数字电视原理第版课件教学PPT作者卢官明第章信源编码原理出版社配套课件.ppt

数字电视原理 第4章 信源编码原理 4.1数字音频编码的基本原理 4.2数字视频编码概述 4.3熵编码 4.4预测编码 4.5变换编码 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 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。 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 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 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。 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。 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 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。 4.1.2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。 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）： 式中，P为声压有效值；Pref为参考声压，一般取 Pa，这个数值是人耳所能听到的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。 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）。 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。 4.1.2人耳的听觉感知特性 等响度曲线 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。 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。 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，是决定声音音调的基本因素，它通常是常数 泛音：复音中的其他频率称为泛音（谐音） 音色是人耳对各种频率、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。 4.1.2人耳的听觉感知特性 人耳的听觉掩蔽效应 一个较