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關鍵詞：系統仿真，建模，浮標定位
1 引言系統仿真技術是近30年才發展起來的新興技術，它是指在計算機上通過系統模型的仿真實驗去研究或驗證一個已經存在的或者正在設計的系統的過程。系統仿真并不是對原形的簡單再現，而是按照研究的側重點對系統進行提煉，以利于抓住問題的本質。
在“某型機浮標定位系統研究”科研課題中，經過多方論證與研究，最終設計出了在充分利用原機載設備功能的基礎上，通過對原機載設備進行適當改進，實現對投放的無線電聲納浮標進行快速、遠距離的極坐標定位方案。
本文試圖通過對該方案建立合理的數學模型并進行系統仿真，以達到驗證所設計方案的正確性的目的。科技論文。
2浮標定位系統的設計方案“某型機浮標定位系統”的組成包括機上某型搜瞄雷達、某型無線電聲納浮標、某型聲納浮標信息接收處理機、戰術導航態勢顯示器及新設計加裝的浮標測距接收與應答機和信號處理分機等，如圖1所示。
某型搜瞄雷達的作用是：利用其連測通道產生測距詢問脈沖信號發往浮標，同時將與發射脈沖同步的信號提供給戰術導航態勢顯示器和信號處理分機。
測距接收與應答機為在浮標上的加裝電路，它的作用是接收雷達連測通道發來的詢問脈沖，經識別后產生相應的應答脈沖，再經振幅調制后發往機載某型聲納浮標信息接收處理機。
某型浮標信息接收處理機的作用是：接收浮標發回的信號，將該信號經幅度檢波后，送往信號處理分機進行處理。
信號處理分機為機載部分的加裝電路，它的作用是對某型浮標信息接收處理機送來的幅度檢波信號進行濾波、識別后產生觸發脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達和戰術導航態勢顯示器，以計算出浮標與反潛機的距離及顯示。
戰術導航態勢顯示器的作用是：將浮標相對機的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。
由于“某型機浮標定位系統”研究項目是一個較大的系統工程，涉及的設備很多，而且多數為機上原有設備，因此這里只對新研制的浮標測距接收與應答機和信息處理分機進行仿真。科技論文。
3浮標定位系統的仿真對某型機浮標定位系統進行仿真，就是要根據預先設計好的浮標定位系統方案，將定位系統中各組成部分依照其作用原理建立數學模型，并按仿真平臺的要求生成所需仿真模塊，再利用計算機進行運算以觀察其輸出結果是否符合設計要求。對于仿真平臺的選取，我們采用的是自行開發的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統”軟件。由于對浮標定位系統的仿真是一種驗證性仿真，其目的在于驗證所設計方案的正確與否，所以建模時在保證系統功能的條件下模型應盡量簡化。
3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標測距接收與應答機的仿真模型浮標部分電路組成框圖如圖2所示。為實現對浮標測距接收與應答機電路的計算機仿真，應首先建立該電路的數學模型。
（1）視頻放大器
視頻放大器主要實現的功能是對視頻詢問脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為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測距接收與應答機電路的核心，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為雷達連測通道發來的詢問脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經延遲T（T等于測距詢問雙脈沖間的時間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對輸入的兩路脈沖信號進行比較，若脈沖重合則產生一個觸發脈沖。如圖3所示。
（3）延遲電路
延遲電路的作用是對脈沖間隔解碼器產生的觸發脈沖給與適當的時間延遲，以保證應答信號不會落到雷達的探測盲區范圍內。為了簡化模型，這里采用了理想的延遲線。
（4）應答脈沖產生電路
為便于機載接收機對應答脈沖的識別，應答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時間間隔必須與詢問脈沖區別開。應答脈沖產生電路一般采用單穩態觸發器實現，為了使產生的應答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時間間隔滿足要求，還應在單穩態觸發器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。
3.1.2 信息處理分機的仿真模型信息處理分機負責接收處理浮標發回的測距應答脈沖，根據其電路功能，建立每個功能電路的數學模型如下：
（1）射頻放大器
射頻放大器主要實現的功能是對來自某型浮標信息接收處理機信號分配器的射頻信號進行放大，它是一個寬帶放大器，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。
（2）包絡檢波器
包絡檢波器用于對放大后的射頻信號進行幅度檢波，以取出視頻應答脈沖信號。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實現，此處的包絡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現的功能是對檢波后的視頻應答脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為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測距接收與應答機電路的一樣，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為浮標發來的測距應答脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。數學模型同2.2.1的（2），只是延遲參數不同。
3.2仿真結果按以上建立的模型對浮標測距接收與應答機和信息處理分機的各功能電路建模后，還要用算法語言對各模塊進行編程，并按“航空電子裝備仿真系統”軟件的要求生成所需的動態鏈接庫文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統”軟件平臺上進行浮標定位系統的仿真測試了。
3.2.1 浮標測距接收與應答機的仿真為了驗證設計的浮標測距接收與應答機電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號，即雷達連測通道測距詢問脈沖，以觀察仿真對象的輸出情況。由于浮標測距接收與應答機電路的輸入信號已經過檢波，因此這里模擬的測距詢問脈沖為視頻脈沖。
通常雷達發射機的探測脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據某型搜瞄系統雷達的實際工作情況，在這里我們模擬該雷達在量程為М8、М16、М32檔，“連測”開關接通狀態下的發射機脈沖信號波形。此時，雷達主天線在一個雷達周期內發射三個脈沖，其中第一個脈沖作為雷達的探測脈沖，后兩個作為連測通道的詢問脈沖。為了逼真模擬輸入信號的實際情況，在模擬的雷達連測通道測距詢問脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達脈沖信號如圖5所示。雷達脈沖信號經視頻放大器放大后的波形如圖6所示。
圖5 模擬的雷達脈沖信號圖6 視頻放大后的雷達脈沖信號
脈沖間隔解碼前、后的波形對比如圖7所示。
解碼前 解碼后
圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對比
觸發脈沖和應答脈沖波形如圖8所示。
觸發脈沖 應答脈沖
圖8 觸發脈沖和應答脈沖的波形
可見，通過計算機仿真，設計的浮標測距接收與應答機電路在某型搜瞄系統雷達發出的探測和詢問脈沖照射下，能夠正確地產生相應的應答信號。
3.2.2 信息處理分機的仿真信息處理分機的輸入信號來自某型浮標信息接收處理機的信號分配器，這是一個包絡含有應答雙脈沖的射頻信號，經射頻放大器放大后送入包絡檢波器檢波。包絡檢波器檢波前、后的波形對比如圖9所示。
圖9 包絡檢波器檢波前、后的波形
檢波后的視頻雙脈沖信號經放大后送入脈沖間隔解碼器進行解碼，解碼前、后的波形對比如圖10所示。
解碼前解碼后
圖10 解碼前、后的波形對比
由此可見，通過計算機仿真，設計的信息處理分機在收到浮標發出的信號后，能夠從中正確地檢出測距應答脈沖加以識別并輸出觸發信號。科技論文。
4浮標定位系統仿真的結論通過以上的仿真結果可以看到，按照預先設計好的浮標定位系統方案，新設計的浮標測距接收與應答機和信息處理分機均能較好地實現其設計功能，配合浮標定位系統的其它設備，可實現某型機對投放的某型無線電聲納浮標進行遠距離快速定位。
通過對設計的浮標定位系統電路進行計算機仿真，驗證了系統設計的正確性和可行性。
參考文獻：
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JPEG2000是新一代的靜態圖像編碼國際標準，與已有的JPEG標準相比，它可以提供更好的圖像質量和更高的壓縮率，但其計算的復雜度也遠高于JPEG算法。一般在處理JPEG 2000圖像時，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換方法來縮小JPEG 2000圖像，需要大量的計算量、繁雜的處理過程、以及占用大量的存儲空間。為了加快圖像尺寸轉換處理速度、降低計算復雜度、以及有效降低存儲空間占用，本論文提出一個快速的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換算法。流程如圖1。
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經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圖像尺寸縮小轉換方法與空間域圖像大小轉換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉換、反向色彩轉換、后置處理、前置處理、正向色彩轉換、以及正向小波轉換等六個步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內容所需的存儲空間以及減少所需的計算量。
1 簡化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會儲存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲存，所以要取得各子頻帶的內容，必須先經過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對子頻帶再進行小波轉換，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由正向小波轉換后，會產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值進行量化。
子頻帶與量化步長值這兩者有相對應關系，換句話說以具有7個子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個相對應的量化步長值。而子頻帶與量化步長值所產生的數目與小波轉換的層數有關，對于一個經過m層小波轉換的影像，所具有的子頻帶數目Nsubbands計算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經由二次小波轉換后所產生的七個不同的子頻帶。
每個子頻帶的量化步長值都是由一組獨立的控制參數（ε，μ）決定，該組控制參數必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長值使用。圖3所示為一張圖像經過三次小波轉換后所產生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會改變原本圖像的小波轉換層數，進而影響到量化步長值與子頻帶的對應關系。當使用不同小波轉換層數時，每個子頻帶的量化步長值會不同。所以，當圖像在進行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長值對圖像進行反量化，還原頻率域信息，當圖像尺寸已調整縮小后，再用新的量化步長值來量化頻率域信息，即可解決量化步長值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會遇到小波層數足夠與小波層數不足的情況。假設一張JPEG 2000圖像小波層數為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時，假如n
