字解调的基本技术解释解调过程中的信号恢复和误差校正等方法第四章：数字通信系统4.1 数字通信系统的概念介绍数字通信系统的定义和特点解释数字通信系统的优势和应用领域4.2 数字信号传输与编码介绍数字信号传输的基本原理解释数字信号编码和纠错编码的方法和作用4.3 数字调制与解调技术介绍数字调制和解调的基本技术解释数字调制和解调的应用和优势第五章：通信系统的性能评估5.1 通信系统的性能指标介绍通信系统的传输速率、误码率、信号噪声比等性能指标5.2 通信系统的性能评估方法介绍通信系统的性能评估方法和评估指标解释通信系统的性能优化和改善策略5.3 通信系统的性能改进技术介绍通信系统的性能改进技术和方法解释调制技术、编码技术、信号处理技术等对通信系统性能的影响第六章：无线通信原理6.1 无线通信概述介绍无线通信的定义、原理和应用领域解释无线通信的优点和挑战6.2 无线通信频谱与信道介绍无线通信频谱的划分和分配解释无线通信信道的特性及其对通信的影响6.3 无线通信标准与技术介绍常见的无线通信标准（如Wi-Fi, Bluetooth, 4G, 5G等）解释无线通信技术（如MIMO, OFDM, SC-FDMA等）的工作原理和应用第七章：信号处理与滤波技术7.1 信号处理概述介绍信号处理的基本概念和目的解释信号处理在通信系统中的应用7.2 滤波器的基本原理介绍滤波器的类型和特性（如低通、高通、带通、带阻等）解释滤波器的设计方法和应用7.3 信号处理技术介绍信号处理技术（如傅里叶变换、小波变换等）解释信号处理技术在通信系统中的应用和优势第八章：信道编码与错误控制8.1 信道编码的基本概念介绍信道编码的定义和目的解释信道编码在通信系统中的重要性8.2 常见的信道编码技术介绍常见的信道编码方案（如卷积编码、汉明编码、里德-所罗门编码等）解释这些编码技术的工作原理和应用8.3 错误控制与纠正介绍错误控制的基本概念和方法解释错误控制技术（如前向纠错、自动重传请求等）第九章：网络安全与保密通信9.1 网络安全的基本概念介绍网络安全的定义和重要性解释网络安全中的威胁和攻击手段9.2 保密通信原理介绍保密通信的定义和基本原理解释保密通信的关键技术和方法9.3 加密算法与通信安全介绍常见的加密算法（如DES, AES, RSA等）解释加密算法在保密通信中的应用和选择因素第十章：现代通信技术与发展趋势10.1 现代通信技术概述介绍现代通信技术的发展和应用领域解释现代通信技术的关键组成部分10.2 5G与未来通信技术介绍5G通信技术的特点和应用场景探讨未来通信技术的发展趋势和挑战第十一章：光纤通信原理11.1 光纤通信概述介绍光纤通信的定义、原理和优势解释光纤通信在现代通信系统中的应用11.2 光纤与光波介绍光纤的组成、结构和传输特性解释光波在光纤中的传输原理和损耗因素11.3 光纤通信系统与技术介绍光纤通信系统的基本组成和工作原理解释光纤通信技术（如波分复用、光放大器、光纤传感器等）第十二章：卫星通信原理12.1 卫星通信概述介绍卫星通信的定义、原理和应用领域解释卫星通信的优势和挑战12.2 卫星通信系统与组件介绍卫星通信系统的基本组成和工作原理解释卫星、地面站、卫星控制中心等组件的功能和重要性12.3 卫星通信技术与应用介绍卫星通信技术（如卫星传输、多址技术、卫星定位等）解释卫星通信在军事、民用、商业等领域的应用第十三章：多媒体通信原理13.1 多媒体通信概述介绍多媒体通信的定义、原理和特点解释多媒体通信在现代通信系统中的应用13.2 多媒体数据压缩与传输介绍多媒体数据压缩的必要性和方法解释多媒体数据在通信过程中的传输和处理技术13.3 多媒体通信系统与标准介绍多媒体通信系统的基本组成和工作原理解释多媒体通信标准（如H.323, SIP, MPEG等）第十四章：通信系统仿真与建模14.1 通信系统仿真的概念介绍通信系统仿真的定义和目的解释通信系统仿真在设计和优化中的重要性14.2 通信系统建模方法介绍通信系统建模的基本概念和方法解释数学建模、计算机仿真等在通信系统中的应用14.3 通信系统仿真软件与应用介绍常见的通信系统仿真软件（如MATLAB, NS-2等）解释这些仿真软件在通信系统设计与优化中的应用案例第十五章：通信系统的未来发展趋势15.1 通信技术融合与创新介绍通信技术与其他领域的融合（如物联网、大数据等）解释通信技术创新对通信系统发展的影响15.2 通信系统的智能化与自适应介绍通信系统智能化与自适应的概念和特点解释智能化通信系统在网络优化、资源分配等方面的优势15.3 通信系统的可持续发展探讨通信系统在环境保护、能源节约等方面的责任解释可持续发展在通信系统设计、运营和管理中的应用重点和难点解析本文主要介绍了通信原理多媒体教案，涵盖了对通信系统的基本概念、信号传输与调制、信号接收与解调、数字通信系统、通信系统的性能评估、无线通信原理、信号处理与滤波技术、信道编码与错误控制、网络安全与保密通信、现代通信技术与发展趋势、光纤通信原理、卫星通信原理、多媒体通信原理、通信系统仿真与建模以及通信系统的未来发展趋势等方面的内容。
