数字电视原理(第2版)课件教学PPT作者卢官明第4章信源编码原理出版社配套课件
合集下载
数字电视培训教程PPT课件
精选ppt课件2021
16
2、有线数字电视的主流标准与方式
1）标准： DVB-C ATSC-16VSB，ATSC-64QAM
ISDB-C
精选ppt课件2021
17
2)四种方式：
DVB-C
ATSC-64QAM ATSC-16VSB
ISDB-C
传送方式 16-64QAM 64QAM
16VSB
64QAM
➢ 提供其他增值业务：数据广播，视频点播，电子商务，软件下载 ，电视购物……
➢ 为“三网融合”提供了技术上的可能性。
精选ppt课件2021
4
3、数字电视分类
HDTV：图像分辨率1920×1080（16：9） SDTV：图像分辨率720×756（PAL）
720×480（NTSC） LDTV：VCD级图像分辨率
编码：量化后的信号仍然只是离散信号，还不是数字信号。用 n比特二进制码来表示已经量化了的取样值，称为编码。 每个二进制数对应一个量化电平，再按时序将它们排列 起来，就得到基带数字信息流。
传输速率：传输速率=取样频率fs×量化比特数
精选ppt课件2021
20
2）音频信号的数字化
• 取样频率：>40KHz。 常用11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz。
精选ppt课件2021
2
一、数字电视基本概念
1、什么是数字电视
数字电视是一个系统。它指一个从节目摄 制、制作、编辑、存储、发送、传输，到信号 接收、处理、显示等全过程完全数字化的电视 系统。
精选ppt课件2021
3
2、数字电视实现的意义
➢ 使整个广播电视节目制作和传输质量显著改善，信道资源利用率 大大提高。
数字电视原理数字电视概述PPT课件
第19页/共30页
2.4数字电视系统的关键技术 • 高清晰度平板显示技术（十）
显示器是最终体现数字电视效果或魅力的产 品。
第20页/共30页
第2章 数字电视概论
• 2.1数字电视和高清晰度电视的概念 • 2.2数字电视的主要优点 • 2.3数字电视系统的组成 • 2.4数字电视系统的关键技术 • 2.5国外数字电视及其标准化状况 • 2.6中国数字电视及其发展状况
RS前向纠错码，以及得以进行数据广播等，形成通用的数字电视标准和系统。
第24页/共30页
2.5国外数字电视及其标准化状况
DVB数字电视标准系列
➢ DVB广播传输系统（卫星、地面、有线等）
➢ DVB基带附加信息系统（IRD调谐、节目指南， 以及图文、字幕、图标等）
➢ DVB交互业务信息（交互业务网络独立协议、 交互业务回传信道等）
• 高清晰度电视（HDTV） 高清晰度电视是一个透明的系统，
一个视力正常的观众在观看距离为显 示屏高度的3倍处所看到的图像的清晰 度，与观看原始景物或表演的感觉相 同。
第2页/共30页
2.1数字电视和高清晰度电视的概 念
高清晰度电视特点：
图像清晰度在水平和垂直方向上均
近似为现行模拟电视图像清晰度的2倍，
第21页/共30页
2.5国外数字电视及其标准化状况
• 美国ATSC标准 (Advanced Television System Committee
高级电视制式委员会）
ATSC数字电视标准包括HDTV、SDTV、数据 广播、多声道环绕立体声和卫星直播等。 其特点是强调覆盖范围和数据容量，并 侧重于数字电视地面广 第22页/共30页 播。
第4页/共30页
2.1数字电视和高清晰度电视的概 念
2.4数字电视系统的关键技术 • 高清晰度平板显示技术（十）
显示器是最终体现数字电视效果或魅力的产 品。
第20页/共30页
第2章 数字电视概论
• 2.1数字电视和高清晰度电视的概念 • 2.2数字电视的主要优点 • 2.3数字电视系统的组成 • 2.4数字电视系统的关键技术 • 2.5国外数字电视及其标准化状况 • 2.6中国数字电视及其发展状况
RS前向纠错码，以及得以进行数据广播等，形成通用的数字电视标准和系统。
第24页/共30页
2.5国外数字电视及其标准化状况
DVB数字电视标准系列
➢ DVB广播传输系统（卫星、地面、有线等）
➢ DVB基带附加信息系统（IRD调谐、节目指南， 以及图文、字幕、图标等）
➢ DVB交互业务信息（交互业务网络独立协议、 交互业务回传信道等）
• 高清晰度电视（HDTV） 高清晰度电视是一个透明的系统，
一个视力正常的观众在观看距离为显 示屏高度的3倍处所看到的图像的清晰 度，与观看原始景物或表演的感觉相 同。
第2页/共30页
2.1数字电视和高清晰度电视的概 念
高清晰度电视特点：
图像清晰度在水平和垂直方向上均
近似为现行模拟电视图像清晰度的2倍，
第21页/共30页
2.5国外数字电视及其标准化状况
• 美国ATSC标准 (Advanced Television System Committee
高级电视制式委员会）
ATSC数字电视标准包括HDTV、SDTV、数据 广播、多声道环绕立体声和卫星直播等。 其特点是强调覆盖范围和数据容量，并 侧重于数字电视地面广 第22页/共30页 播。
第4页/共30页
2.1数字电视和高清晰度电视的概 念
电视机检修技术第二版教学课件第四章数字电视机顶盒原理与检修
二、数字电视机顶盒的定义与分类
