① 我写的软件,兼容其他音频格式需要申请,或者支付费用吗
音频编码标准发展现状及发展趋势
摘要 音频信息在人们的工作和生活中具有非常重要的作用,数字化的音频信息的数据量也相当巨大,为更好地存储、传输和使用数字化的音频信息需要对音频信息进行标准化的编码压缩。本文简要介绍音频编码标准的发展现状及发展趋势。
一、概述
音频信号数字化之后所面临的一个问题是巨大的数据量,这为存储和传输带来了压力。例如,对于CD音质的数字音频,所用的采样频率为44.1 kHz,量化精度为16bit;采用双声道立体声时,其数码率约为1.41 Mbit/s;1秒的CD立体声信号需要约176.4KB的存储空间。因此,为了降低传输或存储的费用,就必须对数字音频信号进行编码压缩。到目前为止,音频信号经压缩后的数码率降低到32至256kbit/s,语音低至8kbit/s以下,个别甚至到2kbit/s。
为使编码后的音频信息可以被广泛地使用,在进行音频信息编码时需要采用标准的算法。因而,需要对音频编码进行标准化。
本文从介绍音频技术入手,介绍音频编码标准的发展现状以及发展趋势。
二、音频编码技术和应用
2.1 音频信号
通常将人耳可以听到的频率在20Hz到20KHz的声波称为为音频信号。人的发音器官发出的声音频段在80Hz到3400Hz之间,人说话的信号频率在300到3000Hz,有的人将该频段的信号称为语音信号。在多媒体技术中,处理的主要是音频信号,它包括音乐、语音、风声、雨声、鸟叫声、机器声等。
表1 数字音频等级
信号类型 频率范围(Hz) 采样率(KHz) 量化精度(采样位数)
电话话音 200~3400 8 13~16
宽带话音 50~7000 16 16
调频广播 20~15k 32 16
高质量音频 20~20k 44.1 16
2.2 音频编码技术
对数字音频信息的压缩主要是依据音频信息自身的相关性以及人耳对音频信息的听觉冗余度。音频信息在编码技术中通常分成两类来处理,分别是语音和音乐,各自采用的技术有差异。现代声码器的一个重要的课题是,如何把语音和音乐的编码融合起来。
语音编码技术又分为三类:波形编码、参数编码以及混合编码。
波形编码:波形编码是在时域上进行处理,力图使重建的语音波形保持原始语音信号的形状,它将语音信号作为一般的波形信号来处理,具有适应能力强、话音质量好等优点,缺点是压缩比偏低。该类编码的技术主要有非线性量化技术、时域自适应差分编码和量化技术。非线性量化技术利用语音信号小幅度出现的概率大而大幅度出现的概率小的特点,通过为小信号分配小的量化阶,为大信号分配大的量阶来减少总量化误差。我们最常用的G.711标准用的就是这个技术。自适应差分编码是利用过去的语音来预测当前的语音,只对它们的差进行编码,从而大大减少了编码数据的动态范围,节省了码率。自适应量化技术是根据量化数据的动态范围来动态调整量阶,使得量阶与量化数据相匹配。G.726标准中应用了这两项技术,G.722标准把语音分成高低两个子带,然后在每个子带中分别应用这两项技术。
参数编码:利用语音信息产生的数学模型,提取语音信号的特征参量,并按照模型参数重构音频信号。它只能收敛到模型约束的最好质量上,力图使重建语音信号具有尽可能高的可懂性,而重建信号的波形与原始语音信号的波形相比可能会有相当大的差别。这种编码技术的优点是压缩比高,但重建音频信号的质量较差,自然度低,适用于窄带信道的语音通讯,如军事通讯、航空通讯等。美国的军方标准LPC-10,就是从语音信号中提取出来反射系数、增益、基音周期、清/浊音标志等参数进行编码的。MPEG-4标准中的HVXC声码器用的也是参数编码技术,当它在无声信号片段时,激励信号与在CELP时相似,都是通过一个码本索引和通过幅度信息描述;在发声信号片段时则应用了谐波综合,它是将基音和谐音的正弦振荡按照传输的基频进行综合。