若n>=m發生，也就是小波層數不足。首先經EBCOT解碼后，產生不同的子頻帶信息。針對不同的子頻帶信息使用反量化，接著進行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數不足（小波層數需為1層以上），要對保留的頻率信息再進行小波轉換。產生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時圖像大小雖已符合轉換所需大小，但JPEG 2000規定圖像至少要有一層小波轉換，所以必須再做一次小波轉換，得到一張小波轉換層數為1的JPEG 2000圖像，最后再經量化與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換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數等步驟，詳細步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉換層數足夠的作法。假設當圖像的小波層數為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對需保留的頻率域信息作反量化動作，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小波轉換層數不足的作法。假設當圖像的小波層數為m層時，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n>=m，就是小波層數不足，則除了丟棄m個外層的中高頻信息外，還需要將原來最內層的低頻信息，進行（n-m）+1次小波轉換，再將所產生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進行以上小波轉換時可直接省略許多計算工作，不必進行完整的小波轉換。此法為本文提出的快速小波轉換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數 JPEG 2000圖像碼流主標頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數、各子頻帶的量化步階值參數（ε和μ）等數據信息。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，直接進行量化和EBCOT編碼，產生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標頭數據無法像空間域轉換方法由JPEG 2000壓縮方式設定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標頭內的相關參數。
3 小結
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術；有的公司如ImagePower等已開發出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領域發揮重要作用。本論文提出一個新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉換時的處理時間，以及所需存儲空間，但是本文所提方法只針對靜態圖像實現固定大小的縮小轉換，無法對圖像作任意大小轉換，對圖像作任意大小轉換是一個很好的發展方向，需作進一步研究。
參考文獻：
[1]杜偉娜，孫軍，倪強.基于JPEG2000的高效率控制算法[J].上海交通大學學報，2006，40（1）：16-19.
由於在現今資訊流通普遍的社會中，影像的需求量越來越大，影像的數位化是必然的趨勢。然而在數位化過的影像所占的資料量又相當龐大，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的表現，為其尚未有一標準的格式，故在應用上尚未普及。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系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉換的歷史淵源。小波轉換的基礎原理。現今的發展對印刷業界的沖擊。影像壓縮的未來的發展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統印刷走向數位印刷。在數位化的過程中，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、處理上都相當的費時，現今個人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實自然，更要搭配多媒體或動畫。但是相對的高畫質視覺享受，所要付出的代價是大量的儲存空間，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，是天經地義的事，但是用網路傳個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？如此報業在傳版時也可更快速。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，即使數學家與資訊理論學者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個尷尬的事實：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，或是影像出現鋸齒狀的現象。皆會造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術是否真的窮途末路？請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，山不轉路轉，科學家便將注意力移轉到WAVELET轉換法，結果不但發現了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論。小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，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）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。可達到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數學理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現在才有人將其應用於實際上，其理論仍有相當大的發展空間，而其實際運用也屬剛起步，其後續發展可說是不可限量。故研究的動機便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學公式。傅利葉方程式在十九世紀初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現代信號分析奠定了基礎。在十九到二十世紀的基礎數學研究領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展出來的數學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提出的小波規范正交基。其後1984年，法國地球物理學J.Morlet在分析地震波的局部性質時，發現傳統的傅利葉轉換，難以達到其要求，因此引進小波概念於信號分析中，對信號進行分解。隨後理論物理學家A.Grossman對Morlet的這種信號根據一個確定函數的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構出具有一定衰減性的光滑函數Ψj,k(x)，其二進制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構成L2（R）的規范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構了小波函數的構造及信號按小波轉換的分解及重構。1988年Daubechies建構了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區域中是非零的小波，如此，小波分析的系統理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個主要的基礎理論之上，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統合了此三項技術。小波轉換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號，分解成不相同頻率的信號，因此能有效的應用於編碼、解碼、檢測邊緣、壓縮數據，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時間區域與頻率區域的信號，彌補傅利葉轉換中的缺失，也因此小波轉換被譽為數學顯微鏡。
WAVELET并不會保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經由數學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，端看能量的大小儲存（跟波長與頻率有關）。以較少的資料代替原來的資料，達到壓縮資料的目的，這種經由取舍資料而達到壓縮目地的作法，是近代數位影像編碼技術的一項突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術中。
WAVELET轉換在數位影像轉換技術上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測衛星和哈柏望遠鏡傳輸影像回地球，和醫學上的光纖影像，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的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現，將數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。將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態，控制解碼後影像的品質，選擇適當的編碼法，而且還在擷取圖形資料時，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換DCT轉換量化器編碼器編碼結束
三、編碼的基本要素有三點
（一）一種壓縮/還原的轉換可表現在影像上的。
（二）其轉換的系數是可以量化的。
（三）其量化的系數是可以用函數編碼的。
四、現有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉換）：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，一種是內插量化，對編碼的架構有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內插。
（五）ArithmeticCoder（數學公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發展趨勢
一、在其結構上加強完備性。
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、加強運算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉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、修改其數學編碼器，使資料能在數學公式和電腦的位元之間轉換。
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。
現今已有由中研院委托國內學術單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實際應用於實務上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實的影像而將其數位化。
2.如何將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態。
3.如何控制解碼影像的品質。
4.如何選擇適當的編碼法。
5.人的視覺系統對影像的反應機制。
小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，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）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應用
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。但是後續發展潛力無窮，尤其在網路出版方面，其利用價值更高，WAVELET的出現就猶如當時的JPEG出現，在影像的領域中掀起一股旋風，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優點，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復原程度有限，能在網路應用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識其圖形。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值。
有一點必須要提出的就是，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，才能用於數位印刷上。等到WAVELET的應用成熟，再發展其適用的RIP，又是一段時間以後的事了。
在網路出版上已經有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測試版，可是以後會在網路上大量使用，應該是未來的趨勢。對於網路出版應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，減少網路的使用費用，增加企業的利潤，由於傳版的時間減少，也使印刷品在當地印刷的可能性增高，減少運費，減少開支，提高時效性，創造新的商機。
柒、結論