多媒体通信原理
空间冗余度
多媒体数据压缩编码的可行性
2. 时间冗余性 －如：视频序列中相邻两帧画面的内容通常 都非常接近 －如：音频序列中相邻两个采样值非常接近
3.其他一些冗余性： －结构冗余性 －知识冗余性 －视觉冗余性 －听觉冗余性
时间冗余度
人眼的视觉特性
对图像的边界和轮廓比对图像内部的内 容更敏感
对图像中的亮度分量比对色度分量更敏 感
对低频分量比对高频分量更敏感 眼睛具有视觉误差，由此才可以产生视
频 两只眼睛具有视角差，由此产生出3维
图像
多媒体数据压缩编码的可行性
信源数据等于信息量和信息冗余量之和。 去除这些冗余量，只保存或者传输有用 的信息量，则可以在保证语音、数据和 视频质量的前提下，实现数据的有效压 缩。
2.1.3 多媒体数据压缩编码的理论基础
xi和xi’分别对应原信号和重建信号，N2为总信息数 量。
压缩编码算法的性能评价指标
保真性：
客观保真性：将均方误差作为由数据压缩而产生 的噪声能量，定义压缩信噪比为
PSNR
10
lg
x2 max
MSE
主观保真性：在规定的观测条件（图像尺寸、对
比度、亮度、观测距离等）下，对一组标准图像
压缩前后的质量进行对比的主观评定标准。具体
其中，H(X)的单位为bit,-log2p(xi)表示包含 在xi中的信息量。
多媒体数据压缩编码的理论基础
Shannon理论认为：信源中所含有的平均 信息量（熵）是进行无失真压缩编码的理 论极限。
如果设计的编码方法的码字平均长度最接
近熵，则说明该编码方法是最佳的。
例如：某信源 X 1x12,,1x24,,1x38,,1x48
质量）的图像数据。 常见方式：游程（Run-length）编码,Huffman编
多媒体技术原理及应用
系 统控制
会议电视终端设备A
G.703
用 户 / 网 络 接 口
会议电视 终端设备B
传 MCU 输
信 道
会议电视 终端设备C
ITU多媒体通信标准
ITU从1990发布了H系列、G系列、T系列等规范， 形成了多媒体视频会议系统标准体系，解决了不 同系统的互通问题。
H.320系统的其他相关协议包括： H.243 –—多个终端与MCU之间的通信规程； H.230 –—帧同步控制与指示信号； H.233 –—视听业务的加密系统； H.234 –—视听业务的密钥管理与认证； H.281 –— 会议电视远端摄像机控制规程。 等等
传统的X.25分组交换网非常适合于数据传输， 但 存在着传输速率低、网络时延大、吞吐量小以及通 信费用高等缺点， 很难满足多媒体通信的要求。 新的分组交换技术， 如帧中继(FR)、ATM等提高 了分组交换技术的性能。
其中FR是一种支持HDLC规程的宽带数据业务标准， 它一方面继承了X.25的优点， 如提供统计复用功 能、永久虚电路、交换虚电路等， 另一方面又改 进了X.25的性能。
9.4.3 B-ISDN及ATM
1. B-ISDN
B-ISDN的宽带业务常指其传输速率超过一次群 速率的业务。
可利用H21(32.768Mbps)， H22(43～45Mbps)， H4 (132 ~138.24 Mbps)等固定速率通路来传送以 动态图像为主的编码信息， 其中H21，H22适合 传送现有的广播电视信号， H4用来传输HDTV 信号。
或LAN(384K)。 (3)可视电话型–— PSTN(28.8，33.6K)。
1990年12月，ITU-T批准了在窄带ISDN上进行视听业务 的标准H.320建议
多媒体通信原理
第1章多媒体通信综述1.多媒体技术的发展：三网合一：通信网络，计算机网络，电视网络2.媒体：是信息的载体，包括感觉媒体，表示媒体，显示媒体，存储媒体，传输媒体多媒体：融合两种或两种以上媒体的信息交流和传播媒体。
特点：信息量巨大，数据类型的多样性与复合性，数据类型之间的区别大，数据处理复杂多媒体技术：指计算机交互式综合处理多种媒体信息，如文本，图形，图象，声音，视频等，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。