混合编码:将上述两种编码方法结合起来,采用混合编码的方法,可以在较低的数码率上得到较高的音质。它的基本原理是合成分析法,将综合滤波器引入编码器,与分析器相结合,在编码器中将激励输入综合滤波器产生与译码器端完全一致的合成语音,然后将合成语音与原始语音相比较(波形编码思想),根据均方误差最小原则,求得最佳的激励信号,然后把激励信号以及分析出来的综合滤波器编码送给解码端。这种得到综合滤波器和最佳激励的过程称为分析(得到语音参数);用激励和综合滤波器合成语音的过程称为综合;由此我们可以看出CELP编码把参数编码和波形编码的优点结合在了一起,使得用较低码率产生较好的音质成为可能。通过设计不同的码本和码本搜索技术,产生了很多编码标准,目前我们通讯中用到的大多数语音编码器都采用了混合编码技术。例如在互联网上的G.723.1和G.729标准,在GSM上的EFR、HR标准,在3GPP2上的EVRC、QCELP标准,在3GPP上的AMR-NB/WB标准等等。
音乐的编码技术主要有自适应变换编码(频域编码)、心理声学模型和熵编码等技术。
自适应变换编码:利用正交变换,把时域音频信号变换到另一个域,由于去相关的结果,变换域系数的能量集中在一个较小的范围,所以对变换域系数最佳量化后,可以实现码率的压缩。理论上的最佳量化很难达到,通常采用自适应比特分配和自适应量化技术来对频域数据进行量化。在MPEG layer3和AAC标准及Dolby AC-3标准中都使用了改进的余弦变换(MDCT);在ITU G.722.1标准中则用的是重叠调制变换(MLT)。本质上它们都是余弦变换的改进。
心理声学模型:其基本思想是对信息量加以压缩,同时使失真尽可能不被觉察出来,利用人耳的掩蔽效应就可以达到此目的,即较弱的声音会被同时存在的较强的声音所掩盖,使得人耳无法听到。在音频压缩编码中利用掩蔽效应,就可以通过给不同频率处的信号分量分配以不同的量化比特数的方法来控制量化噪声,使得噪声的能量低于掩蔽阈值,从而使得人耳感觉不到量化过程的存在。在MPEG layer2、3和AAC标准及AC-3标准中都采用了心理声学模型,在目前的高质量音频标准中,心理声学模型是一个最有效的算法模型。
熵编码:根据信息论的原理,可以找到最佳数据压缩编码的方法,数据压缩的理论极限是信息熵。如果要求编码过程中不丢失信息量,即要求保存信息熵,这种信息保持编码叫熵编码,它是根据信息出现概率的分布特性而进行的,是一种无损数据压缩编码。常用的有霍夫曼编码和算术编码。在MPEG layer1、2、3和AAC标准及ITU G.722.1标准中都使用了霍夫曼编码;在MPEG4 BSAC工具中则使用了效率更高的算术编码。
2.3 数字音频编码的主要应用
对数字音频信息的编码进行压缩的目的是在不影响人们使用的情况下使数字音频信息的数据量最少。通常用如下6个属性来衡量:
—比特率;
—主观/客观的语音质量;
—计算复杂度和对存储器的要求;
—延迟;
—对于通道误码的灵敏度;
—信号的带宽。
由于不同的应用,人们对数字音频信息的要求是不同的,并且在选择数字音频信息编码所采用的技术时也需要了解人们对音频信息的各种应用。目前数字音频信息处理技术主要应用于:
■消费电子类数字音响设备
CD唱机、数字磁带录音机(DAT)、MP3播放机以及MD(Mini Disc)唱机已经广泛地应用了数字音频技术。
■广播节目制作系统
在声音节目制作系统,如录音、声音处理加工、记录存储、非线性编辑等环节使用了数字调音台、数字音频工作站等数字音频设备。
■多媒体应用
在多媒体上的应用体现在VCD、DVD、多媒体计算机以及Internet。VCD采用MPEG-I编码格式记录声音和图像;DVD-Audio格式支持多种不同的编码方式和记录参数,可选的编码方式包括无损的MLP、DSD、Dilby AC-3、MPEG2-layer2 Audio等,而且是可扩充的、开放的,并可以应用未来的编码技术:Internet上采用MP3的音频格式传输声音,以提高下载能力。
■广播电视数字化
在广播电视和数字音频广播系统中,声音编码采用MUSICAM编码方法,符合MPEG-1 Layer 1高级音频编码。如当今的数字电视采用的音频标准就是Dilby AC-3和MPEG-layer2。
■通讯系统
