视音频信息是一个信息应用技术术语。音频信息是指自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。视频信息是指活动或连续的图像信息,它由一系列连续呈现的图像画面所组成,每幅画面成为一帧,帧是构成视频信息的基本单元。视频信息在
现代通信系统所传输的信息中占有重要的地位,人类接受的信息约有70%来自视觉,所以i具有准确、直观、具体生动、高效、应用广泛、信息容量大等特点。
基本概念
在现代通信技术中,
按照表示媒体的不同, 声音主要有3类:语音、音乐和效果声。
声音是一种物理现象,人耳听到则是一种心理现象。人耳具有分辨声音的强度、音调及音色的能力,还能够分辨出声音的方向和深度,并感受到空间感和纵深感。通常将人耳对声音的主观感受,即
响度、
音调和
音色称之为声音的三要素。
听觉特性与音频信号
人的听觉特性
①人对声音强弱的感觉
当声音信号的强度按指数规律增长时,人会大体上感到声音在均匀地增强,即将声音声强取对数后,才能与人对声音的强弱感相对应。故,通常将声强值或声压有效值的对数来表示声音的强弱,称为声强级LI或者声压级LP,单位为分贝。
②人对声音频率的感觉
人对声音频率的感觉表现为音调的高低,且对声音的频率按指数规律上升时,音调的感觉线性升高。
③人类听觉的频响特性
人类听觉对声音频率的感觉不仅表现为音调的高低,而且在声音强度相同的条件下声音主观感觉的强弱也是不同的,即人类听觉的频率响应不是平坦的。
在人类听觉系统中一个声音的存在会影响人们对其他声音的听觉能力,使一个声音在听觉上掩蔽了另一个声音,即所谓的“掩蔽效应”
视频技术基础
视频技术是利用
光电和电光转换原理,将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输,然后还原为光图像的一门技术。
(1)视频信号与图像扫描
视频技术中实现光学图像到视频图像信号转换的过程通常是在摄像机中完成的。当被摄景物通过摄相机镜头成像在摄像器件的
光电导层时,光电靶上不同点随照度不同激励出数目不等的光电子,从而引起不同的附加光电导产生不同的电位起伏,形成与光像相对应的电图像。该电图像必须经过扫描才能形成可以被处理和传输的视频信号。
(2)视频信号频谱特点
视频信号具有行、场或帧的准周期特性。通过对精致视频信号进行频谱分析可知:它是由行频、场频的基波以及各次
谐波组成,其能量以帧频为间隔对称地分布在行频各次谐波的两侧。而对活动视频信号,其频谱分布为以行频及其各次谐波为中心的一簇簇连续的梳状谱。对于实际视频信号,谐波的次数越高,其相对于基波振幅的衰减越大。
视音频信息数字化
信息处理的硬件大部分都是
数字逻辑电路或数字计算机,因此视音频信息进入系统必须进行数字化处理。为用数字形式传输和处理视音频信息,必须先使视音频信息数字化,其包括两方面内容
音频信息时间上的 离散化和图像信息空间位置的离散化;
音频信息电平值和图像灰度电平值的离散化。
上述过程涉及视音频信号的采样、量化和编码。
对于音频信号,采样就是使音频信号在时间轴上离散化,对于视频信号而言,采样就是使图像信号在空间位置上离散化。
视音频压缩编码
视音频信号数字化后所产生的数据速率相当大,数据量更大,以分量编码的数字视频信号为例,其数据速率高达216Mbit/s,在此情况下,为了提高新到利用率和在有限的信道容量下传输更多的信息,必须对视音频数据进行压缩。
理论基础
在数据压缩技术中,
香农所创立的
信息论对数据压缩有着极其重要的指导意义,它一方面给出了数据压缩的理论极限;另一方面指明了数据压缩的技术途径。
音频压缩编码技术
对于不同类型的音频信号而言,其信号带宽不同,同时,随着对音频信号音质要求的增加,信号频率范围逐渐增加,要求描述信号的数据量也随之增加,从而带来处理这些数据时间和传输、存储这些数据的容量的增加。
(1)音频信号压缩编码方法
一般来说,音频信号的压缩编码主要有以下几种主要类型:
①波形编码
②参数编码
③混合编码
(2)不同质量要求时的音频编码技术选择
①电话质量的音频压缩编码
②调幅广播质量的音频压缩编码
③高保真环绕立体声音频压缩编码
视频压缩编码
(1)视频信息的冗余
一幅图像内部以及视频序列中相邻图像之间有大量的冗余信息。出去一般的时间和空间冗余外,在一般的图像数据中,还存在着其他各种冗余信息,主要为:
①信息熵冗余
②结构冗余
③知识冗余
④视觉冗余
(2)压缩编码
①预测编码
②交换编码
③具有运动补偿的帧间预测编码
④具有运动补偿的帧间内插编码
视音频业务种类
普通电话与智能网业务
(1)普通电话业务
普通电话业务是最早发明和应用最为普及的一种通信业务,它在基于电路交换原理的电话交换网络支持下,提供人们最基本的点到点语音通信功能。
(2)智能网业务
智能网是在程控交换机的电话网上设置的一种附加网络。它采用全新的“控制与交换相分离”的思想,把网络中原来位于各个端局交换机中的网络智能集中到了若干个新设的功能部件上,它们均独立于现有的网络,是一个附加的网络结构。
IP电话
IP电话通常被称作Internet电话或网络电话,它利用基于路由器/分组交换的IP数据网进行传输。
(1)IP电话的关键技术
IP电话的工作原理是先将语音信号进行模数转换、编码、压缩和打包,然后通过Internet网络传输,到接收端则相应进行拆包、解码、译码和数模转换,从而恢复出语音信号。
与IP电话通话质量有关的关键技术可以归纳为以下几个方面:
①语音压缩技术
②静噪抑制技术
③回声抵消技术
④语音抖动处理技术
⑤语音优先技术
⑥IP包分割技术
⑦VoIP前向纠错技术
(2)IP电话的通话方式
通常,将IP电话通信方式分为:PC到PC,PC到PHONE和PHONE到PHONE。
广播电视
数字视频广播
视频点播业务