時(shí)間：2023-03-06 15:57:16
導(dǎo)語：在解碼技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：系統(tǒng)仿真，建模，浮標(biāo)定位
1 引言系統(tǒng)仿真技術(shù)是近30年才發(fā)展起來的新興技術(shù)，它是指在計(jì)算機(jī)上通過系統(tǒng)模型的仿真實(shí)驗(yàn)去研究或驗(yàn)證一個(gè)已經(jīng)存在的或者正在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)仿真并不是對(duì)原形的簡(jiǎn)單再現(xiàn)，而是按照研究的側(cè)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提煉，以利于抓住問題的本質(zhì)。
在“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)研究”科研課題中，經(jīng)過多方論證與研究，最終設(shè)計(jì)出了在充分利用原機(jī)載設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，通過對(duì)原機(jī)載設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)投放的無線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行快速、遠(yuǎn)距離的極坐標(biāo)定位方案。
本文試圖通過對(duì)該方案建立合理的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行系統(tǒng)仿真，以達(dá)到驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確性的目的?？萍颊撐摹?/p>
2浮標(biāo)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”的組成包括機(jī)上某型搜瞄雷達(dá)、某型無線電聲納浮標(biāo)、某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器及新設(shè)計(jì)加裝的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信號(hào)處理分機(jī)等，如圖1所示。
某型搜瞄雷達(dá)的作用是：利用其連測(cè)通道產(chǎn)生測(cè)距詢問脈沖信號(hào)發(fā)往浮標(biāo)，同時(shí)將與發(fā)射脈沖同步的信號(hào)提供給戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器和信號(hào)處理分機(jī)。
測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)為在浮標(biāo)上的加裝電路，它的作用是接收雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來的詢問脈沖，經(jīng)識(shí)別后產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答脈沖，再經(jīng)振幅調(diào)制后發(fā)往機(jī)載某型聲納浮標(biāo)信息接收處理機(jī)。
某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的作用是：接收浮標(biāo)發(fā)回的信號(hào)，將該信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，送往信號(hào)處理分機(jī)進(jìn)行處理。
信號(hào)處理分機(jī)為機(jī)載部分的加裝電路，它的作用是對(duì)某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)送來的幅度檢波信號(hào)進(jìn)行濾波、識(shí)別后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達(dá)和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器，以計(jì)算出浮標(biāo)與反潛機(jī)的距離及顯示。
戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航態(tài)勢(shì)顯示器的作用是：將浮標(biāo)相對(duì)機(jī)的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。
由于“某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)”研究項(xiàng)目是一個(gè)較大的系統(tǒng)工程，涉及的設(shè)備很多，而且多數(shù)為機(jī)上原有設(shè)備，因此這里只對(duì)新研制的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)進(jìn)行仿真?？萍颊撐?。
3浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真對(duì)某型機(jī)浮標(biāo)定位系統(tǒng)進(jìn)行仿真，就是要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，將定位系統(tǒng)中各組成部分依照其作用原理建立數(shù)學(xué)模型，并按仿真平臺(tái)的要求生成所需仿真模塊，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算以觀察其輸出結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于仿真平臺(tái)的選取，我們采用的是自行開發(fā)的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件。由于對(duì)浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真是一種驗(yàn)證性仿真，其目的在于驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的正確與否，所以建模時(shí)在保證系統(tǒng)功能的條件下模型應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。
3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真模型浮標(biāo)部分電路組成框圖如圖2所示。為實(shí)現(xiàn)對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的計(jì)算機(jī)仿真，應(yīng)首先建立該電路的數(shù)學(xué)模型。
（1）視頻放大器
視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)視頻詢問脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（2）脈沖間隔解碼器
脈沖間隔解碼器是浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的核心，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為雷達(dá)連測(cè)通道發(fā)來的詢問脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號(hào)一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經(jīng)延遲T（T等于測(cè)距詢問雙脈沖間的時(shí)間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對(duì)輸入的兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，若脈沖重合則產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖。如圖3所示。
（3）延遲電路
延遲電路的作用是對(duì)脈沖間隔解碼器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖給與適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以保證應(yīng)答信號(hào)不會(huì)落到雷達(dá)的探測(cè)盲區(qū)范圍內(nèi)。為了簡(jiǎn)化模型，這里采用了理想的延遲線。
（4）應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路
為便于機(jī)載接收機(jī)對(duì)應(yīng)答脈沖的識(shí)別，應(yīng)答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時(shí)間間隔必須與詢問脈沖區(qū)別開。應(yīng)答脈沖產(chǎn)生電路一般采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，為了使產(chǎn)生的應(yīng)答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時(shí)間間隔滿足要求，還應(yīng)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。
3.1.2 信息處理分機(jī)的仿真模型信息處理分機(jī)負(fù)責(zé)接收處理浮標(biāo)發(fā)回的測(cè)距應(yīng)答脈沖，根據(jù)其電路功能，建立每個(gè)功能電路的數(shù)學(xué)模型如下：
（1）射頻放大器
射頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)來自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)信號(hào)分配器的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，它是一個(gè)寬帶放大器，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（2）包絡(luò)檢波器
包絡(luò)檢波器用于對(duì)放大后的射頻信號(hào)進(jìn)行幅度檢波，以取出視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實(shí)現(xiàn)，此處的包絡(luò)檢波器可直接采用二極管檢波器。
（3）視頻放大器
這里的視頻放大器主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)檢波后的視頻應(yīng)答脈沖信號(hào)放大，在理想狀態(tài)下應(yīng)不產(chǎn)生波形失真，為簡(jiǎn)化模型，可用一個(gè)放大倍數(shù)為K的理想放大器代替。
（4）脈沖間隔解碼器
這里的脈沖間隔解碼器同浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的一樣，其作用是對(duì)放大后的視頻脈沖進(jìn)行脈沖間隔的檢測(cè)，并根據(jù)其脈沖間隔大小判斷是否為浮標(biāo)發(fā)來的測(cè)距應(yīng)答脈沖，是則輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，否則不予理睬。數(shù)學(xué)模型同2.2.1的（2），只是延遲參數(shù)不同。
3.2仿真結(jié)果按以上建立的模型對(duì)浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)的各功能電路建模后，還要用算法語言對(duì)各模塊進(jìn)行編程，并按“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件的要求生成所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統(tǒng)”軟件平臺(tái)上進(jìn)行浮標(biāo)定位系統(tǒng)的仿真測(cè)試了。
3.2.1 浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)的仿真為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號(hào)，即雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問脈沖，以觀察仿真對(duì)象的輸出情況。由于浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路的輸入信號(hào)已經(jīng)過檢波，因此這里模擬的測(cè)距詢問脈沖為視頻脈沖。
通常雷達(dá)發(fā)射機(jī)的探測(cè)脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據(jù)某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)的實(shí)際工作情況，在這里我們模擬該雷達(dá)在量程為М8、М16、М32檔，“連測(cè)”開關(guān)接通狀態(tài)下的發(fā)射機(jī)脈沖信號(hào)波形。此時(shí)，雷達(dá)主天線在一個(gè)雷達(dá)周期內(nèi)發(fā)射三個(gè)脈沖，其中第一個(gè)脈沖作為雷達(dá)的探測(cè)脈沖，后兩個(gè)作為連測(cè)通道的詢問脈沖。為了逼真模擬輸入信號(hào)的實(shí)際情況，在模擬的雷達(dá)連測(cè)通道測(cè)距詢問脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達(dá)脈沖信號(hào)如圖5所示。雷達(dá)脈沖信號(hào)經(jīng)視頻放大器放大后的波形如圖6所示。
圖5 模擬的雷達(dá)脈沖信號(hào)圖6 視頻放大后的雷達(dá)脈沖信號(hào)
脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比如圖7所示。
解碼前 解碼后
圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對(duì)比
觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖波形如圖8所示。
觸發(fā)脈沖 應(yīng)答脈沖
圖8 觸發(fā)脈沖和應(yīng)答脈沖的波形
可見，通過計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)電路在某型搜瞄系統(tǒng)雷達(dá)發(fā)出的探測(cè)和詢問脈沖照射下，能夠正確地產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)。
3.2.2 信息處理分機(jī)的仿真信息處理分機(jī)的輸入信號(hào)來自某型浮標(biāo)信息接收處理機(jī)的信號(hào)分配器，這是一個(gè)包絡(luò)含有應(yīng)答雙脈沖的射頻信號(hào)，經(jīng)射頻放大器放大后送入包絡(luò)檢波器檢波。包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形對(duì)比如圖9所示。
圖9 包絡(luò)檢波器檢波前、后的波形
檢波后的視頻雙脈沖信號(hào)經(jīng)放大后送入脈沖間隔解碼器進(jìn)行解碼，解碼前、后的波形對(duì)比如圖10所示。
解碼前解碼后
圖10 解碼前、后的波形對(duì)比
由此可見，通過計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)的信息處理分機(jī)在收到浮標(biāo)發(fā)出的信號(hào)后，能夠從中正確地檢出測(cè)距應(yīng)答脈沖加以識(shí)別并輸出觸發(fā)信號(hào)?？萍颊撐?。
4浮標(biāo)定位系統(tǒng)仿真的結(jié)論通過以上的仿真結(jié)果可以看到，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的浮標(biāo)定位系統(tǒng)方案，新設(shè)計(jì)的浮標(biāo)測(cè)距接收與應(yīng)答機(jī)和信息處理分機(jī)均能較好地實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能，配合浮標(biāo)定位系統(tǒng)的其它設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)某型機(jī)對(duì)投放的某型無線電聲納浮標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離快速定位。
通過對(duì)設(shè)計(jì)的浮標(biāo)定位系統(tǒng)電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。
參考文獻(xiàn)：
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JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，與已有的JPEG標(biāo)準(zhǔn)相比，它可以提供更好的圖像質(zhì)量和更高的壓縮率，但其計(jì)算的復(fù)雜度也遠(yuǎn)高于JPEG算法。一般在處理JPEG 2000圖像時(shí)，若欲將其圖像尺寸縮小，首先需由JPEG 2000解碼器處理，將JPEG 2000圖像解碼到空間域圖像后，在空間域里將圖像縮小至所需尺寸后，再經(jīng)JPEG 2000編碼器將圖像作編碼，最后得到尺寸縮小后的壓縮圖像。但是由于在空間域里使用圖像大小轉(zhuǎn)換方法來縮小JPEG 2000圖像，需要大量的計(jì)算量、繁雜的處理過程、以及占用大量的存儲(chǔ)空間。為了加快圖像尺寸轉(zhuǎn)換處理速度、降低計(jì)算復(fù)雜度、以及有效降低存儲(chǔ)空間占用，本論文提出一個(gè)快速的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換算法。流程如圖1。
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經(jīng)EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法與空間域圖像大小轉(zhuǎn)換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉(zhuǎn)換、反向色彩轉(zhuǎn)換、后置處理、前置處理、正向色彩轉(zhuǎn)換、以及正向小波轉(zhuǎn)換等六個(gè)步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉(zhuǎn)成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉(zhuǎn)換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內(nèi)容所需的存儲(chǔ)空間以及減少所需的計(jì)算量。
1 簡(jiǎn)化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個(gè)部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會(huì)儲(chǔ)存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲(chǔ)存，所以要取得各子頻帶的內(nèi)容，必須先經(jīng)過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對(duì)子頻帶再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，因此EBCOT編/解碼過程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經(jīng)由正向小波轉(zhuǎn)換后，會(huì)產(chǎn)生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長(zhǎng)值進(jìn)行量化。
子頻帶與量化步長(zhǎng)值這兩者有相對(duì)應(yīng)關(guān)系，換句話說以具有7個(gè)子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個(gè)相對(duì)應(yīng)的量化步長(zhǎng)值。而子頻帶與量化步長(zhǎng)值所產(chǎn)生的數(shù)目與小波轉(zhuǎn)換的層數(shù)有關(guān)，對(duì)于一個(gè)經(jīng)過m層小波轉(zhuǎn)換的影像，所具有的子頻帶數(shù)目Nsubbands計(jì)算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經(jīng)由二次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的七個(gè)不同的子頻帶。
每個(gè)子頻帶的量化步長(zhǎng)值都是由一組獨(dú)立的控制參數(shù)（ε，μ）決定，該組控制參數(shù)必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長(zhǎng)值使用。圖3所示為一張圖像經(jīng)過三次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會(huì)改變?cè)緢D像的小波轉(zhuǎn)換層數(shù)，進(jìn)而影響到量化步長(zhǎng)值與子頻帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)使用不同小波轉(zhuǎn)換層數(shù)時(shí)，每個(gè)子頻帶的量化步長(zhǎng)值會(huì)不同。所以，當(dāng)圖像在進(jìn)行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長(zhǎng)值對(duì)圖像進(jìn)行反量化，還原頻率域信息，當(dāng)圖像尺寸已調(diào)整縮小后，再用新的量化步長(zhǎng)值來量化頻率域信息，即可解決量化步長(zhǎng)值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會(huì)遇到小波層數(shù)足夠與小波層數(shù)不足的情況。假設(shè)一張JPEG 2000圖像小波層數(shù)為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時(shí)，假如n
若n>=m發(fā)生，也就是小波層數(shù)不足。首先經(jīng)EBCOT解碼后，產(chǎn)生不同的子頻帶信息。針對(duì)不同的子頻帶信息使用反量化，接著進(jìn)行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數(shù)不足（小波層數(shù)需為1層以上），要對(duì)保留的頻率信息再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉(zhuǎn)換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時(shí)圖像大小雖已符合轉(zhuǎn)換所需大小，但JPEG 2000規(guī)定圖像至少要有一層小波轉(zhuǎn)換，所以必須再做一次小波轉(zhuǎn)換，得到一張小波轉(zhuǎn)換層數(shù)為1的JPEG 2000圖像，最后再經(jīng)量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù)等步驟，詳細(xì)步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉(zhuǎn)換層數(shù)足夠的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對(duì)需保留的頻率域信息作反量化動(dòng)作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經(jīng)過量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉(zhuǎn)換層數(shù)不足的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層時(shí)，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n>=m，就是小波層數(shù)不足，則除了丟棄m個(gè)外層的中高頻信息外，還需要將原來最內(nèi)層的低頻信息，進(jìn)行（n-m）+1次小波轉(zhuǎn)換，再將所產(chǎn)生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉(zhuǎn)換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進(jìn)行以上小波轉(zhuǎn)換時(shí)可直接省略許多計(jì)算工作，不必進(jìn)行完整的小波轉(zhuǎn)換。此法為本文提出的快速小波轉(zhuǎn)換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù) JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數(shù)、各子頻帶的量化步階值參數(shù)（ε和μ）等數(shù)據(jù)信息。在我們所提方法中，并沒有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進(jìn)行量化和EBCOT編碼，產(chǎn)生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭數(shù)據(jù)無法像空間域轉(zhuǎn)換方法由JPEG 2000壓縮方式設(shè)定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。
3 小結(jié)
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應(yīng)用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發(fā)的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術(shù)；有的公司如ImagePower等已開發(fā)出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本論文提出一個(gè)新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉(zhuǎn)換時(shí)的處理時(shí)間，以及所需存儲(chǔ)空間，但是本文所提方法只針對(duì)靜態(tài)圖像實(shí)現(xiàn)固定大小的縮小轉(zhuǎn)換，無法對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換，對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換是一個(gè)很好的發(fā)展方向，需作進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn)：
[1]杜偉娜，孫軍，倪強(qiáng).基于JPEG2000的高效率控制算法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，40（1）：16-19.