在通讯系统中,必须对音频进行压缩。传统的PSTN电话中采用的是G.711和G.726的标准;GSM移动通讯采用的是GSM HR/FR/EFR标准;CDMA移动通讯采用的是3GPP2 EVRC、QCELP8k、QCELP16k、4GV标准;WCDMA第3代移动通讯采用的是3GPP AMR-NB、AMR-WB标准。另外在IPTV和移动流媒体中,采用的是AMR-WB+和AAC的标准。
总之,根据应用场合的不同可以将数字音频编码分为如下两种编码:
语音编码:针对语音信号进行的编码压缩,主要应用于实时语音通信中减少语音信号的数据量。典型的编码标准有ITU-T G.711、G.722、G.723.1、G.729;GSM HR、FR、EFR;3GPP AMR-NB、AMR-WB;3GPP2 QCELP8k、QCELP 13k、EVRC、4GV-NB等。
音频编码:针对频率范围较宽的音频信号进行的编码。主要应用于数字广播和数字电视广播、消费电子产品、音频信息的存储、下载等。典型的编码有MPEG 1/MPEG 2的layer 1、2、3和MPEG 4 AAC的音频编码。还有最新的ITU-T G.722.1、3GPP AMR-WB+和3GPP 2 4GV-WB,它们在低码率上的音频表现也很不错。
三、音频编码标准发展现状
3.1 语音编码标准发展现状
国际电信联盟(ITU)主要负责研究和制定与通信相关的标准,作为主要通信业务的电话通信业务中使用的语音编码标准均是由ITU负责完成的。其中用于固定网络电话业务使用的语音编码标准如ITU-T G.711等主要在ITU-T SG 15完成,并广泛应用于全球的电话通信系统之中。目前,随着Internet网络及其应用的快速发展,在2005到2008研究期内,ITU-T将研究和制定变速率语音编码标准的工作转移到主要负责研究和制定多媒体通信系统、终端标准的SG 16中进行。
在欧洲、北美、中国和日本的电话网络中通用的语音编码器是8位对数量化器(相应于64Kb/s的比特率)。该量化器所采用的技术在1972年由CCITT(ITU-T的前身)标准化为G.711。
在1983年,CCIT规定了32Kb/s的语音编码标准G.721,其目标是在通用电话网络上的应用(标准修正后称为G.726)。这个编码器价格虽低但却提供了高质量的语音。
至于数字蜂窝电话的语音编码标准,在欧洲,TCH-HS是欧洲电信标准研究所(ETSI)的一部分,由他们负责制定数字蜂窝标准。在北美,这项工作是由电信工业联盟(TIA)负责执行。在日本,由无线系统开发和研究中心(称为RCR)组织这些标准化的工作。
此外,国际海事卫星协会(Inmarsat)是管理地球上同步通信卫星的组织,也已经制定了一系列的卫星电话应用标准。
3.2 音频编码标准发展现状
音频编码标准主要由ISO的MPEG组来完成。MPEG1是世界上第一个高保真音频数据压缩标准。MPEG1是针对最多两声道的音频而开发的。但随着技术的不断进步和生活水准的不断提高,有的立体声形式已经不能满足听众对声音节目的欣赏要求,具有更强定位能力和空间效果的三维声音技术得到蓬勃发展。而在三维声音技术中最具代表性的就是多声道环绕声技术。目前有两种主要的多声道编码方案:MUSICAM环绕声和杜比AC-3。MPEG2音频编码标准采用的就是MUSICAM环绕声方案,它是MPEG2音频编码的核心,是基于人耳听觉感知特性的子带编码算法。而美国的HDTV伴音则采用的是杜比AC-3方案。MPEG2规定了两种音频压缩编码算法,一种称为MPEG2后向兼容多声道音频编码标准,简称MPEG 2BC;另一种是称为高级音频编码标准,简称MPEG 2AAC,因为它与MPEG1不兼容,也称MPEG NBC。
MPEG4的目标是提供未来的交互多媒体应用,它具有高度的灵活性和可扩展性。与以前的音频标准相比,MPEG4增加了许多新的关于合成内容及场景描述等领域的工作。MPEG4将以前发展良好但相互独立的高质量音频编码、计算机音乐及合成语音等第一次合并在一起,并在诸多领域内给予高度的灵活性。
3.3 具有我国自主知识产权的音频编码标准发展现状
具有自主知识产权的广晟数码数字音频编解码算法(简称广晟数码音频技术,DRATM),它是可以同时支持立体声和多声道环绕声的数字音频编解码技术。其算法的特点是采用自适应时频分块(ATFT)方法实现对音频信号的最优分解,进行自适应量化和熵编码,其主要技术性能指标如表2所示。
