负线性压缩
A. 拉伸中应变和压缩率换算公式
应力(Stress)是在施吵散加的外力的影响下物体内部产生的内力与截面积的比值,表达公式:σ=F/A(F:受力,A:截面积)单位:帕斯卡(Pa).
应变(Strain)是在施加的外力的影响下物体伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸长率或压缩率,公式表达为ε=ΔL/L0,无单位,常常乘以100%。
泊松比(Poisson's Rate)是指材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变比值的绝对值,记为μ=-ε1/ε2,无单位.
强度(Strength)是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力,材料破坏时应力(stress)达到的极限值称为材料的极限强度(如果再细分,有breaking limit 和yield limit之分,这个暂时不谈,以后再说)。常用f表示,单位:Pa, 常用兆帕(Mpa)。
模量(Molus)是指材料在受力状态下应力(stress)与应变(strain)之比,表达公式:E = σ / ε,单位:Pa, 常用吉帕(Gpa)
对比记忆:
· 应力(Stress)和压强(Pressure)的概念差不多,就是指单位面积上所受的力的大小,单位和压强一样:帕、千帕、兆帕等等。在流体力学中一般习惯用压强,在固体力学中一般习惯用应力这种称呼。
· 按照载荷(load)作用的形式不同,应力又可以分为拉伸应力、压缩应力、剪切应力、弯曲应力和扭转应力。
相对的,材料承受的应力(Stress)对应的就是材料的强度(strength),所以根据外力作用方式不同,材料会受到抗拉强度/拉伸强度(Tensile strength)、抗压强度(compressivestrength)、抗剪强度/剪切强度(shear strength or Tear strength)、抗弯强度/弯曲强度(Flexural molus)等。【我有看到网上说机械设计手册-成大先版-材料力学性能代号及其含义中的规定,没有拉伸强度这一项,对于材料只有抗拉强度。但是平时工作中常说到拉伸强度,且GB/T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定 中把Tensile strength翻译为拉伸强度,所以用拉伸强度并无不妥】
· 材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力,定义为:单位面积上的这种反作用力为应力(Stress)。或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力(Stress)。
· 材料在外力作用下不能产生位移时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种形变称为应变(Strain)。
按照应力和应变的方向关系,可以将应力分为正应力σ 和切应力τ,正应力的方向与应变方向平行,而切应力的方向与应变垂直。正应力表示零件内部相邻两截面间拉伸和压缩的作用,切应力表示相互错动的作用。正应力和切应力的向量和称为总应力。握简正应力和切应力是度量零件强度(strength)的两个物理量。
· 当材料受外力作用时,其内部产生应力,外力增加,应力相应增大,直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时,材料即发生破坏,就是我们常说的抗拉/抗压/抗剪强度(strength)。
公式记忆:
· 当一条长度为L、截面积为A的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,
F/A叫应力(Stress),公式:σ=F/A,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力(初中物理学过:单位面积所受到的力称之为压强,所以“应力”并不是“力”,其本质是表示一个压强的大小),单位是Pa,
ΔL/ L0叫应变(Strain),ε=ΔL/L0*100%,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量(即变化的长度除以原始长度),无量纲单位,或者说单位为常数1。
· 应力与应变的比叫模量(模量=应力/应变)。E=σ/ε,单位是Pa(或MPa,GPa)
材料的抗压、抗拉、抗剪强度的计算式为:f=F/A. (式中:f:材料强度,MPa;F:材料破坏时的最大荷载,N;A:试件的受力面积, mm^2)。
材段碰裤料的抗弯(折)强度的计算式为:f=3FL/(2bh^2) (受力方式为:矩形截面的条形试件放在两支点上,中间作用一集中荷载力F。b,h为截面的宽度高度,L是两支点距离)
弹性模量:
材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系,也就是说满足胡克定律( Hooke's law ,也译作虎克定律:固体材料受力之后,材料中的应力与应变之间成线性关系,F=-k·x),其比例系数(k)称为弹性模量(E)。
弹性模量(elastic molus / molus of elasticity)是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,弹性模量包括杨氏模量(Young's molus), 体积模量(bulk molus)和剪切模量(shear molus)等。一般把弹性模量等同于杨氏模量(即拉伸模量)。
Young's molus (E), shear molus(G), bulk molus (K), 和 Poisson'sratio (μ)之间可以进行换算,公式为:E=2G(1+μ)=3K(1-2μ).