WAVELET的理論并不是相當完備，但是據現有的研究報告顯現，到普及應用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號處理、影像處理、量子物理及非線性科學領域上，均有其應用價值。國內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。但相信不久即會有正式的定名出現。這也顯示國內的研究速度，遠落在外國的後面，國外已成立不少相關的網站，國內僅有少數的相關論文。如此一來國內要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業更是要相當時間。不過對於網路出版仍是有相當大的契機，國內仍是可以朝這一方面發展的。站在一個使用其成果的角度，印刷業界也許并不需要去了解其高深的數理理論。但是在運用上，為了要使用方便，和預估其發展趨勢，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，目的在為了使後進者有一參考的依據，也許在不久的將來此一模式會成為主流，到時才不會手足無措。
參考文獻：
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5.盧永成，民八十七年，使用小波轉換及其在影像與視訊編碼之應用，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文。
6.江俊明，民八十六年，小波分析簡介，私立淡江大學物理學系碩士論文。
7.曾泓瑜、陳曜州，民八十三年，最新數位訊號處理技術（語音、影像處理實務），全欣資訊圖書。
附錄：
嵌入式零元樹小波轉換、階層式嵌入式零元樹小波轉換、階層式影像傳送及漸進式影像傳送
目前網路最常用的靜態影像壓縮模式為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。這個現象最常發生在利用網路連結WWW網站時，我們常常都是先接收到文字後，其網頁上的圖形才，慢慢的一小部份一小部份顯示出來，有時網路嚴重塞車，圖形只顯示一點點後就要再等非常久的時間才再有一點點顯示出來，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，無形中造成網路資源的浪費。此缺點之改善，可以使用嵌入式零元樹小波轉換(EZW)來完成。
階層式影像傳送系統的主要功能為允許不同規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，如此不需要對於不同的解碼器設計不同的編碼器配合利用之，進而增加了其應用的范圍，及減低了所架設系統的復雜度，也可以節省更多的設備費用。利用Shapiro所提出的嵌入式零元樹小波轉換(EZW)技術來設計階層式影像傳送系統時，其編碼的效果不是很好。主要的原因是，利用(EZW)技術所設計的編碼器是根據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，無法同時分享由編碼器所送出來的位元流。雖然可以利用同時播放(Simulcast)技術來加以克服之，但是該技術對於同一影像以不同解析度獨立編碼時，將使得共同的低通次頻帶(LowpassSubband)被重復的編碼與傳送，而產生了相當高的累贅(Redundancy)。
基於上述情況，有人將嵌入式零元樹小波轉換(EZW)技術加以修改之，完成了一個新式的階層式影像傳送系統。該技術為階層式嵌入的零元樹小波轉換(LayeredEmbeddedZerotreeWavelet，簡稱LEZW技術。這個技術使我們所設計出來的階層式影像傳送系統，可以在編碼傳送前預先指定圖層數目、每層影像的解析度與碼率。
LEZW技術是將EZW技術中的連續近似量化(SAQ)加以延伸應用之，而EZW傳統的做法是將SAQ應用於全部的小波轉換系數上。然而在LEZW技術中，從基層(BaseLayer)開始SAQ一次僅用於一個圖層(Layer)的編碼，直到最高階析度的圖層為止。當編碼的那一圖層碼率利用完時，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結果應用於較高圖層的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非常適合用於設計階層式影像傳送系統。
LEZW技術也可以應用於漸進式傳送，對於一個漸進式影像傳送系統而言，控制其解析度將可以改善重建影像的視覺品質。而常用的漸進式傳送方法有使用向量量化器或零元樹資料結構編碼演算法則。但是向量量化器需要較大的記憶體及對與傳送中的錯誤敏威，而利用EZW技術所設計的漸進式影像傳送系統，可以改善這些缺點，所以享有較好的效能。但是它也有缺點就是，應用於漸進式傳送時是根據全解析度來做編碼及傳送，因此在低碼率的限制之下時，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的影像以較低的解析度來顯示時，則可以使影像的清晰度有所改善。
由於在現今資訊流通普遍的社會中，影像的需求量越來越大，影像的數位化是必然的趨勢。然而在數位化過的影像所占的資料量又相當龐大，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的表現，為其尚未有一標準的格式，故在應用上尚未普及。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系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉換的歷史淵源。小波轉換的基礎原理。現今的發展對印刷業界的沖擊。影像壓縮的未來的發展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統印刷走向數位印刷。在數位化的過程中，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、處理上都相當的費時，現今個人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實自然，更要搭配多媒體或動畫。但是相對的高畫質視覺享受，所要付出的代價是大量的儲存空間，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，是天經地義的事，但是用網路傳個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？如此報業在傳版時也可更快速。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，即使數學家與資訊理論學者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個尷尬的事實：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，或是影像出現鋸齒狀的現象。皆會造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術是否真的窮途末路？請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，山不轉路轉，科學家便將注意力移轉到WAVELET轉換法，結果不但發現了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論。小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，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）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。可達到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數學理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現在才有人將其應用於實際上，其理論仍有相當大的發展空間，而其實際運用也屬剛起步，其後續發展可說是不可限量。故研究的動機便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學公式。傅利葉方程式在十九世紀初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現代信號分析奠定了基礎。在十九到二十世紀的基礎數學研究領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展出來的數學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提出的小波規范正交基。其後1984年，法國地球物理學J.Morlet在分析地震波的局部性質時，發現傳統的傅利葉轉換，難以達到其要求，因此引進小波概念於信號分析中，對信號進行分解。隨後理論物理學家A.Grossman對Morlet的這種信號根據一個確定函數的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構出具有一定衰減性的光滑函數Ψj,k(x)，其二進制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構成L2（R）的規范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構了小波函數的構造及信號按小波轉換的分解及重構。1988年Daubechies建構了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區域中是非零的小波，如此，小波分析的系統理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個主要的基礎理論之上，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統合了此三項技術。小波轉換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號，分解成不相同頻率的信號，因此能有效的應用於編碼、解碼、檢測邊緣、壓縮數據，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時間區域與頻率區域的信號，彌補傅利葉轉換中的缺失，也因此小波轉換被譽為數學顯微鏡。
WAVELET并不會保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經由數學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，端看能量的大小儲存（跟波長與頻率有關）。以較少的資料代替原來的資料，達到壓縮資料的目的，這種經由取舍資料而達到壓縮目地的作法，是近代數位影像編碼技術的一項突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術中。
WAVELET轉換在數位影像轉換技術上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測衛星和哈柏望遠鏡傳輸影像回地球，和醫學上的光纖影像，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的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現，將數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。將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態，控制解碼後影像的品質，選擇適當的編碼法，而且還在擷取圖形資料時，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換DCT轉換量化器編碼器編碼結束
三、編碼的基本要素有三點
（一）一種壓縮/還原的轉換可表現在影像上的。
（二）其轉換的系數是可以量化的。
（三）其量化的系數是可以用函數編碼的。
四、現有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉換）：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，一種是內插量化，對編碼的架構有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內插。
（五）ArithmeticCoder（數學公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發展趨勢
一、在其結構上加強完備性。
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、加強運算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉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、修改其數學編碼器，使資料能在數學公式和電腦的位元之間轉換。
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。
現今已有由中研院委托國內學術單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實際應用於實務上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實的影像而將其數位化。