表2
另外,由多家研究所、大学组成的中国音视频编码技术委员会(AVS)目前正在研究制定AVS第2部分音频标准,并已经申请了部分专利。AVS音频标准的指导原则是:在基本解决知识产权问题的前提下,制定具有国际先进水平的中国音频编码/解码标准,使AVS音频编码的综合技术指标基本达到或超过MPEG AAC编码技术的指标。目前正在开展移动部分AVS-M的音频标准制定工作。
四、数字音频编码技术的发展趋势
4.1 语音编码技术的发展趋势
经过多年的努力,业界在语音编码领域取得了很多重要的进展。目前在语音编码领域的研究焦点,一方面是在保证语音质量的前提下,降低比特率。在采用的技术方面从基于线性预测,使用合成一分析法向采用参数编码技术方向转变。主要的应用目标是蜂窝电话和应答机。另一方面是对传统的语音编码器进行全频带扩展,使其适应音频的应用。例如,AMR从NB发展到WB,再到最新的WB+,现正在进行全频带的扩展工作;G.729已发展到G.729.1,目前也在启动全频带的扩展工作;G.722.1也已发展到G.722.1 Annex E,已经完成了全频带的扩展工作。
除此之外,为适应在Internet上传送语音的需要,目前ITU-T SG 16组正在研究和制定可变速率的语音编码标准。变速率的语音编码将是近期语音编码发展的一个趋势。
4.2 音频编码技术的发展趋势
MPEG4的研究已经开始了一段时间,也取得了一些进展,但由于MPEG4本身设定的目标比较远大,一些能力仍然在研究之中。随着以IPTV业务为代表的信息检索业务的开展,适合于在IP网络上传输的音频信号编码技术,用于制作、检索和存储音频信息的技术将成为发展的方向。
② ccit的中文意思是什么
CCIT的全称是中国城市便民数字化中央服务平台,她的服务受众是中国城市民众,服务手段是数字化信息,以中央服务平台的方式来贯切“新媒体、新消费、新服务、新营销、新购物”的商业理念,是广州威恩网络科技有限公司属下的新商业传媒连锁机构。广州威恩网络科技有限公司隶属于WAYNE集团,该集团主要投资方向:房地产、教育培训、网络科技、影视娱乐、无线应用、商业连锁、动漫游戏、创意产业、电子科技、生物科技。
③ 对电子信息科学与技术学生的大学指导,或者是发展建议
一、引 言
在信息社会,“信息技术”作为一个广泛使用的词语,其含义宽泛,因人而异,包罗万象;在本规范中,“信息技术”特指计算机学科专业人才培养方向之一的教学内容体系。本规范的目的之一就是定义这个内容体系。之所以还用“信息技术”这个词语,很大程度上是因为尚未找到更合适的词语来概括这个内容,其次也因为与“国际接轨”[1]。总之,希望读者在阅读下面的文字时总是记住这里谈的是和计算机学科专业教育相关的一套教学内容,而不是广义的“信息技术”。
1. 本规范报告产生的背景
信息技术专业方向规范的制订是一项研究成果的一个应用。从2003年起,教育部计算机教学指导委员会计算机专业教学分委员会(后简称“教指委”)同时启动了三项工作:计算机专业发展战略研究,制定计算机专业办学规范,制定计算机专业办学评估办法。
“战略研究”提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议。该思想包含如下要点:
(1) 在“计算机科学与技术”专业名称下,鼓励不同的学校根据社会的需求和自身的实际情况,为学生提供不同类型(但都要达到本科水平)的教学计划和培养方案。
(2) 将三种不同的类型归纳为四个不同的专业方向:研究型(计算机科学专业方向)、工程型(包括计算机工程专业方向和软件工程专业方向)、应用型(即这里的信息技术专业方向)。
(3) 一个学校在其中一个专业方向上通过评估合格,就被认为“计算机科学与技术”专业办得合格。
基于这样的认识,教指委在最初一个规范起草小组的基础上扩充形成了四个规范起草小组,以期形成四个独立的文件,指导不同学校调整办学定位。本报告的内容就是其中信息技术专业方向规范起草小组的工作成果。