由於在現(xiàn)今資訊流通普遍的社會(huì)中，影像的需求量越來越大，影像的數(shù)位化是必然的趨勢(shì)。然而在數(shù)位化過的影像所占的資料量又相當(dāng)龐大，在傳輸與處理上皆有所不便。將資料壓縮是最好的方法。如今有一新的模式，在壓縮率及還原度皆有不錯(cuò)的表現(xiàn)，為其尚未有一標(biāo)準(zhǔn)的格式，故在應(yīng)用上尚未普及。但在不久的未來，其潛力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的關(guān)系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉(zhuǎn)換的歷史淵源。小波轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)原理?，F(xiàn)今的發(fā)展對(duì)印刷業(yè)界的沖擊。影像壓縮的未來的發(fā)展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統(tǒng)印刷走向數(shù)位印刷。在數(shù)位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時(shí)，現(xiàn)今個(gè)人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機(jī)與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對(duì)影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實(shí)自然，更要搭配多媒體或動(dòng)畫。但是相對(duì)的高畫質(zhì)視覺享受，所要付出的代價(jià)是大量的儲(chǔ)存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經(jīng)地義的事，但是用網(wǎng)路傳個(gè)640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報(bào)業(yè)在傳版時(shí)也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場(chǎng)上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數(shù)學(xué)家與資訊理論學(xué)者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個(gè)尷尬的事實(shí)：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現(xiàn)鋸齒狀的現(xiàn)象。皆會(huì)造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術(shù)是否真的窮途末路？請(qǐng)相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉(zhuǎn)路轉(zhuǎn)，科學(xué)家便將注意力移轉(zhuǎn)到WAVELET轉(zhuǎn)換法，結(jié)果不但發(fā)現(xiàn)了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論。小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處?？蛇_(dá)到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數(shù)學(xué)理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現(xiàn)在才有人將其應(yīng)用於實(shí)際上，其理論仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而其實(shí)際運(yùn)用也屬剛起步，其後續(xù)發(fā)展可說是不可限量。故研究的動(dòng)機(jī)便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學(xué)公式。傅利葉方程式在十九世紀(jì)初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現(xiàn)代信號(hào)分析奠定了基礎(chǔ)。在十九到二十世紀(jì)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續(xù)圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規(guī)范正交基。其後1984年，法國(guó)地球物理學(xué)J.Morlet在分析地震波的局部性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的傅利葉轉(zhuǎn)換，難以達(dá)到其要求，因此引進(jìn)小波概念於信號(hào)分析中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解。隨後理論物理學(xué)家A.Grossman對(duì)Morlet的這種信號(hào)根據(jù)一個(gè)確定函數(shù)的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進(jìn)行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構(gòu)出具有一定衰減性的光滑函數(shù)Ψj,k(x)，其二進(jìn)制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構(gòu)成L2（R）的規(guī)范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構(gòu)了小波函數(shù)的構(gòu)造及信號(hào)按小波轉(zhuǎn)換的分解及重構(gòu)。1988年Daubechies建構(gòu)了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區(qū)域中是非零的小波，如此，小波分析的系統(tǒng)理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡(jiǎn)介及基礎(chǔ)理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個(gè)主要的基礎(chǔ)理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統(tǒng)合了此三項(xiàng)技術(shù)。小波轉(zhuǎn)換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號(hào)，分解成不相同頻率的信號(hào)，因此能有效的應(yīng)用於編碼、解碼、檢測(cè)邊緣、壓縮數(shù)據(jù)，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時(shí)間區(qū)域與頻率區(qū)域的信號(hào)，彌補(bǔ)傅利葉轉(zhuǎn)換中的缺失，也因此小波轉(zhuǎn)換被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。
WAVELET并不會(huì)保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經(jīng)由數(shù)學(xué)公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲(chǔ)存（跟波長(zhǎng)與頻率有關(guān)）。以較少的資料代替原來的資料，達(dá)到壓縮資料的目的，這種經(jīng)由取舍資料而達(dá)到壓縮目地的作法，是近代數(shù)位影像編碼技術(shù)的一項(xiàng)突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術(shù)中。
WAVELET轉(zhuǎn)換在數(shù)位影像轉(zhuǎn)換技術(shù)上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測(cè)衛(wèi)星和哈柏望遠(yuǎn)鏡傳輸影像回地球，和醫(yī)學(xué)上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現(xiàn)的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現(xiàn)，將數(shù)位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)，控制解碼後影像的品質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)木幋a法，而且還在擷取圖形資料時(shí)，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉(zhuǎn)換DCT轉(zhuǎn)換量化器編碼器編碼結(jié)束
三、編碼的基本要素有三點(diǎn)
（一）一種壓縮/還原的轉(zhuǎn)換可表現(xiàn)在影像上的。
（二）其轉(zhuǎn)換的系數(shù)是可以量化的。
（三）其量化的系數(shù)是可以用函數(shù)編碼的。
四、現(xiàn)有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉(zhuǎn)換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內(nèi)插量化，對(duì)編碼的架構(gòu)有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內(nèi)插。
（五）ArithmeticCoder（數(shù)學(xué)公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎(chǔ)上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個(gè)過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發(fā)展趨勢(shì)
一、在其結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩?？梢蕴幚鞷GB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強(qiáng)運(yùn)算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉(zhuǎn)換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數(shù)學(xué)編碼器，使資料能在數(shù)學(xué)公式和電腦的位元之間轉(zhuǎn)換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現(xiàn)今已有由中研院委托國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)單位研究，也有不少的研究所的碩士。國(guó)外更是如火如荼的展開研究。相信實(shí)際應(yīng)用於實(shí)務(wù)上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實(shí)的影像而將其數(shù)位化。
2.如何將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)。
3.如何控制解碼影像的品質(zhì)。
4.如何選擇適當(dāng)?shù)木幋a法。
5.人的視覺系統(tǒng)對(duì)影像的反應(yīng)機(jī)制。
小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應(yīng)用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續(xù)發(fā)展?jié)摿o窮，尤其在網(wǎng)路出版方面，其利用價(jià)值更高，WAVELET的出現(xiàn)就猶如當(dāng)時(shí)的JPEG出現(xiàn)，在影像的領(lǐng)域中掀起一股旋風(fēng)，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優(yōu)點(diǎn)，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復(fù)原程度有限，能在網(wǎng)路應(yīng)用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識(shí)其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價(jià)值。
有一點(diǎn)必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數(shù)位印刷上。等到WAVELET的應(yīng)用成熟，再發(fā)展其適用的RIP，又是一段時(shí)間以後的事了。
在網(wǎng)路出版上已經(jīng)有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測(cè)試版，可是以後會(huì)在網(wǎng)路上大量使用，應(yīng)該是未來的趨勢(shì)。對(duì)於網(wǎng)路出版應(yīng)該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網(wǎng)路的使用費(fèi)用，增加企業(yè)的利潤(rùn)，由於傳版的時(shí)間減少，也使印刷品在當(dāng)?shù)赜∷⒌目赡苄栽龈?，減少運(yùn)費(fèi)，減少開支，提高時(shí)效性，創(chuàng)造新的商機(jī)。
柒、結(jié)論
WAVELET的理論并不是相當(dāng)完備，但是據(jù)現(xiàn)有的研究報(bào)告顯現(xiàn)，到普及應(yīng)用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號(hào)處理、影像處理、量子物理及非線性科學(xué)領(lǐng)域上，均有其應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會(huì)有正式的定名出現(xiàn)。這也顯示國(guó)內(nèi)的研究速度，遠(yuǎn)落在外國(guó)的後面，國(guó)外已成立不少相關(guān)的網(wǎng)站，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)的相關(guān)論文。如此一來國(guó)內(nèi)要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業(yè)更是要相當(dāng)時(shí)間。不過對(duì)於網(wǎng)路出版仍是有相當(dāng)大的契機(jī)，國(guó)內(nèi)仍是可以朝這一方面發(fā)展的。站在一個(gè)使用其成果的角度，印刷業(yè)界也許并不需要去了解其高深的數(shù)理理論。但是在運(yùn)用上，為了要使用方便，和預(yù)估其發(fā)展趨勢(shì)，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進(jìn)者有一參考的依據(jù)，也許在不久的將來此一模式會(huì)成為主流，到時(shí)才不會(huì)手足無措。
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附錄：
嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換、階層式嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換、階層式影像傳送及漸進(jìn)式影像傳送
目前網(wǎng)路最常用的靜態(tài)影像壓縮模式為JPEG格式或是GIF格式等。但是利用這些格式編碼完成的影像，其資料量是不變的，其接受端必須完整地接受所有的資料量後才可以顯示出編碼端所傳送的完整影像。這個(gè)現(xiàn)象最常發(fā)生在利用網(wǎng)路連結(jié)WWW網(wǎng)站時(shí)，我們常常都是先接收到文字後，其網(wǎng)頁上的圖形才，慢慢的一小部份一小部份顯示出來，有時(shí)網(wǎng)路嚴(yán)重塞車，圖形只顯示一點(diǎn)點(diǎn)後就要再等非常久的時(shí)間才再有一點(diǎn)點(diǎn)顯示出來，甚至可能斷線了，使得使用者完全不知道在接收什麼圖案的圖形，無形中造成網(wǎng)路資源的浪費(fèi)。此缺點(diǎn)之改善，可以使用嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)來完成。
階層式影像傳送系統(tǒng)的主要功能為允許不同規(guī)格之顯示裝置或解碼器可以從同一編碼器中獲得符合其要求之訊號(hào)，如此不需要對(duì)於不同的解碼器設(shè)計(jì)不同的編碼器配合利用之，進(jìn)而增加了其應(yīng)用的范圍，及減低了所架設(shè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，也可以節(jié)省更多的設(shè)備費(fèi)用。利用Shapiro所提出的嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)技術(shù)來設(shè)計(jì)階層式影像傳送系統(tǒng)時(shí)，其編碼的效果不是很好。主要的原因是，利用(EZW)技術(shù)所設(shè)計(jì)的編碼器是根據(jù)影像的全解析度來加以編碼的，這使得擁有不同解析度與碼率要求的解碼器，無法同時(shí)分享由編碼器所送出來的位元流。雖然可以利用同時(shí)播放(Simulcast)技術(shù)來加以克服之，但是該技術(shù)對(duì)於同一影像以不同解析度獨(dú)立編碼時(shí)，將使得共同的低通次頻帶(LowpassSubband)被重復(fù)的編碼與傳送，而產(chǎn)生了相當(dāng)高的累贅(Redundancy)。