2.如何將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態。
3.如何控制解碼影像的品質。
4.如何選擇適當的編碼法。
5.人的視覺系統對影像的反應機制。
小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，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）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應用
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。但是後續發展潛力無窮，尤其在網路出版方面，其利用價值更高，WAVELET的出現就猶如當時的JPEG出現，在影像的領域中掀起一股旋風，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優點，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復原程度有限，能在網路應用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識其圖形。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值。
有一點必須要提出的就是，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，才能用於數位印刷上。等到WAVELET的應用成熟，再發展其適用的RIP，又是一段時間以後的事了。
在網路出版上已經有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測試版，可是以後會在網路上大量使用，應該是未來的趨勢。對於網路出版應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，減少網路的使用費用，增加企業的利潤，由於傳版的時間減少，也使印刷品在當地印刷的可能性增高，減少運費，減少開支，提高時效性，創造新的商機。
柒、結論
WAVELET的理論并不是相當完備，但是據現有的研究報告顯現，到普及應用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號處理、影像處理、量子物理及非線性科學領域上，均有其應用價值。國內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。但相信不久即會有正式的定名出現。這也顯示國內的研究速度，遠落在外國的後面，國外已成立不少相關的網站，國內僅有少數的相關論文。如此一來國內要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業更是要相當時間。不過對於網路出版仍是有相當大的契機，國內仍是可以朝這一方面發展的。站在一個使用其成果的角度，印刷業界也許并不需要去了解其高深的數理理論。但是在運用上，為了要使用方便，和預估其發展趨勢，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，目的在為了使後進者有一參考的依據，也許在不久的將來此一模式會成為主流，到時才不會手足無措。
參考文獻：
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5.盧永成，民八十七年，使用小波轉換及其在影像與視訊編碼之應用，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文。
關鍵詞：嵌入式；播放器；流媒體
中圖分類號：TP37
隨著Android在智能手機行業上的成功應用，以Android 作為嵌入式系統的開發，特別是在非手機系統上的應用方面的開發尤為引人關注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等專用系統，Android系統更適合于機頂盒這類嵌入式信息家電的需要。由于在數字電視和機頂盒的軟件架構中使用了不同的操作系統，不同的中間件平臺，不用的應用程序框架使得軟件架構層面出現了極大的差異化。在操作系統層面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系統在不同的產品上都有相應的部署；在中間件層面，有公開的標準化的中間件平臺，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非標準的中間件平臺；而不同的中間件軟件提供商更會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
為了解家用網絡播放設備的實際需求，作者選取了不同層次的家庭用戶為對象進行需求調研，首先了解了該公家庭網絡播放設備的產品現狀，然后在此基礎上，分析總結了用戶的實際需求。
家用網絡播放設備主要由四大子功能系統組成：控制子系統、信號處理子系統、網絡接口子系統和用戶擴展接口子系統。
基本業務：模擬電視廣播、FM廣播，模擬付費（加擾）電視；數字視頻；衛星數字視頻廣播（DVB-S）；地面數字視頻廣播（DVB-T）；有線數字視頻廣播（DVB-C）；MMDS數字視頻廣播；數字付費（加擾）電視數字音頻IP電話/傳真；音樂（MOD）；實時音頻卡拉OK點播（KOD）數字數據信息點播（IOD）；數據廣播（BIS）；股市證券信息廣播（SIS）；VBI圖文電視；應用程序下載；遠程數據庫流向；
電子商務：交互式多媒體；互聯網接入服務（IAS）；遠程教育；遠程醫療；網上購物；網上收費；電子廣告；股市證券服務（SES）；網上（音、視頻）廣播業務；可視電話與電視會議；社區多功能服務。
2 嵌入式網絡播放設備的設計
2.1 總體設計
圖1 終端的系統結構
由圖1可以看出，整個終端主要分為數據接收，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據接收模塊，音視頻解碼播放模塊和人機交互模塊。其中，流媒體數據接收模塊，主要是登陸服務器，接收并處理來自網絡的流媒體數據，本論文研究系統中為MPEG-2 TS流，并將其放入環形緩沖區中，實現客戶端與服務器的交互。
音視頻解碼播放模塊，通過STB810開發板用硬件實現對MPEG-2 TS傳輸流的解復用，分解出視頻基本流和音頻基本流，并送往解碼模塊，調用DirectFB的解碼器接口，完成對音視頻流的解碼，從而實現對媒體播放的處理和控制。
人機交互模塊，涉及輸入設備和圖像的顯示輸出，且由于嵌入式平臺下面沒有集成類似MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎類）的基礎類庫和完善的消息響應機制，論文將借助于DirectFB實現了一套自己的事件響應、處理機制。同時使用封裝好的DirectFB API接口直接將圖形圖像數據解碼并顯示。
2.2 TCC8900的硬件平臺
本文研究采用的機頂盒是Telechips公司的STB810開發板，STB810使用基于Linux的軟件架構和提供能迅速使用設備特性的標準API，不需要對底層驅動和嵌入式DSP編程有更多的了解就可以使用該客戶端進行應用程序開發。
硬件接口有：RJ45以太網接口、兩個SATA硬盤接口、兩個SCART連接口、分量視頻輸出（YPrPb）、四個USB接口、兩個USB 1.1接口、兩個USB 2.0接口、兩個UART接口、左右兩個模擬音頻接口、一個數字音頻輸入和輸出接口（S/P-DIF）和一個高清多媒體接口（HDMI）。其中，第一個SCART連接口連接RGB電視設備或者CVBS信號+快慢開關信號，第二個SCART連接口連接CVBS的視頻錄像機（VCR）或者Y/C信號+慢開關信號。
STB810的核心設備為PNX8550媒體處理引擎，該PNX8550媒體處理引擎集成了一個MIPS32架構的微控制器和兩塊功能強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。并在一個單芯片上進行所有數字音/視頻處理，提供復雜的視頻縮放、解交叉和畫質增強功能，并且支持廣泛的調諧前端。通過模擬后端設備PNX8510/11轉化為模擬視頻信號輸出給電視機。
2.3 STB810的軟件架構
IPTV機頂盒作為客戶端，除了需要具有良好的硬件平臺外，還需要擁有軟件系統才能夠實現IPTV業務功能。相應的，STB810和大多數的機頂盒軟件一樣采用分層結構，分為內核層、中間解釋層和應用層三個層次：
內核層：包括機頂盒終端硬件和Linux內核。而對于機頂盒終端硬件這一部分主要是指機頂盒硬件中的流媒體處理引擎與流媒體解碼芯片；Linux內核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系統，用以控制硬件。
中間解釋層：重新搭建整個軟件平臺的開源軟件的工具包。包括一個用于音視頻直播/點播使用的視頻傳輸協議棧；用于驅動流媒體解碼芯片的驅動程序和外接存儲設備以及攝像頭的驅動程序；用于繪制界面、將解碼后的數據顯示并輸出到電視上的DirectFB庫。
應用層：包括基于中間層開發的應用程序，如視頻點播、直播等擴展應用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解復用TS流。ALSA為Advanced Linux Sound Architecture，先進Linux聲音架構，是Linux平臺上的用途廣泛的音頻API，用于音頻流混頻；DirectFB是專為嵌入式開發的輕量級圖形界面庫。
3 嵌入式視頻點播終端軟件環境的搭建
3.1 交叉開發環境的建立
交叉編譯，是嵌入式開發過程中的一項重要技術，它的主要特征是某機器中執行的程序代碼不是在本機編譯生成，而是由另一臺機器編譯生成，一般把前者稱為目標機，后者稱為主機。采用交叉編譯的主要原因在于，大多數嵌入式目標系統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移到高性能的主機中進行。
在本文研究的系統中，就是在Linux PC機上生成在STB810 核心處理器（PNX8550）上執行的代碼。該代碼包含了Linux內核和根文件系統中所有的PNX8550可執行文件。即整個系統的交叉環境是建立在宿主機Linux PC機上的，目標板即STB810開發板用于運行操作系統和應用軟件，而STB810所用到的操作系統的內核編譯、應用程序的開發調試都是通過Linux PC機編譯成可運行代碼，然后再利用交叉編譯調試工具編譯連接生成可執行代碼，最后將其下載到STB810開發板上運行。
3.2 設置環境變量
環境變量因用戶不同而定義不同。它可以定義工程的工作環境，也可以定義調用所需庫的路徑。一旦定義了環境變量，系統腳本就可以通過這些信息得到所需的程序。在本文中設置環境變量的操作為：
在路徑“/…/stb810-SP8”下執行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系統設備
Linux根文件系統包含一些設備文件，這些文件保證了內核向STB810的設備驅動器傳送信息。
通過執行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV來重新創建根文件系統設備。
3.4 導出根文件系統
文件系統是操作系統的重要組成部分。文件系統的概念使得用戶能夠查看存儲在設備上的文件和路徑而無須考慮實際物理設備的文件系統類型。Linux 透明地支持許多不同的文件系統，將各種安裝的文件和文件系統以一個完整的虛擬文件系統的形式呈現給用戶。Linux的根文件系統具有非常獨特的特點，就其基本組成來說，Linux 根文件系統包括支持Linux 系統正常運行的基本內容，包含著系統使用的軟件和庫，以及所有用來為用戶提供支持架構和用戶使用的應用軟件。導出根文件系統。STB810內核把build_128M_BASE/rootfs這個目錄都掛載到了Linux PC機上。build_128M_BASE/rootfs這個路徑下包含了STB810的一些樣本程序，必須的庫和其他的一些軟件。
流媒體數據接收模塊的實現實際完成了客戶端與服務器之間的通信，本系統采用RTP協議來傳輸實時數據，用RTCP協議來檢測網絡質量，用SDP協議描述媒體流信息，以便播放器進行解碼，用RTSP協議作為控制流，來控制視頻點播的播放、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，機頂盒與相應的RTSP流媒體服務器建立連接，發送點播請求。根據傳遞給媒體數據接收線程的參數，解析出請求媒體流的URL。通過函數parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析視頻點播節目單Vod.txt獲取.stream_info數據，從節目單中提取出.stream_info數據，即關于視頻文件的參數，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，將這些info數據傳遞給結構體ip。
4 總結
本文深入討論了基于Android的家用網絡播放終端的技術理論和核心技術，然后重點闡述了IPTV視頻點播終端的系統設計：流媒體客戶端與服務器的交互流程，音視頻的解碼播放和消息驅動機制；實現了一種能提供良好視頻質量和友好人機交互方式的嵌入式視頻播放終端。
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數字電視技術與模擬電視技術相比，除了具有抗干擾能力強、誤差小、壓縮比高、傳輸信息量大、頻率資源利用率高等優點外，最大的優點在于數字電視用戶和有線電視臺等內容提供商的互動性，可以為用戶開展各種增值服務業務。本系統利用HFC網絡，在基于數字機頂盒的電視系統上實現會議電視服務。經過八年的實踐應用，該系統運行穩定可靠。供業界同仁參考、完善。
?摘 要?