在形成本规范的过程中,我们从IEEE-CS/ACM的CC2004文件中得到很大启发。特别是正在形成的CCIT报告,不仅使我们从理念上产生共鸣,而且其已有的工作成果对我们有直接的用处。本规范的附录部分(即知识体和核心课程描述)基本上就是CCIT对应材料的编译。这样做的原因有两个方面,一是我们认为该材料在整体上相当不错,集中了大批信息技术教育工作者近三年的智慧和劳动,二是我们做这个规范的时间和投入有限,需要在较短的时间里拿出一个能为各个学校参考的文件。因此,针对我国高等教育特点的一些较大的变动只能在将来规范修订时做了。
2. 关于信息技术专业方向的产生
为什么会出现“信息技术专业方向”?其根本的原因在于人们认识到随着网络技术的普及和应用的深入,作为信息化社会的需要,出现了一类有明显特征的人才需求。这类人才在各种企事业单位承担信息化建设的核心任务。与计算机科学人才相比,对他们没有探索新的计算理论的要求,也没有设计复杂算法的预期;与计算机工程人才相比,不要求他们了解微处理器设计的细节,也不要求他们具备设计新型计算机系统的能力;与软件工程人才相比,不要求他们懂得系统的软件测试,也不指望他们参与大型软件的编写。对他们的核心要求是能够熟练地应用各种软硬件系统知识构建优化的信息系统,他们更了解各种计算机软硬件系统的功能和性能,更善于系统的集成和配置,更有能力管理和维护复杂信息系统的运行。这种认识不仅仅是对当前计算机专业办学状况的认识,也不仅仅是一些研究人员感觉到了这种社会需求,很重要的一个现象是不少学校实际上已经自行开始了相关的教育实践。在中国,近几年纷纷在学校出现网络工程,电子商务,信息安全等专业;在国外,不少学校就有信息技术本科专业。应该说,我们现在讨论信息技术专业方向的规范,不仅有了对社会需求的认识基础,而且也有了教育活动的实践基础。
借鉴CCIT的描述,信息技术作为大学人才培养的一个知识体系,其基本目标是围绕社会中各种组织机构(以及个人)的需求,通过对计算技术的选择、应用和集成,创建优化的信息系统并对其运行实行有效的技术维护和管理。
换句话说,“信息技术”是一门针对社会与各种企事业单位的信息化需求,提供与实施技术解决方案的学科,它涉及对计算机软硬件、计算机网络等相关技术与产品的选择、评价、拓展、集成、应用与管理。培养这方面人才所涉及的知识面包括:数学与信息技术基础、程序设计基础、系统平台技术、计算机网络、信息管理与安全、人机交互、集成程序开发、系统架构与集成、Web与数字媒体技术、工程实施、职业操守等。
我们正在走向信息化社会。以信息化带动工业化,全面建设小康社会,已经成为我们的基本国策。在这个过程中,各种各样的信息系统将在社会生活中发挥巨大的作用,大到“三金工程”,小到一个单位的财务系统;重要的,可能涉及到国家的经济命脉,不那么重要的,可以仅仅是个人家庭数字化信息的组织与维护;有些需要保证长期的稳定运行,例如一个银行的信息系统,另一些则可能只是临时的(但不是不重要的)需要,例如奥运会信息系统。这些系统,不只是给人带来便利,更是企事业单位竞争能力的体现,是个人有效生存的需要。
面对五彩缤纷的需求,背靠层出不穷、动态变化的软硬件技术和产品,经济有效地构建这样的信息系统并使其能够令人满意地运行,将不是一件随意而行的事情。做这类工作的人需要有专门的知识结构,这种知识结构不仅能保证胜任当前的工作,还应该为他奠定进一步学习的基础。
这样一种知识结构的外在表现如本节第一段所述。对各种计算技术的理解是基础,这样一种理解应该能够直接指导为满足用户需求对它们的选择和应用。在实践上,信息技术人才应该善于系统集成,善于理解用户的需求和提供最优的满足这种需求的技术路线,有效地对系统运行实施技术性管理。
这样一种知识结构是足够丰富的,有其独立存在的教育学意义。回顾科学技术发展对学科形成的促进作用,如同CCIT报告起草负责人在2004年世界工程师大会上所阐述,1900年前后,由于马达、电话的出现,从物理学科中衍生出了电气工程;1960年前后,由于三极管、集成电路的发明,从电气工程中分出了电子工程;1965年前后,由于计算机的出现和广泛使用,从电气工程和数学中“长”出了计算机科学。而现在,由于互联网,特别是互维网在全球的迅速普及,深入到人们社会生活的各个层面,信息技术从计算机科学和通信科学中分化出来不仅是社会发展所需,而且在教育学上也是水到渠成了。