3.多媒体通信的特性：集成性，交互性，同步性，实时性多媒体通信中的关键技术：多媒体压缩编码技术，多媒体传输与协同处理技术，一网多业务技术，多媒体存储技术，多媒体数据库技术第2章数据压缩编码基本理论2.1理论基础：仙农信息论：信源中所含有的平均信息量（熵）是进行无失真压缩编码的理论极限。
只要不低于该极限，就总能找到某种编码方法去任意的逼近熵。
例题P192.2数据压缩的基本方法：有损压缩（预测编码，变换编码，子带编码，统计编码，基于模型的压缩编码，神经网络编码，分形编码和小波编码），无损压缩（Shannon-Fano编码，Huffman编码，游程编码，LZW编码，算术编码）。
2.3小波编码：将原图像信号分解成不同的频率区域，用持续的压缩编码方法根据人的视觉，图像的统计，细节和结构等特性，对不同的频率区域采用不同的压缩编码方法，从而减少数据量。
特点：弥补了傅里叶变换的不足例题P27第3章音频媒体的压缩编码标准与技术3.1 音频信号的数字化：即模数转换，先采样，后量化数字化过程中的两个重要参数：采样频率，采样精度3.2 音频编码技术分类：波形编码，音源编码，混合编码第4章视频信息的压缩编码标准与技术4.1 视频信号的数字化：有图像中像素位置的离散化（采样），所得采样值的离散化（量化），PCM编码三个过程。
4.2 视频压缩编码的分类P46图4.3 视频信息压缩编码标准体系：H.26X, MPFG-X, JPEG-X4.4 JPEG标准：国际标准化组织制定的静态影像压缩标准。
多媒体技术原理及应用(马华东第二版)第二章
文件体 对象素数据采用行程长度编码, 由包含 Keybyte和Databyte的包组成。分2种情况:
(1) 若Keybyte最高位为11, 则低6位为重复次数。但最多重 复63次, 若个完全时间上独立的过程,因而存在时间冗余。
信息熵冗余
信息熵是指一组数据所携带的信息量,它定义为：
H=-∑i=0N-1Pilog2Pi N为数据类数或码元个数, Pi为码元yi发生的概率. 为使信息编码单位数据量d接近于或等于H,应设：
d=∑i=0N-1Pib(yi) 其b(中yi)b=(-ylio)是g2P分i. 配实给际码一元般y取i的b比(y0特)=数b(y, 1理)=论…上=b应(y取K-1). 例如, 英文字母编码码元长为7bit, 即 b(y0)=b(y1)= … =b(yK-1)=7, 这样d必然大于H, 由此 带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余。
标记号(2B, 版本信息);
指向第一个参数指针表的编码(4B)。
参数指针表
由每个长为12B参数块构成, 描述压缩种类、长 宽、彩色数、扫描密度等参数。
较长参数(如调色板)只给出指针, 参数放在参数数 据表中。其结构定义如下：
typedef struct { int tag-type; int number-size; long length; long offset; }TIF-FIELD;
其他冗余
例如由图象的空间非定常特性所带来的冗余。
2.4 常用的数据压缩技术
根据解码后数据与原始数据是否完全一致，
数据压缩方法划分为两类：
模拟信号不适合数字计算机加工处理。
数字化处理：巨大的数据量
多媒体通信原理第2章
采样频率越高，采样精度越大，则数字 化声音效果越好，但是需要的存储量就 越大。因此在实际应用中，需要折中考 虑声音质量和存储量的问题。
PCM 数据序列 声卡使用的音频文件格式 微软使用的波形音频文件格式 NeXT计算机使用的波形音频文件格式 苹果计算机使用的波形音频文件格式
MIDI 文件格式 微软使用的MIDI 文件格式
声音质量的度量
声音质量的度量分为：客观质量度量和主 观质量度量。
声音客观质量的度量用信噪比来展开：
信噪比越大，声音质量越好；反之，信噪比越小， 声音质量越差
分量，将这些分量在信道中传输。
音频信号压缩编码的可行性与分类
接收方基于收到的数据进行语音重建：将收到的数 据中的频率分量作为语音的基频，产生一系列脉 冲作为浊音，用噪声发生器的输出作为清音。
此方法可以将语音的传输速率降低至3Kb/s。
混合编码：
如：利用语音识别和语音合成系统构建的语音压缩。
模拟语音信号
根据压缩编码思想的不同，把音频编码 技术分为三类：