（2）地面数字电视机顶盒 地面数字电视机顶盒的主要作用是接收从地面天线发射出去的数字电视 信号。从地面天线发射出去的数字电视信号在地面传播时，由于受地形、建 筑物等的影响，信号反射重影干扰情况严重，故地面数字电视信号的调制方 式一般采用正交频分复用调制方式（即 OFDM方式）。这种调制方式能有效 抑制反射波的干扰，有利于消除重影现象。用地面发射天线来传送数字电视 信号的方式较少用，因而市面上不太常见到这类机顶盒。
6 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
1. 数字电视机顶盒的定义 数字视频变换盒（Set Top Box，简称为 STB）通常称作机顶盒，是一个 连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转换成模拟信号 并在电视机上显示出来。信号来自有线电缆、卫星天线、宽带网络或者地面 广播。数字电视机顶盒接收的内容除电视节目信号外，还包括电子节目指南、 Internet 等内容，使用户能在电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行 交互式数字化娱乐、教育和商业化活动。
7 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
常见的数字电视机顶盒外形如下图所示。
常见的数字电视机顶盒外形
8 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
2. 数字电视机顶盒的分类 数字电视机顶盒按接收信号来分，可分为卫星数字电视机顶盒（DVB-S）、 地面数字电视机顶盒（DVB-T）、有线数字电视机顶盒（DVB-C）和网络数 字电视机顶盒（DVB-I）；按接收功能来分，可分为单向机顶盒、双向机顶盒 和 IPTV 机顶盒；按接收图像的清晰度来分，可分为标准清晰度（SD）机顶盒 和高清晰度（HD）机顶盒两种。 （1）卫星数字电视机顶盒 卫星数字电视机顶盒的主要作用是接收卫星传送过来的卫星数字电视信号。
（2）地面数字电视机顶盒 地面数字电视机顶盒的主要作用是接收从地面天线发射出去的数字电视 信号。从地面天线发射出去的数字电视信号在地面传播时，由于受地形、建 筑物等的影响，信号反射重影干扰情况严重，故地面数字电视信号的调制方 式一般采用正交频分复用调制方式（即 OFDM方式）。这种调制方式能有效 抑制反射波的干扰，有利于消除重影现象。用地面发射天线来传送数字电视 信号的方式较少用，因而市面上不太常见到这类机顶盒。
6 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
1. 数字电视机顶盒的定义 数字视频变换盒（Set Top Box，简称为 STB）通常称作机顶盒，是一个 连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转换成模拟信号 并在电视机上显示出来。信号来自有线电缆、卫星天线、宽带网络或者地面 广播。数字电视机顶盒接收的内容除电视节目信号外，还包括电子节目指南、 Internet 等内容，使用户能在电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行 交互式数字化娱乐、教育和商业化活动。
7 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
常见的数字电视机顶盒外形如下图所示。
常见的数字电视机顶盒外形
8 第四章 数字电视机顶盒原理与检修
§4-1 概述
二、数字电视机顶盒的定义与分类
2. 数字电视机顶盒的分类 数字电视机顶盒按接收信号来分，可分为卫星数字电视机顶盒（DVB-S）、 地面数字电视机顶盒（DVB-T）、有线数字电视机顶盒（DVB-C）和网络数 字电视机顶盒（DVB-I）；按接收功能来分，可分为单向机顶盒、双向机顶盒 和 IPTV 机顶盒；按接收图像的清晰度来分，可分为标准清晰度（SD）机顶盒 和高清晰度（HD）机顶盒两种。 （1）卫星数字电视机顶盒 卫星数字电视机顶盒的主要作用是接收卫星传送过来的卫星数字电视信号。
数字电视原理PPT课件
江西、广西、河南、河北、山西、陕西、辽宁、 吉林、黑龙江。 ③ 西部地区包括 新疆、西藏、青海、宁夏、甘肃、 内蒙古、云南、贵州。 1. 时间划分 分2005年、2008年、2010年、2015年四个阶段。
12
数字电视发展简介
1. 过渡计划
① 第一阶段：到2005年，直辖市、东部地区地(市) 以上城市、中部地区省会市和部分地(市)级城市、 西部地区部分省会市的有线电视完成向数字化过 渡。
13
1.2视、音频数字化参数
数字音频和其它多媒体信号混传，充分利用信道容 量
5
1.1数字电视的优点－为什么要采用数字电视？
一． 压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行地面广 播
二． 可以合理地利用频谱资源 三． 在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业