基於上述情況，有人將嵌入式零元樹小波轉(zhuǎn)換(EZW)技術(shù)加以修改之，完成了一個(gè)新式的階層式影像傳送系統(tǒng)。該技術(shù)為階層式嵌入的零元樹小波轉(zhuǎn)換(LayeredEmbeddedZerotreeWavelet，簡(jiǎn)稱LEZW技術(shù)。這個(gè)技術(shù)使我們所設(shè)計(jì)出來的階層式影像傳送系統(tǒng)，可以在編碼傳送前預(yù)先指定圖層數(shù)目、每層影像的解析度與碼率。
LEZW技術(shù)是將EZW技術(shù)中的連續(xù)近似量化(SAQ)加以延伸應(yīng)用之，而EZW傳統(tǒng)的做法是將SAQ應(yīng)用於全部的小波轉(zhuǎn)換系數(shù)上。然而在LEZW技術(shù)中，從基層(BaseLayer)開始SAQ一次僅用於一個(gè)圖層(Layer)的編碼，直到最高階析度的圖層為止。當(dāng)編碼的那一圖層碼率利用完時(shí)，即表示該圖層編碼完畢可以再往下一圖層編碼之。為了改善LEZW的效率，在較低圖層的SAQ結(jié)果應(yīng)用於較高圖層的SAQ過程中，基於這種編碼的程序，LEZW演算法則可以在每一圖層平均碼率的限制下，重建出不同解析度的影像。因此，LEZW非常適合用於設(shè)計(jì)階層式影像傳送系統(tǒng)。
LEZW技術(shù)也可以應(yīng)用於漸進(jìn)式傳送，對(duì)於一個(gè)漸進(jìn)式影像傳送系統(tǒng)而言，控制其解析度將可以改善重建影像的視覺品質(zhì)。而常用的漸進(jìn)式傳送方法有使用向量量化器或零元樹資料結(jié)構(gòu)編碼演算法則。但是向量量化器需要較大的記憶體及對(duì)與傳送中的錯(cuò)誤敏威，而利用EZW技術(shù)所設(shè)計(jì)的漸進(jìn)式影像傳送系統(tǒng)，可以改善這些缺點(diǎn)，所以享有較好的效能。但是它也有缺點(diǎn)就是，應(yīng)用於漸進(jìn)式傳送時(shí)是根據(jù)全解析度來做編碼及傳送，因此在低碼率的限制之下時(shí)，若用全解析度來顯示影像將使得影像模糊不清。所以在低碼率傳送時(shí)的影像以較低的解析度來顯示時(shí)，則可以使影像的清晰度有所改善。
由於在現(xiàn)今資訊流通普遍的社會(huì)中，影像的需求量越來越大，影像的數(shù)位化是必然的趨勢(shì)。然而在數(shù)位化過的影像所占的資料量又相當(dāng)龐大，在傳輸與處理上皆有所不便。將資料壓縮是最好的方法。如今有一新的模式，在壓縮率及還原度皆有不錯(cuò)的表現(xiàn)，為其尚未有一標(biāo)準(zhǔn)的格式，故在應(yīng)用上尚未普及。但在不久的未來，其潛力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的關(guān)系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉(zhuǎn)換的歷史淵源。小波轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)原理?，F(xiàn)今的發(fā)展對(duì)印刷業(yè)界的沖擊。影像壓縮的未來的發(fā)展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統(tǒng)印刷走向數(shù)位印刷。在數(shù)位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時(shí)，現(xiàn)今個(gè)人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機(jī)與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對(duì)影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實(shí)自然，更要搭配多媒體或動(dòng)畫。但是相對(duì)的高畫質(zhì)視覺享受，所要付出的代價(jià)是大量的儲(chǔ)存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經(jīng)地義的事，但是用網(wǎng)路傳個(gè)640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報(bào)業(yè)在傳版時(shí)也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場(chǎng)上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數(shù)學(xué)家與資訊理論學(xué)者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個(gè)尷尬的事實(shí)：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現(xiàn)鋸齒狀的現(xiàn)象。皆會(huì)造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術(shù)是否真的窮途末路？請(qǐng)相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉(zhuǎn)路轉(zhuǎn)，科學(xué)家便將注意力移轉(zhuǎn)到WAVELET轉(zhuǎn)換法，結(jié)果不但發(fā)現(xiàn)了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論。小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處。可達(dá)到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數(shù)學(xué)理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現(xiàn)在才有人將其應(yīng)用於實(shí)際上，其理論仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而其實(shí)際運(yùn)用也屬剛起步，其後續(xù)發(fā)展可說是不可限量。故研究的動(dòng)機(jī)便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學(xué)公式。傅利葉方程式在十九世紀(jì)初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現(xiàn)代信號(hào)分析奠定了基礎(chǔ)。在十九到二十世紀(jì)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續(xù)圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學(xué)理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規(guī)范正交基。其後1984年，法國(guó)地球物理學(xué)J.Morlet在分析地震波的局部性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的傅利葉轉(zhuǎn)換，難以達(dá)到其要求，因此引進(jìn)小波概念於信號(hào)分析中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解。隨後理論物理學(xué)家A.Grossman對(duì)Morlet的這種信號(hào)根據(jù)一個(gè)確定函數(shù)的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進(jìn)行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構(gòu)出具有一定衰減性的光滑函數(shù)Ψj,k(x)，其二進(jìn)制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構(gòu)成L2（R）的規(guī)范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構(gòu)了小波函數(shù)的構(gòu)造及信號(hào)按小波轉(zhuǎn)換的分解及重構(gòu)。1988年Daubechies建構(gòu)了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區(qū)域中是非零的小波，如此，小波分析的系統(tǒng)理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡(jiǎn)介及基礎(chǔ)理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個(gè)主要的基礎(chǔ)理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統(tǒng)合了此三項(xiàng)技術(shù)。小波轉(zhuǎn)換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號(hào)，分解成不相同頻率的信號(hào)，因此能有效的應(yīng)用於編碼、解碼、檢測(cè)邊緣、壓縮數(shù)據(jù)，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時(shí)間區(qū)域與頻率區(qū)域的信號(hào)，彌補(bǔ)傅利葉轉(zhuǎn)換中的缺失，也因此小波轉(zhuǎn)換被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。
WAVELET并不會(huì)保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經(jīng)由數(shù)學(xué)公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲(chǔ)存（跟波長(zhǎng)與頻率有關(guān)）。以較少的資料代替原來的資料，達(dá)到壓縮資料的目的，這種經(jīng)由取舍資料而達(dá)到壓縮目地的作法，是近代數(shù)位影像編碼技術(shù)的一項(xiàng)突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術(shù)中。
WAVELET轉(zhuǎn)換在數(shù)位影像轉(zhuǎn)換技術(shù)上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測(cè)衛(wèi)星和哈柏望遠(yuǎn)鏡傳輸影像回地球，和醫(yī)學(xué)上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現(xiàn)的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現(xiàn)，將數(shù)位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)，控制解碼後影像的品質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)木幋a法，而且還在擷取圖形資料時(shí)，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉(zhuǎn)換DCT轉(zhuǎn)換量化器編碼器編碼結(jié)束
三、編碼的基本要素有三點(diǎn)
（一）一種壓縮/還原的轉(zhuǎn)換可表現(xiàn)在影像上的。
（二）其轉(zhuǎn)換的系數(shù)是可以量化的。
（三）其量化的系數(shù)是可以用函數(shù)編碼的。
四、現(xiàn)有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉(zhuǎn)換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內(nèi)插量化，對(duì)編碼的架構(gòu)有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內(nèi)插。
（五）ArithmeticCoder（數(shù)學(xué)公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎(chǔ)上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個(gè)過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發(fā)展趨勢(shì)
一、在其結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩。可以處理RGB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強(qiáng)運(yùn)算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉(zhuǎn)換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數(shù)學(xué)編碼器，使資料能在數(shù)學(xué)公式和電腦的位元之間轉(zhuǎn)換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現(xiàn)今已有由中研院委托國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)單位研究，也有不少的研究所的碩士。國(guó)外更是如火如荼的展開研究。相信實(shí)際應(yīng)用於實(shí)務(wù)上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實(shí)的影像而將其數(shù)位化。
2.如何將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)。
3.如何控制解碼影像的品質(zhì)。
4.如何選擇適當(dāng)?shù)木幋a法。
5.人的視覺系統(tǒng)對(duì)影像的反應(yīng)機(jī)制。
小波分析，無論是作為數(shù)學(xué)理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應(yīng)用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續(xù)發(fā)展?jié)摿o窮，尤其在網(wǎng)路出版方面，其利用價(jià)值更高，WAVELET的出現(xiàn)就猶如當(dāng)時(shí)的JPEG出現(xiàn)，在影像的領(lǐng)域中掀起一股旋風(fēng)，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優(yōu)點(diǎn)，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復(fù)原程度有限，能在網(wǎng)路應(yīng)用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識(shí)其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價(jià)值。
有一點(diǎn)必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數(shù)位印刷上。等到WAVELET的應(yīng)用成熟，再發(fā)展其適用的RIP，又是一段時(shí)間以後的事了。
在網(wǎng)路出版上已經(jīng)有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測(cè)試版，可是以後會(huì)在網(wǎng)路上大量使用，應(yīng)該是未來的趨勢(shì)。對(duì)於網(wǎng)路出版應(yīng)該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網(wǎng)路的使用費(fèi)用，增加企業(yè)的利潤(rùn)，由於傳版的時(shí)間減少，也使印刷品在當(dāng)?shù)赜∷⒌目赡苄栽龈?，減少運(yùn)費(fèi)，減少開支，提高時(shí)效性，創(chuàng)造新的商機(jī)。
柒、結(jié)論
WAVELET的理論并不是相當(dāng)完備，但是據(jù)現(xiàn)有的研究報(bào)告顯現(xiàn)，到普及應(yīng)用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號(hào)處理、影像處理、量子物理及非線性科學(xué)領(lǐng)域上，均有其應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會(huì)有正式的定名出現(xiàn)。這也顯示國(guó)內(nèi)的研究速度，遠(yuǎn)落在外國(guó)的後面，國(guó)外已成立不少相關(guān)的網(wǎng)站，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)的相關(guān)論文。如此一來國(guó)內(nèi)要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業(yè)更是要相當(dāng)時(shí)間。不過對(duì)於網(wǎng)路出版仍是有相當(dāng)大的契機(jī)，國(guó)內(nèi)仍是可以朝這一方面發(fā)展的。站在一個(gè)使用其成果的角度，印刷業(yè)界也許并不需要去了解其高深的數(shù)理理論。但是在運(yùn)用上，為了要使用方便，和預(yù)估其發(fā)展趨勢(shì)，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進(jìn)者有一參考的依據(jù)，也許在不久的將來此一模式會(huì)成為主流，到時(shí)才不會(huì)手足無措。
