大学计算机信息技术

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1、大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.3 5.3 数字声音及应用数字声音及应用数字声音及应用数字声音及应用5.3.1 5.3.1 波形声音的获取和播放波形声音的获取和播放5.3.2 5.3.2 声音的表示与压缩编码声音的表示与压缩编码5.3.3 5.3.3 波形声音的编辑波形声音的编辑5.3.4 5.3.4 计算机合成声音计算机合成声音大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.3.1 5.3.1 5.3.1 5.3.1 波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放波形声音的获取与播放1.1.声音信息的数字化

2、声音信息的数字化2.2.波形声音的获取设备波形声音的获取设备3.3.声音的播放声音的播放大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)基本概念基本概念基本概念基本概念带宽：带宽：带宽：带宽：组成组成组成组成声音的不同谐波的声音的不同谐波的频率范围频率范围频率范围频率范围称为声音的带宽称为声音的带宽。 带宽是声音的一项重要参数。带宽是声音的一项重要参数。多媒体技术处理的声音信号：多媒体技术处理的声音信号： 主要是主要是人耳可听到人耳可听到人耳可听到人耳可听到的的20202020kHzkHz的音频信号的音频信号( (audio)audio) 言语言

3、语言语言语/ / / /语音语音语音语音：人说话的声音。：人说话的声音。 其频率范围约为其频率范围约为30030034003400HzHz 全频带声音全频带声音全频带声音全频带声音：音乐声、风雨声、汽车声等其他声音。：音乐声、风雨声、汽车声等其他声音。 其带宽可达到其带宽可达到20202020kHzkHz1.1.1.1.声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(2)(2)(2)(2)声音的数字化过程声音的数字化过程声音的数字化过程声音的数字化过程 将将模模拟拟声声音音信信号号转转换换成成数数字字编编

4、码码形形式式，以以便便于于计计算机进行处理的过程。主要过程为：算机进行处理的过程。主要过程为：取样取样量化量化编码编码模拟声音信号取 样量 化编 码数字声音0110100111011.1.1.1.声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化A/D转换（ 模拟信号-数字编码 ）电压值时间间隔54321012345A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换（ 模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号-数字编码数字编码数字编码数字编码 ）电压值时间间隔l模拟声音信号取 样量 化编 码数字声音011010011101 为了不失真为了不失真为了不失真为了不失真 取样频率大于取样频率大于取样频率

5、大于取样频率大于声音信号的声音信号的声音信号的声音信号的2 2 2 2倍倍倍倍 进行数据压缩进行数据压缩进行数据压缩进行数据压缩 减少存储量减少存储量减少存储量减少存储量 量化精度高，量化精度高，量化精度高，量化精度高，声音保真度好声音保真度好声音保真度好声音保真度好大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)(3)(3)(3)声音以数字形式表示的优点：声音以数字形式表示的优点：声音以数字形式表示的优点：声音以数字形式表示的优点：以数字形式存储的声音重放性能好，复制时以数字形式存储的声音重放性能好，复制时没有失真没有失真没有失真没有失真数字声音的可编辑性强，易

6、于进行数字声音的可编辑性强，易于进行效果处理效果处理效果处理效果处理数字声音能进行数据数字声音能进行数据压缩压缩压缩压缩，传输时抗干扰能力强，传输时抗干扰能力强数字声音容易与其他媒体相互结合（数字声音容易与其他媒体相互结合（集成集成集成集成）数数字字声声音音为为自自动动提提取取“元元数数据据”和和实实现现基基于于内内容容的的检检索创造了条件索创造了条件1.1.1.1.声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化声音信号的数字化大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)麦克风麦克风麦克风麦克风：将声波转换为电信号：将声波转换为电信号(2)

7、(2)(2)(2)声卡声卡声卡声卡：进行数字化进行数字化声卡的主要功能：声卡的主要功能： 波形声音的获取波形声音的获取波形声音的获取波形声音的获取：把模拟声音转换为数字形式。：把模拟声音转换为数字形式。 ( (话筒或线路输入话筒或线路输入) )可以获取单、双声道的设备可以获取单、双声道的设备 波形声音的重建与播放波形声音的重建与播放波形声音的重建与播放波形声音的重建与播放 MIDIMIDIMIDIMIDI声音的输入声音的输入声音的输入声音的输入 ( ( ( (Musical Instrument Digital Interface)Musical Instrument Digital Inte

8、rface)Musical Instrument Digital Interface)Musical Instrument Digital Interface) MIDIMIDIMIDIMIDI声音的合成与播放声音的合成与播放声音的合成与播放声音的合成与播放2.2.2.2.波形声音的获取设备波形声音的获取设备波形声音的获取设备波形声音的获取设备大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术3.3.3.3.声音的播放声音的播放声音的播放声音的播放数字声音解 码数模转换插 值重建的模拟声音信号011010011101(1) (1) 声音的播放声音的播放声音的播放声音的播放

