pcm算法

⑴ 语音编解码的ADPCM(自适应差分PCM)

类型：Audio
制定者：ITU-T
所需频宽：32Kbps
特性：ADPCM(adaptive difference pulse code molation)综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是：
①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值；
②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。
缺点：声音质量一般
应用领域：voip
版税方式：Free
备注：ADPCM (ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Molation), 是一种针对16bit (或者更高?) 声音波形数据的一种有损压缩算法, 它将声音流中每次采样的 16bit 数据以 4bit 存储, 所以压缩比1:4. 而压缩/解压缩算法非常的简单, 所以是一种低空间消耗,高质量声音获得的好途径。LPC(Linear Predictive Coding，线性预测编码)类型：Audio
制定者：
所需频宽：2Kbps-4.8Kbps
特性：压缩比大，计算量大，音质不高，廉价
优点：压缩比大,廉价
缺点：计算量大，语音质量不是很好，自然度较低
应用领域：voip
版税方式：Free
备注：参数编码又称为声源编码，是将信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参数，并将其变换成数字代码进行传输。译码为其反过程，将收到的数字序列经变换恢复特征参量，再根据特征参量重建语音信号。具体说，参数编码是通过对语音信号特征参数的提取和编码，力图使重建语音信号具有尽可能高的准确性，但重建信号的波形同原语音信号的波形可能会有相当大的差别。如：线性预测编码（LPC）及其它各种改进型都属于参数编码。该编码比特率可压缩到2Kbit/s-4.8Kbit/s，甚至更低，但语音质量只能达到中等，特别是自然度较低。CELP(Code Excited Linear Prediction，码激励线性预测编码)类型：Audio
制定者：欧洲通信标准协会（ETSI）
所需频宽：4～16Kbps的速率
特性：改善语音的质量：
① 对误差信号进行感觉加权，利用人类听觉的掩蔽特性来提高语音的主观质量；
②用分数延迟改进基音预测，使浊音的表达更为准确，尤其改善了女性语音的质量；
③ 使用修正的MSPE准则来寻找 “最佳”的延迟，使得基音周期延迟的外形更为平滑；
④根据长时预测的效率，调整随机激励矢量的大小，提高语音的主观质量； ⑤ 使用基于信道错误率估计的自适应平滑器，在信道误码率较高的情况下也能合成自然度较高的语音。
结论：
① CELP算法在低速率编码环境下可以得到令人满意的压缩效果；
②使用快速算法，可以有效地降低CELP算法的复杂度，使它完全可以实时地实现；
③CELP可以成功地对各种不同类型的语音信号进行编码，这种适应性对于真实环境，尤其是背景噪声存在时更为重要。
优点：用很低的带宽提供了较清晰的语音
缺点：
应用领域：voip
版税方式：Free
备注：1999年欧洲通信标准协会（ETSI）推出了基于码激励线性预测编码（CELP）的第三代移动通信语音编码标准自适应多速率语音编码器（AMR），其中最低速率为4.75kb/s，达到通信质量。CELP 码激励线性预测编码是Code Excited LinearPrediction的缩写。CELP是近10年来最成功的语音编码算法。
CELP语音编码算法用线性预测提取声道参数，用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励参数，每次编码时都在这个码本中搜索一个最佳的激励矢量，这个激励矢量的编码值就是这个序列的码本中的序号。
CELP已经被许多语音编码标准所采用，美国联邦标准FS1016就是采用CELP的编码方法，主要用于高质量的窄带语音保密通信。CELP(Code-Excited Linear Prediction) 这是一个简化的 LPC 算法，以其低比特率着称(4800-9600Kbps)，具有很清晰的语音品质和很高的背景噪音免疫性。CELP是一种在中低速率上广泛使用的语音压缩编码方案。

⑵ PCM到底属于无损音频格式还是有损

属于，无损格式是压缩时候采用的算法能够精确地还原pcm信号，也就是说，而pcm就是最原始的数字信号。

无损失压缩：被编码的音频(PCM)数据没有任何信息损失，解码输出的音频与编码器的输入的每一个字节都是一样的。每个数据帧都有一个当前帧的 16-bitCRC校验码，用于监测数据传输错误。对整段音频数据，在文件头中还保存有一个针对原始未压缩音频数据的MD5标记，用于在解码和测试时对数据进行校验。