在材料弹性变形阶段内,μ是一个常数。理论上,各向同性材料的三个弹性常数E、G、μ中,只有两个是独立的,因为它们之间存在如下关系:G=E/[2(1+μ)],知道其中两个数值,第三个可以通过公式推导得出。
· 杨氏模量(Young's molus),又称拉伸模量(tensile molus)是弹性模量(elastic molus)中最常见的一种。杨氏模量衡量的是一个弹性体的刚度(stiffness),表示材料受拉/受压变形的难易程度,是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,材料刚度的一个指标。E值永为正值,单位Pa,因为ΔL是微小变化量,最终的结果比较大,常用MPa。
定义:应力与应变的比值
别称:拉伸模量(tensile molus)
公式:E = σ / ε= (F/A)/(ΔL/L0)
· 体积模量(bulk molus),又称为体变模量。我们先假设,在P0的压强下体积为V0,若压强变化为ΔP(ΔP是末态的压强减去初态的压强,当然ΔP可正可负),则体积变化为ΔV(ΔV计算方法同前者,当然也可正可负)。则有K=-ΔP/(ΔV/V0) , 被称为该物体的体积模量(molus of volumeelasticity)。如在弹性范围内,则专称为体积弹性模量。不难发现体积模量是一个正值(压强大时体积变小,压强小时体积变大),K值永为正值,单位Pa。
· 剪切模量(Shear molus),材料常数,是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大,则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切变形的难易程度。
定 义:剪切应力与应变的比值
别 名:切变模量或刚性模量(molus ofrigidity)
公式:剪切模量G和弹性模量E、泊松比μ之间有关系:G=E/(2(1+μ))
· 泊松比(Poisson ratio),是指材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,也叫横向变形系数,它是反映材料横向变形的弹性常数。计算方式为:垂直方向上的应变εl与载荷方向上的应变ε之比的负值。可以想象为一块正方体橡皮泥,一个方向受压变小,应变为负;一个方向因为挤压变大,应变为正,两者相除取绝对值。同应变一样,是无量纲量,无量纲单位,或者说单位为常数1。
定义:横向正应变轴向正应变比值的绝对值
公式:μ=-ε1/ε2
主次泊松比的区别:
主泊松比PRXY,指的是在单轴作用下,X方向的单位拉(或压)应变所引起的Y方向的压(或拉)应变;
次泊松比NUXY,它代表了与PRXY成正交方向的泊松比,指的是在单轴作用下,Y方向的单位拉(或压)应变所引起的X方向的压(或拉)应变。
B. 空调压缩机启动和运行那个阻止大
阻止是什么?电机是非线性负载,电机启动时阻抗小电流大,运行时阻抗大电流小
C. 跪求大师,我对负电压一直不理解。
说到电压,一切都是相对的。不同的电导体之间有不同的电位。这意味着一个电压可以高于另一个电压。这种情况下一般不会使用"负电压"的描述。我们所说的负电压是指一个电压低于系统的地电位。图1是一个3.3V电源电压和0V系统地电位的示例。在这个系统中,需要测量和记录传感器的信号。这些信号可能在+2.5V和–2.5V之间。
为了检测这些信号,我们采用+3.3V的正电源电压和–3.3V的负电源电压的运算放大器。且系统中已经提供+3.3V正电压。对于所需的–3.3V负电压,可以利用系竖模统的–5V来产生。该电压轨可能来自基于变压器的电源,通常该电压是没有经过精确调节肆亮的。为了精准生成–3.3V,我们需要使用线性稳压器。
市场上有众多适用于正电压的线性稳压器可供选择。在需要转换负电压的应用中,是否可以使用这种正线性稳压器?
