一.模数转换
(1)采样
1.采样原理:从时域看,利用冲激信号按照一定的时间间隔对模拟信号进行抽样;从频域看,以采样频率为间隔对模拟信号频谱进行周期性拓展,
2.重建原理:l利用理想低通滤波器从输入采样信号中重建模拟信号:从时域看,采样信号的每个冲激在滤波器输出端产生一个sinc脉冲,叠加起来就得到了原始模拟信号;从频域看,采样信号的频谱与理想低通滤波器的频率响应相乘,就得到了原始模拟信号的频谱。
3.采样定理: 采样频率必须大于模拟信号最高频率的2倍:fs>2fmax
4.频率混叠:当采样频率低于信号带宽的2倍,也就是低于信号最高频率的2倍时,周期性拓展的信号频谱交叠在了一起,
5.采样信号:实际系统中的采样与理想采样不同,采样时并不需要产生采样脉冲信号与模拟信号相乘,只需要获得模拟信号在采样时刻的电平值即可
(2)量化
1.量化的一些概念
量化级数:量化电平的个数称为量化级数。
量化误差:信号电平的量化值和实际值之差称为量化误差,也称为量化噪声。量化噪声的幅度最大等于量化间隔的1/2。
量化信噪比=信号功率/量化噪声功率。
2.均匀量化
3.非均匀量化
量化间隔随着信号电平的增大而增大:小信号细量化,大信号粗量化。
一般在发送端使用一个压缩器串接一个均匀量化器来实现非均匀量化,相应地在接收端要有一个扩张器,
(3)编码
所谓的编码就是将量化后的信号电平值用二进制数字来表示。
量化电平数为N的情况下,信号电平值需要log2N位二进制数字来表示。
音频编码
码率=编码字长(n nbt)*采样频率
1.PCM
2.RPE-LPT
3.AMR-N
4.AMR-WB
视频编码
与音频编码类似,也包括模数转换和压缩编码
光传感器由众多的光电器件组成的阵列构成,光电器件可将照射到表面的光的强弱转换成电信号。成像的过程就是矩阵扫描过程,当景物光照射到光传感器表面时,矩阵高速开关电路逐行逐点地将每点的电信号按顺序输出,便可完整地将整幅景物电信号扫描出来。扫描得到的模拟图像信号经过ADC转换成数字图像信号,再经过压缩编码得到压缩的数字图像信号。
经过上述处理得到的是黑白图像(严格来讲应该称为灰度图像)的数字信号,要想得到彩色图像的数字信号怎么办?
三基色原理
1.采样
时间和空间两个维度进行采样
时间离散化:一系列的帧
空间离散化:一系列的像素
1)空间采样:一般将图像的水平像素数与垂直像素数的乘积称为视频分辨率。
2)时间采样:高于16FPS(帧每秒)
2.量化和编码
(1)黑白图像
每个像素只有黑白用比特0 1表示,所以每个比特的信息熵为1
(2)灰度图像
如256级灰度,每个像素需要8个比特来表示,所以一个像素点8bit
(3)彩色图像
每个像素需要红蓝绿三种颜色来表示
每种颜色需要划分很多级,如256级,则一个像素点需要24bit
视频码率=视频分辨率(水平像素数*垂直像素点数)每像素编码比特数帧率
3.视频压缩
1.色彩空间压缩
R G B——>Y Cb Cr
Cb Cr 可以压缩每两个像素点采一下
2.可变帧率压缩
3.视频图像压缩