（1）波形编码（Waveform Coding） （2）源编码（Source Coding） （3）混合编码（Hybrid Coding）
衡量语音编码性能的主要因素有：
编码质量； 编码速率； 算法复杂度。
音频信号压缩编码的可行性与分类
波形编码：
音频信号压缩编码的可行性与分类
对于高质量和长时间的音频数据，由于 数据量都特别大，为了有效地存储和传 输，需要进行压缩编码。
通信原理实验多媒体课件
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/12/19
通信原理实验多媒体课件源自通信原理实验多媒体课 件2020/12/19
通信原理实验多媒体课件
•通信原理实验精品课程
• 通信原理实验室始建于1989年，当时作为《通信原理》配套的课内实践 教学环节并未独立开课；《通信原理实验》课程从1992年我校通信工程专业设 立时开始独立设置，是通信工程专业实践教学环节的主要专业基础课。实验室 从成立时只有3-4组实验设备；1995年扩建为10组，只能满足本专业学生的需 要；在1998年又改扩建为20组，开始向其它专业开放；随着高校扩招学生人 数不断增加，在2007年再次改扩建成,把原来更多以验证性实验的教学模式， 转化为以设计性实验为主的硬件实验教学工作上。 • 近年来，课程建设取得了较大进展，完善了课程基本环节，制定了《通信 原理实验》课程教学大纲，自制了多套实验设备，自编了 《通信原理实验》教 材。经过多年的实践和完善，合理的安排实验内容，使实验既围绕理论课程的 教学内容，又联系实际应用。实验指导教师也有原来的1人专职发展到现在专兼 职教师8人。课程组教师在教学中能及时将科研和学科最新发展成果引入教学中, 使学生了解学科前沿，获取更多的信息；同时注重将工程应用引入《通信原理 实验》教学中,使学生能够更深层次地理解理论教学内容,培养学生发现问题、分 析问题、解决问题的能力。另外，教师授课时注重将素质教育融于课堂教学之 中，注重学生实践能力和创新精神的培养，发现和开发蕴藏在学生身上的潜在 的创造性能力。
通信原理实验多媒体课件
实验目录
•实验平台模块简介 •CPLD可编程数字信号发生 器•抽样定理和PAM调制解调 •脉冲编码调制解调 •增量调制编译码系统 •码型变换实验 •计算机数据通信实验 •FSK调制与解调实验 •系统与二次开发
多媒体通信原理
多媒体通信原理多媒体通信原理是指在通信过程中，通过将不同类型的多媒体数据（如声音、图像、视频等）转换为数字信号，并利用数字信号传输技术进行传输和接收的一种通信方式。
多媒体通信原理的核心是将多媒体数据进行数字化表示和编码，并通过网络传输到接收端进行解码和还原，以实现高质量的多媒体数据传输和交流。
多媒体通信原理的基本过程包括：多媒体数据的采集和编码、数据的传输和接收、数据的解码和还原。
首先，对于不同类型的多媒体数据，需要通过相应的传感器或设备进行采集和录制。
例如，音频数据可以通过麦克风进行采集，图像数据可以通过摄像头进行采集，视频数据可以通过摄像机进行录制。
采集到的原始多媒体数据通常是模拟信号，需要经过模数转换器进行模拟数字转换，将其转化为数字信号。
接下来，对于数字信号要进行编码处理，以便在通信过程中进行传输。
通常使用的编码方法包括无损编码和有损编码。
无损编码是指对数据进行压缩，并保持数据的原始质量，常见的无损编码方法有无损音频编码（如PCM编码）、无损图像编码（如无损JPEG编码）。
有损编码是指对数据进行更加强烈的压缩，以减少传输带宽和存储空间，但会引起一定程度的数据质量损失，常见的有损编码方法有有损音频编码（如MP3编码）、有损图像编码（如JPEG编码）。
然后，编码后的数字数据通过通信网络进行传输。
在多媒体通信中，通常使用的传输协议包括实时传输协议（RTP）和实时传输控制协议（RTCP），这些协议能够保证数据的实时性和可靠性。
最后，接收端接收到传输的数据后，需要进行解码和还原，将数字信号转换为原始的多媒体数据，并通过显示设备（如扬声器、显示器）进行音频和图像的输出。
解码过程包括解码器对数据进行解码和解压缩，将数据还原为原始的多媒体格式。
总结起来，多媒体通信原理通过将多媒体数据进行数字化表示和编码，利用数字信号传输技术进行传输和接收，通过解码和还原将数据转换为原始的多媒体格式，从而实现高质量的多媒体数据传输和交流。
通信原理多媒体教案
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通信原理 2004年 第5页
