数字音频与视频编码原理概览

"《数字视频信号处理》PPT04章节介绍了数字音频和视频编码的基本原理，强调了压缩的必要性和可能性，并概述了多种编码技术，包括熵编码、预测编码和变换编码。" 在信息技术领域，数字音频和视频编码扮演着至关重要的角色，尤其是在多媒体通信和网络传输中。本节主要探讨了数字音频编码的基本原理，首先阐述了数字音频压缩的必要性和可能性。 4.1 数字音频编码的基本原理 数字音频编码的主要目的是在确保音频质量的同时，通过压缩技术减少数据量，以便于存储和传输。音频信号数字化后带来了诸多优势，例如避免模拟信号的噪声和干扰，扩展动态范围，便于计算机处理，支持不失真的远程传输，以及与其他媒体如图像和视频的多路复用，实现多媒体和网络化应用。 4.1.1 数字音频压缩的必要性和可能性 1. 时间域冗余：音频信号中存在各种冗余，如样值幅度分布的非均匀性、样值间的相关性、信号周期之间的相关性、长时间自相关以及静音段，这些都可以作为压缩的目标。 2. 频率域冗余：考虑到话音的短时功率谱密度特点，以及长时功率谱密度的非均匀性，可以通过在频域内进行处理来减少数据量。 3. 听觉冗余：人的听觉系统对某些音频信息并不敏感，如超出听觉范围的高频或低频成分，或者人耳难以察觉的微小变化，这部分冗余可以被去除而不影响听觉体验。 数字音频压缩编码的目的是在保持音频质量的前提下，尽可能减少用于表示音频信息的比特数，或者在给定的比特率下，优化重构声音的质量。 4.2 数字视频编码概述 4.2.1 数字视频压缩的必要性和可能性 如同音频，数字视频压缩也是基于信息论中去除冗余数据的概念。视频数据中的冗余分为多种类型，如空间冗余、时间冗余和统计冗余等。空间冗余是指图像帧内相邻像素之间的相似性，通过去除这种冗余，可以实现帧内编码，降低每个像素的平均比特数。 数字视频压缩不仅有理论上的必要性，而且随着技术的发展，如运动补偿、DCT变换等技术的应用，已经实现了高效的视频压缩标准，如MPEG系列和H.26x系列。 数字音频和视频编码是通过分析信号特性，发现并去除冗余信息，以达到在有限的带宽资源下传输高质量的音频和视频信号的目标。这些编码技术是现代通信和多媒体系统的核心组成部分，对于实现高效、高质量的多媒体传播具有重要意义。