現代通信正在向數字化、寬帶化、智能化、綜合化發展，數字技術的迅速發展已將CATV網、電話網及數據網緊密聯系在一起，提供各種不同類型的信息服務，會議電視就是其中一種。本文主要介紹應用于會議電視系統中的數字機頂盒，及利用數字機頂盒傳輸會議電視的具體實現方法。
有線電視數字機頂盒的關鍵技術
數字機頂盒是實現有線電視數字化的標志之一，換言之，數字機頂盒是實現“有線電視向數字化整體平移”戰略的跳板。對于有線電視網絡運營服務商來說，也只能通過數字機頂盒的推廣入戶，才能打開數字電視的大門，使數字電視產業鏈的形成及有線電視由粗放型經營向集約化經營轉變成為可能。
在有線電視系統中，使用數字機頂盒（STB）作為前端，連接HFC網絡，用于處理來自電視、電話和數據三大網絡的數據流。在下行信號中，對數據流的調制方式主要是64QAM 或256QAM，而在上行鏈路中通常采用對噪聲抑制能力較強的QPSK調制方式。數據流經過處理后就可以送到電視機及各種外部標準接口，如并行接口、RS232、USB等。同時，使用一個條件接入模塊（CA Unit ），用于數字機頂盒（STB）的安全系統中，只有那些通過授權的用戶才能使用付費業務。
為了接收數字電視實現會議電視的功能，數字機頂盒內配置了專門的MPEG-2編、解碼器，連接在擴展總線上，承擔運算量很大的MPEG-2編、解碼工作。若嵌入式處理器的運算速度再有1~2個數量級的提高，各種標準的視頻壓縮、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。
一個完整的數字機頂盒由硬件平臺和軟件系統組成，可以分為4層，從底層向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應用軟件。硬件提供機頂盒的硬件平臺，實現音視頻的解碼；底層軟件提供操作系統以及各種硬件驅動程序；應用軟件包括本機存儲的應用和可下載的應用；中間件將應用軟件與依賴硬件的底層軟件分隔開來，使應用不依賴于具體的硬件平臺。
1、數字電視機頂盒硬件組成
有線電視數字機頂盒的基本功能是接收數字電視廣播節目，如圖1所示，調諧模塊接收射頻信號并下變頻為中頻信號，然后進行轉換變為數字信號，再送入QAM解調模塊進行解調，輸出MPEG傳輸流串行或并行數據。解復用模塊接收MPEG傳輸流，從中抽出一個節目的PES數據，包括視頻PES和音頻PES。視頻PES送入視頻解碼模塊，取出MPEG視頻數據，并對MEPG視頻數據進行解碼，然后輸出到PAL/NTSC編碼器，編碼成模擬電視信號，再經視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼模塊，取出MPEG音頻數據，并對MPEG音頻數據進行解碼，輸出PCM音頻數據到PCM解碼器，PCM解碼器輸出立體聲模擬音頻信號，經音頻輸出電路輸出。
(1)調制解調模塊
數字機頂盒工作在有線電視網絡狀態下，有線電視網采用模擬傳輸，因此必須對數字信號進行調制和解調才能在模擬信道傳輸，調制解調器是系統關鍵的組成部分，在技術上類似現在的電話調制解調器的原理，但采用了更高的調制方法，下行多采用64QAM或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable)中采用64QAM做為標準調制方法，以MC92305QAM 解調芯片為例，在7M模擬帶寬上采用64QAM調制的數字信號速率可達42Mbit/S，采用HFC網時采用QPSK做為調制方案。QAM或QPSK調制器將MPEG格式的數據流調制在一個標準的PAL信道內，與其它視頻調制信號一起合路發送出去。
(2) 編解碼模塊
由于采用模擬通道，為保證數據傳輸的可靠性和低誤碼率，前向糾錯編碼是必不可少的，DVB 采用Reed Solomon編碼，RS碼是一類糾錯能力很強的多進制BCH碼。
(3)MPEG II的解碼模塊
數字機頂盒的核心是數字視頻技術，MPEGII的解碼模塊可以稱為CPU以外的核心模塊，MPEG II數字傳輸中采用交織編碼，首先需要對碼流進行去交織，視頻、音頻和數據碼流的分離工作，以及視頻碼的解碼工作。經以上各步驟MPEGII碼流成為視頻(CCIR656 格式)和音頻數字信號。MPEG多路復用器將各路節目流、數據流復合在一起，以188字節為一幀的MPEG2數據格式發送到射頻調制器并提供電子節目單(EPG)。
(4)數字視頻編碼器和音頻DAC
數字機頂盒的“外設”是電視機和音響系統，數字的音視頻信號必須轉換為模擬音視頻信號，以 MC44724為例，MC44724可以將ITU601、656標準4:2:2 并行視頻數據轉換為PAL或NTSC格式的視頻、S-Video、Y/Cb/Cr 或R/G/B，擴展的VBI(Vertical Blanking Interval)信息輸入口用于顯示圖文信息。現代音響系統都支持DolbyProLogic和LucasfilmHomeTHX家庭影院系統，需在音頻DAC之前用數字音頻信號處理芯片對數字音頻信號進行處理，目前有專用處理芯片和采用數字信號處理芯片DSP進行處理兩種方式。
(5)加解擾模塊和版權保護模塊
在有線電視運營中，付費電視是一種主要的業務，要求數字機頂盒必須具備電視信號的加解擾功能，由于采用數字信號，加解擾比模擬信號加解擾容易和保密度高，另一方面，采用數字信號在版權保護上加大了難點，目前采用Macrovision generator 進行活動圖像的保護。
在數字電視技術中，軟件技術比硬件占有更為重要的位置，因為電視節目內容的重現、操作界面的實現、數據廣播業務的實現，都需要軟件來實現。
2、數字電視機頂盒軟件系統
在機頂盒中，軟件系統是一個重要的組成部分。主控制器的工作通過軟件的執行來完成。
機頂盒的軟件基本結構如圖所示。操作系統一般采用實時操作系統。在這個操作系統中主要完成進程調度、中斷管理、內存分配、進程間通信、異常處理、時鐘提取等工作。硬件驅動部分提供硬件設備的驅動，包括I2C總線、異步串行通信口、并行通信口、非易失內存、鍵盤、遙控器、調諧器、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動用于控制音頻解碼和視頻解碼硬件的工作。解復用和數據表提取模塊主要是對碼流解復用和數據表提取操作的控制。應用程序編程接口將所有與硬件相關的底層函數映射到一個統一的接口上，并且提供一些與硬件無關的公用處理函數，比如網絡協議、圖形格式分析、業務信息數據表分析等。條件接收驅動用于完成條件接收處理的工作和軟件接口。應用程序編程接口為應用程序提供了一個公共的編程接口，把應用程序與硬件屏蔽開，使得應用程序與硬件無關。這樣，就便于實現應用程序的可移植性。
數字機頂盒傳輸會議電視的實踐應用
電視會議利用視頻攝像和顯示設備，經過信號壓縮及編解碼處理，通過通訊線路傳輸而在兩地或多個地點之間實現交互式實時圖像通訊。它利用攝像機和麥克風將一個地點的活動圖像和聲音實時地傳至遠端。可連接圖文攝像機、投影機和錄像機等各種視音頻設備，能傳送實物圖像、圖紙、文件和預先制作的視頻資料。遠端的聲音、圖像也同樣實時傳至本地。電視會議還提供專用數據通道，用于連接數據設備如計算機、電子白板等。由此系統在進行視音頻交互通訊同時，能同時實現數據的異地實時共享。模擬圖像經專用設備轉換成數字信號，進行數據壓縮，而后通過數字信道進行傳輸。其簡要框圖如下。
1、用戶需求分析
（1）、會場分布：中心會場設在市內，19個分會場遍布各區局網絡分公司。
（2）、功能要求：所有會場可同時開會，實現多點視頻會議。也可將各會場分為不同小組分別開會。日常工作中，各會場可以方便地與任一其它會場連通。
（3）、網絡要求：簡單、方便、可靠。
（4）、數據功能：可進行數據傳輸、共享。
2、會議電視組網方案
（1）、以市內為中心組成的HFC星形網：主會場設在市內，配置1臺機頂盒終端。各分會場各配置一臺機頂盒終端。在市內設立網絡控制中心， 網控中心負責全網多點會議的設置、召開、管理和會議控制。
網控中心配置終端網管，對全網所有會議電視終端的工作狀態實時監控、管理。