图1显示了用于这种应用中的正线性稳压器。图中的可调电阻代表线性稳压器的调整元件。对于这种线性稳压器IC来说,和GND连接器之间的电压关系是完全相同的,就像在正电压应用中一样。然而,在这种环境中使用正线性稳压器有几个缺点。该电路将使用电阻分压器来调节基于–5V电压轨的输出电压,而不是基于0V电压轨、系统地。这会导致–5V电压轨上的干扰和噪声直接耦合到产生的–3.3V轨上。此外,稳压精度也相当差。当–5V电源电压精度只有±10%时,这个不精确度也会耦合到–3.3V产生的输出电压上。
图1. 产生负电压的正线性稳压器。
在这种情况下使用正线性稳压器的第二个缺点是线性稳压器设备的I/O引脚(例如使能引脚)将以–5V为参考。如果需要监控不同电压的上电序列,则可能需要电平转换。
图2所示的是相同系统,但是使用了专为降压负电压设计的线性稳压器。这些IC被称为负线性稳压器。ADI公司的新型ADP7183负线性稳压器专为最低噪声、最高电源抑制比(PSRR)而设计。这使得该器件非常适合对电源噪声敏感节点的滤波应用。
如果使用如图2所示的负线性稳压器,则产生的–3.3V是相对于0V 地电压进行稳压。这将产生非常低的噪声和精确的输出电压。此 外,I/O引脚以0V的系统地为参考,可以省去电平转换。
这样一来,特殊的负线性稳压器在转换负电余雹缓压或滤波负电压时就显得尤为重要。
D. 压缩机的功率和制冷量是什么关系
压缩机功率 = 制冷量 / 能耗比。
压缩机将致冷剂压缩,将气态的制冷剂变为液体,这样由基陆枯于物太变化我们也知道,液化需要放热,这样就放出大量热量,而由于热量是在室外机冷凝器(就是那热交换器)那放热的,所以使制冷剂变冷,而接近常温的制冷剂送到室内部分的蒸发器后。
由于蒸发器前有一个膨胀阀(小型机组为毛细管大的也有用调节阀的),然后由于蒸发器压力极低(相对来说),制冷剂搏洞开始沸腾,从而汽化,汽化过程中吸收大量的热使蒸发器变冷,而蒸发器又与空气进行热交换所以才让空气变了,不断循环就实现制冷了。
制冷量是指空调进行制冷运行时,单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。制冷量大的空调适用于面积比较大的房间,且制冷速度较快。使用额定制冷量在800w的压缩机能把10平方的空间拉到0摄氏度。
(4)负线性压缩扩展阅读:
选型原则
①、压缩机容量应根据各蒸发温度系统总机械负荷乘以运转时间系数确定。除特殊要求外,一般不设备用机 。
②、选用活塞往复式氟利昂压缩机时,当压缩比大于10应采用双级压缩机;小于或等于10应采用单级压缩。氟利昂双级压缩系统一般宜采用一级节流中间不完全冷却方式。
③、一般在冷库中一些的冷却器、油分离器、冷凝器、贮液器等设备均应与氟利昂制冷压缩机的制冷能力相适应。
④、选用氟利昂制冷压缩机的工作条悉铅件,不得超过深圳冷库企业规定的限定工作条件。
⑤、氟利昂冷藏制冷系统中,一般应采用回热循环。
⑥、制冷压缩机的运转时数,对于5~100t的深圳冷库,一般可采用每昼夜运转12~16h。
E. 裂纹扩展的基本形式
裂纹扩展是指材料在外力作用下,由于材料内部存在缺陷或者应力集中等因素所导致的断裂破坏过程中裂纹的扩展。裂纹扩展的基本形式如下:
1. 疲劳裂纹扩展:疲劳裂纹扩展是由于取向不良、应力集中等因素导致材料长期受到重复载荷而产生的裂纹春绝,表现为裂纹一点点地扩展,像鱼鳞一样的特征。
2. 腐蚀裂纹扩展:腐蚀裂纹扩展是由于材料表层被腐蚀知弊而导致的裂纹,表现为通常为腐蚀的位置呈现出明显的裂纹,具有类似的分形特征。
3. 慢速裂纹扩展:慢速裂纹扩展是在低应力下,由于自身或从外界作用下产生的缺陷,导致裂纹逐步扩展,表现为斜向地或垂直地穿过件的出现。
4. 一次性断裂:一次性扒猛姿断裂是由于突然的大应力或力矩作用于材料时突然破裂导致的,表现为突然断裂而没有明显的裂纹扩展。
以上是裂纹扩展的基本形式,不同材料、不同条件下,裂纹扩展也会呈现出不同的特征。裂纹扩展具有预测和控制其破坏的重要意义。
F. 非线性负载是什么负载线性负载是什么负载 感性负载是什么负载
负载稿冲的电压和电唤敬毁流不是线性关系的就是非线性负载,感性负载和容性负载都是非线性负载,线性负载就是电阻性负载。感性负载指的是负载整体表现出电感的特性,不和备是指纯电感,比如电感和电阻串联,它就是感性负载。同样容性负载就是负载整体表现出电容的特性,也不是指纯电容。仅供参考!