第六章
西安电子科技大学
通信工程学院
目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制( PCM )和增
量调制（△M）。采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如
下图所示：
模拟 信息源
抽样,量化 和编码
数字 通信系统
译码和 低通滤波
m(t)
{Sk}
模拟随机信号 数字随机系列
{Sk} 数字随即序列
TS n
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通信原理 2004年第24页
6.2 脉冲振幅调制(PAM)
西安电子科技大学
通信工程学院
2
2
其频谱图与理想抽样（采用冲激序列抽样）的频谱图非常
相似，也是由无限多个 s 2H 的 M() 频谱之和组成。其
中n=0的成分是( /T) M()，与原信号谱 M()只差一个比 例常数( /T)，因而也可用低通滤波器从 Ms() 中滤出M()
若脉冲载波是冲激序列,则前面讨论的抽样定理就是脉冲 振幅调制的原理。按抽样定理得到的信号ms(t)就是一个PAM 号。
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通信原理 2004年第19页
6.2 脉冲振幅调制(PAM)
西安电子科技大学
通信工程学院
在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期较窄的窄脉冲
序列,从而实现脉冲振幅调制。
这里我们介绍用窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振 幅
样定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理； ➢ 根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定
理分理想抽样定理和实际抽样定理。
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通信原理 2004年 第8页
6.1 抽样定理
西安电子科技大学
6.1.1 低通抽样定理
多媒体工作原理
多媒体工作原理多媒体是指通过多种媒介形式来传达信息的方式。
它结合了文字、图像、声音、视频等不同的媒体形式，以丰富的方式呈现信息和内容。
多媒体工作原理是指多媒体技术的基本原理和实现方式。
在本文中，我们将详细解释与多媒体工作原理相关的基本原理，并确保解释清楚、易于理解。
1. 图像处理图像处理是多媒体中最基本的一环，它涉及到对图像的获取、存储、处理和显示等方面。
图像可以从相机、扫描仪或其他设备中获取，并以数字形式表示。
在图像处理过程中，可以对图像进行增强、滤波、分割和压缩等操作。
•图像增强：通过调整亮度、对比度和色彩等参数来改善图像质量，使得图像更加清晰明亮。
•图像滤波：利用不同的滤波器来平滑图像或增强某些特定的图像细节。
•图像分割：将图像分成不同的区域或对象，以便进一步处理或分析。
•图像压缩：通过减少图像数据的冗余性来减小图像文件的大小，以便更好地存储和传输。
2. 音频处理音频处理是指对声音信号进行获取、存储、处理和播放等操作。
音频可以从麦克风、录音机或其他设备中获取，并以数字形式表示。
在音频处理过程中，可以对声音进行增强、滤波、降噪和压缩等操作。
•音频增强：通过调整音量、均衡器和混响等参数来改善声音质量，使得声音更加清晰响亮。
•音频滤波：利用不同的滤波器来去除噪声或增强某些特定的声音频率。
•音频降噪：通过消除背景噪声或杂音来提高语音的清晰度和可听性。
•音频压缩：通过减少音频数据的冗余性来减小音频文件的大小，以便更好地存储和传输。
3. 视频处理视频处理是指对连续图像序列进行获取、存储、处理和播放等操作。
视频可以从摄像机、摄像头或其他设备中获取，并以数字形式表示。
在视频处理过程中，可以对视频进行剪辑、合成、特效和压缩等操作。
•视频剪辑：将不同的视频片段进行组合和编辑，以创建一个完整的视频作品。
•视频合成：将多个视频图层叠加在一起，形成一个新的视频效果。
•视频特效：通过添加过渡、滤镜和动画等效果来改变视频的外观和感觉。
多媒体工作原理
多媒体工作原理一、多媒体的定义和作用多媒体是指通过声音、图像、视频等不同类型的信息传递手段来传达信息或表达观点的一种技术形式。