(2)pcm算法扩展阅读：

音频格式举例：

WAVE（*.WAV）是微软公司开发的一种声音文件格式，它符合PIFF “Resource Interchange File Format” 文件规范，用于保存Windows平台的音频信息资源，被Windows平台及其应用程序所支持。

“*.WAV”格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多种压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，标准格式的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的采样频率，速率1411K/秒，16位量化位数；

看到了吧，WAV格式的声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都“认识”WAV格式。

⑶ PCM编码和MPEG编码有何区别

PCM基本工作原理
脉冲调制就是把一个时间连续,取值连续的模拟信号变换成时间离散,取值离散的数字信号后在信道中传输.脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化,编码的过程.
所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号.该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号.它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的.在该实验中,抽样速率采用8Kbit/s.
所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示.
一个模拟信号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值.
所谓编码,就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值.然而,实际上量化是在编码过程中同时完成的,故编码过程也称为模/数变换,可记作A/D.
PCM的原理如图5-1所示.话音信号先经防混叠低通滤波器,进行脉冲抽样,变成8KHz重复频率的抽样信号(即离散的脉冲调幅PAM信号),然后将幅度连续的PAM信号用"四舍五入"办法量化为有限个幅度取值的信号,再经编码后转换成二进制码.对于电话,CCITT规定抽样率为8KHz,每抽样值编8位码,即共有28=256个量化值,因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s.为解决均匀量化时小信号量化误差大,音质差的问题,在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法,即量化特性在小信号时分层密,量化间隔小,而在大信号时分层疏,量化间隔大.
在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性:A律和律.A律PCM用于欧洲和我国,律用于北美和日本.

MPEG编码

一、国际电联的H.261、H.263标准

1．H.261

H.261又称为P*64，其中P为64kb/s的取值范围，是1到30的可变参数，它最初是针对在ISDN上实现电信会议应用特别是面对面的可视电话和视频会议而设计的。实际的编码算法类似于MPEG算法，但不能与后者兼容。H.261在实时编码时比MPEG所占用的CPU运算量少得多，此算法为了优化带宽占用量，引进了在图像质量与运动幅度之间的平衡折中机制，也就是说，剧烈运动的图像比相对静止的图像质量要差。因此这种方法是属于恒定码流可变质量编码而非恒定质量可变码流编码。

2．H.263

H.263是国际电联ITU-T的一个标准草案，是为低码流通信而设计的。但实际上这个标准可用在很宽的码流范围，而非只用于低码流应用，它在许多应用中可以认为被用于取代H.261。H.263的编码算法与H.261一样，但做了一些改善和改变，以提高性能和纠错能力。.263标准在低码率下能够提供比H.261更好的图像效果，两者的区别有：(1)H.263的运动补偿使用半象素精度，而H.261则用全象素精度和循环滤波；(2)数据流层次结构的某些部分在H.263中是可选的，使得编解码可以配置成更低的数据率或更好的纠错能力；(3)H.263包含四个可协商的选项以改善性能；(4)H.263采用无限制的运动向量以及基于语法的算术编码；(5)采用事先预测和与MPEG中的P-B帧一样的帧预测方法；(6)H.263支持5种分辨率，即除了支持H.261中所支持的QCIF和CIF外，还支持SQCIF、4CIF和16CIF，SQCIF相当于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分别为CIF的4倍和16倍。

1998年IUT-T推出的H.263＋是H.263建议的第2版，它提供了12个新的可协商模式和其他特征，进一步提高了压缩编码性能。如H.263只有5种视频源格式，H.263＋允许使用更多的源格式，图像时钟频率也有多种选择，拓宽应用范围；另一重要的改进是可扩展性，它允许多显示率、多速率及多分辨率，增强了视频信息在易误码、易丢包异构网络环境下的传输。另外，H.263＋对H.263中的不受限运动矢量模式进行了改进，加上12个新增的可选模式，不仅提高了编码性能，而且增强了应用的灵活性。H.263已经基本上取代了H.261。

二、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。

三、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。

4．MPEG-7标准

MPEG-7标准被称为“多媒体内容描述接口”，为各类多媒体信息提供一种标准化的描述，这种描述将与内容本身有关，允许快速和有效的查询用户感兴趣的资料。它将扩展现有内容识别专用解决方案的有限的能力，特别是它还包括了更多的数据类型。换而言之，MPEG-7规定一个用于描述各种不同类型多媒体信息的描述符的标准集合。该标准于1998年10月提出。