G. 监控视频压缩编解码的介绍
(一)、M-JPEG
M-JPEG(Motion- Join Photographic Experts Group)技术即运动静止图像(或逐帧)压缩技术,广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理,把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理,这种压缩方式单独完整地压缩每一帧,在编辑过程中可随机存储每一帧,可进行精确到帧的编辑,此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的,可由相同的硬件和软件实现。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩。不对帧间的时间冗余进行压缩,故压缩效率不高。采用M-JPEG数字压缩格式,当压缩比7:1时,可提供相当于Betecam SP质量图像的节目。
JPEG标准所根据的算法是基于DCT(离散余弦变换)和可变长编码。JPEG的关键技术有变换编码、量化、差分编码、运动补偿、霍夫曼编码和游程编码等
M-JPEG的优点是:可以很容易做到精确到帧的编辑、设备比较成熟。缺点是压缩效率不高。
此外,M-JPEG这种压缩方式并不是一个完全统一的压缩标准,不同厂家的编解码器和存储方式并没有统一的规定格式。这也就是说,每个型号的视频服务器或编码板有自己的M-JPEG版本,所以在服务器之间的数据传输、非线性制作网络向服务器的数据传输都根本是不可能的。
(二)、MPEG系列标准
MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写,于1988年成立,是为数字视/音频制定压缩标准的专家组,目前已拥有300多名成员,包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司。MPEG组织最初得到的授权是制定用于“活动图像”编码的各种标准,随后扩充为“及其伴随的音频”及其组合编码。后来针对不同的应用需求,解除了“用于数字存储媒体”的限制,成为现在制定“活动图像和音频编码”标准的组织。MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用,目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21标准。
1.MPEG-1标准
MPEG-1标准于1993年8月公布,用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。该标准包括五个部分:
第一部分说明了如何根据第二部分(视频)以及第三部分(音频)的规定,对音频和视频进行复合编码。第四部分说明了检验解码器或编码器的输出比特流符合前三部分规定的过程。第五部分是一个用完整的C语言实现的编码和解码器。
该标准从颁布的那一刻起,MPEG-1取得一连串的成功,如VCD和MP3的大量使用,Windows95以后的版本都带有一个MPEG-1软件解码器,可携式MPEG-1摄像机等等。
2.MPEG-2标准
MPEG组织于1994年推出MPEG-2压缩标准,以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定,编码码率从每秒3兆比特~100兆比特,标准的正式规范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级,MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送,被认定为SDTV和HDTV的编码标准。
MPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性:空间相关性和时间相关性。这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。如果我们能将这些冗余信息去除,只保留少量非相关信息进行传输,就可以大大节省传输频带。而接收机利用这些非相关信息,按照一定的解码算法,可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像。一个好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息。
MPEG-2的编码图像被分为三类,分别称为I帧,P帧和B帧。
I帧图像采用帧内编码方式,即只利用了单帧图像内的空间相关性,而没有利用时间相关性。P帧和B帧图像采用帧间编码方式,即同时利用了空间和时间上的相关性。P帧图像只采用前向时间预测,可以提高压缩效率和图像质量。P帧图像中可以包含帧内编码的部分,即P帧中的每一个宏块可以是前向预测,也可以是帧内编码。B帧图像采用双向时间预测,可以大大提高压缩倍数。