务的“动态组合” 四． 很容易实现加密／解密和加扰／解扰技术 五． 具有可扩展性、可分级性和互操作性 六． 可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系统 七． 实现不同制式下的模拟电视节目的交换 八． 数字电视改变人们接收电视的方式 九． 数字电视的出现还将极大地改变信息家电的市场结构
数字电视原理
15.04.2021
信息工程系
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
数字电视原理课程简介
课时：48学时 参考书：
1. 数字电视与高清晰度电视 王明臣 中国广 播电视出版社
2. 数字电视原理与应用 姜秀华 人民邮电出 版社
9
数字电视发展简介
一． 国内发展简介
1. 中央电视台1995年开始利用数字电视系统播出加密频道，利 用卫星向有线电视台传送4套加密电视节目。
12
数字电视发展简介
1. 过渡计划
① 第一阶段：到2005年，直辖市、东部地区地(市) 以上城市、中部地区省会市和部分地(市)级城市、 西部地区部分省会市的有线电视完成向数字化过 渡。
13
1.2视、音频数字化参数
数字音频和其它多媒体信号混传，充分利用信道容 量
5
1.1数字电视的优点－为什么要采用数字电视？
一． 压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行地面广 播
二． 可以合理地利用频谱资源 三． 在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业
务的“动态组合” 四． 很容易实现加密／解密和加扰／解扰技术 五． 具有可扩展性、可分级性和互操作性 六． 可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系统 七． 实现不同制式下的模拟电视节目的交换 八． 数字电视改变人们接收电视的方式 九． 数字电视的出现还将极大地改变信息家电的市场结构
数字电视原理
15.04.2021
信息工程系
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
数字电视原理课程简介
课时：48学时 参考书：
1. 数字电视与高清晰度电视 王明臣 中国广 播电视出版社
2. 数字电视原理与应用 姜秀华 人民邮电出 版社
9
数字电视发展简介
一． 国内发展简介
1. 中央电视台1995年开始利用数字电视系统播出加密频道，利 用卫星向有线电视台传送4套加密电视节目。
精品课件-数字电视原理(余兆明)-第4章
第4章 图像数据压缩编码
第4章 图像数据压缩编码 4.1 图像数据压缩编码概述 4.2 预测编码 4.3 变换编码 4.4 熵编码 4.5 子带编码 4.6 小波变换 4.7 分形图像编码 4.8 模型基图像编码 习题
第4章 图像数据压缩编码
4.1 图像数据压缩编码概述 4.1.1 图像数据压缩机理
第4章 图像数据压缩编码 2. 利用人的视觉特性 充分利用人的视觉特性，挖掘潜力，是实现码率压缩的第二
个途径。人眼对图像的细节分辨率、运动分辨率和对比度分辨率 的要求都有一定的限度。图像信号在空间、时间以及在幅度方面 进行数字化的精细程度只要达到了这个限度即可，超过是无意义 的。从视觉心理学和生理学的研究表明，人眼对图像细节、运动 和对比度三方面的分辨能力是互相制约的。观察景物时，并非对 这三者同时都具备最高的分辨能力。当人眼对图像的某种分辨率 要求很高时，对其它的分辨率则降低了要求。利用这一特点，采 用自适应技术，根据图像的每一局部的特点来决定对它的抽样频 率和量化的精度，尽量做到与人眼的视觉特性相匹配，在不损伤 图像主观质量的条件下压缩码率。例如，在预测编码中，利用受 图像局部活动性影响的视觉掩盖效应设计的自适应主观优化量化 器; 在变换编码中，对不同空间频率的变换系数进行量化时采用
如果像素是由色度和亮度分量表示的，那么可以以较高 的比率(如2∶1或4∶1)对色度分量进行亚抽样，量化更粗略一 些，这是因为人眼对色度分量的高频分量敏感性较低。
第4章 图像数据压缩编码
这种技术既简单又十分有效。例如，如果对每两个像素传 输一个像素，每一帧只传输一场，就可达到4∶1的压缩比 (MPEG-1中两个色差分量U、V就是这样处理的)。
第4章 图像数据压缩编码
2) 基于字典的方法 基于字典的方法的数据压缩有两种：一种是游程编码 (Runing Length Coding，RLC)，在MPEG标准中使用; 另一种是 LZW(Lampel、Ziv、Welch，三个人名)编码。采用LZW编码时，可 将数据文件生成特定字符序列的表以及它们对应的代码。LZW编 码对二值图像可以得到非常显著的压缩效果，但对灰度图像压缩 效果不显著，其压缩比一般在1∶1.5~1∶3以内。
第4章 图像数据压缩编码 4.1 图像数据压缩编码概述 4.2 预测编码 4.3 变换编码 4.4 熵编码 4.5 子带编码 4.6 小波变换 4.7 分形图像编码 4.8 模型基图像编码 习题
第4章 图像数据压缩编码
4.1 图像数据压缩编码概述 4.1.1 图像数据压缩机理
第4章 图像数据压缩编码 2. 利用人的视觉特性 充分利用人的视觉特性，挖掘潜力，是实现码率压缩的第二
