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1、 第2章 数字视听信号的数据结构 n2.1 数字技术基本知识n2.2 EFM调制n2.3 CD-DA数据格式标准n2.4 图像数据的编码方式n2.5 图像的编码和解码n2.6 声音的编码和解码n2.7 图像与声音的同步课程提问课程提问 教学基本要求（见教材P18）n（1）了解）了解A/D和和D/A工作原理工作原理n（2）了解）了解CDDA格式。格式。n（3）了解图像压缩的方法。）了解图像压缩的方法。n（4）了解声音压缩的依据。）了解声音压缩的依据。n（5）掌握）掌握MPEG1解码器的作用。解码器的作用。课程提问课程提问 2.1 数字技术基本知识n2.1.1 模模 / 数转换器（数转换器（ADC
2、）nA/D转转换换步步骤骤为为：采采样样、保保持持、量量化化和编码。和编码。 （见教材P19）n位时钟在数字信号中的作用。位时钟在数字信号中的作用。课程提问课程提问 2.1.2 数/ 模转换器（DAC） n1D/A转换器的转换特性n2数模转换方框图课程提问课程提问 2.2 EFM调制课程提问课程提问 2.3 CD-DA数据格式标准n1.采用采用EFM 8-14 调制数码方式。调制数码方式。n2.采用了纠错编码来改善信号传送的保采用了纠错编码来改善信号传送的保真度。真度。n3.采用帧编码数据结构。采用帧编码数据结构。课程提问课程提问 2.3.1 数据结构格式数据结构格式课程提问课程提问 2.3.
3、2 同步字同步字n同同步步字字用用于于识识别别每每帧帧的的起起始始，同同步步信信号号有有固固定定的的码码率率信信息息，即即代代表表传传输输每每一一位位的的时时间间节节奏奏，以以便便在在重重放放时时按按相相同同的的码码率来切取分割率来切取分割 课程提问课程提问 2.3.3 音频数据字音频数据字n表示音乐的数据表示音乐的数据 课程提问课程提问 2.3.4 耦合位耦合位n插入耦合位的目的有两个：插入耦合位的目的有两个：n1.为了使得在整个为了使得在整个EFM调制过程中，当调制过程中，当一个一个14位数据字以位数据字以1结尾，而下一个结尾，而下一个14数据字又有可能以数据字又有可能以1开始时，以此来保
4、证开始时，以此来保证前后两个数字前后两个数字1的隔离获得成功。的隔离获得成功。 n2. 3个附加通道位，其中两个用于连接个附加通道位，其中两个用于连接相邻的组，另一个冗余通道位用于减少相邻的组，另一个冗余通道位用于减少信号中的直流分量。信号中的直流分量。课程提问课程提问 2.3.5 纠错与纠错码纠错与纠错码n误码纠错的方法是误码纠错的方法是将特别设定的一种编码按将特别设定的一种编码按一定的位数和某一特定规律加到音乐编码数一定的位数和某一特定规律加到音乐编码数据中一起记录，然后在重放时，检测这些设据中一起记录，然后在重放时，检测这些设定码是否存在和保持原设定规律，即可知重定码是否存在和保持原设定
5、规律，即可知重放信号是否误码和丢失。放信号是否误码和丢失。nCD机、机、VCD机常用的一种纠错编码方法为机常用的一种纠错编码方法为交叉交织交叉交织-里德索罗门码（里德索罗门码（Cross InterleaveReed Solomon Code），缩），缩写为写为CIRC。课程提问课程提问 2.3.6 子码子码n子码的作用是子码的作用是为光碟提供识别信息。为光碟提供识别信息。它它具有两个功能具有两个功能：一是表示是节目号，索：一是表示是节目号，索引，节目经过时间，绝对播放时间，是引，节目经过时间，绝对播放时间，是在乐曲期间还是间隙区，数据是否处于在乐曲期间还是间隙区，数据是否处于导入区还是导出区
6、等；二是实现选曲控导入区还是导出区等；二是实现选曲控制和各种特殊播放功能。制和各种特殊播放功能。 课程提问课程提问2.4 图像数据的编码方式nVCD和和DVD光盘为了利用有限的数据空光盘为了利用有限的数据空间存储视频信号和音频信号，分别采用间存储视频信号和音频信号，分别采用了了MPEG1和和MPEG2压缩技术。压缩技术。MPEG2比比MPEG1的编码更为高效，解压后的画的编码更为高效，解压后的画面的清晰度比面的清晰度比MPEG1要高。要高。 n 将原来的每帧用于存放立体声音乐的将原来的每帧用于存放立体声音乐的24个字节进行了统一安排，用于存放视个字节进行了统一安排，用于存放视频图像数据及音频数