MPEG-7的目标是支持多种音频和视觉的描述，包括自由文本、N维时空结构、统计信息、客观属性、主观属性、生产属性和组合信息。对于视觉信息，描述将包括颜色、视觉对象、纹理、草图、形状、体积、空间关系、运动及变形等。

MPEG-7的目标是根据信息的抽象层次，提供一种描述多媒体材料的方法以便表示不同层次上的用户对信息的需求。以视觉内容为例，较低抽象层将包括形状、尺寸、纹理、颜色、运动（轨道）和位置的描述。对于音频的较低抽象层包括音调、调式、音速、音速变化、音响空间位置。最高层将给出语义信息：如“这是一个场景：一个鸭子正躲藏在树后并有一个汽车正在幕后通过。”抽象层与提取特征的方式有关：许多低层特征能以完全自动的方式提取，而高层特征需要更多人的交互作用。MPEG-7还允许依据视觉描述的查询去检索声音数据，反之也一样。

MPEG-7的目标是支持数据管理的灵活性、数据资源的全球化和互操作性。

MPEG-7标准化的范围包括：一系列的描述子（描述子是特征的表示法，一个描述子就是定义特征的语法和语义学）；一系列的描述结构（详细说明成员之间的结构和语义）；一种详细说明描述结构的语言、描述定义语言（DDL）；一种或多种编码描述方法。

在我们的日常生活中，日益庞大的可利用音视频数据需要有效的多媒体系统来存取、交互。这类需求与一些重要的社会和经济问题相关，并且在许多专业和消费应用方面都是急需的，尤其是在网络高度发展的今天，而MPEG-7的最终目的是把网上的多媒体内容变成象现在的文本内容一样，具有可搜索性。这使得大众可以接触到大量的多媒体内容，MPEG-7标准可以支持非常广泛的应用，具体如下：

（1）音视数据库的存储和检索；

（2）广播媒体的选择（广播、电视节目）；

（3）因特网上的个性化新闻服务；

（4）智能多媒体、多媒体编辑；

（5）教育领域的应用（如数字多媒体图书馆等）；

（6）远程购物；

（7）社会和文化服务（历史博物馆、艺术走廊等）；

（8）调查服务（人的特征的识别、辩论等）；

（9）遥感；

（10）监视（交通控制、地面交通等）；

（11）生物医学应用；

（12）建筑、不动产及内部设计；

（13）多媒体目录服务（如，黄页、旅游信息、地理信息系统等）；

（14）家庭娱乐（个人的多媒体收集管理系统等）。

原则上，任何类型的AV（Audio-Video）材料都可以通过任何类型的查询材料来检索，例如，AV材料可以通过视频、音乐、语言等来查询，通过搜索引擎来匹配查询数据和MPEG-7的音视频描述。下面给出几个查询例子：

音乐：在键盘上弹几个音符就能得到包含（或近似）要求曲调的音乐作品列表，或以某种方式匹配音符的图象，例如，从情感方面。

图形：在屏幕上画几条线就能得到类似图形、标识、表意文字（符号）等的一组图象。

运动：对一组给定的物体，描述在物体之间的运动和关系，就会得到实现所描述的时空关系的动画列表。

电影拍摄剧本（剧情说明）：对给定的内容，描述出动作就会得到发生类似动作的电影拍摄剧本（剧情说明）列表。

四、MPEG-21标准

互联网改变了物质商品交换的商业模式，这就是“电子商务”。新的市场必然带来新的问题：如何获取数字视频、音频以及合成图形等“数字商品”，如何保护多媒体内容的知识产权，如何为用户提供透明的媒体信息服务，如何检索内容，如何保证服务质量等。此外，有许多数字媒体(图片、音乐等)是由用户个人生成、使用的。这些“内容供应者”同商业内容供应商一样关心相同的事情：内容的管理和重定位、各种权利的保护、非授权存取和修改的保护、商业机密与个人隐私的保护等。目前虽然建立了传输和数字媒体消费的基础结构并确定了与此相关的诸多要素，但这些要素、规范之间还没有一个明确的关系描述方法，迫切需要一种结构或框架保证数字媒体消费的简单性，很好地处理“数字类消费”中诸要素之间的关系。MPEG-21就是在这种情况下提出的。