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關(guān)鍵詞：嵌入式；播放器；流媒體
中圖分類號(hào)：TP37
隨著Android在智能手機(jī)行業(yè)上的成功應(yīng)用，以Android 作為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，特別是在非手機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用方面的開發(fā)尤為引人關(guān)注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等專用系統(tǒng)，Android系統(tǒng)更適合于機(jī)頂盒這類嵌入式信息家電的需要。由于在數(shù)字電視和機(jī)頂盒的軟件架構(gòu)中使用了不同的操作系統(tǒng)，不同的中間件平臺(tái)，不用的應(yīng)用程序框架使得軟件架構(gòu)層面出現(xiàn)了極大的差異化。在操作系統(tǒng)層面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系統(tǒng)在不同的產(chǎn)品上都有相應(yīng)的部署；在中間件層面，有公開的標(biāo)準(zhǔn)化的中間件平臺(tái)，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非標(biāo)準(zhǔn)的中間件平臺(tái)；而不同的中間件軟件提供商更會(huì)提供各自不同的中間件解決方案，這些解決方案之間大多是無法互相兼容的。
1 需求分析
為了解家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的實(shí)際需求，作者選取了不同層次的家庭用戶為對(duì)象進(jìn)行需求調(diào)研，首先了解了該公家庭網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的產(chǎn)品現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了用戶的實(shí)際需求。
家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備主要由四大子功能系統(tǒng)組成：控制子系統(tǒng)、信號(hào)處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口子系統(tǒng)和用戶擴(kuò)展接口子系統(tǒng)。
基本業(yè)務(wù)：模擬電視廣播、FM廣播，模擬付費(fèi)（加擾）電視；數(shù)字視頻；衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播（DVB-S）；地面數(shù)字視頻廣播（DVB-T）；有線數(shù)字視頻廣播（DVB-C）；MMDS數(shù)字視頻廣播；數(shù)字付費(fèi)（加擾）電視數(shù)字音頻IP電話/傳真；音樂（MOD）；實(shí)時(shí)音頻卡拉OK點(diǎn)播（KOD）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息點(diǎn)播（IOD）；數(shù)據(jù)廣播（BIS）；股市證券信息廣播（SIS）；VBI圖文電視；應(yīng)用程序下載；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫流向；
電子商務(wù)：交互式多媒體；互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（IAS）；遠(yuǎn)程教育；遠(yuǎn)程醫(yī)療；網(wǎng)上購物；網(wǎng)上收費(fèi)；電子廣告；股市證券服務(wù)（SES）；網(wǎng)上（音、視頻）廣播業(yè)務(wù)；可視電話與電視會(huì)議；社區(qū)多功能服務(wù)。
2 嵌入式網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)
圖1 終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由圖1可以看出，整個(gè)終端主要分為數(shù)據(jù)接收，媒體播放和顯示輸出三大部分。從功能上分別概括為流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，音視頻解碼播放模塊和人機(jī)交互模塊。其中，流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，主要是登陸服務(wù)器，接收并處理來自網(wǎng)絡(luò)的流媒體數(shù)據(jù)，本論文研究系統(tǒng)中為MPEG-2 TS流，并將其放入環(huán)形緩沖區(qū)中，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的交互。
音視頻解碼播放模塊，通過STB810開發(fā)板用硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)MPEG-2 TS傳輸流的解復(fù)用，分解出視頻基本流和音頻基本流，并送往解碼模塊，調(diào)用DirectFB的解碼器接口，完成對(duì)音視頻流的解碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體播放的處理和控制。
人機(jī)交互模塊，涉及輸入設(shè)備和圖像的顯示輸出，且由于嵌入式平臺(tái)下面沒有集成類似MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎(chǔ)類）的基礎(chǔ)類庫和完善的消息響應(yīng)機(jī)制，論文將借助于DirectFB實(shí)現(xiàn)了一套自己的事件響應(yīng)、處理機(jī)制。同時(shí)使用封裝好的DirectFB API接口直接將圖形圖像數(shù)據(jù)解碼并顯示。
2.2 TCC8900的硬件平臺(tái)
本文研究采用的機(jī)頂盒是Telechips公司的STB810開發(fā)板，STB810使用基于Linux的軟件架構(gòu)和提供能迅速使用設(shè)備特性的標(biāo)準(zhǔn)API，不需要對(duì)底層驅(qū)動(dòng)和嵌入式DSP編程有更多的了解就可以使用該客戶端進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。
硬件接口有：RJ45以太網(wǎng)接口、兩個(gè)SATA硬盤接口、兩個(gè)SCART連接口、分量視頻輸出（YPrPb）、四個(gè)USB接口、兩個(gè)USB 1.1接口、兩個(gè)USB 2.0接口、兩個(gè)UART接口、左右兩個(gè)模擬音頻接口、一個(gè)數(shù)字音頻輸入和輸出接口（S/P-DIF）和一個(gè)高清多媒體接口（HDMI）。其中，第一個(gè)SCART連接口連接RGB電視設(shè)備或者CVBS信號(hào)+快慢開關(guān)信號(hào)，第二個(gè)SCART連接口連接CVBS的視頻錄像機(jī)（VCR）或者Y/C信號(hào)+慢開關(guān)信號(hào)。
STB810的核心設(shè)備為PNX8550媒體處理引擎，該P(yáng)NX8550媒體處理引擎集成了一個(gè)MIPS32架構(gòu)的微控制器和兩塊功能強(qiáng)大的用于音視頻處理的DSP。它可以支持MPEG-2解碼，MPEG-2傳輸流的處理，DVB，DES，Multi2，AES的條件訪問，視頻的縮放和圖片的顯示。并在一個(gè)單芯片上進(jìn)行所有數(shù)字音/視頻處理，提供復(fù)雜的視頻縮放、解交叉和畫質(zhì)增強(qiáng)功能，并且支持廣泛的調(diào)諧前端。通過模擬后端設(shè)備PNX8510/11轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號(hào)輸出給電視機(jī)。
2.3 STB810的軟件架構(gòu)
IPTV機(jī)頂盒作為客戶端，除了需要具有良好的硬件平臺(tái)外，還需要擁有軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)功能。相應(yīng)的，STB810和大多數(shù)的機(jī)頂盒軟件一樣采用分層結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)核層、中間解釋層和應(yīng)用層三個(gè)層次：
內(nèi)核層：包括機(jī)頂盒終端硬件和Linux內(nèi)核。而對(duì)于機(jī)頂盒終端硬件這一部分主要是指機(jī)頂盒硬件中的流媒體處理引擎與流媒體解碼芯片；Linux內(nèi)核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系統(tǒng)，用以控制硬件。
中間解釋層：重新搭建整個(gè)軟件平臺(tái)的開源軟件的工具包。包括一個(gè)用于音視頻直播/點(diǎn)播使用的視頻傳輸協(xié)議棧；用于驅(qū)動(dòng)流媒體解碼芯片的驅(qū)動(dòng)程序和外接存儲(chǔ)設(shè)備以及攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序；用于繪制界面、將解碼后的數(shù)據(jù)顯示并輸出到電視上的DirectFB庫。
應(yīng)用層：包括基于中間層開發(fā)的應(yīng)用程序，如視頻點(diǎn)播、直播等擴(kuò)展應(yīng)用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解復(fù)用TS流。ALSA為Advanced Linux Sound Architecture，先進(jìn)Linux聲音架構(gòu)，是Linux平臺(tái)上的用途廣泛的音頻API，用于音頻流混頻；DirectFB是專為嵌入式開發(fā)的輕量級(jí)圖形界面庫。
3 嵌入式視頻點(diǎn)播終端軟件環(huán)境的搭建
3.1 交叉開發(fā)環(huán)境的建立
交叉編譯，是嵌入式開發(fā)過程中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它的主要特征是某機(jī)器中執(zhí)行的程序代碼不是在本機(jī)編譯生成，而是由另一臺(tái)機(jī)器編譯生成，一般把前者稱為目標(biāo)機(jī)，后者稱為主機(jī)。采用交叉編譯的主要原因在于，大多數(shù)嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過程使用，因而只好將編譯工程轉(zhuǎn)移到高性能的主機(jī)中進(jìn)行。
在本文研究的系統(tǒng)中，就是在Linux PC機(jī)上生成在STB810 核心處理器（PNX8550）上執(zhí)行的代碼。該代碼包含了Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)中所有的PNX8550可執(zhí)行文件。即整個(gè)系統(tǒng)的交叉環(huán)境是建立在宿主機(jī)Linux PC機(jī)上的，目標(biāo)板即STB810開發(fā)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，而STB810所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開發(fā)調(diào)試都是通過Linux PC機(jī)編譯成可運(yùn)行代碼，然后再利用交叉編譯調(diào)試工具編譯連接生成可執(zhí)行代碼，最后將其下載到STB810開發(fā)板上運(yùn)行。
3.2 設(shè)置環(huán)境變量
環(huán)境變量因用戶不同而定義不同。它可以定義工程的工作環(huán)境，也可以定義調(diào)用所需庫的路徑。一旦定義了環(huán)境變量，系統(tǒng)腳本就可以通過這些信息得到所需的程序。在本文中設(shè)置環(huán)境變量的操作為：
在路徑“/…/stb810-SP8”下執(zhí)行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系統(tǒng)設(shè)備
Linux根文件系統(tǒng)包含一些設(shè)備文件，這些文件保證了內(nèi)核向STB810的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器傳送信息。
通過執(zhí)行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV來重新創(chuàng)建根文件系統(tǒng)設(shè)備。
3.4 導(dǎo)出根文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的重要組成部分。文件系統(tǒng)的概念使得用戶能夠查看存儲(chǔ)在設(shè)備上的文件和路徑而無須考慮實(shí)際物理設(shè)備的文件系統(tǒng)類型。Linux 透明地支持許多不同的文件系統(tǒng)，將各種安裝的文件和文件系統(tǒng)以一個(gè)完整的虛擬文件系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)給用戶。Linux的根文件系統(tǒng)具有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，就其基本組成來說，Linux 根文件系統(tǒng)包括支持Linux 系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本內(nèi)容，包含著系統(tǒng)使用的軟件和庫，以及所有用來為用戶提供支持架構(gòu)和用戶使用的應(yīng)用軟件。導(dǎo)出根文件系統(tǒng)。STB810內(nèi)核把build_128M_BASE/rootfs這個(gè)目錄都掛載到了Linux PC機(jī)上。build_128M_BASE/rootfs這個(gè)路徑下包含了STB810的一些樣本程序，必須的庫和其他的一些軟件。
流媒體數(shù)據(jù)接收模塊的實(shí)現(xiàn)實(shí)際完成了客戶端與服務(wù)器之間的通信，本系統(tǒng)采用RTP協(xié)議來傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用RTCP協(xié)議來檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，用SDP協(xié)議描述媒體流信息，以便播放器進(jìn)行解碼，用RTSP協(xié)議作為控制流，來控制視頻點(diǎn)播的播放、暫停、停止等。
用戶通過EPG獲得感興趣影片的URL，選擇播放該影片，機(jī)頂盒與相應(yīng)的RTSP流媒體服務(wù)器建立連接，發(fā)送點(diǎn)播請(qǐng)求。根據(jù)傳遞給媒體數(shù)據(jù)接收線程的參數(shù)，解析出請(qǐng)求媒體流的URL。通過函數(shù)parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析視頻點(diǎn)播節(jié)目單Vod.txt獲取.stream_info數(shù)據(jù)，從節(jié)目單中提取出.stream_info數(shù)據(jù)，即關(guān)于視頻文件的參數(shù)，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，將這些info數(shù)據(jù)傳遞給結(jié)構(gòu)體ip。
4 總結(jié)
本文深入討論了基于Android的家用網(wǎng)絡(luò)播放終端的技術(shù)理論和核心技術(shù)，然后重點(diǎn)闡述了IPTV視頻點(diǎn)播終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：流媒體客戶端與服務(wù)器的交互流程，音視頻的解碼播放和消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制；實(shí)現(xiàn)了一種能提供良好視頻質(zhì)量和友好人機(jī)交互方式的嵌入式視頻播放終端。
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數(shù)字電視技術(shù)與模擬電視技術(shù)相比，除了具有抗干擾能力強(qiáng)、誤差小、壓縮比高、傳輸信息量大、頻率資源利用率高等優(yōu)點(diǎn)外，最大的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)字電視用戶和有線電視臺(tái)等內(nèi)容提供商的互動(dòng)性，可以為用戶開展各種增值服務(wù)業(yè)務(wù)。本系統(tǒng)利用HFC網(wǎng)絡(luò)，在基于數(shù)字機(jī)頂盒的電視系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)會(huì)議電視服務(wù)。經(jīng)過八年的實(shí)踐應(yīng)用，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。供業(yè)界同仁參考、完善。
?摘 要?