MPEG-2的编码码流分为六个层次。为更好地表示编码数据,MPEG-2用句法规定了一个层次性结构。它分为六层,自上到下分别是:图像序列层、图像组(GOP)、图像、宏块条、宏块、块。
MPEG-2标准在广播电视领域中的主要应用如下:
(1)视音频资料的保存
一直以来,电视节目、音像资料等都是用磁带保存的。这种方式有很多弊端:易损,占地大,成本高,难于重新使用。更重要的是难以长期保存,难以查找、难以共享。随着计算机技术和视频压缩技术的发展,高速宽带计算机网络以及大容量数据存储系统给电视台节目的网络化存储、查询、共享、交流提供了可能。
采用MPEG-2压缩编码的DVD视盘,给资料保存带来了新的希望。电视节目、音像资料等可通过MPEG-2编码系统编码,保存到低成本的CD-R光盘或高容量的可擦写DVD-RAM上,也可利用DVD编着软件(如Daikin Scenarist NT、Spruce DVDMaestro等)制作成标准的DVD视盘,既可节约开支,也可节省存放空间。
(2)电视节目的非线性编辑系统及其网络
在非线性编辑系统中,节目素材是以数字压缩方式存储、制作和播出的, 视频压缩技术是非线性编辑系统的技术基础。目前主要有M-JPEG和MPEG-2两种数字压缩格式。
M-JPEG技术即运动静止图像(或逐帧)压缩技术,可进行精确到帧的编辑,但压缩效率不高。
MPEG-2采用帧间压缩的方式,只需进行I帧的帧内压缩处理,B帧和P帧通过侦测获得,因此 ,传输和运算的数据大多由帧之间的时间相关性得到,相对来说,数据量小,可以实现较高的压缩比。随着逐帧编辑问题的解决,MPEG-2将广泛应用于非线性编辑系统,并大大地降低编辑成本,同时MPEG-2的解压缩是标准的,不同厂家设计的压缩器件压缩的数据可由其他厂家设计解压缩器来解压缩,这一点保证了各厂家的设备之间能完全兼容。
由于采用MPEG-2 IBP视频压缩技术,数据量成倍减少,降低了存储成本,提高了数据传输速度,减少了对计算机总线和网络带宽的压力,可采用纯以太网组建非线性编辑网络系统已成为可能,而在目前以太网是最为成熟的网络,系统管理比较完善,价格也比较低廉。
基于MPEG-2的非线性编辑系统及非线性编辑网络将成为未来的发展方向。
(3)卫星传输
MPEG-2已经通过ISO认可,并在广播领域获得广泛的应用,如数字卫星视频广播(DVB-S)、DVD视盘和视频会议等。目前,全球有数以千万计的DVB-S用户,DVB-S信号采用MPEG-2压缩格式编码,通过卫星或微波进行传输,在用户端经MPEG-2卫星接收解码器解码,以供用户观看。此外,采用MPEG-2压缩编码技术,还可以进行远程电视新闻或节目的传输和交流。
(4)电视节目的播出
在整个电视技术中播出是一个承上启下的环节,对播出系统进行数字化改造是非常必要的,其中最关键一步就是构建硬盘播出系统。MPEG-2硬盘自动播出系统因编播简便、储存容量大、视频指标高等优点,而为人们所青睐。但以往MPEG-2播出设备因非常昂贵,而只有少量使用。随着MPEG-2技术的发展和相关产品成本的下降,MPEG-2硬盘自动系统播出可望得到普及。
3.MPEG-4标准
运动图像专家组MPEG 于1999年2月正式公布了MPEG-4(ISO/IEC14496)标准第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦告底定,且于2000年年初正式成为国际标准。
MPEG-4与MPEG-1和MPEG-2有很大的不同。MPEG-4不只是具体压缩算法,它是针对数字电视、交互式绘图应用(影音合成内容)、交互式多媒体(WWW、资料撷取与分散)等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内,旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具,从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。
MPEG-4的编码理念是:MPEG-4标准同以前标准的最显着的差别在于它是采用基于对象的编码理念,即在编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联系的视频音频对象,分别编码后,再经过复用传输到接收端,然后再对不同的对象分别解码,从而组合成所需要的视频和音频。这样既方便我们对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法,又有利于不同数据类型间的融合,并且这样也可以方便的实现对于各种对象的操作及编辑。例如,我们可以将一个卡通人物放在真实的场景中,或者将真人置于一个虚拟的演播室里,还可以在互联网上方便的实现交互,根据自己的需要有选择的组合各种视频音频以及图形文本对象。
MPEG-4系统的一般框架是:对自然或合成的视听内容的表示;对视听内容数据流的管理,如多点、同步、缓冲管理等;对灵活性的支持和对系统不同部分的配置。
与MPEG-1、MPEG-2相比,MPEG-4具有如下独特的优点:
(1) 基于内容的交互性