9、：计算机输出声音的过程，分两步：计算机输出声音的过程，分两步： 重建：把声音从数字形式转换为模拟形式重建：把声音从数字形式转换为模拟形式 将模拟信号经过处理和放大送到扬声器发声将模拟信号经过处理和放大送到扬声器发声(2) (2) 重建过程：重建过程：重建过程：重建过程：由声卡完成由声卡完成由声卡完成由声卡完成 回复为压回复为压回复为压回复为压缩前的状态缩前的状态缩前的状态缩前的状态 重建的声音重建的声音重建的声音重建的声音送音箱发声送音箱发声送音箱发声送音箱发声大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术音箱分类音箱分类 普通音箱普通音箱普通音箱普通音箱：接收的是重

10、建的模拟声音信号：接收的是重建的模拟声音信号 数数数数字字字字音音音音箱箱箱箱：可可直直接接接接收收声声卡卡输输出出的的数数数数字字字字声声声声音音音音信信信信号号号号，避避免免信信号号在在传传输输中中发发生生畸畸变变和和受受到到干干扰扰，其其音音响响效效果更加突出果更加突出3.3.3.3.声音的播放声音的播放声音的播放声音的播放大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.3.2 5.3.2 5.3.2 5.3.2 波形声音的表示与压缩编码波形声音的表示与压缩编码波形声音的表示与压缩编码波形声音的表示与压缩编码1.1.波形声音的主要参数波形声音的主要参数2.2.

11、全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码3.3.数字声音的压缩编码数字声音的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 数数字字化化的的波波形形声声音音是是一一种种使使用用二二进进制制表表示示的的串串行行比比特特流。数据流。数据按时间顺序按时间顺序按时间顺序按时间顺序进行组织进行组织(1)(1)(1)(1)主要参数主要参数主要参数主要参数取样频率取样频率量化位数量化位数声道数目声道数目(2)(2)(2)(2)数码率数码率数码率数码率：指的是每秒钟的数据量，也称比特率、码率指的是每秒钟的数据量，也称比特率、码率数字声音未压缩前：数字声音未压缩前： 波形声音的

12、码率波形声音的码率= = 取样频率取样频率 * * 量化位数量化位数 * * 声道数声道数压缩编码后压缩编码后 波形声音的码率波形声音的码率 压缩前的码率压缩前的码率 / / 压缩倍数压缩倍数 1.1.1.1.波形声音的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换（ 模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号-数字编码数字编码数字编码数字编码 ）值时间间隔时间间隔时间间隔时间间隔54321012345大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 数数字字化化的的波波形形声声音音是是一一种种使使用用二二进进制制表表示示的

13、的串串行行比比特特流。数据流。数据按时间顺序按时间顺序按时间顺序按时间顺序进行组织进行组织(1)(1)(1)(1)主要参数主要参数主要参数主要参数取样频率取样频率量化位数量化位数声道数目声道数目(2)(2)(2)(2)数码率数码率数码率数码率：指的是每秒钟的数据量，也称比特率、码率指的是每秒钟的数据量，也称比特率、码率数字声音未压缩前：数字声音未压缩前： 波形声音的码率波形声音的码率= = 取样频率取样频率 * * 量化位数量化位数 * * 声道数声道数压缩编码后压缩编码后 波形声音的码率波形声音的码率 压缩前的码率压缩前的码率 / / 压缩倍数压缩倍数 1.1.1.1.波形声音的主要参数波形

14、声音的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术1.1.1.1.波形声音的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数例：例：某某PCPC机的声卡在处理声音信息时，采样频率为机的声卡在处理声音信息时，采样频率为4444KHzKHz，A/DA/D转换精度为转换精度为1616位。若连续采集位。若连续采集2 2分钟的声音信息，则分钟的声音信息，则在不进行压缩编码的情况保存这段声音，需要的存储空在不进行压缩编码的情况保存这段声音，需要的存储空间近间近_。双声道呢？。双声道呢？A.88KBA.88KBB.176K

15、BB.176KBC.11MBC.11MBD.83MBD.83MB大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术几种常见数字声音的主要参数几种常见数字声音的主要参数 声音类型声音类型带宽带宽（Hz）取样频取样频率率（kHz）量化位量化位数数（bits）声道声道数数未未压缩时压缩时的码率的码率压缩后的码压缩后的码率率数字语音数字语音300340088164kb/s264kb/sCD唱片唱片202000044.1162176.4kB/s176.4kB/sMP3音乐音乐202000044.1162176.4kB/s128112kb/s1.1.1.1.波形声音的主要参数波形声音

