通信專業(yè)設(shè)備環(huán)境考試視音頻信息數(shù)字化

  2.1.2 視音頻信息數(shù)字化
  在現(xiàn)代通信技術(shù)中，信息處理的硬件大部分都是數(shù)字邏輯電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)，因此視音頻信息進(jìn)人系統(tǒng)必須進(jìn)行數(shù)字化處理。模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的，而數(shù)字視音頻則對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)間離散的數(shù)字序列。為用數(shù)字形式傳輸和處理視音頻信息，首先要解決的問題是視音頻信息的數(shù)字化，這包括兩方面的內(nèi)容：
  音頻信息時(shí)間上的離散化和圖像信息空間位置的離散化；
  宵頻信息電平值和圖像灰度電平值的離散化。
  上述過程涉及視音頻信號(hào)的采樣、量化和編碼。對(duì)于音頻信號(hào)而言，采樣就是使音頻信號(hào)在時(shí)間軸上離散化，每隔-個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音波形上取一個(gè)幅度值，采樣的時(shí)間間隔稱之為采樣周期。根據(jù)采樣定理，只要采樣頻率等于或大于音頻信號(hào)中較高頻率成分的兩倍，信息最就不會(huì)丟失，也就是說(shuō)可以由采樣后的離散信號(hào)不失真地重建原始的模擬音頻信號(hào)，否則就會(huì)產(chǎn)生不同程度的失真。因此采樣頻率的選擇是音頻信息數(shù)宇化的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)代通信技術(shù)中通常選用的音頻采樣頻率有8kHz.11.025kHz,16kHz,22.05kHz,32kHz,44.1kHz和48kHz等。音頻信號(hào)通常采用8-20bit量化編碼。一般在允許失真條件下，盡可能選擇較低的采樣頻率，以免使數(shù)據(jù)速率過高。

  由圖2.2可見，抽樣后圖像的頻譜是在頻率軸上分別以間隔將原圖像的頻譜無(wú)限重復(fù)構(gòu)成的。當(dāng)抽樣頻率滿足奈奎斯特準(zhǔn)則，且原圖像的頻譜是有限帶寬時(shí)，抽樣后圖像的頻譜就不會(huì)出現(xiàn)混番。為了防止混*失真的出現(xiàn)，通常情況下，在抽樣前要對(duì)視頻圖像信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)限制帶寬。從抽樣后圖像的頻譜可以看出，利用一個(gè)低通濾波器將原圖像頻譜濾出，則可無(wú)失真地重建原圖像。

  經(jīng)過抽樣后的視音頻信號(hào)，只是一系列時(shí)間或空間上的離散樣值，而每個(gè)樣值的取值仍是連續(xù)的，要想進(jìn)行數(shù)字化表示必須將它轉(zhuǎn)換為有限個(gè)離散值，這個(gè)過程稱為量化。如果樣值等間隔分層量化,則稱之為均勻量化；若使用非等間隔進(jìn)行量化，則稱為非均勻置化在坩化過程中.一個(gè)模擬信號(hào)樣本與一組判決電平作比較，如果樣本落在兩個(gè)判決電甲之間.則它被敏化到這個(gè)續(xù)化內(nèi)的一個(gè)固定電平；去模擬值與量化值間的誤差稱之為量化誤差或量化失真。對(duì)圖像信號(hào)而言，在圖像亮度平坦區(qū)域，這種雖化噪聲看起來(lái)像顆粒狀.故稱之為顆粒噪聲；圖像請(qǐng)化帶來(lái)的另一種失真稱為偽輪廓現(xiàn)象。顯然，兩量化噪聲與偽輪廓現(xiàn)象都與量化精度有關(guān)，量化越精細(xì)，量化噪聲越小，偽輪廓觀象就會(huì)減輕，但這是以增加電平數(shù)（碼率）為代價(jià)的。在數(shù)字系統(tǒng)中被請(qǐng)化之后的視咅頻信號(hào)其每個(gè)量化電平最終被賦予一個(gè)二進(jìn)制碼宇。因此視音頻信號(hào)數(shù)字編碼的實(shí)質(zhì)是：在保證一定閣橡或聲音質(zhì)信噪比要求和主觀評(píng)價(jià)得分的前提下，以最小比特?cái)?shù)來(lái)表示視音頻信號(hào)。視頻信號(hào)通常采用6-10bit貴化編碼。

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