MPEG-4提供了基于内容的多媒体数据访问工具,如索引、超级链接、上下载、删除等。利用这些工具,用户可以方便地从多媒体数据库中有选择地获取自己所需的与对象有关的内容,并提供了内容的操作和位流编辑功能,可应用于交互式家庭购物,淡入淡出的数字化效果等。MPEG-4提供了高效的自然或合成的多媒体数据编码方法。它可以把自然场景或对象组合起来成为合成的多媒体数据。
(2)高效的压缩性
MPEG-4基于更高的编码效率。同已有的或即将形成的其它标准相比,在相同的比特率下,它基于更高的视觉听觉质量,这就使得在低带宽的信道上传送视频、音频成为可能。同时MPEG-4还能对同时发生的数据流进行编码。一个场景的多视角或多声道数据流可以高效、同步地合成为最终数据流。这可用于虚拟三维游戏、三维电影、飞行仿真练习等
(3)通用的访问性
MPEG-4提供了易出错环境的鲁棒性,来保证其在许多无线和有线网络以及存储介质中的应用,此外,MPEG-4还支持基于内容的的可分级性,即把内容、质量、复杂性分成许多小块来满足不同用户的不同需求,支持具有不同带宽,不同存储容量的传输信道和接收端。
这些特点无疑会加速多媒体应用的发展,从中受益的应用领域有:因特网多媒体应用;广播电视;交互式视频游戏;实时可视通信;交互式存储媒体应用;演播室技术及电视后期制作;采用面部动画技术的虚拟会议;多媒体邮件;移动通信条件下的多媒体应用;远程视频监控;通过ATM网络等进行的远程数据库业务等。MPEG-4主要应用如下:
(1)应用于因特网视音频广播
由于上网人数与日俱增,传统电视广播的观众逐渐减少,随之而来的便是广告收入的减少,所以现在的固定式电视广播最终将转向基于TCP/IP的因特网广播,观众的收看方式也由简单的遥控器选择频道转为网上视频点播。视频点播的概念不是先把节目下载到硬盘,然后再播放,而是流媒体视频(streaming video),点击即观看,边传输边播放。
现在因特网中播放视音频的有:Real Networks公司的 Real Media,微软公司的 Windows Media,苹果公司的 QuickTime,它们定义的视音频格式互不兼容,有可能导致媒体流中难以控制的混乱,而MPEG-4为因特网视频应用提供了一系列的标准工具,使视音频码流具有规范一致性。因此在因特网播放视音频采用MPEG-4,应该说是一个安全的选择。
(2)应用于无线通信
MPEG-4高效的码率压缩,交互和分级特性尤其适合于在窄带移动网上实现多媒体通信,未来的手机将变成多媒体移动接收机,不仅可以打移动电视电话、移动上网,还可以移动接收多媒体广播和收看电视。
(3)应用于静止图像压缩
静止图像(图片)在因特网中大量使用,现在网上的图片压缩多采用JPEG技术。MPEG-4中的静止图像(纹理)压缩是基于小波变换的,在同样质量条件下,压缩后的文件大小约是JPEG压缩文件的十分之一。把因特网上使用的JPEG图片转换成MPEG-4格式,可以大幅度提高图片在网络中的传输速度。
(4)应用于电视电话
传统用于窄带电视电话业务的压缩编码标准,如H261,采用帧内压缩、帧间压缩、减少象素和抽帧等办法来降低码率,但编码效率和图像质量都难以令人满意。MPEG-4的压缩编码可以做到以极低码率传送质量可以接受的声像信号,使电视电话业务可以在窄带的公用电话网上实现。
(5)应用于计算机图形、动画与仿真
MPEG-4特殊的编码方式和强大的交互能力,使得基于MPEG-4的计算机图形和动画可以从各种来源的多媒体数据库中获取素材,并实时组合出所需要的结果。因而未来的计算机图形可以在MPEG-4语法所允许的范围内向所希望的方向无限发展,产生出今天无法想象的动画及仿真效果。
(6)应用于电子游戏
MPEG-4可以进行自然图像与声音同人工合成的图像与声音的混合编码,在编码方式上具有前所未有的灵活性,并且能及时从各种来源的多媒体数据库中调用素材。这可以在将来产生象电影一样的电子游戏,实现极高自由度的交互式操作。
(三)H.264
H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT:joint video team)开发的一个新的数字视频编码标准,它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1998年1月份开始草案征集,1999年9月,完成第一个草案,2001年5月制定了其测试模式TML-8,2002年6月的 JVT第5次会议通过了H.264的FCD板。2003年3月正式发布。
H.264和以前的标准一样,也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用回归基本的简洁设计,不用众多的选项,获得比H.263++好得多的压缩性能;加强了对各种信道的适应能力,采用网络友好的结构和语法,有利于对误码和丢包的处理;应用目标范围较宽,以满足不同速率、不同分辨率以及不同传输(存储)场合的需求;它的基本系统是开放的,使用无需版权。