現(xiàn)代通信正在向數(shù)字化、寬帶化、智能化、綜合化發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展已將CATV網(wǎng)、電話網(wǎng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，提供各種不同類型的信息服務(wù)，會(huì)議電視就是其中一種。本文主要介紹應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的數(shù)字機(jī)頂盒，及利用數(shù)字機(jī)頂盒傳輸會(huì)議電視的具體實(shí)現(xiàn)方法。
有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)字機(jī)頂盒是實(shí)現(xiàn)有線電視數(shù)字化的標(biāo)志之一，換言之，數(shù)字機(jī)頂盒是實(shí)現(xiàn)“有線電視向數(shù)字化整體平移”戰(zhàn)略的跳板。對(duì)于有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)服務(wù)商來說，也只能通過數(shù)字機(jī)頂盒的推廣入戶，才能打開數(shù)字電視的大門，使數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的形成及有線電視由粗放型經(jīng)營(yíng)向集約化經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變成為可能。
在有線電視系統(tǒng)中，使用數(shù)字機(jī)頂盒（STB）作為前端，連接HFC網(wǎng)絡(luò)，用于處理來自電視、電話和數(shù)據(jù)三大網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流。在下行信號(hào)中，對(duì)數(shù)據(jù)流的調(diào)制方式主要是64QAM 或256QAM，而在上行鏈路中通常采用對(duì)噪聲抑制能力較強(qiáng)的QPSK調(diào)制方式。數(shù)據(jù)流經(jīng)過處理后就可以送到電視機(jī)及各種外部標(biāo)準(zhǔn)接口，如并行接口、RS232、USB等。同時(shí)，使用一個(gè)條件接入模塊（CA Unit ），用于數(shù)字機(jī)頂盒（STB）的安全系統(tǒng)中，只有那些通過授權(quán)的用戶才能使用付費(fèi)業(yè)務(wù)。
為了接收數(shù)字電視實(shí)現(xiàn)會(huì)議電視的功能，數(shù)字機(jī)頂盒內(nèi)配置了專門的MPEG-2編、解碼器，連接在擴(kuò)展總線上，承擔(dān)運(yùn)算量很大的MPEG-2編、解碼工作。若嵌入式處理器的運(yùn)算速度再有1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的提高，各種標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮、解壓處理都可以由軟件完成，就不需要配置專門的視頻編、解碼器。
一個(gè)完整的數(shù)字機(jī)頂盒由硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)組成，可以分為4層，從底層向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應(yīng)用軟件。硬件提供機(jī)頂盒的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)音視頻的解碼；底層軟件提供操作系統(tǒng)以及各種硬件驅(qū)動(dòng)程序；應(yīng)用軟件包括本機(jī)存儲(chǔ)的應(yīng)用和可下載的應(yīng)用；中間件將應(yīng)用軟件與依賴硬件的底層軟件分隔開來，使應(yīng)用不依賴于具體的硬件平臺(tái)。
1、數(shù)字電視機(jī)頂盒硬件組成
有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，如圖1所示，調(diào)諧模塊接收射頻信號(hào)并下變頻為中頻信號(hào)，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再送入QAM解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)，輸出MPEG傳輸流串行或并行數(shù)據(jù)。解復(fù)用模塊接收MPEG傳輸流，從中抽出一個(gè)節(jié)目的PES數(shù)據(jù)，包括視頻PES和音頻PES。視頻PES送入視頻解碼模塊，取出MPEG視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)MEPG視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后輸出到PAL/NTSC編碼器，編碼成模擬電視信號(hào)，再經(jīng)視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼模塊，取出MPEG音頻數(shù)據(jù)，并對(duì)MPEG音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，輸出PCM音頻數(shù)據(jù)到PCM解碼器，PCM解碼器輸出立體聲模擬音頻信號(hào)，經(jīng)音頻輸出電路輸出。
(1)調(diào)制解調(diào)模塊
數(shù)字機(jī)頂盒工作在有線電視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，有線電視網(wǎng)采用模擬傳輸，因此必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)才能在模擬信道傳輸，調(diào)制解調(diào)器是系統(tǒng)關(guān)鍵的組成部分，在技術(shù)上類似現(xiàn)在的電話調(diào)制解調(diào)器的原理，但采用了更高的調(diào)制方法，下行多采用64QAM或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable)中采用64QAM做為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方法，以MC92305QAM 解調(diào)芯片為例，在7M模擬帶寬上采用64QAM調(diào)制的數(shù)字信號(hào)速率可達(dá)42Mbit/S，采用HFC網(wǎng)時(shí)采用QPSK做為調(diào)制方案。QAM或QPSK調(diào)制器將MPEG格式的數(shù)據(jù)流調(diào)制在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PAL信道內(nèi)，與其它視頻調(diào)制信號(hào)一起合路發(fā)送出去。
(2) 編解碼模塊
由于采用模擬通道，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院偷驼`碼率，前向糾錯(cuò)編碼是必不可少的，DVB 采用Reed Solomon編碼，RS碼是一類糾錯(cuò)能力很強(qiáng)的多進(jìn)制BCH碼。
(3)MPEG II的解碼模塊
數(shù)字機(jī)頂盒的核心是數(shù)字視頻技術(shù)，MPEGII的解碼模塊可以稱為CPU以外的核心模塊，MPEG II數(shù)字傳輸中采用交織編碼，首先需要對(duì)碼流進(jìn)行去交織，視頻、音頻和數(shù)據(jù)碼流的分離工作，以及視頻碼的解碼工作。經(jīng)以上各步驟MPEGII碼流成為視頻(CCIR656 格式)和音頻數(shù)字信號(hào)。MPEG多路復(fù)用器將各路節(jié)目流、數(shù)據(jù)流復(fù)合在一起，以188字節(jié)為一幀的MPEG2數(shù)據(jù)格式發(fā)送到射頻調(diào)制器并提供電子節(jié)目單(EPG)。
(4)數(shù)字視頻編碼器和音頻DAC
數(shù)字機(jī)頂盒的“外設(shè)”是電視機(jī)和音響系統(tǒng)，數(shù)字的音視頻信號(hào)必須轉(zhuǎn)換為模擬音視頻信號(hào)，以 MC44724為例，MC44724可以將ITU601、656標(biāo)準(zhǔn)4:2:2 并行視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PAL或NTSC格式的視頻、S-Video、Y/Cb/Cr 或R/G/B，擴(kuò)展的VBI(Vertical Blanking Interval)信息輸入口用于顯示圖文信息?，F(xiàn)代音響系統(tǒng)都支持DolbyProLogic和LucasfilmHomeTHX家庭影院系統(tǒng)，需在音頻DAC之前用數(shù)字音頻信號(hào)處理芯片對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行處理，目前有專用處理芯片和采用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP進(jìn)行處理兩種方式。
(5)加解擾模塊和版權(quán)保護(hù)模塊
在有線電視運(yùn)營(yíng)中，付費(fèi)電視是一種主要的業(yè)務(wù)，要求數(shù)字機(jī)頂盒必須具備電視信號(hào)的加解擾功能，由于采用數(shù)字信號(hào)，加解擾比模擬信號(hào)加解擾容易和保密度高，另一方面，采用數(shù)字信號(hào)在版權(quán)保護(hù)上加大了難點(diǎn)，目前采用Macrovision generator 進(jìn)行活動(dòng)圖像的保護(hù)。
在數(shù)字電視技術(shù)中，軟件技術(shù)比硬件占有更為重要的位置，因?yàn)殡娨暪?jié)目?jī)?nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，都需要軟件來實(shí)現(xiàn)。
2、數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)
在機(jī)頂盒中，軟件系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分。主控制器的工作通過軟件的執(zhí)行來完成。
機(jī)頂盒的軟件基本結(jié)構(gòu)如圖所示。操作系統(tǒng)一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。在這個(gè)操作系統(tǒng)中主要完成進(jìn)程調(diào)度、中斷管理、內(nèi)存分配、進(jìn)程間通信、異常處理、時(shí)鐘提取等工作。硬件驅(qū)動(dòng)部分提供硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，包括I2C總線、異步串行通信口、并行通信口、非易失內(nèi)存、鍵盤、遙控器、調(diào)諧器、信道解碼模塊等。圖形接口主要用于完成圖形顯示功能，以便于為用戶提供友好的圖形用戶界面。音頻解碼和視頻解碼驅(qū)動(dòng)用于控制音頻解碼和視頻解碼硬件的工作。解復(fù)用和數(shù)據(jù)表提取模塊主要是對(duì)碼流解復(fù)用和數(shù)據(jù)表提取操作的控制。應(yīng)用程序編程接口將所有與硬件相關(guān)的底層函數(shù)映射到一個(gè)統(tǒng)一的接口上，并且提供一些與硬件無關(guān)的公用處理函數(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形格式分析、業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)表分析等。條件接收驅(qū)動(dòng)用于完成條件接收處理的工作和軟件接口。應(yīng)用程序編程接口為應(yīng)用程序提供了一個(gè)公共的編程接口，把應(yīng)用程序與硬件屏蔽開，使得應(yīng)用程序與硬件無關(guān)。這樣，就便于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的可移植性。
數(shù)字機(jī)頂盒傳輸會(huì)議電視的實(shí)踐應(yīng)用
電視會(huì)議利用視頻攝像和顯示設(shè)備，經(jīng)過信號(hào)壓縮及編解碼處理，通過通訊線路傳輸而在兩地或多個(gè)地點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)交互式實(shí)時(shí)圖像通訊。它利用攝像機(jī)和麥克風(fēng)將一個(gè)地點(diǎn)的活動(dòng)圖像和聲音實(shí)時(shí)地傳至遠(yuǎn)端?？蛇B接圖文攝像機(jī)、投影機(jī)和錄像機(jī)等各種視音頻設(shè)備，能傳送實(shí)物圖像、圖紙、文件和預(yù)先制作的視頻資料。遠(yuǎn)端的聲音、圖像也同樣實(shí)時(shí)傳至本地。電視會(huì)議還提供專用數(shù)據(jù)通道，用于連接數(shù)據(jù)設(shè)備如計(jì)算機(jī)、電子白板等。由此系統(tǒng)在進(jìn)行視音頻交互通訊同時(shí)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異地實(shí)時(shí)共享。模擬圖像經(jīng)專用設(shè)備轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，而后通過數(shù)字信道進(jìn)行傳輸。其簡(jiǎn)要框圖如下。
1、用戶需求分析
（1）、會(huì)場(chǎng)分布：中心會(huì)場(chǎng)設(shè)在市內(nèi)，19個(gè)分會(huì)場(chǎng)遍布各區(qū)局網(wǎng)絡(luò)分公司。
（2）、功能要求：所有會(huì)場(chǎng)可同時(shí)開會(huì)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)視頻會(huì)議。也可將各會(huì)場(chǎng)分為不同小組分別開會(huì)。日常工作中，各會(huì)場(chǎng)可以方便地與任一其它會(huì)場(chǎng)連通。
（3）、網(wǎng)絡(luò)要求：簡(jiǎn)單、方便、可靠。