16、的主要参数波形声音的主要参数波形声音的主要参数大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术2.2.2.2.全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码 由于数据量大，为了降低存储成本和传输通信带宽，由于数据量大，为了降低存储成本和传输通信带宽，对数字波形声音进行数据压缩对数字波形声音进行数据压缩(1)(1)(1)(1)压缩的可能性压缩的可能性压缩的可能性压缩的可能性： 声音信号中包含有大量的冗余信息声音信号中包含有大量的冗余信息 利用人的听觉感知特性利用人的听觉感知特性(2)(2)(2)(2)声音数据压缩算法的评价声音数据压缩算法

17、的评价声音数据压缩算法的评价声音数据压缩算法的评价： 压缩倍数高，声音失真小，算法简单压缩倍数高，声音失真小，算法简单; ; 编码器编码器/ /解码器的成本低解码器的成本低大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)(3)(3)(3)第第第第2 2 2 2代全频带声音压缩编码标准代全频带声音压缩编码标准代全频带声音压缩编码标准代全频带声音压缩编码标准名称名称压缩后的码率（每个声道）压缩后的码率（每个声道） 声道数目声道数目主要应用主要应用MPEG-1MPEG-1层层1 1384kbps（压缩4倍）2数字盒式录音带MPEG-1层2256192kbps（压缩68倍

18、）2DAB，VCDMPEG-1层3128112kbps（压缩1012倍）2Internet，MP3音乐MPEG-2层audio与MPEG-1层1，层2，层3相同5.1，7.1同MPEG-1Dolby AC-364kbps5.1，7.1DVD，DTV，家庭影院2.2.2.2.全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术杜比数字杜比数字AC-3AC-3（Dolby Digital AC-3Dolby Digital AC-3）：）： 美美国国杜杜比比公公司司开开发发的的多多声声道道全全频频带

19、带声声音音编编码码系系统统，它它提提供供的的环环环环绕绕绕绕立立立立体体体体声声声声系系系系统统统统由由5 5个个全全频频带带声声道道加加一一个个超超低低音音声声道道组组成成，6 6 6 6个个个个声声声声道道道道的的信信息息在在制制作作和和还还原原过过程程中中全全部部数数字字化化，信信息息损损失失很很少少，细细节节丰丰富富，具具有有真真正的立体声效果正的立体声效果. . 在数字电视、在数字电视、DVDDVD和家庭影院中广泛使用。和家庭影院中广泛使用。2.2.2.2.全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码全频带声音的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信

20、息技术大学计算机信息技术 语音：带宽只有语音：带宽只有30030034003400HzHz(1) (1) (1) (1) 波形编码压缩波形编码压缩波形编码压缩波形编码压缩（基于感觉模型的压缩方法）（基于感觉模型的压缩方法）特点：码率较高（特点：码率较高（6464kb/skb/s、32kb/s32kb/s）、）、语音质量高、语音质量高、 算法简单、易实现算法简单、易实现应用：固定电话通信系统、多媒体文档应用：固定电话通信系统、多媒体文档(2) (2) (2) (2) 参数编码或模型编码压缩参数编码或模型编码压缩参数编码或模型编码压缩参数编码或模型编码压缩特点：码率很低、声音质量较差特点：码率很低

21、、声音质量较差应用：保密通信应用：保密通信 (3) (3) (3) (3) 混合编码压缩混合编码压缩混合编码压缩混合编码压缩特点：中度码率特点：中度码率(4.8-16 (4.8-16 kb/s)kb/s)、压缩比较高、压缩比较高、 语音质量较好语音质量较好应用：应用：移动通信、移动通信、IPIP电话电话3.3.3.3.数字语音的压缩编码数字语音的压缩编码数字语音的压缩编码数字语音的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.3.3 5.3.3 5.3.3 5.3.3 波形声音的编辑波形声音的编辑波形声音的编辑波形声音的编辑大学计算机信息技术大学计算机信息

22、技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)基本编辑操作基本编辑操作基本编辑操作基本编辑操作声音的声音的剪辑剪辑剪辑剪辑( (删除、移动或复制一段声音，插入空白等删除、移动或复制一段声音，插入空白等) )声音声音音量调节音量调节音量调节音量调节( (提高或降低音量，淡入、淡出处理等提高或降低音量，淡入、淡出处理等) )声音的声音的反转反转反转反转持续时间的持续时间的压缩压缩压缩压缩/ / / /拉伸拉伸拉伸拉伸 消除噪音消除噪音消除噪音消除噪音、声音的、声音的频谱分析频谱分析频谱分析频谱分析(2)(2)(2)(2)声音效果的处理声音效果的处理声音效果的处理声音效果的处理包包