作为计算机专业(CC2004叫“计算学科”,Computing Discipline)新兴的分支之一,我们有必要比较一下信息技术和它的几个近邻的区别。除了前述作为人才培养的结果,毕业生工作岗位的性质和要求不同外,为适应这种不同在课程设置上也会有明显的区别。附录1给出了信息技术专业方向知识结构框架,附录2则是对其必修课程组织的举例描述。对比计算机科学、计算机工程等专业方向,CC2004从课程设置的角度给出了一种实证分析。通过研究美国12所既有信息技术专业,也有计算机科学专业或信息系统专业学校的情况(课程名称,课时安排),我们看到尽管这些相近的专业在课程名称上有很大的相关和重叠,但在课时的配比上有明显的区别。例如“计算机科学”强调数理化和软件的内容,占到了总学时的70%;信息技术强调网络、数据库,以及软件相关的内容,也占了60%多;而信息系统(IS)则更强调商业应用的内容,差不多也是60%。
3. 制定本规范的指导思想
首先,这个文件的基本定位是向学校提供开办信息技术专业方向的办学指导,这种指导也将影响未来相应的办学评估(Assessment)。从操作层面看,这个文件将是学校制定相应培养方案的基本依据。应该强调,本规范不等于各学校的培养方案,各学校应该参照本规范的精神和要求,制定符合自己特点的培养方案。所谓评估,其核心包括两个方面,一是要看学校提供的培养方案和本规范的相容性,二是要通过座谈、问卷等方法考察实际情况与培养方案的一致性。我们鼓励学校制定并执行和本规范相容,同时也有自己特色的培养方案。
在制定这个规范的时候,我们遵循如下指导原则:
(1) 这个规范是为指导未来中国计算学科发展走向所形成的文件之一;特别地,它将和计算机科学规范,计算机工程规范,软件工程规范共同构成一个学科专业方向体系,因此在文件的宏观结构上尽量保持一致。本章可能是个例外,因为其他几个方向在内容上要相对成熟,在我国也有了多年的教育实践,从而可以系统地回顾发展历史等。
(2) 尽管信息技术的内容是日新月异的,变化性很强,希望本规范描述的知识内容有相对稳定性。按照CCIT的策略,在刻画信息技术知识单元的时候,先是介绍目的,然后才是技术内容。目的讲的是能力的培养,在某种程度上是独立于技术的,从而有较长的稳定性。例如“网络编程”是一种能力,但是用JSP还是PHP技术编程则属于具体技术的问题。尽管如此,规范建议办学单位应该定期对技术的发展有准确的认识和评估,从而使学生学到的东西能够与时俱进,适应发展的需要。
(3) 课程设置应该足够灵活,必修的内容应该尽量小。从信息技术专业方向毕业的学生就业面会很宽。虽然他们的工作核心是信息系统的建设与维护,但其应用会涉及各种行业领域,表现出各种不同的系统需求。这种系统需求反过来对计算技术的选择和应用会产生很大的影响。因此,本规范提出的课程设置要求给学校留有足够的自由度,允许学校根据自己的情况(例如周边地区的产业条件,学生的状态,学校的条件)进行有针对性的剪裁。
(4) 本规范必须充分地体现信息技术和其他计算机学科分支的差异。信息技术强调各种不同技术的集成,强调将技术融入企事业单位的日常运作之中。因此,对信息技术毕业生的基本要求是他们要掌握实施系统集成的技能,包括通过对系统的抽象来管理复杂性的能力,对技术和产品提供商提出主张的技巧,对技术及其适应性的深刻理解,以及出色的人际交往能力。
(5) 同时,本规范也要反映信息技术和其他计算机学科分支方向的关系。我们认识到,计算机学科不同分支的教学内容在相当程度上有共通之处。无论是从充分利用教学资源,还是从学校培养人才多样性的角度,条件好一些的学校可能同时提供一种以上的培养方向。因此在描述知识单元时,在相适应的地方,我们都直接采用其他规范中的相关内容。
(6) 本规范的定位是本科教育,但其精神也能适用于其他层次的教育。
