数字媒体技术基础 第二章 数字信号及信号编码及压缩.ppt

第二章 数字信号编码与压缩 第一节 模拟信号与数字信号 一、模拟信号 信号波形模拟着信息变化，其特点是幅度随时间连续变化。对模拟信号按一定的时间间隔进行抽样，抽样后的信号由于其波形在时间上是离散的，所以它又叫离散信号。但此信号的幅度仍然是连续的，所以它仍然是模拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。 第一节 模拟信号与数字信号 二、数字信号： 指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于用数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。 第一节 模拟信号与数字信号 1、数字信号的特点 (1)抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中，为了提高信噪比，需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大，信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，以致使传输质量严重恶化。 第一节 模拟信号与数字信号　 对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值)，在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，所以可实现长距离高质量的传输。 第一节 模拟信号与数字信号　 　 (2)便于加密处理。信息传输的安全性和必威体育官网网址性越来越重要，数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多，以模拟信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。 第一节 模拟信号与数字信号　 　 (3)便于存储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。 第一节 模拟信号与数字信号　 　 (4)设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低。 第一节 模拟信号与数字信号　　 (5)便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。 第一节 模拟信号与数字信号　 　 (6)占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4kHz带宽，一路数字电话约占64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率)，数字电话的带宽问题已不是主要问题了。 第一节 模拟信号与数字信号　　 以上介绍可知，数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字通信。近年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。 第二节 数字信号的产生 一、模拟信号数字化的过程 信号数字化过程信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。 抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。 量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。 第二节 数字信号的产生 编码是指为了达到某种目的而对信号进行的一种变换。 是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。其逆变换称为译码或解码。 第二节 数字信号的产生　 第二节 数字信号的产生 第三节 编码理论 编码理论是数学和计算机科学的一个分支，处理在噪声信道传送资料时的错误倾向。按照编码理论对数字信号进行编码，可以保证信号传送时采用更好的方法以修正传送途中所产生的大量错误。保证接收端高保真地恢复发送端传送过来的信号。 第三节 编码理论 编码共分三类：信源编码(数据压缩）、信道编码(前向纠错) 和必威体育官网网址编码。 研究信息传输过程中信号编码规律的理论基础包括：数学理论。编码理论与信息论、数理统计、概率论、随机过程、线性代数、近世代数、数论、有限几何和组合分析等。编码理论现已成为应用数学的一个分支。 第三节 编码理论 一、信源编码。 对信源输出的信号进行变换，包括连续信号的离散化，即将模拟信号通过采样和量