多媒体工作原理旨在通过各种媒体形式的有机结合，使信息传递更加生动、直观，提高信息的吸引力和可理解性。
它在教育、娱乐、广告等领域发挥着重要作用。
二、多媒体工作原理的基本原则2.1 媒体选择原则在多媒体设计中，选择合适的媒体形式至关重要。
不同媒体形式擅长传递不同类型的信息，例如图像和视频适合表达动态、具体的信息，而声音和文字则更适合表达抽象、概念性的信息。
在设计过程中，应根据信息的特点选择最适合的媒体形式，以达到最佳的信息传递效果。
2.2 媒体组织和呈现原则多媒体工作原理要求信息的组织和呈现方式具有条理性和易懂性。
在设计过程中，应充分考虑信息的结构和逻辑关系，合理安排媒体的呈现顺序和布局。
同时，还需要注意媒体之间的衔接和过渡，确保信息的连贯性和流畅性。
2.3 效果与使用环境的匹配原则多媒体工作原理还要求设计师要考虑多媒体作品的实际使用环境，并与之匹配。
各种媒体形式在不同的使用环境下会有不同的效果，设计师需要根据具体情况来调整媒体的使用方式和效果，以提高作品的吸引力和可理解性。
2.4 用户体验和互动设计原则多媒体工作原理强调用户体验和互动设计的重要性。
设计师应考虑用户的使用习惯和需求，合理设计互动方式和界面布局，以提升用户参与感和满意度。
此外，还应关注多媒体作品的易用性和容错性，确保用户能够轻松地理解和操作。
三、多媒体工作原理的实践方法3.1 需求分析和策划阶段在开始多媒体项目之前，需要进行需求分析和策划。
这一阶段主要包括确定项目的目标和受众群体，收集和整理相关资源，以及制定项目的时间和预算计划。
通过详细的策划，可以有效指导后续的设计和制作工作。
3.2 设计和制作阶段设计和制作阶段是多媒体工作原理的核心部分。
在这一阶段，设计师需要根据需求分析的结果，进行媒体的选择和组织，制定设计方案和制作计划。
第2章 音频技术基础-多媒体通信——原理、技术及应用-晏燕-清华大学出版社
音频技术基础
目录
2.1 音频信号概述 2.2 音频信号的产生与存储 2.3 音频信号的数字化 2.4 行业应用：音频技术实践
2021/3/8
2
2.1音频信号概述
2.1.1 音频信号特性 声音
声音是通过空气传播的一种连续的波，称 为声波。声音的强弱体现在声波压力的大小上 ，音调的高低体现在声音的频率上。声音用电 信号表示时，声音信号在时间和幅度上都是连 续的模拟信号。声波具有普通波所具有的特性 ，例如反射、折射和衍射等。
11
2.1.2人耳听觉感知特性 2. 听觉掩蔽效应
听觉掩蔽现象是指一种声音对听觉系统感受另一 种声音的影响。听觉掩蔽现象在人和动物对声音的感 知和定位中起着重要的作用，一个频率声音的听阈由 于另一个声音的存在而上升的现象称为掩蔽。前者称 为被掩蔽声音，后者称为掩蔽声音。
掩蔽特性可分为频域掩蔽和时域掩蔽。
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12
2.1.2人耳听觉感知特性
频域掩蔽发生在两个或两个以上激励同时出现在 同一个音频系统的情况下，其原理可以认为是强噪声 （或音调掩蔽信号）在耳朵底部的隔膜上产生了足够 的刺激强度，该刺激强度在相应的临界频带内会有效 的阻止人耳对微弱信号的检测。
时域掩蔽现象产生的原因主要有两种：一是人脑 会在一段时间内集成声音，在听觉皮层中处理信息； 二是人脑对于高音的处理快于低音。时域掩蔽又分两 种：前向掩蔽和后向掩蔽
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2.1.2人耳听觉感知特性
1. 响度和响度级
人耳对声音强弱的感觉并不是与声压成正比，而是与声压 级成正比关系。响度主要与引起听觉的声压有关，也与声音的 频率和声音的波形有关。描述响度、声压以及声音频率之间关 系的曲线称为等响度曲线，也叫响度的灵敏度曲线。
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衡量语音编码性能的主要因素有：
编码质量； 编码速率； 算法复杂度。
音频信号压缩编码的可行性与分类
波形编码：
没有利用语音信号自身的特点。如： 1.CD质量音频数据量：2x44100x16 b/s 2.电话质量音频数据量：8Kx8 b/s(DPCM 56Kb/s;ADPCM 32Kb/s)
源编码：
多媒体技术第2章
多媒体音频技术
本章主要内容
音频信号的相关概念