个途径。人眼对图像的细节分辨率、运动分辨率和对比度分辨率 的要求都有一定的限度。图像信号在空间、时间以及在幅度方面 进行数字化的精细程度只要达到了这个限度即可，超过是无意义 的。从视觉心理学和生理学的研究表明，人眼对图像细节、运动 和对比度三方面的分辨能力是互相制约的。观察景物时，并非对 这三者同时都具备最高的分辨能力。当人眼对图像的某种分辨率 要求很高时，对其它的分辨率则降低了要求。利用这一特点，采 用自适应技术，根据图像的每一局部的特点来决定对它的抽样频 率和量化的精度，尽量做到与人眼的视觉特性相匹配，在不损伤 图像主观质量的条件下压缩码率。例如，在预测编码中，利用受 图像局部活动性影响的视觉掩盖效应设计的自适应主观优化量化 器; 在变换编码中，对不同空间频率的变换系数进行量化时采用
如果像素是由色度和亮度分量表示的，那么可以以较高 的比率(如2∶1或4∶1)对色度分量进行亚抽样，量化更粗略一 些，这是因为人眼对色度分量的高频分量敏感性较低。
第4章 图像数据压缩编码
这种技术既简单又十分有效。例如，如果对每两个像素传 输一个像素，每一帧只传输一场，就可达到4∶1的压缩比 (MPEG-1中两个色差分量U、V就是这样处理的)。
第4章 图像数据压缩编码
2) 基于字典的方法 基于字典的方法的数据压缩有两种：一种是游程编码 (Runing Length Coding，RLC)，在MPEG标准中使用; 另一种是 LZW(Lampel、Ziv、Welch，三个人名)编码。采用LZW编码时，可 将数据文件生成特定字符序列的表以及它们对应的代码。LZW编 码对二值图像可以得到非常显著的压缩效果，但对灰度图像压缩 效果不显著，其压缩比一般在1∶1.5~1∶3以内。
电视原理课件第
预测编码
利用音频信号的时域相关性，对信号进行预测，并对预测误差 进行编码。
解码器的原理与实现
01
02
03
解码器的组成
解码器由解码芯片和外围 电路组成，解码芯片负责 解码运算，外围电路提供 接口和电源等。
解码算法的实现
根据压缩编码的算法，解 码器需要相应的解码算法 来还原原始信号。
解码器的性能评估
解码器的性能通常用误码 率、延迟时间等指标来评 估。
电视技术的分类
有线电视
有线电视是通过电缆传输信号 的方式，向用户提供电视节目
和其他信息。
卫星电视
卫星电视是通过卫星传输信号的 方式，向用户提供电视节目和其 他信息。
网络电视
网络电视是通过互联网传输信号的 方式，向用户提供电视节目和其他 信息。
电视技术的原理
• 电视技术的原理主要是通过摄像机拍摄图像，将图像转换为 电信号，然后通过传输介质将电信号传输到接收器，最后通 过显示器将电信号还原为图像。
扩大社交范围
电视技术使得人们可以跨越地 域限制，与不同地区的人进行
交流和互动。
提高社交效率
电视技术的发展使得人们可以 更快速地获取和分享信息，从
而提高社交效率。
对人们工作生活的影响
提高工作效率
电视技术的发展使得人们可以在家中进行远程办 公，从而提高工作效率。
改变工作方式
电视技术的发展使得人们可以更方便地进行在线 学习、培训等，从而改变工作方式。
彩色电视时代
随着技术的进步，20世纪60年代开始进入彩色电视时代 ，彩色电视使观众能够更好地欣赏电影和电视节目。
黑白电视时代
20世纪50年代，美国发明家费罗·费尔茨发明了全电子扫 描电视，实现了黑白图像的传输。
利用音频信号的时域相关性，对信号进行预测，并对预测误差 进行编码。
解码器的原理与实现
01
02
03
解码器的组成
解码器由解码芯片和外围 电路组成，解码芯片负责 解码运算，外围电路提供 接口和电源等。
解码算法的实现
根据压缩编码的算法，解 码器需要相应的解码算法 来还原原始信号。
解码器的性能评估
解码器的性能通常用误码 率、延迟时间等指标来评 估。
电视技术的分类
有线电视
有线电视是通过电缆传输信号 的方式，向用户提供电视节目
和其他信息。
卫星电视
卫星电视是通过卫星传输信号的 方式，向用户提供电视节目和其 他信息。
网络电视
网络电视是通过互联网传输信号的 方式，向用户提供电视节目和其他 信息。
电视技术的原理
• 电视技术的原理主要是通过摄像机拍摄图像，将图像转换为 电信号，然后通过传输介质将电信号传输到接收器，最后通 过显示器将电信号还原为图像。
扩大社交范围
电视技术使得人们可以跨越地 域限制，与不同地区的人进行
交流和互动。
提高社交效率
电视技术的发展使得人们可以 更快速地获取和分享信息，从
而提高社交效率。
对人们工作生活的影响
提高工作效率
电视技术的发展使得人们可以在家中进行远程办 公，从而提高工作效率。
改变工作方式
电视技术的发展使得人们可以更方便地进行在线 学习、培训等，从而改变工作方式。
彩色电视时代
随着技术的进步，20世纪60年代开始进入彩色电视时代 ，彩色电视使观众能够更好地欣赏电影和电视节目。
黑白电视时代
20世纪50年代，美国发明家费罗·费尔茨发明了全电子扫 描电视，实现了黑白图像的传输。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017/4/9 30
4.1.3音频感知编码原理
子带编码
子带编码（Sub-Band Coding，SBC）不对信 号直接进行变换，而是首先用一组带通滤波器 将输入信号分成若干个在不同频段上的子带信 号，然后将这些子带信号经过频率搬移转变成 基带信号，再对它们在奈奎斯特速率上分别重 新采样。采样后的信号经过量化编码，并合并 成一个总的码流传送给接收端。在接收端，首 先把码流分成与原来的各子带信号相对应的子 带码流，然后解码、将频谱搬移至原来的位置， 最后经带通滤波、相加，得到重建的信号。