23、括括混混响响、回回声声、延延迟迟、频频率率均均衡衡、和和声声效效果果、动动态态效效果果、升降调、颤音等升降调、颤音等(3)(3)(3)(3)格式转换功能格式转换功能格式转换功能格式转换功能(4)(4)(4)(4)其他功能其他功能其他功能其他功能: :如分轨录音，配音，刻录如分轨录音，配音，刻录CDCD唱片等唱片等1.1.1.1.声音编辑软件的功能声音编辑软件的功能声音编辑软件的功能声音编辑软件的功能大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 2. 2. 2. 2.声音编辑软件的界面声音编辑软件的界面声音编辑软件的界面声音编辑软件的界面时间刻度时间刻度时间刻度时间刻

24、度左左左左声道声道声道声道信号波形信号波形信号波形信号波形淡入淡入淡入淡入淡出淡出淡出淡出播放标尺播放标尺播放标尺播放标尺右声道右声道右声道右声道信号波形信号波形信号波形信号波形数字声音数字声音数字声音数字声音的参数的参数的参数的参数大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.3.4 5.3.4 5.3.4 5.3.4 计算机合成声音计算机合成声音计算机合成声音计算机合成声音1.1.语音合成语音合成2.2.音乐合成音乐合成 大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)语音合成语音合成语音合成语音合成 根据语言学

25、和自然语言理解的知识根据语言学和自然语言理解的知识，使使计算机模仿人的发计算机模仿人的发计算机模仿人的发计算机模仿人的发声声声声，自动生成语音的过程。，自动生成语音的过程。 目前主要是按照文本（书面语言）进行语音合成，这个过目前主要是按照文本（书面语言）进行语音合成，这个过程称为程称为文语转换文语转换文语转换文语转换（Text-To-Speech,Text-To-Speech,简称简称TTSTTS）。）。(2)(2)(2)(2)文语转换过程文语转换过程文语转换过程文语转换过程文本分析文本分析韵律分析韵律分析语音生成语音生成1. 1.语音合成语音合成语音合成语音合成文文本本文本文本分析分析韵律韵

26、律处理处理语音语音合成合成合成语合成语音音词典，发词典，发音规则音规则韵律规则韵律规则库库语音库语音库大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)(3)(3)(3)计算机合成语音的应用：计算机合成语音的应用：计算机合成语音的应用：计算机合成语音的应用：查询查询: : 股票交易、航班、电话报税等业务股票交易、航班、电话报税等业务有声有声E-mailE-mail服务服务CAICAI课件或游戏解说词的自动配音课件或游戏解说词的自动配音文文稿稿校校对对、语语言言学学习习、语语音音秘秘书书、自自动动报报警警、残残疾人服务等疾人服务等1. 1.语音合成语音合成语音合成语音

27、合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术音乐是使用乐器演奏而成的音乐是使用乐器演奏而成的, ,音乐的基本单元是一些音符音乐的基本单元是一些音符(1)(1)(1)(1)音符的属性音符的属性音符的属性音符的属性：音调：声波的基频音调：声波的基频音色：由声音的频谱决定，不同乐器有不同的音色音色：由声音的频谱决定，不同乐器有不同的音色音强：声音的强度音强：声音的强度旋律：乐曲中音符持续时间的变化旋律：乐曲中音符持续时间的变化(2)(2)(2)(2)音源音源音源音源： 也也称称为为音音乐乐合合成成器器，它它能能模模仿仿许许多多乐乐器器生生成成各各种种不不同同音音色的音

28、符。色的音符。 PCPC机的声卡一般都带有音源机的声卡一般都带有音源2.2.2.2.音乐合成音乐合成音乐合成音乐合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)MIDI(3)MIDI(3)MIDI(3)MIDI规定规定规定规定：乐乐谱谱中中的的音音符符及及其其定定时时、速速度度、音音色色（乐乐器器）等采用等采用MIDIMIDI消息（消息（MIDI messageMIDI message）进行描述进行描述每每个个MIDIMIDI消消息息描描述述一一个个音音乐乐事事件件（如如开开始始演演奏奏某某个个音音符符、结结束束演演奏奏某某个个音音符符、选选择择音音符符的的音

29、音色、改变演奏速度等）色、改变演奏速度等）一一首首乐乐曲曲所所对对应应的的全全部部MIDIMIDI消消息息组组成成一一个个MIDIMIDI文件文件MIDIMIDI文文件件在在计计算算机机中中的的文文件件扩扩展展名名为为 . .MIDMID，它它是是计计算算机机合合成成音音乐乐的的交交换换标标准准，也也是是商商业业音音乐乐作品发行的标准作品发行的标准2.2.2.2.音乐合成音乐合成音乐合成音乐合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术MIDIMIDI音乐的制作与播放：音乐的制作与播放：实时演奏MIDI键盘MIDI消息乐谱输入音序器软件MIDI文件媒体播放器MID