制定MPEG-21标准的目的是：(1)将不同的协议、标准、技术等有机地融合在一起；(2)制定新的标准；(3)将这些不同的标准集成在一起。MPEG-21标准其实就是一些关键技术的集成，通过这种集成环境就对全球数字媒体资源进行透明和增强管理，实现内容描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、产权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源抽取、事件报告等功能。

任何与MPEG-21多媒体框架标准环境交互或使用MPEG-21数字项实体的个人或团体都可以看作是用户。从纯技术角度来看，MPEG-21对于“内容供应商”和“消费者”没有任何区别。MPEG-21多媒体框架标准包括如下用户需求：(1)内容传送和价值交换的安全性；(2)数字项的理解；(3)内容的个性化；(4)价值链中的商业规则；(5)兼容实体的操作；(6)其它多媒体框架的引入；(7)对MPEG之外标准的兼容和支持；(8)一般规则的遵从；(9)MPEG-21标准功能及各个部分通信性能的测试；(10)价值链中媒体数据的增强使用；(11)用户隐私的保护；(12)数据项完整性的保证；(13)内容与交易的跟踪；(14)商业处理过程视图的提供；(15)通用商业内容处理库标准的提供；(16)长线投资时商业与技术独立发展的考虑；(17)用户权利的保护，包括：服务的可靠性、债务与保险、损失与破坏、付费处理与风险防范等；(18)新商业模型的建立和使用。

五、其它压缩编码标准

1．Real Video

Real Video是Real Networks公司开发的在窄带(主要的互联网)上进行多媒体传输的压缩技术。

2．WMT

WMT是微软公司开发的在互联网上进行媒体传输的视频和音频编码压缩技术，该技术已与WMT服务器与客户机体系结构结合为一个整体，使用MPEG-4标准的一些原理。

3．QuickTime

QuickTime是一种存储、传输和播放多媒体文件的文件格式和传输体系结构，所存储和传输的多媒体通过多重压缩模式压缩而成，传输是通过RTP协议实现的。

标准化是产业化成功的前提，H.261、H.263推动了电视电话、视频会议的发展。早期的视频服务器产品基本都采用M——JPEG标准，开创视频非线性编辑时代。MPEG-1成功地在中国推动了VCD产业，MPEG-2标准带动了DVD及数字电视等多种消费电子产业，其它MPEG标准的应用也在实施或开发中，Real-Networks的Real Video、微软公司的WMT以及Apple公司的QuickTime带动了网络流媒体的发展，视频压缩编解码标准紧扣应用发展的脉搏，与工业和应用同步。未来是信息化的社会，各种多媒体数据的传输和存储是信息处理的基本问题，因此，可以肯定视频压缩编码标准将发挥越来越大的作用

⑷ pcm 压缩算法 每秒压缩多少m

Gzip压缩算法，Gzip压缩针对冗余度高的数据压缩效果比lzo更好，但对cpu的占用比lzo平均高15%左右，若需要加速连接数相对较少，建议启用gzip。默认使用lzo算法。谢谢您对电信产品的关注，祝您生活愉快。 如果以上信息没有解决您的问题

⑸ 音频视频压缩技术概述

数字技术的出现与应用为人类带来了深远的影响，人们如今已生活在一个几乎数字化的世界之中，而数字音频技术则称得上是应用最为广泛的数字技术之一，CD、 VCD等早已走进千家万户，数字化广播正在全球范围内逐步得到开展，正是这些与广大消费者密切相关的产品及应用成为了本文将要介绍的主题：数字音频压缩技术得以产生和发展的动力。

1、音频压缩技术的出现及早期应用

音频压缩技术指的是对原始数字音频信号流（PCM编码）运用适当的数字信号处理技术，在不损失有用信息量，或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）其码率，也称为压缩编码。它必须具有相应的逆变换，称为解压缩或解码。音频信号在通过一个编解码系统后可能引入大量的噪声和一定的失真。

数字信号的优势是显而易见的，而它也有自身相应的缺点，即存储容量需求的增加及传输时信道容量要求的增加。以CD为例，其采样率为44.1KHz，量化精度为16比特，则1分钟的立体声音频信号需占约10M字节的存储容量，也就是说，一张CD唱盘的容量只有1小时左右。当然，在带宽高得多的数字视频领域这一问题就显得更加突出。是不是所有这些比特都是必需的呢？研究发现，直接采用PCM码流进行存储和传输存在非常大的冗余度。事实上，在无损的条件下对声音至少可进行4：1压缩，即只用25％的数字量保留所有的信息，而在视频领域压缩比甚至可以达到几百倍。因而，为利用有限的资源，压缩技术从一出现便受到广泛的重视。