2017/4/9 31
4.1.3音频感知编码原理
子带编码的优点： 可根据每个子带信号在感知上的重要性，即利 用人对声音信号的感知模型（心理声学模型）， 对每个子带内的采样值分配不同的比特数。 由于分割为子带后，减少了各子带内信号能量 分布不均匀的程度，减少了动态范围，从而可 以按照每个子带内信号能量来分配量化比特数， 对每个子带信号分别进行自适应控制。 通过频带分割，各个子带的采样频率可以成倍 下降。
2017/4/9 28
4.1.3音频感知编码原理 变换长度（即窗长度）的选择
一方面，变换长度越长，编码压缩比越高。 但对于单一字组中幅度急剧变化的信号（如鼓 声），在上升部分若采用长的分组，会使得时 间域分辨率下降，导致严重的所谓“前反射”。 消除“前反射”的办法是用短的分组，提高时 间域的分辨率，使之限制在一个较短的时间内。 自适应谱感知熵编码（Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding，ASPEC）采用动态 长度的重叠窗函数。
2017/4/9
16
4.1.2人耳的听觉感知特性 音调 音调也称音高，表示人耳对声音调子 高低的主观感受。 音调单位是“美（Mel）”。频率为 1kHz、声压级为40 dB的纯音所产生的音 调就定义为1 Mel。 音调大体上与频率的对数成正比。
2017/4/9 17
4.1.2人耳的听觉感知特性 音色 按声音的频率成分组成，可分为： 纯音：振幅和周期均为常数的声音 复音：不同频率和不同振幅的声波组合 基音：复音中的最低频率称为复音的基音，
2017/4/9 10
4.1.2人耳的听觉感知特性 响度 声压 由声波引起的交变压强称为声压， 一般用P表示，单位是帕（Pa）。声压 的大小反映了声音振动的强弱，同时 也决定了声波的幅度大小。 在一定时间内，瞬时声压对时间取 均方根值后称为有效声压。
2017/4/9 11
4.1.2人耳的听觉感知特性 声压级 用声压的相对大小（称声压级或声 强）来表示声压的强弱。声压级用符 号SPL 表示，单位是分贝（dB）：
24
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
时间域掩蔽 在一个强音信号之前或之后的弱音信 号，也会被掩蔽掉，这种掩蔽效应称为 时间域掩蔽，也称异时掩蔽。 时间域掩蔽又分为前掩蔽和后掩蔽。
25
2017/4/9
4.1数字音频编码的基本原理
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
4.1.2人耳的听觉感知特性
2017/4/9
21
4.1.2人耳的听觉感知特性 掩蔽效应 • 噪音对纯音的掩蔽
掩蔽音为宽带噪音，被掩蔽音为纯音，则 它产生的掩蔽门限在低频段一般高于噪音功率 谱密度17dB，且较平坦；当频率超过500Hz时， 大约每十倍频程增大10dB。若掩蔽音为窄带噪 音，被掩蔽音为纯音，其中位于被掩蔽音附近 的由纯音分量组成的窄带噪音即临界频带的掩 蔽作用最明显。
16 80 80
32 90 90
64 128 100 110 100 110
256 120 120
14
响度级／ phon
2017/4/9
4.1.2人耳的听觉感知特性 等响度曲线
2017/4/9
15
4.1.2人耳的听觉感知特性 听阈与痛阈
当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此 时的声音强度称为最小可听阈值，简称为 “听阈”。一般以1kHz纯音为准进行测量， 人耳刚能听到的声压级为0dB（通常大于 0.3dB即有感受）。 当声音增强到使人耳感到疼痛时，这个听 觉阈值称为“痛阈”。仍以1kHz纯音为准来 进行测量，使人耳感到疼痛时的声压级约达 到140dB左右。
2017/4/9 19
4.1.2人耳的听觉感知特性
人耳的听觉掩蔽效应
在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强 度，使人耳能够听见时的听阈称为掩蔽 听阈(或称掩蔽门限)，被掩蔽弱音必须提 高的分贝值称为掩蔽量(或称阈移)。
2017/4/9
20
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽效应 •
纯音间的掩蔽 对处于中等强度时的纯音最有效的掩 蔽是出现在它的频率附近。低频的纯音 可以有效地掩蔽高频的纯音，而反过来 则作用很小。
是决定声音音调的基本因素，它通常是常数 泛音：复音是人耳对各种频率、各种强度的 声波的综合反应。主要由声音的频谱结 构决定的。
18
4.1.2人耳的听觉感知特性
人耳的听觉掩蔽效应
一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉 感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影 响的现象称为人耳的听觉“掩蔽效应”。 被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值， 或者说在安静环境中能被人耳听到的纯 音的最小值称为绝对听阈。
