Министерство Российской Федерации

по связи и информатизации

Сибирский государственный университет

Телекоммуникаций и информатики

Г.Х. Гарсков

Лекции по курсу

«Цифровая Обработка Аудио и Видео Сигналов»

Учебное пособие

Новосибирск - 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ 4

1.1 Сущность явления Гиббса 5

1.2 Весовые функции 7

1.3 Разностное уравнение 8

1.4 Нерекурсивные фильтры 8

1.5 Рекурсивные фильтры 10

1.6 Структурные схемы цифровых фильтров 12

1.7 Импульсная характеристика фильтров 13

1.7.1 Свертка входного сигнала с импульсной характеристикой цифрового фильтра 14

2 АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 16

2.1 Цифровая обработка звуковых сигналов 16

2.2 Основные понятия и определения 17

2.3 Структура и алгоритм работы ЦАП 18

2.4 Структура и алгоритм работы АЦП 20

2.4.1 Параллельные АЦП 21

2.4.2 АЦП с поразрядным уравновешиванием 22

2.4.3 АЦП с плавающей точкой 23

3 ЗВУК 25

3.1 Методы и стандарты передачи речи по трактам связи, 25

применяемые в современном оборудовании (7 кГц) 25

3.1.1 Импульсно-кодовая модуляция (PCM — Pulse-Code Modulation) 25

3.1.2 m-Law и A-Law кодирование 26

3.1.3 Методы эффективного кодирования речи 27

3.1.4 Кодирование речи в стандарте CDMA 28

3.1.5 Речевые кодеки для IP-телефонии 28

3.1.6 Оценка качества кодирования речи 29

3.2 Основные понятия цифровой звукозаписи 30

3.2.1 Натуральное цифровое представление данных 31

3.2.2 Кодирование РСМ 31

3.3 Формат MP3 32

3.3.1 Сжатие звуковых данных 33

3.3.2 Кратко об истории и характеристиках стандартов MPEG. 34

3.3.3 Каковы отличия режимов CBR, VBR и ABR? 36

3.3.4 Какие методы кодирования стерео информации используются в алгоритмах MPEG (и других)? 39

3.3.5 Какие альтернативные MPEG-1 Layer III (MP3) алгоритмы компрессии существуют? 40

3.4 OGGVorbis 41

3.5 WMA 42

3.6 FLAC 43

3.7 AAC 43

4 Видеосигналы 44

4.1 Общие положения алгоритмов сжатия изображений 44

4.2 Алгоритмы сжатия 45

4.2.1 GIF (CompuServe Graphics Interchange Format) 45

4.2.2 LZW 46

4.2.3 JPEG 46

4.2.4 LAB 47

4.2.5 Метод Хаффмана 47

4.2.6 PNG (Portable Network Graphics) 48

4.2.7 TIFF (Tagged Image File Format) 48

4.2.8 PDF (Portable Document Format) 49

4.2.9 Adobe Photoshop Document 49

4.2.10 CorelDRAW Document 50

4.2.11 WMF (Windows Metafile) 50

4.2.12 BMP (Windows Device Independent Bitmap) 51

4.2.13 RTF (Microsoft Rich Text Format) 51

4.3 Вейвлет-преобразования 51

4.4 JPEG2000 53

4.4.1 Общая характеристика стандарта и основные принципы сжатия 53

4.4.2 Информационные потери в jpeg2000 на разных этапах обработки 56

4.5 Видеостандарт MPEG-1 58

4.6 MPEG-2 61

4.6.1 Стандарт кодирования MPEG-2 62

4.7 Стандарт MPEG-4 66

4.7.1 Особенности стандарта MPEG-4 66

4.7.2 Профайлы в MPEG-4 70

4.8 Стандарт HDTV 74

5.1 Глобальная модель систем цифрового вещания 76

5.2 Определение и классификация систем доставки 78

ПРИЛОЖЕНИЕ 80

П1 Ортогональные разложения функций 80

П2 Дискретизация функций рядами Фурье 81

П3 Теорема Котельникова. 83

П4 Частота дискретизации 84

П5 Разрядность 87

Литература: 88