对音频压缩技术的研究和应用由来已久，如A律、u律编码就是简单的准瞬时压扩技术，并在ISDN话音传输中得到应用。对语音信号的研究发展较早，也较为成熟，并已得到广泛应用，如自适应差分PCM（ADPCM）、线性预测编码（LPC）等技术。在广播领域，NICAM（Near Instantaneous Companded Audio Multiplex - 准瞬时压扩音频复用）等系统中都使用了音频压缩技术。

2、音频压缩算法的主要分类及典型代表

一般来讲，可以将音频压缩技术分为无损（lossless）压缩及有损（lossy）压缩两大类，而按照压缩方案的不同，又可将其划分为时域压缩、变换压缩、子带压缩，以及多种技术相互融合的混合压缩等等。各种不同的压缩技术，其算法的复杂程度（包括时间复杂度和空间复杂度）、音频质量、算法效率（即压缩比例），以及编解码延时等都有很大的不同。各种压缩技术的应用场合也因之而各不相同。

（1）时域压缩（或称为波形编码）技术是指直接针对音频PCM码流的样值进行处理，通过静音检测、非线性量化、差分等手段对码流进行压缩。此类压缩技术的共同特点是算法复杂度低，声音质量一般，压缩比小（CD音质> 400kbps），编解码延时最短（相对其它技术）。此类压缩技术一般多用于语音压缩，低码率应用（源信号带宽小）的场合。时域压缩技术主要包括 G.711、ADPCM、LPC、CELP，以及在这些技术上发展起来的块压扩技术如NICAM、子带ADPCM（SB-ADPCM）技术如G.721、 G.722、Apt-X等。

（2）子带压缩技术是以子带编码理论为基础的一种编码方法。子带编码理论最早是由Crochiere等于1976年提出的。其基本思想是将信号分解为若干子频带内的分量之和，然后对各子带分量根据其不同的分布特性采取不同的压缩策略以降低码率。通常的子带压缩技术和下面介绍的变换压缩技术都是根据人对声音信号的感知模型（心理声学模型），通过对信号频谱的分析来决定子带样值或频域样值的量化阶数和其它参数选择的，因此又可称为感知型（Perceptual）压缩编码。这两种压缩方式相对时域压缩技术而言要复杂得多，同时编码效率、声音质量也大幅提高，编码延时相应增加。一般来讲，子带编码的复杂度要略低于变换编码，编码延时也相对较短。

由于在子带压缩技术中主要应用了心理声学中的声音掩蔽模型，因而在对信号进行压缩时引入了大量的量化噪声。然而，根据人类的听觉掩蔽曲线，在解码后，这些噪声被有用的声音信号掩蔽掉了，人耳无法察觉；同时由于子带分析的运用，各频带内的噪声将被限制在频带内，不会对其它频带的信号产生影响。因而在编码时各子带的量化阶数不同，采用了动态比特分配技术，这也正是此类技术压缩效率高的主要原因。在一定的码率条件下，此类技术可以达到“完全透明”的声音质量（EBU音质标准）。

子带压缩技术目前广泛应用于数字声音节目的存储与制作和数字化广播中。典型的代表有着名的MPEG-1层Ⅰ、层Ⅱ（MUSICAM），以及用于Philips DCC中的PASC（Precision Adaptive Subband Coding，精确自适应子带编码）等。

（3）变换压缩技术与子带压缩技术的不同之处在于该技术对一段音频数据进行“线性”的变换，对所获得的变换域参数进行量化、传输，而不是把信号分解为几个子频段。通常使用的变换有DFT、DCT（离散余弦变换）、MDCT等。根据信号的短时功率谱对变换域参数进行合理的动态比特分配可以使音频质量获得显着改善，而相应付出的代价则是计算复杂度的提高。

变换域压缩具有一些不完善之处，如块边界影响、预回响、低码率时声音质量严重下降等。然而随着技术的不断进步，这些缺陷正逐步被消除，同时在许多新的压缩编码技术中也大量采用了传统变换编码的某些技术。

有代表性的变换压缩编码技术有DolbyAC-2、AT&T的ASPEC（Audio Spectral Perceptual Entropy Coding）、PAC（PerceptualAudioCoder）等。