4.1.3音频感知编码原理
2017/4/9
26
4.1.3音频感知编码原理
如何精确地计算出掩蔽阈值（即获得
“心理声学模型”） 如何从音频信号中仅仅提取可闻信息而 加以处理，将人耳不能感知的声音成分 去掉，只保留人耳能感知的声音成分， 在量化时也不一味追求最小的量化噪声， 只要量化噪声不被人耳感知即可。
3
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性 音频信号数字化后可以避免模拟信 号容易受噪声和干扰的影响，可以扩 大音频的动态范围，可以利用计算机 进行数据处理，可以不失真地远距离 传输，可以与图像、视频等其他媒体 信息进行多路复用，以实现多媒体化 与网络化，所以，音频信号的数字化 是一种必不可少的技术手段。
2017/4/9
N 2
0.1( SPL 40 )
13
4.1.2人耳的听觉感知特性
响度级
人耳对声音强弱的主观感觉还可以 用响度级来表示。响度级的单位为方 （phon）。规定1kHz纯音声压级的分贝 数定义为响度级的数值。
响度／sone
声压级／ dB
1 40 40
2 50 50
4 60 60
8 70 70
2017/4/9 32
4.1.3音频感知编码原理
1976年子带编码技术首次被美国贝尔 实验室的R. E. Crochiere等人应用于话音
编码。 掩蔽型自适应通用子带综合编码和复 用（Masking pattern adapted Universal
Subband Integrated Coding And Multiplexing， MUSICAM）编码方案，已被MPEG采纳作
4.2.3数据压缩分类
2017/4/9
35
4.2.1数字视频压缩的必要性和可能性 数据压缩的理论基础是信息论。从 信息论的角度来看，压缩就是去掉数 据中的冗余，即保留不确定的信息， 去掉确定的信息（可推知的），也就 是用一种更接近信息本质的描述来代 替原有冗余的描述。
2017/4/9
36
4.2.1数字视频压缩的必要性和可能性
6
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
听觉冗余
因为人耳对信号幅度、频率的分辨 能力是有限的，所以凡是人耳感觉不 到的成分，即对人耳辨别声音的强度、 音调、方位没有贡献的成分，称为与 听觉无关的“不相关”部分，都可视 为是冗余的，可以将它们压缩掉。
2017/4/9 7
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性 数字音频压缩编码的目的，是在保 证重构声音质量一定的前提下，以尽 量少的比特数来表征音频信息，或者 是在给定的数码率下，使得解码恢复 出的重构声音的质量尽可能高。
2017/4/9 4
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
时间域冗余
样值幅度分布的非均匀性 样值间的相关性 信号周期之间的相关性
长时自相关
静音
2017/4/9
5
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
频率域冗余
长时功率谱密度的非均匀性 话音特有的短时功率谱密度
2017/4/9
2017/4/9 22
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
频率域掩蔽 所谓频率域掩蔽是指掩蔽音与被掩蔽 音同时作用时发生掩蔽效应，又称同时 掩蔽。这时，掩蔽音在掩蔽效应发生期 间一直起作用，是一种较强的掩蔽效应。
2017/4/9
23
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
频率域掩蔽
2017/4/9
P SPL 20 lg Pref 式中，P为声压有效值；Pref为参考声压， 5 一般取 ，这个数值是人耳所能听到 2Pa 10 的1kHz声音的最低声压，低于这一声压，人 耳就无法觉察出声波的存在了。
2017/4/9 12
4.1.2人耳的听觉感知特性 响度 人耳对声音强弱的主观感觉称为响 度。响度与声波的振幅并不完全一致。 响度不仅取决于振幅的大小，还取决 于频率的高低。 响度用符号N表示，单位是宋(sone)。 国际上规定，频率为1kHz的纯音在声 压级为40dB时的响度为1宋（sone）。
2017/4/9
8
4.1数字音频编码的基本原理
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
4.1.2人耳的听觉感知特性
4.1.3音频感知编码原理
2017/4/9
9
4.1.2人耳的听觉感知特性 人耳对不同强度、不同频率声音的 听觉范围称为可听域。在人耳的可听 域范围内，声音听觉心理的主观感受 主要有响度、音调、音色等特征和掩 蔽效应、高频定位等特性。响度、音 调、音色分别与声音的振幅、频率、 频谱分布特性（包络形状）相对应， 称为声音的“三要素”。人耳的掩蔽 效应是心理声学的基础，是感知音频 编码的理论依据。
4.1.3音频感知编码原理
子带编码