市內為網管中心，實現集中管理。全網運行更安全、可靠。
（2）、終端設備
會議電視終端設備主要包括視頻輸入/輸出設備、音頻輸入/輸出設備、視頻編解碼器、音頻編解碼器、信息通信設備及多路復用/信號分線設備等。其基本功能是將本地攝像機拍攝的圖像信號、麥克風拾取的聲音信號進行壓縮、編碼，合成為64Kbps至1920Kbps的數字信號，經過傳輸網絡，傳至遠方會場。同時，接收遠方會場傳來的數字信號，經解碼后，還原成模擬的圖像和聲音信號。
①視頻、音頻的輸入、輸出
視、音頻（A、V）的輸入設備基本為攝像機和麥克風，攝像機為數字攝像機，系統視頻輸入口應不少于4個。根據會場的規模1臺到3臺，視頻信號同麥克風的聲音信號經視音頻分配器和視音頻切換器，接入到系統。
視、音頻輸出電路根據輸出信號和會場的規模不同而不同。當只有一臺顯示器時，輸出信號在接接到顯示器上；當有幾臺顯示器時，輸出信號為A、 V時，用一臺視音頻分配器把一路 A、 V分成幾路A、V供幾臺顯示器或用調制器把A、V調制成射頻信號（RF）用分配器分成幾路供幾臺顯示器；輸出信號為RF時，直接用分配器把信號分成幾路供幾臺顯示器。最簡單的系統只有下行信號而沒有上行信號。
②視頻解碼器
其一方面對視頻信號進行制式轉換處理以適應不同制式系統直通；另一方面對視頻信號進行數字壓縮編碼處理，以適應窄帶數字信道的傳送，還支持多點會議電視系統的多點控制單元多點切換控制。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
其主要對模擬音頻信號進行數字化編碼處理，已進行傳送。音頻編解碼器應具備對音頻信號進行PCM，ADPCM或LD－CELP編解碼的能力。
④多路復用/信號分線設備：其將視頻、音頻、數據信號組合為傳輸速率為64-1920Kbps的數據碼流，成為用戶/網絡接口兼容的信號格式。在廣電網中，采用多信道視頻／音頻編碼器1715VC和STM－16同步插分復用設備來傳輸，171 SVC就是采用混合差分脈碼調制（HDPCM）技術，每個STM叫傳送2路視頻信號和4路音頻信號。另外，MPEGII壓縮技術（同上述幀間編碼原理同）也是當前電視編碼的標準，電視信號可壓縮到1．5～15Mb／S，通常壓縮到8Mb／S； STM－1可傳輸近20套MPEGII壓縮的數字電視信號。
（3）、多點控制單元（MCU Multipoint Control Unit）
在廣電網中，MCU主要是指視音頻分配器和視音頻切換器，對會場的視、音頻進行直接切換、控制。
3、系統硬件總體構成
根據目前會議電視的實際情況，考慮現有設備狀況，我們可以在各會議室里各配置一臺機頂盒的會議終端產品，各分公司只要配備一臺電視機就可以參加視頻會議。同時，會議終端產品具備視頻輸出。具體實現辦法如下圖所示。
4、系統的軟件實現
我們將會議電視進行加密。即將會議電視內容放入數字機頂盒中傳給各分公司，只使指定的部分用戶能夠收看，達到加密的目的。即在數字前端將會議電視節目單設一項，名為“會議電視”，“會議電視”的觀看權不授予普通用戶，使普通用戶無法觀看會議電視節目，將“會議電視”只授予且僅授予上述各會議室，使其僅能收看會議電視節目。其截圖如圖5 圖6所示。
結束語
通過上面的介紹，我們可以看出，該系統具有極大的優越性和靈活性。主要表現在：（1）設備利用率高，可以充分利用廣電部門現有的設備；（2）電視會議召開地點靈活，而且易于擴大規模；（3）電視會議召開費用低；（4）保密性和安全性好。作為一項有著巨大市場空間的電視增值業務，大力發展和使用數字機頂盒來傳輸會議電視這一先進通信工具，為伊春廣電網絡帶來不可估量的社會效益和經濟效益。■
參考資料：
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2 張衛鋒. 基于DVB的數據廣播和客戶端數字機頂盒的開發【D】.浙江大學, 2002.
關鍵詞：射頻識別；EM4095；曼徹斯特碼；讀寫器
中圖分類號：TP334 文獻標識碼：A
1 引言（Introduction）
射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）屬無線電通信范疇，基本物理原理就是電磁場感應。射頻識別系統由兩部分組成：一部分是識別對象（標簽）；另一部分是識別器（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。本文所設計的125kHz低頻RFID讀寫器能夠準確可靠的讀取標簽的內存信息，并送入計算機終端進行管理，實現非接觸式門禁考勤、動物識別等系統的核心管理功能。
2 硬件電路設計（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公司設計生產的低頻RFID讀寫器專用芯片，它集成的PLL系統能達到載波頻率自適應天線的共振頻率，而不需外接晶振，工作頻率100kHz―150kHz。EM4095與微控制器接口簡單，由EM4095構成的讀寫器電路圖如圖2所示，芯片供電后，SHD應先為高電平，對芯片進行初始化，然后再接低電平，芯片即發射射頻信號，解調模塊將天線上AM信號中攜帶的數字信號取出，并由DEMOD_OUT端輸出。EM4095輸出的參考時鐘信號RDY/CLK接T0，用作解碼的同步時鐘。AT89S52從電子標簽讀取數據，再通過MAX232進行電平轉換，實現與PC的通信[2]。
3 讀寫器的軟件設計（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，調制方式為曼徹斯特碼（Manchester）調制，位數據傳送周期為512μs。串行輸出的數據包括9位前導位，40位信息位，14位校驗位，1位停止位。
射頻卡內的EM4100芯片內部預先存儲的不可改寫的64位數據格式，如圖3所示。
全部的64位數據的開頭是由9個1組成的前導位，由于數據和偶校驗的結合，這種序列不可能在后面的數據串中重復出現，保證了前導位的唯一性。前導位之后是10組4位的數據，每一組4位數據后面是每行的偶校驗位，最后一行4位數據是前面10組數據各列的偶校驗位。D00―D03和D10―D13是廠商號，最后一位S0是停止位，它恒為0。當傳送卡號時，這64位數據通過載波在天線上首尾相接循環出現[3]。
EM4095從DEMOD-IN引腳檢測線圈的電壓變化，在芯片內部對已調制信號進行解調，然后從DEMOD-OUT端輸出曼徹斯特編碼（簡稱曼碼）信號。根據曼碼的特點：在每一個數據位的“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”。由于信號耦合的原因，實際上由EM4095芯片送給單片機的64位曼碼的數據是反過來的，即：數據位中間發生由高到低的跳變代表“1”，發生由低到高的跳變代表“0”。
根據EM4095芯片的特點：接收數據時，RDY/CLK管腳上將輸出與天線上載波信號頻率一致的方波信號。即使載波頻率發生變化，每一位曼碼數據所占的寬度仍為64個載波周期。設計電路時，將EM4095的RDY/CLK管腳接入AT89S52單片機的T0口，以對輸出方波脈沖進行計數。
EM4095輸出信號的波形如圖4所示[3]。
分析EM4095輸出的曼徹斯特編碼，發現數據結束時的上跳沿與數據起始時的下跳沿中間間隔一個數據時鐘周期，根據這個特征，不斷等待上跳沿，上跳沿到來時，開啟T0，下跳沿到來，關T0，如T0計數器計到64個載波左右，則認為找到了停止位后9個1組成的前導位中的第一個1，否則重新找上跳沿。以前導位中的第一個1的下跳沿為計數起點，用計數器計RDY/CLK的脈沖個數，每64個脈沖信號后讀取的DMOD_OUT上的電平，該電平取反，就是該位值。再接收8個1就可確定找到了64位數據的前導位中的9個1，然后再接收40位信息位，14位校驗位和停止位。如沒接受到8個1，就沒找到前導位，需重新找上跳沿，確定前導位中的第一個1。解碼流程如圖5所示。
數據接收在中斷服務程序完成，其流程如圖6所示。
4 結論（Conclusion）
