问答题 阅读下列说明,回答问题。
[说明]
在设计网络实时传输多媒体信息的应用系统时,必须准确计算媒体流的数据量,然后根据网络传输系统的实际情况来确定流式媒体的数据传输率等系统运行参数,从而在满足实时传输的条件下提供高质量的多媒体信息传输服务。
假设你需要在1Mbps带宽的网络上实现实时的立体声音频节目的播放,请考虑以下的应用需求,计算并解决问题。
问答题 如果系统设计的音频信号采样率是固定的44.1kHz,要实现实时的无压缩音频数据播放,在最好的质量下应该设置系统对音频信号的量化位数是多少?
【正确答案】宽带=1Mb/s=1000 000b/s,采样率=44.1kHz,因为是立体声信号,所以每秒的采样数为44100×2;采样的量化位数最大值=1000000/(44100×2)=11.33位,故取整数得最大数为11位。
【答案解析】
问答题 如果系统设计的每个声道音频信号量化位数是固定的16bits/采样,要实现实时的无压缩音频数据播放,则: ①在最好的质量下应该设置系统对音频信号的采样率是多少? ②此时系统在保证不丢失频率分量的前提下能够传输的信号最高频率是多少?
【正确答案】最高采样率=带宽/(量化位数×2)=1000000/(16×2)=31250Hz 根据采样定理,不损失频率分量传输的最高频率:31250/2=15625Hz
【答案解析】
问答题 如果应用系统需要实时播放CD音质的音频信号,那么必须选择使用或自行设计开发压缩编码器,定义压缩比=压缩后的数据量/原始数据量,则选择使用的或设计开发的编码器其压缩比至少应该是多少?
【正确答案】CD音质的采样率为44.1kHz,量化位数为16,两个声道,则数据率为44100×16×2=1411200b/s,而信道带宽为1Mb/s,即1000000b/s,故压缩比为:1411200/1000000=1.4112。
【答案解析】[解析] 本题考查的是对网络多媒体应用的传输带宽的分析与设计应用。 声音是携带信息的重要的媒体,是多媒体技术研究的一个重要内容。随着多媒体信息处理基础的发展,计算机数据处理能力的增强,音频处理技术受到重视,并得到广泛的应用。如视频图像的配乐;静态图像的解说;可视电话;虚拟现实中的声音模拟;电子读物的有声输出等。 数字化音频主要包括采样和量化两个方面。数字音频的基本功能是以一定的采样频率、量化位数的分辨率录制和播放音频信号。数字音频的基本技术参数说明如下: (1)采样频率 它表征计算机每秒钟采集多少个声音样本。采样频率越高所能描述的声波频率就越高。采样必须满足奈奎斯特采样定理,即对于随时间连续变化的模拟信号波形,必须用该信号所含的最高频率的两倍来进行采样,才可保证原模拟信号不丢失。 一般人的听觉范围最高可以达到20kHz左右,根据采样定理,数字音频的最高采样频率达到44.1kHz。 (2)量化位数 量化就是把采样得到的声音信号幅度转换为数字值,它决定了模拟信号数字化后的动态范围。时间上的离散称为采样,幅度上的离散称为量化。量化位数越高,相当于信号的动态范围越大,数字化后的音频信号就越可能接近原始信号。 (3)数据传输速率(数据率) 音频信号数字化之后,其数据传输速率(每秒钟的位数)与信号在计算机中的实时传输有直接关系,而其总数据量又与计算机的存储空问有直接关系。因此,数据传输率是计算机处理时要掌握的基本技术参数。未经压缩的数字音频数据传输速率可按照下式计算: 数据传输速率(bit/s)=采样频率(Hz)×量化位数(bit)×声道数 (4)编码与压缩比 音频数据量很大,编码时需要采用压缩的方式。压缩编码的技术指标之一是压缩比,它定义同一段时间间隔的音频数据压缩前后之比。可按照下式表示: 音频数据压缩比=压缩后的音频数据量/压缩前的音频数据量 通常压缩比小于1。理论上讲,压缩比越小,丢掉的信息越多、信号还原后失真越大。