子带编码（Sub-Band Coding，SBC）不对信 号直接进行变换，而是首先用一组带通滤波器 将输入信号分成若干个在不同频段上的子带信 号，然后将这些子带信号经过频率搬移转变成 基带信号，再对它们在奈奎斯特速率上分别重 新采样。采样后的信号经过量化编码，并合并 成一个总的码流传送给接收端。在接收端，首 先把码流分成与原来的各子带信号相对应的子 带码流，然后解码、将频谱搬移至原来的位置， 最后经带通滤波、相加，得到重建的信号。
2017/4/9 31
4.1.3音频感知编码原理
子带编码的优点： 可根据每个子带信号在感知上的重要性，即利 用人对声音信号的感知模型（心理声学模型）， 对每个子带内的采样值分配不同的比特数。 由于分割为子带后，减少了各子带内信号能量 分布不均匀的程度，减少了动态范围，从而可 以按照每个子带内信号能量来分配量化比特数， 对每个子带信号分别进行自适应控制。 通过频带分割，各个子带的采样频率可以成倍 下降。
2017/4/9 28
4.1.3音频感知编码原理 变换长度（即窗长度）的选择
一方面，变换长度越长，编码压缩比越高。 但对于单一字组中幅度急剧变化的信号（如鼓 声），在上升部分若采用长的分组，会使得时 间域分辨率下降，导致严重的所谓“前反射”。 消除“前反射”的办法是用短的分组，提高时 间域的分辨率，使之限制在一个较短的时间内。 自适应谱感知熵编码（Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding，ASPEC）采用动态 长度的重叠窗函数。
2017/4/9
16
4.1.2人耳的听觉感知特性 音调 音调也称音高，表示人耳对声音调子 高低的主观感受。 音调单位是“美（Mel）”。频率为 1kHz、声压级为40 dB的纯音所产生的音 调就定义为1 Mel。 音调大体上与频率的对数成正比。
2017/4/9 17
4.1.2人耳的听觉感知特性 音色 按声音的频率成分组成，可分为： 纯音：振幅和周期均为常数的声音 复音：不同频率和不同振幅的声波组合 基音：复音中的最低频率称为复音的基音，
2017/4/9 10
4.1.2人耳的听觉感知特性 响度 声压 由声波引起的交变压强称为声压， 一般用P表示，单位是帕（Pa）。声压 的大小反映了声音振动的强弱，同时 也决定了声波的幅度大小。 在一定时间内，瞬时声压对时间取 均方根值后称为有效声压。
2017/4/9 11
4.1.2人耳的听觉感知特性 声压级 用声压的相对大小（称声压级或声 强）来表示声压的强弱。声压级用符 号SPL 表示，单位是分贝（dB）：
24
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
时间域掩蔽 在一个强音信号之前或之后的弱音信 号，也会被掩蔽掉，这种掩蔽效应称为 时间域掩蔽，也称异时掩蔽。 时间域掩蔽又分为前掩蔽和后掩蔽。
25
2017/4/9
4.1数字音频编码的基本原理
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
4.1.2人耳的听觉感知特性
2017/4/9
21
4.1.2人耳的听觉感知特性 掩蔽效应 • 噪音对纯音的掩蔽
掩蔽音为宽带噪音，被掩蔽音为纯音，则 它产生的掩蔽门限在低频段一般高于噪音功率 谱密度17dB，且较平坦；当频率超过500Hz时， 大约每十倍频程增大10dB。若掩蔽音为窄带噪 音，被掩蔽音为纯音，其中位于被掩蔽音附近 的由纯音分量组成的窄带噪音即临界频带的掩 蔽作用最明显。
16 80 80
32 90 90
64 128 100 110 100 110
256 120 120
14
响度级／ phon
2017/4/9
4.1.2人耳的听觉感知特性 等响度曲线
2017/4/9
15
4.1.2人耳的听觉感知特性 听阈与痛阈
当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此 时的声音强度称为最小可听阈值，简称为 “听阈”。一般以1kHz纯音为准进行测量， 人耳刚能听到的声压级为0dB（通常大于 0.3dB即有感受）。 当声音增强到使人耳感到疼痛时，这个听 觉阈值称为“痛阈”。仍以1kHz纯音为准来 进行测量，使人耳感到疼痛时的声压级约达 到140dB左右。
2017/4/9 19
4.1.2人耳的听觉感知特性
人耳的听觉掩蔽效应
在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强 度，使人耳能够听见时的听阈称为掩蔽 听阈(或称掩蔽门限)，被掩蔽弱音必须提 高的分贝值称为掩蔽量(或称阈移)。
2017/4/9
20
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽效应 •
纯音间的掩蔽 对处于中等强度时的纯音最有效的掩 蔽是出现在它的频率附近。低频的纯音 可以有效地掩蔽高频的纯音，而反过来 则作用很小。
是决定声音音调的基本因素，它通常是常数 泛音：复音是人耳对各种频率、各种强度的 声波的综合反应。主要由声音的频谱结 构决定的。
18
4.1.2人耳的听觉感知特性
人耳的听觉掩蔽效应