（4）、數(shù)據(jù)功能：可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、共享。
2、會(huì)議電視組網(wǎng)方案
（1）、以市內(nèi)為中心組成的HFC星形網(wǎng)：主會(huì)場(chǎng)設(shè)在市內(nèi)，配置1臺(tái)機(jī)頂盒終端。各分會(huì)場(chǎng)各配置一臺(tái)機(jī)頂盒終端。在市內(nèi)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)控制中心， 網(wǎng)控中心負(fù)責(zé)全網(wǎng)多點(diǎn)會(huì)議的設(shè)置、召開、管理和會(huì)議控制。
網(wǎng)控中心配置終端網(wǎng)管，對(duì)全網(wǎng)所有會(huì)議電視終端的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理。
市內(nèi)為網(wǎng)管中心，實(shí)現(xiàn)集中管理。全網(wǎng)運(yùn)行更安全、可靠。
（2）、終端設(shè)備
會(huì)議電視終端設(shè)備主要包括視頻輸入/輸出設(shè)備、音頻輸入/輸出設(shè)備、視頻編解碼器、音頻編解碼器、信息通信設(shè)備及多路復(fù)用/信號(hào)分線設(shè)備等。其基本功能是將本地?cái)z像機(jī)拍攝的圖像信號(hào)、麥克風(fēng)拾取的聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮、編碼，合成為64Kbps至1920Kbps的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳至遠(yuǎn)方會(huì)場(chǎng)。同時(shí)，接收遠(yuǎn)方會(huì)場(chǎng)傳來的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)解碼后，還原成模擬的圖像和聲音信號(hào)。
①視頻、音頻的輸入、輸出
視、音頻（A、V）的輸入設(shè)備基本為攝像機(jī)和麥克風(fēng)，攝像機(jī)為數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，系統(tǒng)視頻輸入口應(yīng)不少于4個(gè)。根據(jù)會(huì)場(chǎng)的規(guī)模1臺(tái)到3臺(tái)，視頻信號(hào)同麥克風(fēng)的聲音信號(hào)經(jīng)視音頻分配器和視音頻切換器，接入到系統(tǒng)。
視、音頻輸出電路根據(jù)輸出信號(hào)和會(huì)場(chǎng)的規(guī)模不同而不同。當(dāng)只有一臺(tái)顯示器時(shí)，輸出信號(hào)在接接到顯示器上；當(dāng)有幾臺(tái)顯示器時(shí)，輸出信號(hào)為A、 V時(shí)，用一臺(tái)視音頻分配器把一路 A、 V分成幾路A、V供幾臺(tái)顯示器或用調(diào)制器把A、V調(diào)制成射頻信號(hào)（RF）用分配器分成幾路供幾臺(tái)顯示器；輸出信號(hào)為RF時(shí)，直接用分配器把信號(hào)分成幾路供幾臺(tái)顯示器。最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)只有下行信號(hào)而沒有上行信號(hào)。
②視頻解碼器
其一方面對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行制式轉(zhuǎn)換處理以適應(yīng)不同制式系統(tǒng)直通；另一方面對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字壓縮編碼處理，以適應(yīng)窄帶數(shù)字信道的傳送，還支持多點(diǎn)會(huì)議電視系統(tǒng)的多點(diǎn)控制單元多點(diǎn)切換控制。視頻編解碼器宜以全公共中間格式(CIF)或1/4公共中間格式(QCIF)的方式處理圖像。在特定條件下，也可采用CTX或CTX PLUS等其他編解碼方式，但必須與CIF，QCIF兼容，便于按用戶的不同要求選用合適的編解碼方式。
③音頻編解碼器
其主要對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化編碼處理，已進(jìn)行傳送。音頻編解碼器應(yīng)具備對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行PCM，ADPCM或LD－CELP編解碼的能力。
④多路復(fù)用/信號(hào)分線設(shè)備：其將視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號(hào)組合為傳輸速率為64-1920Kbps的數(shù)據(jù)碼流，成為用戶/網(wǎng)絡(luò)接口兼容的信號(hào)格式。在廣電網(wǎng)中，采用多信道視頻／音頻編碼器1715VC和STM－16同步插分復(fù)用設(shè)備來傳輸，171 SVC就是采用混合差分脈碼調(diào)制（HDPCM）技術(shù)，每個(gè)STM叫傳送2路視頻信號(hào)和4路音頻信號(hào)。另外，MPEGII壓縮技術(shù)（同上述幀間編碼原理同）也是當(dāng)前電視編碼的標(biāo)準(zhǔn)，電視信號(hào)可壓縮到1．5～15Mb／S，通常壓縮到8Mb／S； STM－1可傳輸近20套MPEGII壓縮的數(shù)字電視信號(hào)。
（3）、多點(diǎn)控制單元（MCU Multipoint Control Unit）
在廣電網(wǎng)中，MCU主要是指視音頻分配器和視音頻切換器，對(duì)會(huì)場(chǎng)的視、音頻進(jìn)行直接切換、控制。
3、系統(tǒng)硬件總體構(gòu)成
根據(jù)目前會(huì)議電視的實(shí)際情況，考慮現(xiàn)有設(shè)備狀況，我們可以在各會(huì)議室里各配置一臺(tái)機(jī)頂盒的會(huì)議終端產(chǎn)品，各分公司只要配備一臺(tái)電視機(jī)就可以參加視頻會(huì)議。同時(shí)，會(huì)議終端產(chǎn)品具備視頻輸出。具體實(shí)現(xiàn)辦法如下圖所示。
4、系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
我們將會(huì)議電視進(jìn)行加密。即將會(huì)議電視內(nèi)容放入數(shù)字機(jī)頂盒中傳給各分公司，只使指定的部分用戶能夠收看，達(dá)到加密的目的。即在數(shù)字前端將會(huì)議電視節(jié)目單設(shè)一項(xiàng)，名為“會(huì)議電視”，“會(huì)議電視”的觀看權(quán)不授予普通用戶，使普通用戶無法觀看會(huì)議電視節(jié)目，將“會(huì)議電視”只授予且僅授予上述各會(huì)議室，使其僅能收看會(huì)議電視節(jié)目。其截圖如圖5 圖6所示。
結(jié)束語
通過上面的介紹，我們可以看出，該系統(tǒng)具有極大的優(yōu)越性和靈活性。主要表現(xiàn)在：（1）設(shè)備利用率高，可以充分利用廣電部門現(xiàn)有的設(shè)備；（2）電視會(huì)議召開地點(diǎn)靈活，而且易于擴(kuò)大規(guī)模；（3）電視會(huì)議召開費(fèi)用低；（4）保密性和安全性好。作為一項(xiàng)有著巨大市場(chǎng)空間的電視增值業(yè)務(wù)，大力發(fā)展和使用數(shù)字機(jī)頂盒來傳輸會(huì)議電視這一先進(jìn)通信工具，為伊春廣電網(wǎng)絡(luò)帶來不可估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>
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關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別；EM4095；曼徹斯特碼；讀寫器
中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 引言（Introduction）
射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）屬無線電通信范疇，基本物理原理就是電磁場(chǎng)感應(yīng)。射頻識(shí)別系統(tǒng)由兩部分組成：一部分是識(shí)別對(duì)象（標(biāo)簽）；另一部分是識(shí)別器（讀寫器）[1]。
讀寫器模塊是由微控制器、射頻基站芯片、線圈和一些阻容器件組成。本文所設(shè)計(jì)的125kHz低頻RFID讀寫器能夠準(zhǔn)確可靠的讀取標(biāo)簽的內(nèi)存信息，并送入計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)非接觸式門禁考勤、動(dòng)物識(shí)別等系統(tǒng)的核心管理功能。
2 硬件電路設(shè)計(jì)（The hardware circuit design）
125kHz讀寫器主要是由射頻模塊、控制模塊，通信模塊和電源模塊等部分電路組成的，其硬件功能框圖如圖1所示。
我們選用的EM4095是EM公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的低頻RFID讀寫器專用芯片，它集成的PLL系統(tǒng)能達(dá)到載波頻率自適應(yīng)天線的共振頻率，而不需外接晶振，工作頻率100kHz―150kHz。EM4095與微控制器接口簡(jiǎn)單，由EM4095構(gòu)成的讀寫器電路圖如圖2所示，芯片供電后，SHD應(yīng)先為高電平，對(duì)芯片進(jìn)行初始化，然后再接低電平，芯片即發(fā)射射頻信號(hào)，解調(diào)模塊將天線上AM信號(hào)中攜帶的數(shù)字信號(hào)取出，并由DEMOD_OUT端輸出。EM4095輸出的參考時(shí)鐘信號(hào)RDY/CLK接T0，用作解碼的同步時(shí)鐘。AT89S52從電子標(biāo)簽讀取數(shù)據(jù)，再通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與PC的通信[2]。
3 讀寫器的軟件設(shè)計(jì)（Software design of Reader）
這里選用的只讀非接觸IC卡為EM4100卡。它采用125kHz的典型工作頻率，有64位激光可編程ROM，調(diào)制方式為曼徹斯特碼（Manchester）調(diào)制，位數(shù)據(jù)傳送周期為512μs。串行輸出的數(shù)據(jù)包括9位前導(dǎo)位，40位信息位，14位校驗(yàn)位，1位停止位。
射頻卡內(nèi)的EM4100芯片內(nèi)部預(yù)先存儲(chǔ)的不可改寫的64位數(shù)據(jù)格式，如圖3所示。
全部的64位數(shù)據(jù)的開頭是由9個(gè)1組成的前導(dǎo)位，由于數(shù)據(jù)和偶校驗(yàn)的結(jié)合，這種序列不可能在后面的數(shù)據(jù)串中重復(fù)出現(xiàn)，保證了前導(dǎo)位的唯一性。前導(dǎo)位之后是10組4位的數(shù)據(jù)，每一組4位數(shù)據(jù)后面是每行的偶校驗(yàn)位，最后一行4位數(shù)據(jù)是前面10組數(shù)據(jù)各列的偶校驗(yàn)位。D00―D03和D10―D13是廠商號(hào)，最后一位S0是停止位，它恒為0。當(dāng)傳送卡號(hào)時(shí)，這64位數(shù)據(jù)通過載波在天線上首尾相接循環(huán)出現(xiàn)[3]。
EM4095從DEMOD-IN引腳檢測(cè)線圈的電壓變化，在芯片內(nèi)部對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后從DEMOD-OUT端輸出曼徹斯特編碼（簡(jiǎn)稱曼碼）信號(hào)。根據(jù)曼碼的特點(diǎn)：在每一個(gè)數(shù)據(jù)位的“中間”由低電平跳變到高電平代表“1”，由高電平跳到低電平代表“0”。由于信號(hào)耦合的原因，實(shí)際上由EM4095芯片送給單片機(jī)的64位曼碼的數(shù)據(jù)是反過來的，即：數(shù)據(jù)位中間發(fā)生由高到低的跳變代表“1”，發(fā)生由低到高的跳變代表“0”。
根據(jù)EM4095芯片的特點(diǎn)：接收數(shù)據(jù)時(shí)，RDY/CLK管腳上將輸出與天線上載波信號(hào)頻率一致的方波信號(hào)。即使載波頻率發(fā)生變化，每一位曼碼數(shù)據(jù)所占的寬度仍為64個(gè)載波周期。設(shè)計(jì)電路時(shí)，將EM4095的RDY/CLK管腳接入AT89S52單片機(jī)的T0口，以對(duì)輸出方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。
EM4095輸出信號(hào)的波形如圖4所示[3]。
分析EM4095輸出的曼徹斯特編碼，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)的上跳沿與數(shù)據(jù)起始時(shí)的下跳沿中間間隔一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期，根據(jù)這個(gè)特征，不斷等待上跳沿，上跳沿到來時(shí)，開啟T0，下跳沿到來，關(guān)T0，如T0計(jì)數(shù)器計(jì)到64個(gè)載波左右，則認(rèn)為找到了停止位后9個(gè)1組成的前導(dǎo)位中的第一個(gè)1，否則重新找上跳沿。以前導(dǎo)位中的第一個(gè)1的下跳沿為計(jì)數(shù)起點(diǎn)，用計(jì)數(shù)器計(jì)RDY/CLK的脈沖個(gè)數(shù)，每64個(gè)脈沖信號(hào)后讀取的DMOD_OUT上的電平，該電平取反，就是該位值。再接收8個(gè)1就可確定找到了64位數(shù)據(jù)的前導(dǎo)位中的9個(gè)1，然后再接收40位信息位，14位校驗(yàn)位和停止位。如沒接受到8個(gè)1，就沒找到前導(dǎo)位，需重新找上跳沿，確定前導(dǎo)位中的第一個(gè)1。解碼流程如圖5所示。
數(shù)據(jù)接收在中斷服務(wù)程序完成，其流程如圖6所示。
4 結(jié)論（Conclusion）
