一种复杂多媒体数据传输及处理方法与流程

本发明属于多媒体数据处理技术领域，具体涉及一种复杂多媒体数据传输及处理方法的设计。

背景技术：

在信息技术引领下，多媒体数据呈现爆炸式增长。多媒体(multimedia)是多种媒体的综合，一般包括文本、声音和图像等多种媒体形式。多媒体技术就是通过计算机对语言文字、数据、音频、视频等各种信息进行存储和管理，使用户能够通过多种感官跟计算机进行实时信息交流的技术，多媒体技术所展示、承载的内容实际上都是计算机技术的产物。

多媒体技术具备集成性、控制性、交互性、非线性、实时性、互动性、信息使用的方便性和信息结构的动态性等特点，多媒体数据包括了文本、图像、音频、视频等多种数据类型，通常来说其数据类型多，数据量巨大，因此与之相对应的，目前从前端采集设备(发送端)将多媒体数据传输至后端处理设备(接收端)需要占用大量信道资源，并且现有的多媒体数据传输技术普遍存在传输速率慢、传输效率低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的多媒体数据传输技术普遍存在传输速率慢、传输效率低的问题，提出了一种复杂多媒体数据传输及处理方法，通过在数据发送端和数据接收端分别对复杂多媒体数据进行子带编码和解码还原处理，能够使复杂多媒体数据的传输具有更快的传输速率、更高的传输效率和传输精度。

本发明的技术方案为：一种复杂多媒体数据传输及处理方法，包括以下步骤：

s1、在数据发送端，通过改进子带编码算法将复杂多媒体数据处理成传输码流，并将其发送给数据接收端。

s2、在数据接收端，对接收到的传输码流进行解码还原，得到复杂多媒体数据。

进一步地，步骤s1包括以下分步骤：

s11、在数据发送端，通过一组带通滤波器将复杂多媒体数据信号分成若干个在不同频率段上的子带信号，并对每一个子带信号进行比特分配。

s12、对每一个子带信号进行频谱搬移，得到其对应的基带信号。

s13、对每一个基带信号在奈氏频率上进行取样，得到其对应的取样信号。

s14、对每一个取样信号进行量化编码，得到其对应的编码信号。

s15、通过合路器将所有编码信号合并为传输码流，并将其发送给数据接收端。

进一步地，步骤s11中每个子带信号的带宽满足以下约束条件：

δwi+1≥δwi

其中δwi和δwi+1分别表示第i个和第i+1个子带信号的带宽，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量。

进一步地，步骤s11中对每一个子带信号进行比特分配的公式为：

其中ri表示第i个子带信号分配到的比特数，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量，r表示每个子带信号分配到的比特数的平均值，σi表示第i个子带信号所对应的带通滤波器的输入信号功率。

进一步地，步骤s12中对每一个子带信号进行频谱搬移的方法具体为：

a1、将子带信号mi(t)输入叠加器与直流信号a0相加，得到叠加信号a0+mi(t)，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量。

a2、将叠加信号a0+mi(t)输入叠乘器与载波信号cosωc(t)相乘，得到其对应的基带信号si(t)＝[a0+mi(t)]·cosωc(t)，其中ωc表示载波角频率。

进一步地，步骤s13中每一个基带信号的奈氏频率表达式为：

δfsi＝2δwi

其中δfsi表示第i个基带信号的奈氏频率，δwi表示第i个基带信号所对应子带信号的带宽。

进一步地，步骤s14中对每一个取样信号进行量化编码的方法具体为：

b1、将取样信号转化为二进制编码。

b2、通过json.stringify()函数将二进制编码转化为json格式的字符串。

b3、通过replacer参数对json格式的字符串进行过滤处理。

b4、通过space参数对过滤后json格式的字符串进行格式化缩进处理，得到与取样信号对应的编码信号。

进一步地，步骤s2包括以下分步骤：

s21、在数据接收端，通过分路器将接收到的传输码流分为与数据发送端各子带信号对应的子带码流。

s22、对每一个子带码流进行解码，得到其对应的解码信号。

s23、对每一个解码信号进行频谱搬移，得到其对应的子带信号。

s24、通过一组带通滤波器对每个子带信号进行带通滤波，得到其对应的滤波信号。

s25、将所有滤波信号输入加法器进行叠加，还原得到原始的复杂多媒体数据信号。

进一步地，步骤s22中对每一个子带码流进行解码的方法具体为：

c1、采用json.parse()函数对json格式的字符串进行解析，并通过reviver参数对解析结果进行转化，得到与数据发送端的复杂多媒体数据对应的二进制编码。

c2、对二进制编码进行解码，得到其对应的解码信号。

进一步地，步骤s23中对每一个解码信号进行频谱搬移的方法具体为：

d1、将解码信号si(t)输入叠乘器与载波信号cosωc(t)相乘，得到叠乘信号：

d2、通过低通滤波器将叠乘信号中的项滤除，分离还原得到子带信号mi(t)。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用改进子带编码算法对数据发送端的复杂多媒体数据进行编码，可以利用人耳(或人眼)对不同频率信号的感知灵敏度不同的特性，在人的听觉(或视觉)不敏感的频段采用较为粗糙的量化方式，从而达到数据压缩的目的，在基本不影响数据传输精度的前提下，有效提高了复杂多媒体数据的传输速率。

(2)本发明采用改进子带编码算法对数据发送端的复杂多媒体数据进行编码，各个子带信号的量化噪声都束缚在该子带内，可以有效避免能量较小的频带内的信号被其他频段中的量化噪声淹没，有效提高了复杂多媒体数据的传输精度。