30、I合成器MIDI消息MIDI音乐2.2.2.2.音乐合成音乐合成音乐合成音乐合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术MIDMIDI I文件在文件在WindowsWindows系统中可以使用媒体播放器进行播放。系统中可以使用媒体播放器进行播放。 播放播放播放播放MIDIMIDIMIDIMIDI音乐的过程音乐的过程音乐的过程音乐的过程：媒体播放器软件从磁盘上读入媒体播放器软件从磁盘上读入MIDMID文件文件把其中的一个个把其中的一个个MIDIMIDI消息发送给声卡上的音乐合成器消息发送给声卡上的音乐合成器由音乐合成器解释并执行由音乐合成器解释并执行MIDIMID

31、I消息所规定的操作消息所规定的操作合成出各种音色的音符，通过扬声器播放出乐曲来合成出各种音色的音符，通过扬声器播放出乐曲来2.2.2.2.音乐合成音乐合成音乐合成音乐合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(4)MIDI(4)MIDI(4)MIDI(4)MIDI音乐与高保真的波形声音相比音乐与高保真的波形声音相比音乐与高保真的波形声音相比音乐与高保真的波形声音相比：缺点：缺点：缺点：缺点：音质方面较差音质方面较差无法合成出所有各种不同的声音（例如语音）无法合成出所有各种不同的声音（例如语音）优点：优点：优点：优点：数据量很少数据量很少 ( (比比CD-DAC

32、D-DA少少3 3个数量级，比个数量级，比MP3MP3少少2 2个数量级个数量级) )易于编辑修改易于编辑修改可以与波形声音同时播放可以与波形声音同时播放2.2.2.2.音乐合成音乐合成音乐合成音乐合成大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.4 5.4 数字视频及应用数字视频及应用数字视频及应用数字视频及应用5.4.1 5.4.1 数字视频基础数字视频基础5.4.2 5.4.2 数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码5.4.3 5.4.3 数字视频的编辑数字视频的编辑5.4.4 5.4.4 计算机动画计算机动画5.4.5 5.4.5 数字视频的应用数字视频的应

33、用大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.4.1 5.4.1 5.4.1 5.4.1 数字视频基础数字视频基础数字视频基础数字视频基础1 1 电视基础知识电视基础知识2 2 视频信号的数字化视频信号的数字化3 3 视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)基本概念基本概念基本概念基本概念 视频视频视频视频（videovideo）：）：是指内容随时间变化的一个图像序列，是指内容随时间变化的一个图像序列， 也称为活动图像也称为活动图像( (motion picture)

34、motion picture)。常见的视频有常见的视频有电视电视电视电视和和计算机动画计算机动画计算机动画计算机动画。 电视电视电视电视：能传输和再现真实世界的图像与声音：能传输和再现真实世界的图像与声音电视是当代最有影响力的信息传播工具。电视是当代最有影响力的信息传播工具。 数字视频数字视频数字视频数字视频：数字化的电视信号称为数字视频。：数字化的电视信号称为数字视频。 计算机动画计算机动画计算机动画计算机动画：是计算机制作的图像序列，是一种计算：是计算机制作的图像序列，是一种计算机机合成的视频合成的视频合成的视频合成的视频。1. 1.电视基础知识电视基础知识电视基础知识电视基础知识大学计算

35、机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(2) (2) (2) (2) PALPALPALPAL制式（中国采用）制式（中国采用）制式（中国采用）制式（中国采用）帧频帧频2525帧帧/ /s s 场频场频场频场频50505050场场场场/ / / /s s s s图像的垂直分辨率图像的垂直分辨率625625线，线， 电视信号行频为电视信号行频为 62562525 = 15.625 25 = 15.625 kHzkHz(3)(3)(3)(3)远远远远距距距距离离离离传传传传输输输输时时时时用用用用亮亮亮亮度度度度信信信信号号号号Y Y Y Y和和和和两两两两个个个个色色色色

36、度度度度信信信信号号号号U U U U、V V V V来来来来表表表表示示示示，优点：优点：优点：优点：能与黑白电视接收机保持兼容能与黑白电视接收机保持兼容可可利利用用人人眼眼对对两两个个色色度度信信号号不不太太灵灵敏敏的的视视觉觉特特性性来节省电视信号的带宽和发射功率来节省电视信号的带宽和发射功率1. 1.电视基础知识电视基础知识电视基础知识电视基础知识大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)数字视频与模拟视频相比的优点：数字视频与模拟视频相比的优点：数字视频与模拟视频相比的优点：数字视频与模拟视频相比的优点：复制和传输时不会造成质量下