射頻識(shí)別技術(shù)在生產(chǎn)、生活各領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，本文首先介紹了讀寫器的結(jié)構(gòu)框圖，給出了利用EM4095設(shè)計(jì)的RFID讀寫器硬件電路。然后分析了電子標(biāo)簽芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和EM4095輸出的曼徹斯特編碼的特征，在此基礎(chǔ)上提出了利用計(jì)數(shù)器累計(jì)RDY/CLK的脈沖個(gè)數(shù)，即計(jì)算曼徹斯特碼的下降沿間隔的載波數(shù)的方法進(jìn)行解碼的方法，此方法提高了解碼的速度和準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)證明，讀寫器讀卡穩(wěn)定可靠，效果好。
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論文關(guān)鍵詞：元語言意識(shí) 兒童閱讀 語音意識(shí) 句法意識(shí)
論文摘要：兒童元語言意識(shí)和閱讀的發(fā)展關(guān)系一直是心理學(xué)家所共同關(guān)注的一個(gè)重要問題。從元語言及元語言意識(shí)的概念含義入手，著重介紹并討論了語音意識(shí)和句法意識(shí)對(duì)兒童閱讀理解能力的影響，從而對(duì)研究?jī)和脑Z言的重要性有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。
近幾十年來，元語言意識(shí)在兒童詞閱讀發(fā)展中的重要作用是心理語言學(xué)研究中最重要的發(fā)現(xiàn)之一，對(duì)其研究具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。下文將以元語言和元語言意識(shí)的概念含義為基礎(chǔ)，著重分析探討元語言意識(shí)中的語音意識(shí)和句法意識(shí)對(duì)兒童閱讀的影響，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上得出一些有益于兒童早期英語教育的結(jié)論。
一、元語言及元語言意識(shí)
所謂的元語言（metalanguage）是指有關(guān)語言的語言，是人類語言的一個(gè)普遍現(xiàn)象。它既是語言學(xué)家必不可少的描寫工具，以其專業(yè)性和技術(shù)性而被稱為是語言學(xué)家的“行話”（jargon）；同時(shí)，它又是普通人指稱和談?wù)撜Z言的一種必須手段，因而元語言有雙重性。在兒童的語言教學(xué)中，需要培養(yǎng)的基本語言能力有以下兩種：一是理解語言并使用語言表達(dá)思想，進(jìn)行交流；二是描述并理解自己所學(xué)和所用的語言。第二種層次的能力就是我們所說的元語言能力。
近年來，認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的心理學(xué)家和語言學(xué)家都開始更多關(guān)注語言使用者的“元語言意識(shí)”（metalinguistic awareness）。元語言意識(shí)是指?jìng)€(gè)體思考和反思語言的特征和運(yùn)作的能力。具有元語言意識(shí)的人，能夠有效地認(rèn)識(shí)和思考語言的本質(zhì)和功能。從事雙語教育研究的學(xué)者發(fā)現(xiàn)對(duì)使用雙語的兒童來說，具有較強(qiáng)的“元語言意識(shí)”已經(jīng)成為他們一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因其具有“思考自己的語言、理解詞匯的意義、甚至給這些詞匯下定義”的能力。元語言意識(shí)包括四種一般的類型：語音意識(shí)、詞素意識(shí)、句法意識(shí)和語用意識(shí)。在兒童讀寫能力發(fā)展的不同階段具有不同影響，其中尤以語音意識(shí)和句法意識(shí)在兒童早期閱讀中的影響最為突出。
二、語音意識(shí)的發(fā)展對(duì)兒童閱讀的影響
語音意識(shí)是指操縱和控制語音表征的能力，包括音位意識(shí)、音節(jié)意識(shí)和音節(jié)內(nèi)單元的意識(shí)，是對(duì)任意一種語音單元的意識(shí)。語音意識(shí)與個(gè)體早期的閱讀有著非常密切的關(guān)系，大多數(shù)關(guān)于兒童語音意識(shí)發(fā)展的研究都是從語音意識(shí)對(duì)閱讀能力的影響這一視角進(jìn)行的。
閱讀是一種高水平信息加工的過程。其中，詞匯通達(dá)是基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。在詞匯通達(dá)中，語音解碼起著非常重要的作用。所謂語音解碼就是將書面的言語符號(hào)轉(zhuǎn)換為語音表征系統(tǒng)的過程。在閱讀過程中，語音解碼過程存在兩種機(jī)制，一種是詞匯機(jī)制，它依賴對(duì)整個(gè)詞或詞素讀音的直接通達(dá)自動(dòng)尋址語音（Addressed phonology）；另一種是非詞匯機(jī)制或稱為正字法機(jī)制，讀者在閱讀過程可以應(yīng)用從正字法到語音的聯(lián)系將書面詞語的拼寫一一轉(zhuǎn)換并合成相應(yīng)的語音表征，這樣得到的語音也被稱為合成語音。在拼音文字系統(tǒng)的閱讀中，一定的語音意識(shí)水平對(duì)于兒童發(fā)現(xiàn)形和音之間的對(duì)應(yīng)規(guī)則，利用非詞匯機(jī)制進(jìn)行語音解碼是十分必要的。語音意識(shí)可以使兒童進(jìn)行有效的語音分解和合成，建立起書面語和口語的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確認(rèn)不熟悉的單詞以提高單詞識(shí)別的速度和自動(dòng)化的程度，從而提高閱讀能力。
同時(shí)，Shankweiler等學(xué)者通過對(duì)閱讀不良兒童進(jìn)行大量研究，提出了“語音限制假說”。該假說認(rèn)為，閱讀不良的兒童的主要問題是在語音加工方面存在缺陷，而且語音加工的缺陷會(huì)產(chǎn)生“瓶頸”效應(yīng)，進(jìn)一步影響其他語言加工過程的進(jìn)行。因?yàn)檎Z言加工的信息是從語音加工單方向上到達(dá)句法和語義加工系統(tǒng)，而工作記憶則充當(dāng)了這個(gè)信息加工過程的中轉(zhuǎn)站。當(dāng)語音加工能力不足時(shí)，語音加工中的缺陷就制約了整個(gè)信息的正常加工，從而阻止了信息向更高級(jí)的加工水平進(jìn)行傳遞?！罢Z音加工缺陷理論”試圖將閱讀困難兒童的復(fù)雜原因歸結(jié)為語音加工缺陷的結(jié)果。因此，根據(jù)該理論，語音意識(shí)對(duì)閱讀應(yīng)該具有基礎(chǔ)性決定的作用。另外，Gottardo等人對(duì)112名三年級(jí)兒童語音意識(shí)、句法意識(shí)、工作記憶以及單詞再認(rèn)、假詞拼讀和閱讀理解能力進(jìn)行了考察，結(jié)果表明在語音意識(shí)和工作記憶被控制的條件下，句法意識(shí)對(duì)單詞再認(rèn)、假詞拼寫、閱讀理解都不具預(yù)測(cè)作用，該結(jié)論也進(jìn)一步證實(shí)了“語音缺陷假說”。
由此我們不難得出：語音意識(shí)是閱讀能力習(xí)得的先決條件，語音加工是閱讀速度和閱讀效率的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)。但語音意識(shí)對(duì)閱讀理解的促進(jìn)作用有兩個(gè)先決條件：首先，兒童在學(xué)習(xí)閱讀前已經(jīng)具備一定的口語能力，大量的口語表征已經(jīng)形成，而且詞匯的語音表征和相應(yīng)的語義聯(lián)系已經(jīng)建立。其次，兒童在閱讀中能有意識(shí)地利用非詞匯機(jī)制對(duì)不熟悉的單詞進(jìn)行語音解碼，并能夠根據(jù)解碼的語音確認(rèn)不熟悉單詞的意義，從而提高閱讀能力。
三、句法意識(shí)的發(fā)展對(duì)兒童閱讀的影響
句法意識(shí)是指?jìng)€(gè)體反思句子內(nèi)在語法結(jié)構(gòu)的能力，也稱為語法敏感性。Layton 等人將句法意識(shí)的發(fā)展分為四個(gè)水平：（1）獲得默許的句法規(guī)則的知識(shí)水平；（2）獲得自動(dòng)的修補(bǔ)策略；（3）知道句法規(guī)則的存在并能夠識(shí)別出來；（4）把句法知識(shí)反應(yīng)在語言中或相關(guān)的任務(wù)上。前面兩個(gè)水平都是句法上升到意識(shí)水平之前必經(jīng)的準(zhǔn)備階段，第三個(gè)水平開始才進(jìn)入了句法意識(shí)時(shí)期。這樣一種劃分可以使我們更清楚句法意識(shí)的范疇，同時(shí)也為測(cè)量句法意識(shí)提供了一個(gè)指標(biāo)。
句法意識(shí)與閱讀之間有著密切的關(guān)系。語言學(xué)家進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)以下兩點(diǎn)：第一，閱讀優(yōu)秀兒童的測(cè)試成績(jī)明顯高于不良閱讀者；第二，被試兒童在學(xué)習(xí)閱讀前的句法意識(shí)測(cè)試成績(jī)對(duì)以后的閱讀成績(jī)有預(yù)測(cè)作用。流利的閱讀不僅需要理解單個(gè)詞匯的意思，同時(shí)還需要在句子和篇章水平上將這些詞匯進(jìn)行整合，這就離不開句法分析。句法分析是辨別句子結(jié)構(gòu)，理解句子意義的有效手段，而句法分析能力的高低在很大程度上取決于句法意識(shí)的發(fā)展水平。一定的句法意識(shí)發(fā)展水平不僅可以減少句法分析的步驟，提高心理表征的速度，還能澄清模糊的知識(shí)來提高閱讀理解能力。
在此基礎(chǔ)上，Tunmer等學(xué)者的研究進(jìn)一步證明，句法意識(shí)在控制了語音意識(shí)之后仍能解釋詞的解碼能力中的變異。他們認(rèn)為，句法意識(shí)對(duì)閱讀成績(jī)的影響可能通過下列兩種方式進(jìn)行：第一種是句法意識(shí)使得讀者能更有效地監(jiān)控他們正在進(jìn)行的理解過程。兒童的句法意識(shí)越高，這種理解監(jiān)控過程就越有效。第二種方式可能是，句法意識(shí)幫助兒童獲得語音編碼的技巧。首先，兒童要獲得形素—音素的對(duì)應(yīng)關(guān)系（grapheme-phoneme correspondence）的知識(shí)需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，初級(jí)的讀者不會(huì)記住他們遇到的所有不熟悉的詞語。在獲得所有形素—音素對(duì)應(yīng)的知識(shí)前，句法意識(shí)較好的兒童，能夠反映句子的結(jié)構(gòu)特征，然后利用有關(guān)句子語境限制的知識(shí)，再結(jié)合不完整的正字法和語音信息來認(rèn)識(shí)那些不熟悉的詞匯，也就完成了他們?cè)陂喿x中對(duì)單詞的解碼。其次，使用語境信息的能力可以幫助初學(xué)者發(fā)現(xiàn)一些拼寫模式有多于一個(gè)以上的發(fā)音。例如，字母系列ough 在 cough，rough，dough 里面分別有不同的讀音；當(dāng)遇到這樣一個(gè)包含同形異義拼寫模式的不熟悉單詞時(shí)，那些具有語法意識(shí)知識(shí)的被試能夠產(chǎn)生不同的發(fā)音，直到有一個(gè)讀音與聽到過的單詞的發(fā)音匹配。由此可以看出，句法意識(shí)與閱讀的成績(jī)可能存在著直接的因果聯(lián)系。兒童的句法意識(shí)和語音意識(shí)可能處于相互促進(jìn)且相互制約的平衡中，而提高兒童的句法意識(shí)能夠在對(duì)語音意識(shí)起到促進(jìn)作用的同時(shí)提高整體閱讀能力。
綜上所述，元語言意識(shí)的發(fā)展對(duì)提高兒童閱讀能力有著積極的影響，它們之間的關(guān)系可歸納為以下幾個(gè)方面：第一，元語言意識(shí)中的語音意識(shí)和句法意識(shí)以及其他認(rèn)知因素一起作用影響閱讀能力的發(fā)展。第二，語音意識(shí)和句法意識(shí)通過不同的途徑影響兒童閱讀能力的發(fā)展，即語音意識(shí)影響字詞解碼進(jìn)而影響閱讀理解，而句法意識(shí)更多地通過有意識(shí)的句法分析而直接影響上下文語境信息的加工。第三，兒童的元語言能力和閱讀能力都有一個(gè)發(fā)展的過程，它們之間的關(guān)系也很有可能處于一種動(dòng)態(tài)的發(fā)展中。因此，進(jìn)行兒童元語言意識(shí)與閱讀能力發(fā)展影響的研究，既可以豐富已有的研究理論框架，又可以考察已有的研究結(jié)果是否具有普遍性，同時(shí)為閱讀教學(xué)、閱讀障礙糾正等提供理論上的指導(dǎo)和幫助。
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【論文摘要】電話通信作為主要的通信技術(shù),目前得到人們的廣泛應(yīng)用,在社會(huì)發(fā)展過程中起到了舉足輕重的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對(duì)電話通信技術(shù)的要求也逐漸提高,比如信號(hào)的穩(wěn)定性,通話質(zhì)量要求的提升,以及數(shù)據(jù)量的不斷增加,都使得電話通信技術(shù)的發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)的發(fā)展,很大程度上改善了電話通信技術(shù)的效果,促進(jìn)了電話通信技術(shù)的快速發(fā)展。本文就點(diǎn)算計(jì)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的電話終端進(jìn)行探究,指出了網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)設(shè)計(jì)思路以及電話終端實(shí)現(xiàn)方法。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù),是傳統(tǒng)電話通信技術(shù)的革新和延續(xù),即利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸和接收,較傳統(tǒng)電話通信來說,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)的信息傳播速度更快,數(shù)據(jù)量傳輸量更大。網(wǎng)絡(luò)資源利用率也大大提高,具有非常大的使用價(jià)值和推廣空間,目前,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注和歡迎。