音频信号的基本概念；数字化方法；压缩编码的 可行性与分类；声音类别与数据率…
音频信息压缩编码技术标准体系
G.7XX系列和MPEG-X系列
G.7XX声音压缩编码技术
各标准的编码方法；编/解码器等
MPEG-X声音压缩编码 电子乐器数字接口MIDI
信噪比越大，声音质量越好；反之，信噪比越小， 声音质量越差
声音主观质量的度量是利用人的感觉（听 觉）来进行度量，通常分5分：
1分:劣(极反感);2分:差(讨厌但不反感);3分:中(有点 讨厌);4分:良(基本可以接受);5分:优(效果很好)
声音质量的度量
Achievab le Quality excellent good satisfactory sufficient year 2000 year 1990 year 1980 1 2 4 8 16 32 64 Kbit/s
Sun和NeXT公司的声音文件存储格式(8位μ律编码或者16位线性编码
Apple计算机上的声音文件存储格式 声霸(SB)卡带的MIDI文件存储格式 MIDI文件存储格式 MIDI文件存储格式1/2 Windows的MIDI文件存储格式 MPEG Layer I，Ⅱ
mp3
mod（Module） rm（RealAudio） ra（RealAudio） rol snd（sound） Seq
音频信号通常是连续信号，要利用计算机 来处理，首先需要对其数字化。
模拟 语音
0.75 0.5 0.25 samples -0.25 -0.5 -0.75
采样
量化
0
samples
编码
数字
序列
0100111…
音频信号的数字化
对声音信号进行采样时，一般使用音频 范围的ADC（模数转换器）进行。不同 的ADC主要区别于以下两个重要参数：
通常声音的分类
Designation
Infra-sound(次声) Human hearing frequency range Ultrasound (超声) Hypersound (特超声)
Frequency Range
0~20Hz 20~20KHz 20K~1GHz 1G~10THz
音频信号的数字化
这些不同的声音数据区别于采样频率、 采样精度、通道数、数据率和频率范围 等参数。
声音类别与数据率
声音类别 采样率 (kHz) Phone 8 精度 (bit/s) 8 单声道/ 立体声 single 数据速率 （未经压缩） 8kBps 频率范围 （Hz） 200-3400Hz
AM
FM CD DAT
件结束标志。
SND是另一种计算机的波形音频文件格式。
AIF
AIF是Apple计算机的音频文件格式。Windows
的Convert工具可以把AIF格式的文件转换成
Microsoft的WAV格式的文件。表2-4列出了部分声 音文件的后缀—扩展名
文件的扩展名
说
明
au
aif（Audio Interchange） cmf （ Creative Format） mct mff（MIDI Files Format） mid（MIDI） mp2 Music
根据音频信号占用频谱的不同，可以将音频信 号分为3类：
1.语音信号：又称话音信号，是人在正常情况下发出的一 种声音，频率范围大约为300Hz～3KHz，成年人多为 60Hz-400Hz, 男声音调10ms，女声音调6ms。 2.音乐信号：各种乐器发出的声音，频率范围大约为 20Hz～20kHz。 3.噪音信号：人们不感兴趣的一类声音，通常研究如何去 掉它。 以上这些声音都可以称为波形声音。
MPEG L Ⅲ
MIDI文件存储格式 RealNetworks公司的流放式声音文件格式 RealNetworks公司的流放式声音文件格式 Adlib声音卡文件存储格式 Apple计算机上的声音文件存储格式 MIDI文件存储格式
Sng
voc（Creative Voice） wav（Waveform）* wrk
为：FEF5H＋1234H＝1129H。
利用声霸卡提供的软件可以实现VOC和WAV文件的转 换：
程序VOC2WAV转换Creative的VOC文件到Microsoft
的WAV文件。 程序WAV2VOC转换Microsoft的WAV文件到 Creative的VOC文件。
2.5 数字音乐的文件格式
MIDI文件
poor
2.5 数字音乐的文件格式 WAV文件
微软公司定义的音频文件格式 基于PCM编码表示 一种直接的表达声波的数字形式，用.wav为扩展名 的文件格式称为波形文件格式（wave file format）。 Wav文件是由采样数据组成的，所以它所需要的存储容 量很大。