在技术上,H.264标准中有多个闪光之处,如统一的VLC符号编码,高精度、多模式的位移估计,基于4×4块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得H.264算法具有很的高编码效率,在相同的重建图像质量下,能够比H.263节约50%左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强,增加了差错恢复能力,能够很好地适应IP和无线网络的应用。 H.264的算法在概念上可以分为两层:视频编码层(VCL:Video Coding Layer)负责高效的视频内容表示,网络提取层(NAL:Network Abstraction Layer)负责以网络所要求的恰当的方式对数据进行打包和传送。在VCL和NAL之间定义了一个基于分组方式的接口,打包和相应的信令属于NAL的一部分。这样,高编码效率和网络友好性的任务分别由VCL和NAL来完成。
VCL层包括基于块的运动补偿混合编码和一些新特性。与前面的视频编码标准一样,H.264没有把前处理和后处理等功能包括在草案中,这样可以增加标准的灵活性。
NAL负责使用下层网络的分段格式来封装数据,包括组帧、逻辑信道的信令、定时信息的利用或序列结束信号等。例如,NAL支持视频在电路交换信道上的传输格式,支持视频在Internet上利用RTP/UDP/IP传输的格式。NAL包括自己的头部信息、段结构信息和实际载荷信息,即上层的VCL数据。(如果采用数据分割技术,数据可能由几个部分组成)。 H.264支持1/4或1/8像素精度的运动矢量。在1/4像素精度时可使用6抽头滤波器来减少高频噪声,对于1/8像素精度的运动矢量,可使用更为复杂的8抽头的滤波器。在进行运动估计时,编码器还可选择增强内插滤波器来提高预测的效果。
在H.264的运动预测中,一个宏块(MB)可以按图2被分为不同的子块,形成7种不同模式的块尺寸。这种多模式的灵活和细致的划分,更切合图像中实际运动物体的形状,大大提高了运动估计的精确程度。在这种方式下,在每个宏块中可以包含有1、2、4、8或16个运动矢量。
在H.264中,允许编码器使用多于一帧的先前帧用于运动估计,这就是所谓的多帧参考技术。例如2帧或3帧刚刚编码好的参考帧,编码器将选择对每个目标宏块能给出更好的预测帧,并为每一宏块指示是哪一帧被用于预测。 H.264与先前的标准相似,对残差采用基于块的变换编码,但变换是整数操作而不是实数运算,其过程和DCT基本相似。这种方法的优点在于:在编码器中和解码器中允许精度相同的变换和反变换,便于使用简单的定点运算方式。也就是说,这里没有反变换误差。 变换的单位是4×4块,而不是以往常用的8×8块。由于用于变换块的尺寸缩小,运动物体的划分更精确,这样,不但变换计算量比较小,而且在运动物体边缘处的衔接误差也大为减小。为了使小尺寸块的变换方式对图像中较大面积的平滑区域不产生块之间的灰度差异,可对帧内宏块亮度数据的16个4×4块的DC系数(每个小块一个,共16个)进行第二次4×4块的变换,对色度数据的4个4×4块的DC系数(每个小块一个,共4个)进行2×2块的变换。
H.264为了提高码率控制的能力,量化步长的变化的幅度控制在12.5%左右,而不是以不变的增幅变化。变换系数幅度的归一化被放在反量化过程中处理以减少计算的复杂性。为了强调彩色的逼真性,对色度系数采用了较小量化步长。 在先前的H.26x系列和MPEG-x系列标准中,都是采用的帧间预测的方式。在H.264中,当编码Intra图像时可用帧内预测。对于每个4×4块(除了边缘块特别处置以外),每个像素都可用17个最接近的先前已编码的像素的不同加权和(有的权值可为0)来预测,即此像素所在块的左上角的17个像素。显然,这种帧内预测不是在时间上,而是在空间域上进行的预测编码算法,可以除去相邻块之间的空间冗余度,取得更为有效的压缩。
如图4所示,4×4方块中a、b、...、p为16 个待预测的像素点,而A、B、...、P是已编码的像素。如m点的值可以由(J+2K+L+2)/ 4 式来预测,也可以由(A+B+C+D+I+J+K+L)/ 8 式来预测,等等。按照所选取的预测参考的点不同,亮度共有9类不同的模式,但色度的帧内预测只有4类模式。 H.264 草案中包含了用于差错消除的工具,便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输,如移动信道或IP信道中传输的健壮性。
为了抵御传输差错,H.264视频流中的时间同步可以通过采用帧内图像刷新来完成,空间同步由条结构编码(slice structured coding)来支持。同时为了便于误码以后的再同步,在一幅图像的视频数据中还提供了一定的重同步点。另外,帧内宏块刷新和多参考宏块允许编码器在决定宏块模式的时候不仅可以考虑编码效率,还可以考虑传输信道的特性。
除了利用量化步长的改变来适应信道码率外,在H.264中,还常利用数据分割的方法来应对信道码率的变化。从总体上说,数据分割的概念就是在编码器中生成具有不同优先级的视频数据以支持网络中的服务质量QoS。例如采用基于语法的数据分割(syntax-based data partitioning)方法,将每帧数据的按其重要性分为几部分,这样允许在缓冲区溢出时丢弃不太重要的信息。还可以采用类似的时间数据分割(temporal data partitioning)方法,通过在P帧和B帧中使用多个参考帧来完成。
