北邮现代通信技术第3章.ppt

第二篇 信息应用技术 从通信系统构成角度看，信息应用主要涉及信源、信宿和变换器及反变换器 从网络分层的观点来看，信息应用处于分层结构的最高层即应用层。 本篇主要讲述与信息应用密切相关的各类通信业务和各类通信终端。 第二章 通信业务 本章主要讲述在通信系统中的各种通信业务，以及上述业务涉及的基本技术原理。从一定意义上说，正是不断发展的业务需求驱动了现代通信技术和通信网络的发展。 2.1 模拟与数字视音频业务 此类业务包括： 普通电话、 IP电话、 移动电话、 数字电话、 可视电话、 会议电视、 广播电视、 数字视频广播、 点播电视等 2.1.1 视音频信息基本概念 音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。按表示媒体的不同，此类声音主要有三类，即语音、音乐声和效果声等。 视频信息即活动或运动图像信息，它由一系列周期呈现的画面所组成，每幅画面称为一帧，帧是构成视频信息的最基本单元。 2.1.1.1 听觉特性与音频信号 （1）人的听觉特性 人对声音强弱的感觉 人对声音频率的感觉 人类听觉的频响特性 人类听觉的掩蔽效应 2.1.1.1 听觉特性与音频信号（续） （2）音频信号特性 音频信号是随时间变化的连续媒体，对音频信号的处理要求有比较强的时序性，即较小的延时和时延抖动。 不同类型的发声体其声音信号的频谱分布各不相同。语音的主要能量分布较窄，大概为100Hz～5kHz；歌唱声的频谱要宽的多，大概为82Hz～10kHz；各种乐器发声的频谱范围一般要到20～20kHz。 声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变，声音信号的动态范围：语音信号大概有20～40分贝的动态范围；交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达60～80分贝。 2.1.1.2 视频技术基础 视频技术是利用光电和电光转换原理，将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输，然后还原为光图像的一门技术。 视频信号与图像扫描 彩色电视系统 视频信号频谱特点 2.1.1.2 视频技术基础（续1） （1）视频信号与图像扫描 2.1.1.2 视频技术基础（续2） （1）视频信号与图像扫描 2.1.1.2 视频技术基础（续3） （1）视频信号与图像扫描 为得到连续的、没有跳跃感的重建活动图像 图像帧频 ＞ 20 Hz 为得到没有闪烁感的重建图像 图像刷新速率 ＞ 40 Hz 现有各种制式的电视系统均采用了隔行扫描方式。隔行扫描方式较好地解决了图像连续感、闪烁感和电视信号带宽的矛盾。 2.1.1.2 视频技术基础（续4） （2）彩色电视系统 2.1.1.2 视频技术基础（续5） （2）彩色电视系统 2.1.1.2 视频技术基础（续6） （2）彩色电视系统 2.1.1.2 视频技术基础（续7） （3）视频信号频谱特点 2.1.1.2 视频技术基础（续8） （3）视频信号频谱特点 2.1.1.2 视频技术基础（续9） （4）广播电视信号频谱组成结构 2.1.2 视音频信息数字化 视音频信息的数字化包括两方面的内容： 音频信息时间上的离散化和图像信息空间位置的离散化。 音频信息电平值和图像灰度值的离散化。 上述过程涉及视音频信号的采样，量化和编码。 2.1.2 视音频信息数字化（续1） 音频信号采样是使音频信号在时间轴上离散化，每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值，采样的时间间隔称之为采样周期。 现代通信技术中通常选用的音频采样频率有，8kHz，11.025kHz，16kHz，22.05kHz，32kHz，44.1kHz和48kHz等。 经过抽样后的视音频信号，只是一系列时间或空间上的离散样值，而每个样值的取值仍是连续的，要想进行数字化表示必须将它转换为有限个离散值，这个过程称为量化。每个量化电平最终被赋予一个二进制码字来表示，这一过程被称为编码。 音频信号通常采用 8 ～ 20 bit 量化编码 2.1.2 视音频信息数字化（续2） 由于在形成视频信号过程中已经在时间轴上完成了离散化过程，即将图像表达成了一帧一帧的形式，因此视频信号的采样是使图像信号进一步在空间位置上实现离散化。 2.1.3 视音频压缩编码 视音