(7) 本规范将超出一般的知识点设计和课程设置框架的范畴,同时希望能够对学校办学的实践有具体的参考性指导,有些内容是“要求”,有些内容则只是“建议”。例如,附录1给出了必修的内容,是要求完整体现在教学计划中的;而附录2所提供的只是一些示例教学计划和课程的设计,不要求(也不鼓励)学校照搬。
下面,按照四个方面组织本规范的主体内容。第二节是关于信息技术专业方向的办学目的和人才培养规格要点的一般性描述。对于一个办学单位来说,其目的和人才培养规格的具体表述可以和规范中不一样,但需要体现其中的要求和精神。第三节是本规范的核心,给出信息技术的必修知识体系结构、关于课程设置的考虑,以及对实践教学的要求。第四节是对办学条件的要求,包括师资力量、图书资料、实验室条件、实习基地建设。最后一节将本规范中提出的一些指标性的内容汇集在一起,以便于学校在学科建设中参考。
本规范的编写过程得到了高等教育出版社和清华大学出版社的大力支持。由于这个规范是在早先教指委战略研究和规范制定课题之外的内容,所需开支超出了原定预算。如果没有清华大学出版社和高等教育出版社的支持,这个规范工作是难以开展的。我们在此特别对两个出版社表示衷心感谢。
二、培养目标和规格
“培养目标”,讲的是在一个专业教育计划指导下,一个人达到了相关教育要求后应该达到的综合状态和具备的基本素质。“培养规格”讲的是达到了教育要求后应该具备的专业能力诸方面。
1. 人才培养目标[2]
本学科方向培养具有如下特点的高级专门人才[3]:德、智、体、美全面发展,掌握与信息技术相关的自然科学和数学知识,并具有创造性地将这些知识应用于信息系统构建和应用的潜力;掌握计算机学科的基本理论和信息系统的基本工作原理,熟练掌握计算机软硬件系统的应用知识,对信息技术的效用和发展趋势有深入理解和评估能力;有良好的组织管理和交流沟通能力,能根据不同组织和机构的需求,选择相应的信息技术,并能有效地实施;具备良好的国际交流能力,能适应技术进步和社会需求的变化。
2. 人才培养规格
信息技术专业方向的本科教育学制一般为四年,授予工学学士学位。
毕业生要具备良好的思想道德素质,热爱祖国,拥护中国共产党的领导,具有科学的世界观、人生观和价值观;具有一定的文学和艺术修养;具有基本的人文社会科学知识和自然科学知识等。
毕业生通过对专业知识的学习,获得相应的知识和技能,能够在信息技术应用领域发挥专业特长,成为该领域的主要人力资源,并具有在该领域进一步做出创造性贡献的潜能。信息技术人才的基本素质特征是能将不同的技术集成到应用系统中并使系统和所属组织机构的日常运作整合。毕业生为了能胜任这种综合性的任务,必须具备以下三个层面的能力:
(1) 基本能力
1) 对信息技术领域的核心技术和概念能熟练运用
信息技术学科的核心涉及到信息技术基础、程序设计基础、计算机平台技术、系统管理和维护、网络应用及管理、Web技术、人机交互、集成编程技术、信息管理、信息安全、系统集成与体系结构、信息技术与社会环境。对这些方面主要知识和技能的掌握是从事信息技术领域工作的基础。
2) 为解决个人和组织机构所面临的问题,能系统地分析、确定和阐明用户的需求
信息技术专业人员作为用户和技术之间的桥梁,首先要能帮助用户明确需求,将用户的需求用技术语言清晰的表达。他们要有良好的沟通和交流能力,谙熟科学、逻辑地思维方法,具有需求分析、抽象问题和建模的能力。由于信息技术的专业人员所处的工作环境涉及面宽,还希望他们具有迅速在适当的层面领会非本专业领域知识的能力。
3) 能设计高效实用的信息技术解决方案,并善于将该解决方案和用户环境整合
要求具有系统架构设计能力,项目管理能力。与工程开发人员不同,信息技术专业人员需要特别关注解决方案和用户环境的关系,从用户的角度出发,进行方案的实施。要有良好的适应能力,适应用户的技术环境,不仅能紧跟技术发展,还能处理遗留的技术问题。能帮助建立有效的项目计划,能够利用成熟的信息技术和工具来构建满足需求的计算机应用系统,并能管理该系统,在各个阶段,都自觉地关注信息安全问题。具有创新精神、工程意识,管理和经济效益意识,以及严谨务实的工作作风。
(2) 专业综合素质
1) 能鉴别和评价当前流行的和新兴的技术,根据用户需求评估其适用性
