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1、多媒体计算机技术原理及应用九多媒体计算机技术原理及应用九H.261、声音压缩、Ch2总结1第1页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结2导导 言言n第二章主要内容第二章主要内容2.1 2.1 信息表示与编码信息表示与编码2.2 2.2 常用的数据压缩技术常用的数据压缩技术2.3 2.3 静态图像压缩标准静态图像压缩标准JPEGJPEG2.4 2.4 运动图像压缩标准运动图像压缩标准MPEGMPEG2.5 2.5 视听通信编码解码标准视听通信编码解码标准H.261H.2612.6 2.6 声音压缩标准声音压缩标准本章小结本章小结 n学习内容：学习内容：2.52.5、
2、2.6 2.6、第二章总结、第二章总结n学习进度：学习进度：2 2学时学时第2页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结3本节课学习内容本节课学习内容n2.5视听通信编码解码标准视听通信编码解码标准H.261n2.6声音压缩标准声音压缩标准n本章小结本章小结第3页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结42.5 2.5 学习要求学习要求第4页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结52.5 H.2612.5.1 H.261标准简介标准简介nCCITT所推荐的所推荐的H.261方案方案的标题的标题“64kbps视
3、声服务用视像编码方式视声服务用视像编码方式”，又称为又称为P64kbps视频编码标准视频编码标准。第5页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结62.5 H.2612.5.1 H.261标准简介标准简介nP64kbps视频编码标准视频编码标准P是一个可变参数，取值范围为是一个可变参数，取值范围为130nPl或或2时时，仅能，仅能支持支持QCIF(176144)分辨率格式、每秒帧数较低的分辨率格式、每秒帧数较低的可视电话；可视电话；nP6时时，则，则可支持可支持图像分辨率格式为图像分辨率格式为CIF(352288)的的电视会议电视会议。第6页，共29页，编辑于2022
4、年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结72.5 H.2612.5.1 H.261标准简介标准简介nP64kbps视频编码压缩算法视频编码压缩算法采用采用混合编码方法混合编码方法：即基于即基于DCT的变换编码方法的变换编码方法和带有运动预测的和带有运动预测的DPCM预测预测编码方法的混合。编码方法的混合。第7页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结82.5 H.2612.5.1 H.261标准简介标准简介nP64kbps标准的压缩算法与标准的压缩算法与MPEG标准有标准有许多共同之处，只是传输速率许多共同之处，只是传输速率P64kbps覆覆盖较宽的信道频带，而盖
5、较宽的信道频带，而MPEG是在基于较是在基于较窄的频带上传输。窄的频带上传输。n另外，另外，MPEG系统中定义了时间戳，使接系统中定义了时间戳，使接收端的图像与声音实现收端的图像与声音实现“同步同步”，而，而H.261只定义了视频，未规定对声音的编只定义了视频，未规定对声音的编码方法码方法。第8页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结9nP64kbps视频压缩编码视频压缩编码该方案包括信源编码和统计该方案包括信源编码和统计(熵熵)编编码两部分。码两部分。n信源编码采用有失真编码方法，又分为信源编码采用有失真编码方法，又分为帧编码和帧间编码帧编码和帧间编码。n熵编码
6、利用信号统计特性来减少比熵编码利用信号统计特性来减少比特率特率2.5 H.2612.5.2 P64kbps视频压缩编码算法视频压缩编码算法第9页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结10nH.261采用统一的图像格式采用统一的图像格式(CIF)nH261标准克服了传统编码方案压缩率标准克服了传统编码方案压缩率不大、不大、TV制式及制式及PCM标准的不兼容性等标准的不兼容性等缺点，采取的策略是让用户自己决定视频缺点，采取的策略是让用户自己决定视频图像的质量和传输速率，并图像的质量和传输速率，并采用统一的图采用统一的图像格式像格式CIF(352288)。2.5 H.2
7、612.5.2 P64kbps视频压缩编码算法视频压缩编码算法第10页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结11nH.261采用采用CIF优点优点利用利用CIF格式，可以使各国使用的不同制格式，可以使各国使用的不同制式的电视信号变换为统一的中间格式，然后式的电视信号变换为统一的中间格式，然后输入给编码器，从而使编码器本身不必意识输入给编码器，从而使编码器本身不必意识信号来自哪种制式。信号来自哪种制式。2.5 H.2612.5.2 P64kbps视频压缩编码算法视频压缩编码算法第11页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结12nH.26
8、1采用统一的图像格式采用统一的图像格式(CIF)2.5 H.2612.5.2 P64kbps视频压缩编码算法视频压缩编码算法第12页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结132.6 2.6 学习要求学习要求第13页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结142.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码n声音包括语音和音乐，是多媒体系统中两声音包括语音和音乐，是多媒体系统中两类重要的数据。类重要的数据。n一般来说，声音数据表征是一个一维时变一般来说，声音数据表征是一个一维时变系统系统，特别对于语音数据，人们已经找到，特别对
9、于语音数据，人们已经找到了较合理的声道模型，因此声音数据的压了较合理的声道模型，因此声音数据的压缩要比图像数据的压缩容易。缩要比图像数据的压缩容易。第14页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结151基于参数分析与合成的编码方法原理基于参数分析与合成的编码方法原理统计表明，语音过程是一个近似的短时平稳随机统计表明，语音过程是一个近似的短时平稳随机过程过程。所谓短时，是指在所谓短时，是指在1030ms的范围。的范围。由于语音信号的这一性质，使得有可能将语音信号划分由于语音信号的这一性质，使得有可能将语音信号划分为一帧一帧地进行处理，每一帧内的信号近似地满足同一为一帧
10、一帧地进行处理，每一帧内的信号近似地满足同一模型模型这是本方法假设的基本前提。这是本方法假设的基本前提。在实用中，一般一帧的宽度为在实用中，一般一帧的宽度为20ms。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第15页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结16n语音的基本参数包括：语音的基本参数包括：n基音周期；基音周期；n共振峰；共振峰；n语音谱；语音谱；n声强声强n语音参数是由语音生成机构的模型导出语音参数是由语音生成机构的模型导出2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第16页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261