1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù),是借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種新型信號(hào)信號(hào)傳播模式。通過USB接口,將電話電話終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連接,并在電話終端連接上用戶電話,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)語音及數(shù)據(jù)的接收和傳播,最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話通信功能。一般來說,電話終端設(shè)備由脈沖脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術(shù)實(shí)現(xiàn),所謂脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術(shù),就是一種能夠模擬通信信號(hào)的數(shù)字化變化方式,相較于其他信號(hào)通信技術(shù)而言,脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術(shù)的信道利用率更高、數(shù)據(jù)損失更小、通信效果也更好,是一種較為理想的調(diào)制技術(shù)。
為實(shí)現(xiàn)電話終端的PCM碼流,往往需要借助USB數(shù)據(jù)接口,能夠有效將計(jì)算機(jī)設(shè)備同電話終端進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)通話信號(hào)的告訴傳輸,從而快速傳遞到計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中。USB接口的有效利用,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)外設(shè)同計(jì)算機(jī)設(shè)備的有效連接,實(shí)現(xiàn)了將計(jì)算機(jī)外的數(shù)據(jù)信息有效的導(dǎo)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,從而解決了傳輸問題,確保了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)的有效實(shí)現(xiàn),USB技術(shù)同PCM技術(shù)的有效結(jié)合,促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)的有效實(shí)現(xiàn)。
1.1電話終端的硬件實(shí)現(xiàn)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù),需要電話終端硬件來實(shí)現(xiàn)最后的數(shù)據(jù)解碼和通話活動(dòng),電話終端硬件是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的重要組成部分。
1.2單片機(jī)控制電路
單片機(jī)控制電路是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)中電話終端硬件的一部分,是電話終端設(shè)備的電路核心,主要由存儲(chǔ)電路、CPU、輸入接口以及輸出接口電路四部分組成,單片機(jī)控制電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電話信號(hào)控制音的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)電話信號(hào)的輸送,并能夠?qū)TMF的雙音多頻進(jìn)行有效的控制,從而完成對(duì)電路的接受,并能夠有效控制USB接口,讀取用戶在電路中的通話狀態(tài),以及對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的讀取。
1.3用戶電路
用戶電路,是一種厚膜集成電路,由MITEL工作研制,能夠?yàn)橛脩籼峁┓€(wěn)定的26mA恒流饋電,用以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)電話用戶的電話使用狀態(tài)、電話的撥號(hào)脈沖等等數(shù)據(jù),從而確保網(wǎng)絡(luò)電話的正常使用效果。用戶電路是確保網(wǎng)絡(luò)電話終端通過效果的重要組成單元,目前能夠有效支持2-4線的交換,屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的基礎(chǔ)模擬接口。
1.4編解碼電路
編解碼電路也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的重要組成部分,其中PCM編解碼電路是該電路系統(tǒng)中的重要功能單元,該系統(tǒng)主要組成單元有數(shù)據(jù)接收濾波器、數(shù)據(jù)發(fā)送濾波器、基準(zhǔn)電壓源、輸入電路、輸出電路、邏輯控制單元以及PCM編解碼電路等等,用以對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的編解碼,確保網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)的有效性。
1.5電話終端的軟件實(shí)現(xiàn)
電話終端數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn),不光需要硬件的支持,同樣需要軟件的支持,終端軟件功能的實(shí)現(xiàn),才能夠使終端硬件發(fā)揮應(yīng)有的作用,從而達(dá)到信息的傳輸、信號(hào)的編解碼,最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作。
2、終端主程序
網(wǎng)絡(luò)電話終端的出程序,主要工作目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)電話通信系統(tǒng)的初始化,包括了單片機(jī)定時(shí)器、時(shí)鐘。USB等設(shè)備的復(fù)位即初始化,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)電話終端的使用具有非常重要的意義。一般來說,網(wǎng)絡(luò)電話主程序軟件應(yīng)用過程中,遵循“先進(jìn)先出”的原則,即在程序中設(shè)置隊(duì)列性任務(wù)表,按照先后順序履行相關(guān)工作任務(wù)要求。電話終端主程序其實(shí)一種無限循環(huán)的數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng),不斷更新和制定查詢?nèi)蝿?wù)表內(nèi)容,并獲知需要處理的相關(guān)任務(wù),并以此進(jìn)行相關(guān)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。在主程序運(yùn)行過程中檢測(cè)到了需要執(zhí)行的相關(guān)任務(wù),就會(huì)根據(jù)程序中已經(jīng)安排好的子程序序列,進(jìn)行任務(wù)工作的處理和解決,逐一進(jìn)行任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的處理。主程序主要采用“先進(jìn)先出”的工作原理,如果任務(wù)的子程序到最后的工作單元,并實(shí)行重復(fù)循環(huán)。
2.1中斷服務(wù)程序
中斷服務(wù)程序,就是實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)拈_啟和關(guān)閉,一般采用的是計(jì)數(shù)的形式,其定時(shí)器由0開始,最大值為65535,并且以16.384Mhz的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),持續(xù)時(shí)間約為4ms,如果電話終端設(shè)備采用AMBE芯片,則每個(gè)接收即發(fā)送數(shù)據(jù)包的周期更變?yōu)?0ms;當(dāng)終端服務(wù)程序的計(jì)數(shù)達(dá)到5120次之后,就能夠?qū)崿F(xiàn)20ms的數(shù)據(jù)終端,完成數(shù)據(jù)包的接收機(jī)發(fā)送工作。
2.2任務(wù)子程序
任務(wù)子程序,主要負(fù)責(zé)對(duì)電話終端設(shè)備的摘機(jī)及斷機(jī)實(shí)現(xiàn)判斷,根據(jù)用戶的主叫和被叫等不同信號(hào)接收形式,完成相應(yīng)的操作及工作的執(zhí)行。當(dāng)電話終端設(shè)備處于主叫摘機(jī)狀態(tài)時(shí),電話終端設(shè)備將會(huì)向AMBE程序發(fā)送撥號(hào)音控制數(shù)據(jù);當(dāng)電話終端設(shè)備處于摘機(jī)狀態(tài)時(shí),子程序?qū)?huì)向USB接口發(fā)送被叫的應(yīng)答信號(hào),從而判斷電話終端的相關(guān)狀態(tài)。
2.3電話終端設(shè)備的工作過程
當(dāng)通話數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娫捊K端設(shè)備時(shí),用戶做出摘機(jī)動(dòng)作,然后USB接口就會(huì)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸摘機(jī)信號(hào),同時(shí),計(jì)算機(jī)電話通信網(wǎng)絡(luò)就會(huì)向主叫發(fā)送撥號(hào)音,并做出信息傳輸反應(yīng),使用戶電話重點(diǎn)設(shè)備接收數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行語音通話。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)呼叫本電話終端的相關(guān)用戶時(shí),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就會(huì)直接做出內(nèi)部處理,接通被叫用戶;如果呼叫的是其他其他電話終端的用戶,則計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)就會(huì)直接栓送被叫用戶號(hào)碼,并等待對(duì)方的應(yīng)答。當(dāng)USB接口發(fā)回信息表明用戶電話終端被叫忙信號(hào)時(shí),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)機(jī)會(huì)發(fā)送語音提示信息告知用戶被叫用戶繁忙并發(fā)送忙音。
如果是外部用戶對(duì)本網(wǎng)絡(luò)電話終端用戶進(jìn)行呼叫時(shí),USB接口接收到被叫信號(hào)后就會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼,并進(jìn)行合理的分析,,如果用戶繁忙,USB接口就會(huì)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)反饋相關(guān)信息,并向呼叫用戶反饋機(jī)主繁忙的信息,并發(fā)出電話忙音。如果機(jī)主處于離開狀態(tài),即用戶閑時(shí),USB接口就會(huì)向向用戶發(fā)出相關(guān)提示信息,以及用戶振鈴提示,以提示用戶進(jìn)行電話信息的接收。當(dāng)被叫用戶聽到振鈴并做出摘機(jī)反應(yīng)后,USB接口就會(huì)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)反饋相關(guān)信息,并隨機(jī)開展數(shù)據(jù)信息的傳送,網(wǎng)絡(luò)電話終端就會(huì)開啟語音傳送功能。
3、 總結(jié)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)應(yīng)用,是傳統(tǒng)電話通信技術(shù)的一種革新和延續(xù),能夠有效提高電話數(shù)據(jù)的傳輸效率和傳輸速度,使電話通訊信號(hào)更加清晰,是未來電話通信技術(shù)的發(fā)展發(fā)展方向。在計(jì)算機(jī)哦電話通信系統(tǒng)當(dāng)中,電話終端無需購買其他電話網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,經(jīng)過USB接口同計(jì)算機(jī)設(shè)備向連接,很有效避免了繁瑣的電話線路,使電話通信技術(shù)設(shè)備的成本大大降低,優(yōu)化了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用效率,對(duì)于社會(huì)發(fā)展以及社會(huì)效益的增長(zhǎng)都具有非常積極的意義。因此,我們要重視對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)的推廣和應(yīng)用,以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)電話通信技術(shù)來逐漸替代傳統(tǒng)電話通信技術(shù),確保電話傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展。
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