例如：用44.1kHz的采样频率对声波进行采样，每个采样
参数化，利用语音信号的特点进行数据压缩。 例如：信道声码器的工作原理： 将语音信号基于语音分析原理分解成一系列频率 分量，将这些分量在信道中传输。
音频信号压缩编码的可行性与分类
接收方基于收到的数据进行语音重建：将收到的数 据中的频率分量作为语音的基频，产生一系列脉 冲作为浊音，用噪声发生器的输出作为清音。 此方法可以将语音的传输速率降低至3Kb/s。
Sound
Stored /
DAC
Transmitted Digital Processor
Analog Signal
Speaker Output Devices
Reproduced Sound
音频信号压缩编码的可行性与分类
对于高质量和长时间的音频数据，由于 数据量都特别大，为了有效地存储和传 输，需要进行压缩编码。 压缩的可能性存在于：
通常声音的声强
Threshold of hearing Rustle of leaves Very quiet room Average room Conversation Busy street Loud radio Train through station Riveter Threshold of discomfort Threshold of pain Damage to ear drum 0 10 20 40 60 70 80 90 100 120 140 160
（1）采样频率： 采样频率是指每秒钟采集声音样本的个数。它的 取值应该满足Nyquist Theory，即采样频率fs应 该大于等于声音信号中最高频率fm的两倍。 采样频率的单位是：Hz或samples/s。 如：数字电话的采样率为8KHz。
音频信号的数字化
（2）采样精度： 采样精度用样本位数来表示。 样本位数越多，则声音质量越高，因为每个样本 的量化值与原样本值越接近。 采样精度的单位是：bits/sample。
2.1 音频信号
声音的产生源于物体的震动，这种震动引 起物体周围气压的变化并传播，最后形成 了声音。 声音是一种波，由两个参数描述：
频率：声音的尖锐程度。 振幅：声音的大小，又称响度。
音频信号是指处在20Hz～20kHz频率范围 的声音。
音频信号
声波图示，其中包含两个重要参数：频率和振幅
音频信号
2 2
其中，Vsignal表示信号电压， Vnoise表示噪声电压， SNR的单位为分贝（dB）。信噪比越高，声音 质量越好。
采样频率越高，采样精度越大，则数字 化声音效果越好，但是需要的存储量就 越大。因此在实际应用中，需要折中考 虑声音质量和存储量的问题。
音频信号的数字化
声音硬件：
Input Devices Microphone Analog Signal ADC Digital Signal
利用指令或者消息来描述音乐事件，而不是 描述音乐的波形信号
RMI、SND RMI是Microsoft公司MIDI文件格式，它可以包括图片、 标记和文本。音频是PCM（pulse code modulation） 格式，它是模拟的音频信号经模数转换（A/D变换）直 接形成的二进制序列，该文件没有附加的文件头和文
（1）声音信号中包含大量的冗余信息，如样本 相关性、时间周期相关性、基音相关性等。 （2）利用人的感知特性进行压缩。 （3）根据话音产生机理进行压缩。
音频信号压缩编码的可行性与分类
根据压缩编码思想的不同，把音频编码 技术分为三类：
（1）波形编码（Waveform Coding） （2）源编码（Source Coding） （3）混合编码（Hybrid Coding）
11.025
22.050 44.1 48
8
16 16 16
single
stereo stereo stereo
11.0kBps
88.2kBps 176.4kBps 192. 0kBps
20-15000Hz
50-7000Hz 20-20000Hz 20-20000Hz
声音类别与数据率
我们所熟悉的数字音频文件格式如下表 所示：
文件扩展名 .PCM .VOC .WAV .SND .AIF 说明 PCM 数据序列 声卡使用的音频文件格式 微软使用的波形音频文件格式 NeXT计算机使用的波形音频文件格式 苹果计算机使用的波形音频文件格式
.MID .RMI
MIDI 文件格式 微软使用的MIDI 文件格式