3、音频压缩技术的标准化和MPEG-1

由于数字音频压缩技术具有广阔的应用范围和良好的市场前景，因而一些着名的研究机构和大公司都不遗余力地开发自己的专利技术和产品。这些音频压缩技术的标准化工作就显得十分重要。CCITT（现ITU-T）在语音信号压缩的标准化方面做了大量的工作，制订了如G.711、G.721、G.728等标准，并逐渐受到业界的认同。

在音频压缩标准化方面取得巨大成功的是MPEG-1音频（ISO/IEC11172-3）。在MPEG-1中，对音频压缩规定了三种模式，即层Ⅰ、层Ⅱ（即MUSICAM，又称MP2），层Ⅲ（又称MP3）。由于在制订标准时对许多压缩技术进行了认真的考察，并充分考虑了实际应用条件和算法的可实现性（复杂度），因而三种模式都得到了广泛的应用。VCD中使用的音频压缩方案就是MPEG-1层Ⅰ；而MUSICAM由于其适当的复杂程度和优秀的声音质量，在数字演播室、DAB、DVB等数字节目的制作、交换、存储、传送中得到广泛应用；MP3是在综合MUSICAM和ASPEC的优点的基础上提出的混合压缩技术，在当时的技术条件下，MP3的复杂度显得相对较高，编码不利于实时，但由于MP3在低码率条件下高水准的声音质量，使得它成为软解压及网络广播的宠儿。可以说，MPEG-1音频标准的制订方式决定了它的成功，这一思路甚至也影响到后面将要谈到的MPEG-2和MPEG-4音频标准的制订。

最新进展

1、多声道音频信号压缩与DolbyAC-3

随着技术的不断进步和生活水准的不断提高，原有的立体声形式已不能满足受众对声音节目的欣赏要求，具有更强定位能力和空间效果的三维声音技术得到蓬勃发展。而在三维声音技术中最具代表性的就是多声道环绕声技术。

更准确地说，环绕声应该是一种声音恢复形式，其新技术的含量实际表现在随着这种形式发展起来的一些数字压缩标准上。环绕声技术发展至今已相当成熟，已日渐成为未来声音形式的主流。有鉴于此，1992年CCIR（ITU-R）以建议的形式约定了多声道声音系统的结构及向下兼容变换的标准，即CCIR Recommendation 775。其中主要约定了大家熟知的5.1声道形式及7.1声道形式，而在对环绕声压缩的研究上也产生了许多专利技术，如DolbySurroundPro -Logic、THX、DolbyAC-3、DTS及MPEG-2等。这些技术在不同的场合，尤其是在影剧院、家庭影院系统，及将来的高清晰度电视（HDTV）等系统中得到广泛的应用。

（1）Dolby AC-3技术是由美国杜比实验室主要针对环绕声开发的一种音频压缩技术。在5.1声道的条件下，可将码率压缩至384kbps，压缩比约为10：1。Dolby AC-3最初是针对影院系统开发的，但目前已成为应用最为广泛的环绕声压缩技术之一。

Dolby AC-3是一种感知型压缩编码技术。

在Dolby AC-3中，音频输入以音频块为单位，块长度为512个样值，在48KHz采样率时即为10.66毫秒，各声道单独处理；音频输入在经过3Hz高通滤波器去除直流成分后，通过另一高频带通滤波器以检测信号的瞬变情况，并用它来控制TDAC变换的长度，以期在频域分辨率和时域分辨率之间得到最好的折中效果； TDAC变换的长度一般为512点，而数据块之间的重叠长度为256点，即TDAC每5.33毫秒进行一次；在瞬变条件下，TDAC长度被等分为256 点，这样DolbyAC-3的频域分辨率为93.75Hz，时域最小分辨率为2.67毫秒；在图1中的定点/浮点转换类似于MPEG-1中比例因子计算的作用，主要是为了获得宽的动态范围，而在分离后的指数部分经编码后则构成了整个信号大致的频谱，又被称为频谱包络；比特分配主要是通过计算解码后的频谱包络（视为功率谱密度）和掩蔽曲线的相关性来进行的；由于比特分配中采用了前/后向混合自适应比特分配以及公共比特池等技术，因而可使有限的码率在各声道之间、不同的频率分量之间获得合理的分配；在对尾数的量化过程中，可对尾数进行抖晃处理，抖晃所使用的伪随机数发生器可在不同的平台上获得相同的结果；AC -3的帧结构由同步字、CRC、同步信息（SI）、码流信息（BSI）、音频块和附加数据等组成，帧长度与TDAC变换的长度有关，在长度为512点时，帧长为32毫秒，即每秒31.25帧。