37、降复制和传输时不会造成质量下降容易进行编辑修改容易进行编辑修改有利于传输有利于传输( (抗干扰能力强，易于加密抗干扰能力强，易于加密) )可节省频率资源可节省频率资源(2)(2)(2)(2)视频信号的数字化视频信号的数字化视频信号的数字化视频信号的数字化：2. 2.视频信号的数字化视频信号的数字化视频信号的数字化视频信号的数字化BT.601CIFQCIFSQCIF行数行数/帧帧像素像素/行行行数行数/帧帧像素像素/行行行数行数/帧帧像素像素/行行行数行数/帧帧像素像素/行行亮度亮度(Y)57672028836014418096128色度色度(U)57636014418072904864色度色度

38、(V)57636014418072904864BT.601BT.601，CIFCIF，QCIFQCIF和和SQCIFSQCIF视频图像的格式视频图像的格式大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术3. 3.视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备(1)(1)(1)(1)视频采集卡：视频采集卡：视频采集卡：视频采集卡：简称视频卡，简称视频卡，PCPC机中用于视频信号数字化的插卡机中用于视频信号数字化的插卡功能：功能： 模拟信号与数字信号的模拟信号与数字信号的模拟信号与数字信号的模拟信号与数字信号的转换转换转换转换 将模拟视频将

39、模拟视频( (及伴音信号及伴音信号) )数字化并存储在硬盘中数字化并存储在硬盘中 数字化后的视频图像，经彩色空间转换后显示在屏数字化后的视频图像，经彩色空间转换后显示在屏幕上。幕上。 使用数字信号处理器使用数字信号处理器使用数字信号处理器使用数字信号处理器( ( ( (DSP)DSP)DSP)DSP)进行音频和视频数据的进行音频和视频数据的进行音频和视频数据的进行音频和视频数据的压缩压缩压缩压缩编码编码编码编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(2) (2) 视频捕获设备视频捕获设备视频捕获设备视频捕获设备 数字摄像头数字摄像头数字摄像头数字摄像头：在线获

40、取数字视频的设备。：在线获取数字视频的设备。不需视频采集卡进行模数转换。不需视频采集卡进行模数转换。最高分辨率：最高分辨率：640480640480，镜头视角：，镜头视角：45456060度度光传感器：大多采用光传感器：大多采用CCDCCD，部分采用部分采用CMOSCMOS3. 3.视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备视频卡与视频获取设备 数字摄像机数字摄像机数字摄像机数字摄像机：离线的数字视频获取设备。：离线的数字视频获取设备。 原理：与数码相机类似，功能更多原理：与数码相机类似，功能更多 压缩编码：视频图像及伴音使用压缩编码：视频图像及伴音使用M-JPEGM-JPE

41、G或或MPEG-2MPEG-2 记录介质：磁带，硬盘记录介质：磁带，硬盘接口：接口：接口：接口：USBUSBUSBUSB接口，接口，接口，接口，IEEE1394IEEE1394IEEE1394IEEE1394（火线）接口。火线）接口。火线）接口。火线）接口。大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.4.2 5.4.2 5.4.2 5.4.2 数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术 数数字字视视频频的的数数据据量量：很很大大。1 1分分钟钟BT.601BT.

42、601数数字字视视频频的的数据量约为数据量约为1 1G G字节字节1. 1.数字视频压缩的可行性：数字视频压缩的可行性：数字视频压缩的可行性：数字视频压缩的可行性：画面内部信息相关性很强画面内部信息相关性很强相邻画面的内容具有高度的连贯性相邻画面的内容具有高度的连贯性人眼的视觉特性人眼的视觉特性5.4.2 5.4.2 5.4.2 5.4.2 数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术名称名称源源图像格式图像格式压缩后的码率压缩后的码率主要应用主要应用MPEG-1CIF格式格式大约大约1.2Mb

43、/s1.5Mb/s适用于适用于VCDVCD、数码相机、数码相机、数码相机、数码相机、数字摄像机数字摄像机数字摄像机数字摄像机等等H.261CIF格式，格式，QCIF格式格式P64Kb/s(P=1、2时，只时，只支持支持QCIF格式，格式，P6时，时，可支持可支持CIF格式格式)应用于视频通信，如可应用于视频通信，如可视电话、会议电视等视电话、会议电视等MPEG-2(MPML)7205765Mb/s15Mb/s用途最广，如用途最广，如DVDDVD，150路卫星电视直播，路卫星电视直播，540路路C CATV等等MPEG-2HighProfile144015521920115280Mb/s100M