(3)本发明在子带编码过程中通过对每一个子带信号进行合理的比特分配，可以获得更好的主观质量，提高复杂多媒体数据的传输精度。

(4)本发明采用双边带调幅(am)的方式对子带内的信号进行频谱搬移，调制和解调过程都非常简单，且am波占用的频带较窄，可以有效提高复杂多媒体数据的传输效率。

(5)本发明在量化编码的过程中采用了序列化处理方法，并在解码还原过程中采用了反序列化处理方法，有效提高了复杂多媒体数据的传输速率。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的一种复杂多媒体数据传输及处理方法流程图。

图2所示为本发明实施例提供的数据发送端数据处理示意图。

图3所示为本发明实施例提供的对子带信号进行频谱搬移示意图。

图4所示为本发明实施例提供的数据接收端数据处理示意图。

图5所示为本发明实施例提供的对解码信号进行频谱搬移示意图。

具体实施方式

现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。

本发明实施例公开了一种复杂多媒体数据传输及处理方法，如图1所示，包括以下步骤s1～s2：

s1、在数据发送端，通过改进子带编码算法将复杂多媒体数据处理成传输码流，并将其发送给数据接收端。

如图2所示，步骤s1包括以下分步骤s11～s15：

s11、在数据发送端，通过一组带通滤波器将复杂多媒体数据信号分成若干个在不同频率段上的子带信号，并对每一个子带信号进行比特分配。

本发明实施例中，数据发送端为多媒体数据采集设备。

本发明实施例采用变带宽子带编码方式，每个子带信号的带宽满足以下约束条件：

δwi+1≥δwi

其中δwi和δwi+1分别表示第i个和第i+1个子带信号的带宽，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量。

本发明实施例中，对每一个子带信号进行比特分配的公式为：

其中ri表示第i个子带信号分配到的比特数，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量，r表示每个子带信号分配到的比特数的平均值，σi表示第i个子带信号所对应的带通滤波器的输入信号功率。

s12、对每一个子带信号进行频谱搬移，得到其对应的基带信号。

如图3所示，本发明实施例中，采用双边带调幅(am)的方式对每一个子带信号进行频谱搬移，其方法具体为：

a1、将子带信号mi(t)输入叠加器与直流信号a0相加，得到叠加信号a0+mi(t)，i＝1,2,...,n，n为子带信号数量。

a2、将叠加信号a0+mi(t)输入叠乘器与载波信号cosωc(t)相乘，得到其对应的基带信号si(t)＝[a0+mi(t)]·cosωc(t)，其中ωc表示载波角频率。

s13、对每一个基带信号在奈氏频率上进行取样，得到其对应的取样信号。

本发明实施例中，每一个基带信号的奈氏频率表达式为：

δfsi＝2δwi

其中δfsi表示第i个基带信号的奈氏频率，δwi表示第i个基带信号所对应子带信号的带宽。

s14、对每一个取样信号进行量化编码，得到其对应的编码信号。

本发明实施例中，采用序列化的方式对每一个取样信号进行量化编码，其方法具体为：

b1、将取样信号转化为二进制编码。

本发明实施例中，针对复杂多媒体数据信号中的声音信号，首先采用两个字节作为量化值量化振幅，两个字节的振幅高度划分为0～65535个级别，然后通过计算机对一个连续的模拟声波信号，每秒进行n次采样，每次采样点的数据用二进制数记录，得到其对应的二进制编码。

针对复杂多媒体数据信号中的图像信号，首先将其分解为若干个像素(pixels)点，再把每个像素点转化为二进制编码。

针对复杂多媒体数据信号中的视频信号，首先将其分解为若干帧的图像信号，再采用图像信号的二进制编码转化方法将每帧图像信号转化为二进制编码。

b2、通过json.stringify()函数将二进制编码转化为json格式的字符串。

b3、通过replacer参数(一个数组或函数)对json格式的字符串进行过滤处理。

b4、通过space参数(一个数值或一个字符串)对过滤后json格式的字符串进行格式化缩进处理，得到与取样信号对应的编码信号。

s15、通过合路器将所有编码信号合并为传输码流，并将其发送给数据接收端。

s2、在数据接收端，对接收到的传输码流进行解码还原，得到复杂多媒体数据。

如图4所示，步骤s2包括以下分步骤s21～s25：

s21、在数据接收端，通过分路器将接收到的传输码流分为与数据发送端各子带信号对应的子带码流。

s22、对每一个子带码流进行解码，得到其对应的解码信号。

本发明实施例中，采用反序列化的方法对每一个子带码流进行解码，其方法具体为：

c1、采用json.parse()函数对json格式的字符串进行解析，并通过reviver参数对解析结果进行转化，得到与数据发送端的复杂多媒体数据对应的二进制编码。

c2、对二进制编码进行解码，得到其对应的解码信号，解码信号即为步骤s12得到的基带信号si(t)＝[a0+mi(t)]·cosωc(t)。

s23、对每一个解码信号进行频谱搬移，得到其对应的子带信号。

如图5所示，本发明实施例中，采用相干解调的方法对每一个解码信号进行频谱搬移，其方法具体为：

d1、将解码信号si(t)输入叠乘器与载波信号cosωc(t)相乘，得到叠乘信号：

d2、通过低通滤波器将叠乘信号中的项滤除，分离还原得到子带信号mi(t)。

s24、通过一组带通滤波器对每个子带信号进行带通滤波，得到其对应的滤波信号。

s25、将所有滤波信号输入加法器进行叠加，还原得到原始的复杂多媒体数据信号。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。