通过以上叙述可见，在Dolby AC-3中，使用了许多先进的、行之有效的压缩技术。如前/后向混合自适应比特分配、公共比特池、TDAC滤波、频谱包络编码、及低码率条件下使用的多声道高频耦合等。而其中许多技术对其它的多声道环绕声压缩技术的发展都产生了一定的影响。

可以说，AC-3的出现是杜比公司几十年来在声音降噪及编码技术方面的结晶（从一定的角度来看，编码技术实际上就是降低编码噪声影响的技术），在技术上它具有很强的优势。因而即使作为一项专利技术，DolbyAC-3仍然在影院系统、HDTV、消费类电子产品（如LD、DVD）及直播卫星等方面获得了广泛的应用，得到了众多厂商的支持，成为业界事实上的标准。

（2）MPEG-2BC（后向兼容方式），即ISO/IEC13818- 3，是另一种多声道环绕声音频压缩技术。早在1992年初，该方面的讨论工作便已初步开展，并于94年11月正式获得通过。MPEG-2BC主要是在 MPEG-1和CCIRRec.775的基础上发展起来的。与MPEG-1相比较，MPEG-2BC主要在两方面做了重大改进。一是支持多声道声音形式，二是为某些低码率应用场合，如多语声节目、体育比赛解说等而进行的低采样率扩展。同时，标准规定的码流形式还可与MPEG-1的第1和第2层做到前、后向兼容，并可依据CCIR Rec.775做到与双声道、单声道形式的向下兼容，还能够与Dolby Surround形式兼容。

在MPEG-2BC中，由于考虑到其前、后向兼容性以及环绕声音形式的新特点，在压缩算法中除承袭了MPEG-1的绝大部分技术外，为在低码率条件下进一步提高声音质量，还采用了多种新技术。如动态传输通道切换、动态串音、自适应多声道预测、中央声道部分编码(Phantom Coding of Center)、预编码(Predistortion)等。

然而，MPEG-2BC的发展和应用并不如MPEG-1那样一帆风顺。通过对一些相关论文的比较可以发现，MPEG-2BC的编码框图在标准化过程中发生了重大的变化，上述的许多新技术都是在后期引入的。事实上，正是与 MPEG-1的前、后向兼容性成为MPEG-2BC最大的弱点，使得MPEG-2BC不得不以牺牲码率的代价来换取较好的声音质量。一般情况下，MPEG -2BC需640kbps以上的码率才能基本达到EBU“无法区分”声音质量要求。由于MPEG-2BC标准化的进程过快，其算法自身仍存在一些缺陷。这一切都成为MPEG-2BC在世界范围内得到广泛应用的障碍。

（3）DVD（DigitalVersatileDisk）是新一代的多媒体数据存储和交换的标准。在视频DVD的伴音方式及音频DVD的声音格式选择上，AC-3和MPEG-2BC之间的争夺十分激烈，最后达成的协议如表1 所示。可见，多声道环绕声音频压缩技术标准亟待统一。

⑹ 求:FCM,PCM聚类算法MATLAB程序

function [U,center,result,w,obj_fcn]= fenlei(data)
[data_n,in_n] = size(data);
m= 2; % Exponent for U
max_iter = 100; % Max. iteration
min_impro =1e-5; % Min. improvement
c=3;
[center, U, obj_fcn] = fcm(data, c);
for i=1:max_iter
if F(U)>0.98
break;
else
w_new=eye(in_n,in_n);
center1=sum(center)/c;
a=center1(1)./center1;
deta=center-center1(ones(c,1),:);
w=sqrt(sum(deta.^2)).*a;
for j=1:in_n
w_new(j,j)=w(j);
end
data1=data*w_new;
[center, U, obj_fcn] = fcm(data1, c);
center=center./w(ones(c,1),:);
obj_fcn=obj_fcn/sum(w.^2);
end
end
display(i);
result=zeros(1,data_n);U_=max(U);
for i=1:data_n
for j=1:c
if U(j,i)==U_(i)
result(i)=j;continue;
end
end
end