一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉 感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影 响的现象称为人耳的听觉“掩蔽效应”。 被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值， 或者说在安静环境中能被人耳听到的纯 音的最小值称为绝对听阈。
4.1.3音频感知编码原理
2017/4/9
26
4.1.3音频感知编码原理
如何精确地计算出掩蔽阈值（即获得
“心理声学模型”） 如何从音频信号中仅仅提取可闻信息而 加以处理，将人耳不能感知的声音成分 去掉，只保留人耳能感知的声音成分， 在量化时也不一味追求最小的量化噪声， 只要量化噪声不被人耳感知即可。
3
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性 音频信号数字化后可以避免模拟信 号容易受噪声和干扰的影响，可以扩 大音频的动态范围，可以利用计算机 进行数据处理，可以不失真地远距离 传输，可以与图像、视频等其他媒体 信息进行多路复用，以实现多媒体化 与网络化，所以，音频信号的数字化 是一种必不可少的技术手段。
2017/4/9
N 2
0.1( SPL 40 )
13
4.1.2人耳的听觉感知特性
响度级
人耳对声音强弱的主观感觉还可以 用响度级来表示。响度级的单位为方 （phon）。规定1kHz纯音声压级的分贝 数定义为响度级的数值。
响度／sone
声压级／ dB
1 40 40
2 50 50
4 60 60
8 70 70
2017/4/9 32
4.1.3音频感知编码原理
1976年子带编码技术首次被美国贝尔 实验室的R. E. Crochiere等人应用于话音
编码。 掩蔽型自适应通用子带综合编码和复 用（Masking pattern adapted Universal
Subband Integrated Coding And Multiplexing， MUSICAM）编码方案，已被MPEG采纳作
4.2.3数据压缩分类
2017/4/9
35
4.2.1数字视频压缩的必要性和可能性 数据压缩的理论基础是信息论。从 信息论的角度来看，压缩就是去掉数 据中的冗余，即保留不确定的信息， 去掉确定的信息（可推知的），也就 是用一种更接近信息本质的描述来代 替原有冗余的描述。
2017/4/9
36
4.2.1数字视频压缩的必要性和可能性
6
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
听觉冗余
因为人耳对信号幅度、频率的分辨 能力是有限的，所以凡是人耳感觉不 到的成分，即对人耳辨别声音的强度、 音调、方位没有贡献的成分，称为与 听觉无关的“不相关”部分，都可视 为是冗余的，可以将它们压缩掉。
2017/4/9 7
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性 数字音频压缩编码的目的，是在保 证重构声音质量一定的前提下，以尽 量少的比特数来表征音频信息，或者 是在给定的数码率下，使得解码恢复 出的重构声音的质量尽可能高。
2017/4/9 4
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
时间域冗余
样值幅度分布的非均匀性 样值间的相关性 信号周期之间的相关性
长时自相关
静音
2017/4/9
5
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
频率域冗余
长时功率谱密度的非均匀性 话音特有的短时功率谱密度
2017/4/9
2017/4/9 22
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
频率域掩蔽 所谓频率域掩蔽是指掩蔽音与被掩蔽 音同时作用时发生掩蔽效应，又称同时 掩蔽。这时，掩蔽音在掩蔽效应发生期 间一直起作用，是一种较强的掩蔽效应。
2017/4/9
23
4.1.2人耳的听觉感知特性
掩蔽类型 •
频率域掩蔽
2017/4/9
P SPL 20 lg Pref 式中，P为声压有效值；Pref为参考声压， 5 一般取 ，这个数值是人耳所能听到 2Pa 10 的1kHz声音的最低声压，低于这一声压，人 耳就无法觉察出声波的存在了。
2017/4/9 12
4.1.2人耳的听觉感知特性 响度 人耳对声音强弱的主观感觉称为响 度。响度与声波的振幅并不完全一致。 响度不仅取决于振幅的大小，还取决 于频率的高低。 响度用符号N表示，单位是宋(sone)。 国际上规定，频率为1kHz的纯音在声 压级为40dB时的响度为1宋（sone）。
2017/4/9
8
4.1数字音频编码的基本原理
4.1.1数字音频压缩的必要性和可能性
4.1.2人耳的听觉感知特性
4.1.3音频感知编码原理
2017/4/9
9
4.1.2人耳的听觉感知特性 人耳对不同强度、不同频率声音的 听觉范围称为可听域。在人耳的可听 域范围内，声音听觉心理的主观感受 主要有响度、音调、音色等特征和掩 蔽效应、高频定位等特性。响度、音 调、音色分别与声音的振幅、频率、 频谱分布特性（包络形状）相对应， 称为声音的“三要素”。人耳的掩蔽 效应是心理声学的基础，是感知音频 编码的理论依据。