44、b/s目标是目标是高清晰度电视高清晰度电视高清晰度电视高清晰度电视（HDTV）领域领域MPEG-4(H.324)多种不同的多种不同的视频格式视频格式与与MPEG-1，MPEG-2相相当，但最低可达到当，但最低可达到64Kb/s适合于交互式多媒体应适合于交互式多媒体应用，包括虚拟现实、用，包括虚拟现实、远远程教学、交互式电视程教学、交互式电视等等2.2.2.2.视频压缩编码的标准及其应用视频压缩编码的标准及其应用视频压缩编码的标准及其应用视频压缩编码的标准及其应用5.4.2 5.4.2 5.4.2 5.4.2 数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码大学计算机信息

45、技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.4.4 5.4.4 5.4.4 5.4.4 合成视频计算机动画合成视频计算机动画合成视频计算机动画合成视频计算机动画大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术1.1.1.1.计算机动画的概念计算机动画的概念计算机动画的概念计算机动画的概念 采用计算机生成一系列可供实时演播的连续画面的一种技术。采用计算机生成一系列可供实时演播的连续画面的一种技术。 是一种是一种合成的数字视频合成的数字视频合成的数字视频合成的数字视频 例如：动画片、游戏等例如：动画片、游戏等2.2.2.2.基础基础基础基础：计算机图形学：

46、计算机图形学制作过程：制作过程： 在计算机中生成场景和形体的模型在计算机中生成场景和形体的模型 设置它们的运动设置它们的运动 生成图像并转换为视频信号输出生成图像并转换为视频信号输出5.4.4 5.4.4 5.4.4 5.4.4 计算机动画计算机动画计算机动画计算机动画大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术3.3.3.3.创作软件创作软件创作软件创作软件二维动画软件二维动画软件: :如如Animator ProAnimator Pro三维动画软件三维动画软件: :如如3 3D D StudioMAXStudioMAX等等4.4.4.4.与与与与GIFGIFGI

47、FGIF比，比，比，比，FlashFlashFlashFlash动画的优点动画的优点动画的优点动画的优点：矢量图形，图形清晰度与缩放无关矢量图形，图形清晰度与缩放无关文件小，便于网上传输文件小，便于网上传输流式传输技术，能一边传输数据，一边播放流式传输技术，能一边传输数据，一边播放可以将音乐、声效、视频和动画画面结合在一起可以将音乐、声效、视频和动画画面结合在一起具有交互性具有交互性5.4.4 5.4.4 5.4.4 5.4.4 计算机动画计算机动画计算机动画计算机动画大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术5.4.5 5.4.5 5.4.5 5.4.5 数字视

48、频的应用数字视频的应用数字视频的应用数字视频的应用1 1 VCDVCD与与DVDDVD2 2 可视电话与视频电视可视电话与视频电视3 3 数字电视数字电视4 4 点播电视点播电视( (VOD)VOD)大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1) CD(1) CD(1) CD(1) CD： 小小型型光光盘盘, , 最最早早应应用用于于数数字字音音响响领领域域, , CDCD唱唱片片的的存存储储容容量量是是650650MBMB左左右，可存放右，可存放1 1小时的立体声高保真音乐。小时的立体声高保真音乐。(2) Video CD(2) Video CD(2) Vid

49、eo CD(2) Video CD( (简称简称VCD)VCD)： 19941994年年由由JVCJVC、PhilipsPhilips等等公公司司联联合合定定义义的的一一种种以以数数数数字字字字技技技技术术术术在在在在CDCDCDCD光光光光盘盘盘盘上上上上存存存存储储储储视视视视频频频频和和和和音音音音频频频频信信信信息息息息的的的的规规规规范范范范。规规定定了了将将MPEG-1MPEG-1MPEG-1MPEG-1音频音频音频音频/ / / /视频视频数据记录在数据记录在CDCD光盘上的文件系统的标准，光盘上的文件系统的标准，一一张张CDCD光光盘盘记记录录约约6060分分钟钟的的音音视视频

50、频数数据据，图图像像质质量量达达到到家家用用录录放放像机的水平，可播放立体声。像机的水平，可播放立体声。VCDVCD播放机体积小播放机体积小, ,价格便宜价格便宜, ,音视频质量较好。音视频质量较好。1 1 1 1. . . .VCDVCDVCDVCD与与与与DVDDVDDVDDVD大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(3)DVD(3)DVD(3)DVD(3)DVD( (Digital Versatile DiskDigital Versatile Disk) )： 数字多用途光盘。有多种规格，用途广泛。数字多用途光盘。有多种规格，用途广泛。其其中中DVD-