在无线通信的应用中,我们可以通过改变每一帧的量化精度或空间/时间分辨率来支持无线信道的大比特率变化。可是,在多播的情况下,要求编码器对变化的各种比特率进行响应是不可能的。因此,不同于MPEG-4中采用的精细分级编码FGS(Fine Granular Scalability)的方法(效率比较低),H.264采用流切换的SP帧来代替分级编码。
四、H.264的性能比较
TML-8为H.264的测试模式,用它来对H.264的视频编码效率进行比较和测试。测试结果所提供的PSNR已清楚地表明,相对于MPEG-4(ASP:Advanced Simple Profile)和H.263++(HLP:High Latency Profile)的性能,H.264的结果具有明显的优越性。
H.264的PSNR比MPEG-4(ASP)和H.263++(HLP)明显要好,在6种速率的对比测试中,H.264的PSNR比MPEG-4(ASP)平均要高2dB,比H.263(HLP)平均要高3dB。6个测试速率及其相关的条件分别为:32 kbit/s速率、10f/s帧率和QCIF格式;64 kbit/s速率、15f/s帧率和QCIF格式;128kbit/s速率、15f/s帧率和CIF格式;256kbit/s速率、15f/s帧率和QCIF格式;512 kbit/s速率、30f/s帧率和CIF格式;1024 kbit/s速率、30f/s帧率和CIF格式。
H. 电力系统线性负荷、非线性负荷包括什么设备
线性负荷是伏安关系保持线性关系的电气设备,例如我们家用电器,像电灯、电视机是线性的负荷
产生非线性负荷的设备有:半导体整流器、逆变器、变频器,电力牵引机车,电弧炉,感应电炉或加热器,气体放电灯,各种半导体调压、调相、调频装置以及用半导体元件做成的各种家用电器等。
这些设备的容量大到几万千瓦,小到十几瓦,是一些使用十分广泛的电气设备
(8)负线性压缩扩展阅读:
智能电力系统的发展目标
智能电力系统关键技术可划分以下三个层次:
智能电力系统
第一个层次:系统一次新技术和智能发电、用电基础技术,包括可再生能源发电技术、特高压技术、智能输配电设备、大容量储能、电动汽车和智能用电技术与产品等。
第二个层次:系统二次新技术,包括先进的传感、测量、通信技术,保护和自动化技术等。
第三个层次:电力系统调度、控制与管理技术瞎稿歼,包括先进的信息采集处理技术、先进的系统控制技术、适应电力市场和双向互动的新型系统运行磨冲与管理技术等。
智能电力系统发展的最高形式是具有多指标、自趋优运行的能力,也是智能电力系统的远景目标。
多指标就是指表征智能电力系统安全、清洁、经济、高效、兼容、自愈、互动等特征的指标体现。
自趋优是指在合理规划与建设的基础上,依托完善统一的基础设施和先进的传感、信息、控制等技术,通过全面的自我监测和信息共享,实现自我状态的准确认知,并通过智能分析形成决敬圆策和综合调控,使得电力系统状态自动自主趋向多指标最优
参考资料来源:
网络-电力系统
网络-非线性负荷
I. 什么是线性负载,非线性负载
线性负载:linear load 当施加可变正弦电压时,其负载阻抗参数(Z)恒定为常数的那种负载。在交流电路中,负载元件有电阻R、电感L和电容C三种,它们在电路中所造成的结果是不相同的。在纯电阻电路中,正弦电压U施加在一个电阻R上,则产生电流I也是正弦性的,电流I与电压U相位是相同的。如电压u=Umsinωt,则i=Imsinωt;电流的有效值I=U/R。电流通过电阻发热,电能转换为热能,即P=UI=I2R。
非线性负载是指内含整流设备的负载。在电子线路中,电压与电流不成线性关系,在负载的投入、运行过程中,电压和电流的关系是经常变化的。所谓非线性,就是自变量和变量之间不成线性关系,成曲线或者其他关系。用函数解释则为:y=f(x),当为一次函数时,y与x是线性关系,为其他条件在为非线性关系。
(9)负线性压缩扩展阅读:
线性负载和非线性负载区分
线性负载和 非线性负载是好掘激电路中两种基本负载,在UPS设备和电路中常遇到这两种散拦负载,特别是非线性负载。因此,友袜对这两种负载的特征和区别应有清晰明确的认识。
二者表现出来的区别就是:“二者都施加正弦电压时,线性负载的电流是正弦的,非线性负载的电流是非正弦的。”但是在现实中,常常可以看到混淆电工基本概念的地方。主要是把功率因数的概念混在里面,认为只有纯电阻负载是线性负载,而非纯阻性负载则统统是非线性。
J. 非线性负电阻元件在混沌实验的作用
当加在此元件的电压增加时,通过它的电流减丛大锋小。因此,可以产生负阻效应。在电路中有两个作用:1.负阻不消耗功率,反而输出功率渗晌,是产能元件。在电路中能维持LC振荡器等幅震荡。2.使震荡周期产生分岔和混沌等一系列非线性现象。因此此元件是非线性电路的核心器件,是电路产生非线性仿梁运动的必要条件。