数字音频原理及应用 第4版 教案 第三章 数字音频压缩编码-教学设计.docx

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《数字音频压缩编码》教学设计

授课题目

数字音频压缩编码

课时安排

4个学时

教学目的

熟悉数字音频压缩编码的机理；

了解音频编解码器的性能指标和重建音频质量的评价方法；

熟悉数字音频编码的基本方法及分类；

掌握感知音频编码的基本原理，理解子带编码的基本思想；

重点掌握MPEG-1、MPEG-2AAC的音频编解码原理；

了解AVS音频立体声编解码的原理和DRA多声道数字音频编解码的原理；

了解新一代环绕多声道音频编码格式。

教学重难点

重点：感知音频编码，子带编码，MPEG-1和MPEG-2AAC音频编解码；

难点：数字音频压缩编码的机理，感知音频编码的基本原理，MPEG-1、MPEG-2AAC的音频编解码原理，MPEG-1、MPEG-2AAC的音频编解码原理。

教学方法

讲授法，让学生了解和掌握知识点；

案例分析及对比法，通过图像/表格案例将抽象的概念具体化，并通过对比将不同概念区分，帮助学生理解知识点；

问答及讨论法，采用探讨式和启发式教学，提升学生的想象力和创新力；

课程思政：引导学生了解中国在此领域的贡献，加强学生民族自信心和爱国主义情怀。

教学手段

1．授课内容用ppt展示、板书展示，让学生学习相关内容；

2．设有互动提问环节，学生需课前回顾，课后提前预习。

教学进程设计

教学活动与主要表达

教学方法

章节导入

讲授：

信源编码的动机。

数字音频编码概述

讲授：

数字音频编码概述：次声波，音频信号和超声波；

数字音频压缩编码的机理：数字音频压缩的必要性和可能性，实例，冗余类型（时域冗余，频域冗余和听觉冗余）；

时域冗余，频域冗余和听觉冗余的分类，压缩编码的目的：

音频编/解码器的性能指标：重建音频质量及其评价方法（主观评价和客观评价），数码率（比特速率），算法的复杂度（运算复杂度和内存容量要求），编/解码时延，其他性能；

数字音频编码技术的分类：波形编码、参数编码、混合编码的概念和分类；

数字音频编码标准概述：CCITT（ITU-T）制定的G.7xx系列和ISO/IEC制定的MPEG-x系列标准，音频编码算法和标准表；

电话质量的语音压缩标准，调幅广播质量的音频压缩标准，高保真立体声音频压缩标准；

图片：

时域冗余实例图，数字音频编码技术的分类框图，波形编码、参数编码和混合编码的主观音质评价图，G.723.1标准编码框图，G.722SB-ADPCM编译码器方框图。

常用数字音频编码技术

讲授：

线性预测编码：相关概念，语音生成模型，激励源和声道模型，浊音和清音，线性预测，LPC-10编码器；

矢量量化：分类（标量量化和矢量量化），矢量量化的过程，相关概念（失真测度，重构矢量，码书，码字，矢量量化器），矢量量化的两个问题；

CELP编码：概念和地位，码激励；

感知编码：概念和理论基础，特性，频域掩蔽和时域掩蔽；

子带编码(SBC)：概念，整带时域编码，子带编码，等带宽子带编码和变带宽子带编码，子带编码的优点；

图片：

清音/浊音示意图，语音生成模型图，LPC语音合成图，矢量量化图，矢量量化系统的组成框图，典型的CELP系统，感知音频编码器的基本结构，子带编解码框架图。

MPEG-1音频编码标准

讲授：

MPEG-1音频编码算法：概念和地位，算法特点；

MPEG-1音频编码算法分类：第1层（LayerⅠ），第2层（LayerⅡ）和第3层（LayerⅢ）；

MPEG-1音频编码的基本原理：LayerI/II编码方案(MUSICAM)，多相滤波器组，心理声学模型I和II，比特分配，成帧，信号掩蔽比（SMR），信号掩蔽比（SMR）；

MPEG-1AudioLayerI：码流结构，数据帧格式；

MPEG-1AudioLayerII：码流结构，数据帧格式，技术参量（CRC校验，比特分配等，比例因子）；

MPEG-1AudioLayerIII：动机，编解码特点；

图片：

层Ⅰ、层Ⅱ和层Ⅲ的子带样本，LayerI/II的编解码器示意图，MPEG-1LayerI的音频码流的数据帧格式图例，MUSICAM解码器流程图，MPEG-1AudioLayerIII编解码器框图。

MPEG-2音频编码标准

讲授：

概述：概念，分类（MPEG-2Audio和MPEG-2AAC），MPEG-2MUSICAM环绕声，向前兼容和向后兼容；

MPEG-2AAC编码算法：概念和特性，档次（主档次，低复杂度档次，可分级的采样率档次）；

图片：

MPEG-2编解码器示意图。

MPEG-4音频编码标准

讲授：

编码方法：参数编码，码激励线