51、VideoDVD-Video（日日常常简简称称为为DVDDVD）是是一一种种类类似似于于LDLD或或Video CDVideo CD的家用影碟。的家用影碟。(4)DVD(4)DVD(4)DVD(4)DVD影碟与影碟与影碟与影碟与VCDVCDVCDVCD相比相比相比相比：存储容量大得多。存储容量大得多。DVDDVD单面单层单面单层DVDDVD容量容量4.74.7GBGB压缩编码：压缩编码：MPEG-2MPEG-2画面品质比画面品质比VCDVCD高高(5) DVD-Video(5) DVD-Video特点：特点： 可提供可提供3232种文字、种文字、8 8种语言、多节局、多角度、变焦、锁定控制种语

52、言、多节局、多角度、变焦、锁定控制1 1 1 1. . . .VCDVCDVCDVCD与与与与DVDDVDDVDDVD大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)分类：分类：分类：分类：静态图像：图、声交替传输静态图像：图、声交替传输动态图像：图、声同时传输动态图像：图、声同时传输(2)(2)(2)(2)编码编码编码编码 图像格式：图像格式：QCIF,QCIF,帧频不小于帧频不小于1010帧帧/ /s s(3)(3)(3)(3)应用应用应用应用 商业谈判、办公自动化、紧急救援、现场指挥商业谈判、办公自动化、紧急救援、现场指挥 如：如：MSN

53、MessengerMSN Messenger2.2.2.2.可视电话与视频会议可视电话与视频会议可视电话与视频会议可视电话与视频会议大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术(1)(1)(1)(1)数字电视：数字电视：数字电视：数字电视： 将将电电视视信信号号进进行行数数字字化化, , 然然后后以以数数字字形形式式进进行行编编辑辑、制制作、传输、接收和播放。作、传输、接收和播放。(2)(2)(2)(2)数字电视的特点数字电视的特点数字电视的特点数字电视的特点：频道利用率高、图像清晰度好频道利用率高、图像清晰度好可以开展交互式数据业务可以开展交互式数据业务(3)(3

54、)(3)(3)编码标准编码标准编码标准编码标准视频都采用视频都采用MPEG-2MPEG-2标准，音频采用标准，音频采用MPEG-2MPEG-2或或Dolby AC-3Dolby AC-33.3.3.3.数字电视数字电视数字电视数字电视包括：电视购物、电视银行、电视商务、电视通信、电视游戏、包括：电视购物、电视银行、电视商务、电视通信、电视游戏、 实时点播电视、电视网上游览、观众参与的电视竞赛等实时点播电视、电视网上游览、观众参与的电视竞赛等(4)(4)数字电视接收机（简称数字电视接收机（简称DTVDTV接收机）的三种形式：接收机）的三种形式： 数字电视接收机数字电视接收机传统模拟电视接收机的换

55、代产品传统模拟电视接收机的换代产品 传统模拟电视机外加一个数字机顶盒传统模拟电视机外加一个数字机顶盒 可以接收数字电视的可以接收数字电视的PCPC机机大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术VODVOD（Video Video On On DemandDemand）：视视频频点点播播（也也称称为为点点播播电电视视）技术的简称技术的简称, , 即用户可以根据自己的需要收看电视节目。即用户可以根据自己的需要收看电视节目。视频点播系统分类视频点播系统分类TVODTVOD（True True VODVOD）：用用户户提提出出要要求求即即可可及及时时从从VODVOD系系统

56、统得得到到服服务务，为为每每个个用用户户提提供供单单独独连连接接，每每个个连连接接占占用用一定的网络带宽一定的网络带宽NVODNVOD（Near Near VODVOD）：准准视视频频点点播播，系系统统每每隔隔一一段段时时间间（例例如如1010分分钟钟）在在不不同同的的频频道道上上播播放放同同一一个个节节目目，用用户可选择收看户可选择收看特点：播放切换特点：播放切换缺点：不能为用户及时提供点播服务功能缺点：不能为用户及时提供点播服务功能优点：减少用户连接数目优点：减少用户连接数目 节省网络带宽与费用节省网络带宽与费用 降低服务器性能要求降低服务器性能要求点播电视（点播电视（点播电视（点播电视（VODVODVODVOD）大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术大学计算机信息技术*.wav (waveform)：用于用于PC*.PCM：使用使用PCM编码的声音文件编码的声音文件,*.Mp3：MPEG 1层层 III ,*.rm，ra(RealAudio)：RealNetworks的流式声音文件的流式声音文件*.wma：微微软公司的流式声音文件软公司的流式声音文件波形声音的文件格式波形声音的文件格式波形声音的文件格式波形声音的文件格式