7、据。频图像数据及音频数据。课程提问课程提问2.4 图像数据的编码方式 将视频图像数据及音频伴音信号，采将视频图像数据及音频伴音信号，采用数据包方式存放。用数据包方式存放。n为了辨认各数据包，编码时在每个数为了辨认各数据包，编码时在每个数据包封装前均设有一定字节长度的据包封装前均设有一定字节长度的“包包头头”，以利于解码时区别各种数据。，以利于解码时区别各种数据。课程提问课程提问2.4.1 视频信号压缩的必要性视频信号压缩的必要性n必须对视频图像数据进行压缩，减少传必须对视频图像数据进行压缩，减少传输码率，才能将输码率，才能将74min的视频和音频信的视频和音频信号同时存储在号同时存储在CD光盘
8、上。才能将光盘上。才能将133分分钟的高清晰的音视频信号存储在钟的高清晰的音视频信号存储在DVD光光盘上。盘上。 课程提问课程提问2.4.2 视频图像数据压缩的方法视频图像数据压缩的方法n1将彩色图像的将彩色图像的R, G, B制变为制变为Y, C制制 课程提问课程提问2.4.2 视频图像数据压缩的方法视频图像数据压缩的方法n2帧内压缩技术课程提问课程提问3帧间压缩技术 n传送的图像重新定义为三种类型的帧图像，即I帧图像（完整的画面），P帧图像（主体），B帧图像(差值)。课程提问课程提问画 面 示 例课程提问课程提问3帧间压缩技术课程提问课程提问2.5 图像的编码和解码 课程提问课程提问2.6
9、 声音的编码和解码n1阈值特性：根据声音频率范围来处理。课程提问课程提问2掩蔽效应n掩蔽效应：根据两个信号的响度不同来处理。课程提问课程提问2.7 图像与声音的同步 采用独立的系统时钟（STC）作为编码的参照基准，再将图像及声音的数据分作若干播放单元，在每一播放单元前编入一个显示时标（PTS）或者解码时标（DTS）。当该时标出现时，即表示一个新的图像与声音播放单元开始,而前一个单元播放结束，使图像与声音在同一显示时间标记控制下，达到图声同步。（详见P32） n2.7.1 图像与声音的同步方法图像与声音的同步方法课程提问课程提问2.7.2 同步信号的编码和解码同步信号的编码和解码同步信号的编码：
10、同步信号的编码： 图像及声音的数据送到组合器，系统时钟（STC）将播放开始时的展示时标（PTS）加到图像与声音信号的数据包前面，经编码变为33bit PTS和图像与声音数据组合的一串数码，按一定的编码规则送到系统编码缓冲器，按几个图像数据段和一个声音数据段搭配，成为一个图像和声音的播放单元，在系统时钟STC的作用下，对各播放单元标上不同数值的系统参考时钟SCR，来显示时间，最后记录到光盘上，见下图。 （详见P33） 课程提问课程提问2.7.2 同步信号的编码和解码同步信号的编码和解码课程提问课程提问2.7.2 同步信号的编码和解码同步信号的编码和解码同步信号的解码（详见同步信号的解码（详见P3
11、3）：）：分离分离分离分离作为同步基准时钟作为同步基准时钟图像图像声音声音课程提问课程提问学习要点和指导n（1）模/数转换器和数/模转换器可转换模拟信号和数字信号。n (2)以CD、VCD都采用数字唱盘标准CD-DA的技术规格n（3）VCD视盘机是将VCD光盘上记录的数字压缩信号还原成视频信号和音频信号的设备。n（4）DVD和VCD对视频图像数据采用的压缩方法为：n 将彩色图像的R, G, B制变为Y, C制；n 帧间压缩技术；n 帧内压缩技术。n（5）MPEG编码按块宏块片图像图像组图像序列的图像码流经传输缓存器输出。MPEG1的解码过程是编码的逆过程。课程提问课程提问实训项目二 多媒体演示
12、图像的处理 n1实验目的n让学生懂得静止图像数据采用压缩后数据量会大幅下降。n2实验器材n电脑一部；n彩色位图图像文件一个（可以利用扫描仪或数码相机获得相应的照片文件，也可直接选取文档里的彩色位图图件，文件后缀为“.bmp”）。课程提问课程提问3实验内容n为了在容量为650MB的光盘上存储最长播放时间为74min的图像和声音，VCD采用了MPEG-1压缩。这一技术是在JPG（静止面压缩）的基础上发展而来。通过演示，可以让学生懂得压缩后的数据量比压缩前下降几十倍的同时画质也将有所下降，但不影响画面主体形状。 课程提问课程提问4实验步骤n（1）开机，进入程序里的“画笔”选项。利用画笔打开后缀为.b
13、mp彩色位图图像文件，存盘时，文件类型选择“.jpg”的后缀。n（2）电脑中保存了“.jpg”与“.bmp”两个后缀文件。找到这两个后缀文件，分别查看各自属性，并对其数据量进行比较。课程提问课程提问4实验步骤（3）重新在画笔里打开后缀为“.bmp”彩色位图图像文件。然后选中图像中的某一部分，并把它粘贴到新建的画笔的文档中。把这一新建文档进行命名并以“.bmp”为后缀进行保存。n（4）在画笔里打开后缀为“.jpg”彩色位图图像文件，注意其画质。然后选中图像中与后缀为“.bmp”彩色位图图像相同的部位，进行复制。n（5）打开并把它粘贴到已存有后缀为“.bmp”彩色位图图像部分图像的文档中。对表示相同部位的两幅图像进行比较。课程提问课程提问