11、、声音压缩、Ch2总结17n语音生成机构模型：由语音生成机构模型：由3部分组成部分组成（1）声源；）声源；（2）共鸣机构，也称声道；）共鸣机构，也称声道；（3）放射机构）放射机构2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第17页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结18n声源：由基音周期参数描述；声源：由基音周期参数描述；n声道：由共振峰参数描述；声道：由共振峰参数描述；n放射机构：由语音谱和声强描述。放射机构：由语音谱和声强描述。这样，如果我们能够得到每一帧的语这样，如果我们能够得到每一帧的语音基本参数，我们就不再需要保留该帧的音基本参数，我们
12、就不再需要保留该帧的波形编码，而只要记录和传输这些参数，波形编码，而只要记录和传输这些参数，实现数据的压缩。实现数据的压缩。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第18页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结192基于波形预测的编码原理基于波形预测的编码原理nDPCM，ADPCM等波形预测技术是音乐等波形预测技术是音乐和实时语音数据压缩技术的主要方法和实时语音数据压缩技术的主要方法。n与基于语音识别的方法和基于参数分析合与基于语音识别的方法和基于参数分析合成的方法相比：压缩能力差的缺点，但算成的方法相比：压缩能力差的缺点，但算法简单，容易实现
13、，并且能够较好地保持法简单，容易实现，并且能够较好地保持原有声音；原有声音；2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第19页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结20n在语音数据压缩的标准化推荐方案中基在语音数据压缩的标准化推荐方案中基于波形预测的编码原理最先被考虑；于波形预测的编码原理最先被考虑；n参数编码的压缩率很大，但计算量大，参数编码的压缩率很大，但计算量大，保真度不高，适合语音信号的编码。保真度不高，适合语音信号的编码。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第20页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、
14、声音压缩、Ch2总结213混合编码混合编码混合编码介于波形编码和参数编码混合编码介于波形编码和参数编码之间，集中了两者的优点。之间，集中了两者的优点。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.1 声音编码声音编码第21页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结221.16kbpsCCITT标准化方案标准化方案G.7282.32kbpsCCITT标准化方案标准化方案G.7213.64kbpsCCITT标准化方案标准化方案G.7222.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第22页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音
15、压缩、Ch2总结231.G.72816kbpsCCITT标准化方案标准化方案CCITT将将l6kbps语音标准化的语音标准化的使用领域统一在使用领域统一在包括可视电话、数字移动通信、无绳电话、卫星通包括可视电话、数字移动通信、无绳电话、卫星通信、信、DCME、ISDN等范围等范围内。内。约束条件是语音质量在约束条件是语音质量在32kbpsADPCM的同等的同等或以上，且编码延迟时间在或以上，且编码延迟时间在5ms以下。以下。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第23页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结241.G.7
16、2816kbpsCCITT标准化方案标准化方案本标准化方案准备用在本标准化方案准备用在64kbps的的ISDN线路的可视电话上，带宽分配为语音线路的可视电话上，带宽分配为语音16kbps，图像图像48kbps。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第24页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结252.G.72132kbpsCCITT标准化方案标准化方案1984年年10月月CCITT公布了使用公布了使用ADPCM的标准的标准G.721，速率为速率为32kbps。本标准的目本标准的目的是最终取代现有的的是最终取代现有的PCM
17、电路传送方式。电路传送方式。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第25页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结262.G.72132kbpsCCITT标准化方案标准化方案G.721方案最初面向卫星通信、长距离通信以及方案最初面向卫星通信、长距离通信以及信道价格很高的语音传输。信道价格很高的语音传输。目前的应用领域除了最初的目标外，还被目前的应用领域除了最初的目标外，还被使用在包括电视会议的语音编码、为提高线路使用在包括电视会议的语音编码、为提高线路利用率的多媒体多路复用装置、数字录音电话利用率的多媒体多路复用装置、数字
18、录音电话的数字记录部件以及高质量的语音合成器等等。的数字记录部件以及高质量的语音合成器等等。2.6 声音压缩标准声音压缩标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第26页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结273.G.72264kbpsCCITT标准化方案标准化方案从从1983年开始，年开始，CCITT频布了频布了7kHz带宽带宽以语音和音乐为对象的标准化音响编码方案，以语音和音乐为对象的标准化音响编码方案，1988年公布为年公布为G.722标准标准。本标准的主要应用对象是电视会议系统。本标准的主要应用对象是电视会议系统。2.6 声音压缩标准声音压缩
19、标准2.6.2 CCITT语音标准化方案语音标准化方案第27页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结28第二章小结第二章小结n数据压缩的必要性、可行性；数据压缩的必要性、可行性；n彩色空间；彩色空间；n多媒体技术中常用的数据压缩方法。多媒体技术中常用的数据压缩方法。n多媒体系统中几个重要的图像压缩标准：多媒体系统中几个重要的图像压缩标准：nJPEG标准标准nMPEGnH.261n多媒体系统的几个重要的声音压缩标准。多媒体系统的几个重要的声音压缩标准。第28页，共29页，编辑于2022年，星期六H.261、声音压缩、Ch2总结29本节课学习内容本节课学习内容n2.5视听通信编码解码标准视听通信编码解码标准H.261n2.6声音压缩标准声音压缩标准n本章小结本章小结第29页，共29页，编辑于2022年，星期六