射頻識別技術在生產、生活各領域的應用日益廣泛，本文首先介紹了讀寫器的結構框圖，給出了利用EM4095設計的RFID讀寫器硬件電路。然后分析了電子標簽芯片的數據存儲格式和EM4095輸出的曼徹斯特編碼的特征，在此基礎上提出了利用計數器累計RDY/CLK的脈沖個數，即計算曼徹斯特碼的下降沿間隔的載波數的方法進行解碼的方法，此方法提高了解碼的速度和準確性，實驗證明，讀寫器讀卡穩定可靠，效果好。
參考文獻（References）
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論文關鍵詞：元語言意識 兒童閱讀 語音意識 句法意識
論文摘要：兒童元語言意識和閱讀的發展關系一直是心理學家所共同關注的一個重要問題。從元語言及元語言意識的概念含義入手，著重介紹并討論了語音意識和句法意識對兒童閱讀理解能力的影響，從而對研究兒童的元語言的重要性有進一步的認識和了解。
近幾十年來，元語言意識在兒童詞閱讀發展中的重要作用是心理語言學研究中最重要的發現之一，對其研究具有重要的理論意義和實踐意義。下文將以元語言和元語言意識的概念含義為基礎，著重分析探討元語言意識中的語音意識和句法意識對兒童閱讀的影響，在現有研究的基礎上得出一些有益于兒童早期英語教育的結論。
一、元語言及元語言意識
所謂的元語言（metalanguage）是指有關語言的語言，是人類語言的一個普遍現象。它既是語言學家必不可少的描寫工具，以其專業性和技術性而被稱為是語言學家的“行話”（jargon）；同時，它又是普通人指稱和談論語言的一種必須手段，因而元語言有雙重性。在兒童的語言教學中，需要培養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思想，進行交流；二是描述并理解自己所學和所用的語言。第二種層次的能力就是我們所說的元語言能力。
近年來，認知科學領域的心理學家和語言學家都開始更多關注語言使用者的“元語言意識”（metalinguistic awareness）。元語言意識是指個體思考和反思語言的特征和運作的能力。具有元語言意識的人，能夠有效地認識和思考語言的本質和功能。從事雙語教育研究的學者發現對使用雙語的兒童來說，具有較強的“元語言意識”已經成為他們一個獨特的優勢，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。元語言意識包括四種一般的類型：語音意識、詞素意識、句法意識和語用意識。在兒童讀寫能力發展的不同階段具有不同影響，其中尤以語音意識和句法意識在兒童早期閱讀中的影響最為突出。
二、語音意識的發展對兒童閱讀的影響
語音意識是指操縱和控制語音表征的能力，包括音位意識、音節意識和音節內單元的意識，是對任意一種語音單元的意識。語音意識與個體早期的閱讀有著非常密切的關系，大多數關于兒童語音意識發展的研究都是從語音意識對閱讀能力的影響這一視角進行的。
閱讀是一種高水平信息加工的過程。其中，詞匯通達是基礎性環節。在詞匯通達中，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轉換為語音表征系統的過程。在閱讀過程中，語音解碼過程存在兩種機制，一種是詞匯機制，它依賴對整個詞或詞素讀音的直接通達自動尋址語音（Addressed phonology）；另一種是非詞匯機制或稱為正字法機制，讀者在閱讀過程可以應用從正字法到語音的聯系將書面詞語的拼寫一一轉換并合成相應的語音表征，這樣得到的語音也被稱為合成語音。在拼音文字系統的閱讀中，一定的語音意識水平對于兒童發現形和音之間的對應規則，利用非詞匯機制進行語音解碼是十分必要的。語音意識可以使兒童進行有效的語音分解和合成，建立起書面語和口語的對應關系，確認不熟悉的單詞以提高單詞識別的速度和自動化的程度，從而提高閱讀能力。
同時，Shankweiler等學者通過對閱讀不良兒童進行大量研究，提出了“語音限制假說”。該假說認為，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產生“瓶頸”效應，進一步影響其他語言加工過程的進行。因為語言加工的信息是從語音加工單方向上到達句法和語義加工系統，而工作記憶則充當了這個信息加工過程的中轉站。當語音加工能力不足時，語音加工中的缺陷就制約了整個信息的正常加工，從而阻止了信息向更高級的加工水平進行傳遞。“語音加工缺陷理論”試圖將閱讀困難兒童的復雜原因歸結為語音加工缺陷的結果。因此，根據該理論，語音意識對閱讀應該具有基礎性決定的作用。另外，Gottardo等人對112名三年級兒童語音意識、句法意識、工作記憶以及單詞再認、假詞拼讀和閱讀理解能力進行了考察，結果表明在語音意識和工作記憶被控制的條件下，句法意識對單詞再認、假詞拼寫、閱讀理解都不具預測作用，該結論也進一步證實了“語音缺陷假說”。
由此我們不難得出：語音意識是閱讀能力習得的先決條件，語音加工是閱讀速度和閱讀效率的重要預測指標。但語音意識對閱讀理解的促進作用有兩個先決條件：首先，兒童在學習閱讀前已經具備一定的口語能力，大量的口語表征已經形成，而且詞匯的語音表征和相應的語義聯系已經建立。其次，兒童在閱讀中能有意識地利用非詞匯機制對不熟悉的單詞進行語音解碼，并能夠根據解碼的語音確認不熟悉單詞的意義，從而提高閱讀能力。
三、句法意識的發展對兒童閱讀的影響
句法意識是指個體反思句子內在語法結構的能力，也稱為語法敏感性。Layton 等人將句法意識的發展分為四個水平：（1）獲得默許的句法規則的知識水平；（2）獲得自動的修補策略；（3）知道句法規則的存在并能夠識別出來；（4）把句法知識反應在語言中或相關的任務上。前面兩個水平都是句法上升到意識水平之前必經的準備階段，第三個水平開始才進入了句法意識時期。這樣一種劃分可以使我們更清楚句法意識的范疇，同時也為測量句法意識提供了一個指標。
句法意識與閱讀之間有著密切的關系。語言學家進行的研究發現以下兩點：第一，閱讀優秀兒童的測試成績明顯高于不良閱讀者；第二，被試兒童在學習閱讀前的句法意識測試成績對以后的閱讀成績有預測作用。流利的閱讀不僅需要理解單個詞匯的意思，同時還需要在句子和篇章水平上將這些詞匯進行整合，這就離不開句法分析。句法分析是辨別句子結構，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的發展水平。一定的句法意識發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來提高閱讀理解能力。
在此基礎上，Tunmer等學者的研究進一步證明，句法意識在控制了語音意識之后仍能解釋詞的解碼能力中的變異。他們認為，句法意識對閱讀成績的影響可能通過下列兩種方式進行：第一種是句法意識使得讀者能更有效地監控他們正在進行的理解過程。兒童的句法意識越高，這種理解監控過程就越有效。第二種方式可能是，句法意識幫助兒童獲得語音編碼的技巧。首先，兒童要獲得形素—音素的對應關系（grapheme-phoneme correspondence）的知識需要經歷較長的時間，初級的讀者不會記住他們遇到的所有不熟悉的詞語。在獲得所有形素—音素對應的知識前，句法意識較好的兒童，能夠反映句子的結構特征，然后利用有關句子語境限制的知識，再結合不完整的正字法和語音信息來認識那些不熟悉的詞匯，也就完成了他們在閱讀中對單詞的解碼。其次，使用語境信息的能力可以幫助初學者發現一些拼寫模式有多于一個以上的發音。例如，字母系列ough 在 cough，rough，dough 里面分別有不同的讀音；當遇到這樣一個包含同形異義拼寫模式的不熟悉單詞時，那些具有語法意識知識的被試能夠產生不同的發音，直到有一個讀音與聽到過的單詞的發音匹配。由此可以看出，句法意識與閱讀的成績可能存在著直接的因果聯系。兒童的句法意識和語音意識可能處于相互促進且相互制約的平衡中，而提高兒童的句法意識能夠在對語音意識起到促進作用的同時提高整體閱讀能力。
綜上所述，元語言意識的發展對提高兒童閱讀能力有著積極的影響，它們之間的關系可歸納為以下幾個方面：第一，元語言意識中的語音意識和句法意識以及其他認知因素一起作用影響閱讀能力的發展。第二，語音意識和句法意識通過不同的途徑影響兒童閱讀能力的發展，即語音意識影響字詞解碼進而影響閱讀理解，而句法意識更多地通過有意識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發展的過程，它們之間的關系也很有可能處于一種動態的發展中。因此，進行兒童元語言意識與閱讀能力發展影響的研究，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果是否具有普遍性，同時為閱讀教學、閱讀障礙糾正等提供理論上的指導和幫助。
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【論文摘要】電話通信作為主要的通信技術,目前得到人們的廣泛應用,在社會發展過程中起到了舉足輕重的作用。隨著社會經濟的不斷發展,人們對電話通信技術的要求也逐漸提高,比如信號的穩定性,通話質量要求的提升,以及數據量的不斷增加,都使得電話通信技術的發展面臨重大挑戰。計算機網絡電話通信技術的發展,很大程度上改善了電話通信技術的效果,促進了電話通信技術的快速發展。本文就點算計網絡電話通信系統的電話終端進行探究,指出了網絡電話通信技術設計思路以及電話終端實現方法。
計算機網絡電話通信技術,是傳統電話通信技術的革新和延續,即利用先進的計算機網絡技術,實現信號的傳輸和接收,較傳統電話通信來說,計算機網絡電話通信技術的信息傳播速度更快,數據量傳輸量更大。網絡資源利用率也大大提高,具有非常大的使用價值和推廣空間,目前,計算機網絡電話通信技術越來越受到人們的關注和歡迎。
1、計算機網絡電話通信系統的設計思路
計算機網絡電話通信技術,是借助計算機網絡技術實現的一種新型信號信號傳播模式。通過USB接口,將電話電話終端與網絡設備相連接,并在電話終端連接上用戶電話,實現網絡語音及數據的接收和傳播,最終實現網絡電話通信功能。一般來說,電話終端設備由脈沖脈沖編碼調制(PCM)技術實現,所謂脈沖編碼調制(PCM)技術,就是一種能夠模擬通信信號的數字化變化方式,相較于其他信號通信技術而言,脈沖編碼調制(PCM)技術的信道利用率更高、數據損失更小、通信效果也更好,是一種較為理想的調制技術。
為實現電話終端的PCM碼流,往往需要借助USB數據接口,能夠有效將計算機設備同電話終端進行連接,實現通話信號的告訴傳輸,從而快速傳遞到計算機節點當中。USB接口的有效利用,實現了計算機外設同計算機設備的有效連接,實現了將計算機外的數據信息有效的導入計算機網絡當中,從而解決了傳輸問題,確保了計算機網絡電話通信技術的有效實現,USB技術同PCM技術的有效結合,促進了計算機網絡電話通信技術的有效實現。
1.1電話終端的硬件實現
計算機網絡電話通信技術,需要電話終端硬件來實現最后的數據解碼和通話活動,電話終端硬件是計算機網絡電話通信系統的重要組成部分。
1.2單片機控制電路
單片機控制電路是計算機網絡電話通信系統中電話終端硬件的一部分,是電話終端設備的電路核心,主要由存儲電路、CPU、輸入接口以及輸出接口電路四部分組成,單片機控制電路實現了對電話信號控制音的發生,實現電話信號的輸送,并能夠對DTMF的雙音多頻進行有效的控制,從而完成對電路的接受,并能夠有效控制USB接口,讀取用戶在電路中的通話狀態,以及對系統參數的讀取。
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,能夠為用戶提供穩定的26mA恒流饋電,用以驗證網絡電話用戶的電話使用狀態、電話的撥號脈沖等等數據,從而確保網絡電話的正常使用效果。用戶電路是確保網絡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,屬于計算機網絡電話系統的基礎模擬接口。
1.4編解碼電路
編解碼電路也是計算機網絡電話通信系統的重要組成部分,其中PCM編解碼電路是該電路系統中的重要功能單元,該系統主要組成單元有數據接收濾波器、數據發送濾波器、基準電壓源、輸入電路、輸出電路、邏輯控制單元以及PCM編解碼電路等等,用以對數據信號的編解碼,確保網絡通信信號的有效性。
1.5電話終端的軟件實現
電話終端數據通信的實現,不光需要硬件的支持,同樣需要軟件的支持,終端軟件功能的實現,才能夠使終端硬件發揮應有的作用,從而達到信息的傳輸、信號的編解碼,最終實現計算機網絡電話通信系統的正常運作。
2、終端主程序
網絡電話終端的出程序,主要工作目標是實現計算機電話通信系統的初始化,包括了單片機定時器、時鐘。USB等設備的復位即初始化,對于網絡電話終端的使用具有非常重要的意義。一般來說,網絡電話主程序軟件應用過程中,遵循“先進先出”的原則,即在程序中設置隊列性任務表,按照先后順序履行相關工作任務要求。電話終端主程序其實一種無限循環的數據查詢系統,不斷更新和制定查詢任務表內容,并獲知需要處理的相關任務,并以此進行相關任務的實現。在主程序運行過程中檢測到了需要執行的相關任務,就會根據程序中已經安排好的子程序序列,進行任務工作的處理和解決,逐一進行任務標準的處理。主程序主要采用“先進先出”的工作原理,如果任務的子程序到最后的工作單元,并實行重復循環。
2.1中斷服務程序
中斷服務程序,就是實現信號傳輸的開啟和關閉,一般采用的是計數的形式,其定時器由0開始,最大值為65535,并且以16.384Mhz的脈沖進行計數,持續時間約為4ms,如果電話終端設備采用AMBE芯片,則每個接收即發送數據包的周期更變為20ms;當終端服務程序的計數達到5120次之后,就能夠實現20ms的數據終端,完成數據包的接收機發送工作。
2.2任務子程序
任務子程序,主要負責對電話終端設備的摘機及斷機實現判斷,根據用戶的主叫和被叫等不同信號接收形式,完成相應的操作及工作的執行。當電話終端設備處于主叫摘機狀態時,電話終端設備將會向AMBE程序發送撥號音控制數據;當電話終端設備處于摘機狀態時,子程序將會向USB接口發送被叫的應答信號,從而判斷電話終端的相關狀態。
2.3電話終端設備的工作過程
當通話數據傳輸到電話終端設備時,用戶做出摘機動作,然后USB接口就會向計算機網絡傳輸摘機信號,同時,計算機電話通信網絡就會向主叫發送撥號音,并做出信息傳輸反應,使用戶電話重點設備接收數據信號并進行語音通話。當網絡電話系統呼叫本電話終端的相關用戶時,計算機網絡技術就會直接做出內部處理,接通被叫用戶;如果呼叫的是其他其他電話終端的用戶,則計算機網絡電話通信系統就會直接栓送被叫用戶號碼,并等待對方的應答。當USB接口發回信息表明用戶電話終端被叫忙信號時,計算機網絡電話系統機會發送語音提示信息告知用戶被叫用戶繁忙并發送忙音。
如果是外部用戶對本網絡電話終端用戶進行呼叫時,USB接口接收到被叫信號后就會進行數據解碼,并進行合理的分析,,如果用戶繁忙,USB接口就會向計算機網絡電話通信系統反饋相關信息,并向呼叫用戶反饋機主繁忙的信息,并發出電話忙音。如果機主處于離開狀態,即用戶閑時,USB接口就會向向用戶發出相關提示信息,以及用戶振鈴提示,以提示用戶進行電話信息的接收。當被叫用戶聽到振鈴并做出摘機反應后,USB接口就會向計算機網絡電話通信系統反饋相關信息,并隨機開展數據信息的傳送,網絡電話終端就會開啟語音傳送功能。
3、 總結
計算機網絡電話通信技術應用,是傳統電話通信技術的一種革新和延續,能夠有效提高電話數據的傳輸效率和傳輸速度,使電話通訊信號更加清晰,是未來電話通信技術的發展發展方向。在計算機哦電話通信系統當中,電話終端無需購買其他電話網絡設備,經過USB接口同計算機設備向連接,很有效避免了繁瑣的電話線路,使電話通信技術設備的成本大大降低,優化了計算機網絡的使用效率,對于社會發展以及社會效益的增長都具有非常積極的意義。因此,我們要重視對計算機網絡電話通信技術的推廣和應用,以先進的網絡電話通信技術來逐漸替代傳統電話通信技術,確保電話傳輸系統的穩定性,從而促進網絡通信技術的快速發展。
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