信息技术的快速发展特性,使得信息技术专业人员要具有突出的信息获取能力,不但熟悉原有的技术,还要对新兴的技术做出快速的反应;不仅在于学习新技术,还需要能够应用基本原理和经验,针对用户需求和应用环境做出评估。
2) 能分析技术对个人,组织,社会带来的影响,包括伦理,法律和政策等各方面问题
信息社会的到来使得信息技术和社会环境的互相影响变得尤为显着和重要。信息技术人员处于技术和社会关联的第一线,要求信息技术专业人员对技术的社会影响有专业的判断力。同时要关心社会,对社会有高度责任感,具有良好的职业操守。
3) 深刻理解成功的经验和标准,并能运用
标准和成功的经验是前人劳动的结晶,学习标准和经验能够更快更深的理解技术原理;反过来,对技术原理有深入理解才能更好的理解标准和经验的内涵。并且,标准和经验对系统开发、运行和升级都有重要影响,要求能够熟练运用。
4) 具有独立思考和解决问题的能力
这是素质教育的共同要求,同时也是信息技术的实践应用特性所必需的。毕业生要能对实际问题形成自己的见解,并能实施解决。不仅掌握专业技术知识,同时要掌握专业原理,形成专业思想,适应环境的变化、技术的进步和新问题的出现。
(3) 团队和社会交流能力
1) 能将个人行动与团队合作相融合,在队伍中相互协作来达到团队的共同目标
信息技术的解决方案一般都由具有各种不同技术和知识背景的成员组成的团队来开发,信息技术专业的毕业生需要能够在各种形形色色的团队中有效地工作,这就要求他们要具有出众的团队协作能力。
2) 能通过口头和书面的方式,运用恰当的专业词汇和客户、用户及同伴进行有效的交流和沟通
为了具有出众的团队协作能力和人际交流能力,需要他们掌握各种有效的口头和书面表达技巧,以及倾听的技巧。需要有在用户语言和技术语言之间相互转换的能力。要求他们能够正确评价不同组织机构的作用,了解它们的文化,能够尊重和欣赏别人的差异,对在处理问题中出现的各种不同的观点、意见和建议能够倾听和正确评价。同时为了适应国际化需要,应具备良好的外语能力,能够进行国际交流。
3) 具有终身学习的意识
终身学习是时代的要求,更是信息技术日新月异的要求。需要培养终身学习的意识,同时掌握各种理论和实践的学习方法。具备良好的信息获取能力和自学能力。
三、知识结构和相关教学要求
这一节是本规范的核心。一个专业方向的实质反映在其培养方案和教学计划中。一般地,教学计划是培养方案的一个组成部分,培养方案还可能包括其他的要求和环节。一个教学计划的核心是一组课程(包括其内容和执行要求的描述)。作为一个旨在指导各种不同条件、不同类型学校办学的规范,本节不试图描述某个具体的培养方案,而只是给出对学校制定培养方案的指导意见,特别是从知识体系内涵的角度给出设计本专业教学计划的要求。为此,下面的内容分成四部分阐述:培养方案总体框架,相当于是学校制定培养方案的一个提纲,以便于办学评估和不同学校的比较;知识体系,描述在教学计划中必须覆盖的内容(这里给到知识单元的层次,附录1进一步给到知识点层次);课程体系,给出课程设置的一些宏观要求,并给出用一组必修课程覆盖知识单元的示例,附录2对此有进一步详述;实践教学内容及体系,提出对实践教学安排的建议和具体要求。
1. 培养方案总体框架
所谓“培养方案”,就是针对专业人才的培养目标,在一定的时限和学生入学状态的条件下,通过教学及其相关活动的进行,达到专业人才培养规格的一种设计。
因此作为学校的专业培养方案,首先就是要明确指出人才培养目标和培养规格,它们必须符合本规范第二节内容的精神,但应该有具体化的内容。
然后,我们应该看到一组课程的设计,不仅是一组课程的名称,对每一门课还有知识点、学时数、开设的年级、必修与选修属性,等等。在学时等因素上符合本节第三部分的要求,同时其中的必修课程所涉及的知识点要基本覆盖本节第二部分的内容。
最后,我们要看到关于实践教学的组织和实施措施,需要达到本节第四部分的要求。
作为一个总体的要求,课程设计和实践环节的安排都要注意紧扣培养目标和培养规格,鼓励显式说明。
除上述外,作为补充说明,我们强调不同的办学单位可以有不同的培养方案,但其课程计划的内容都要覆盖本规范中规定的必修[4]知识点,并达到必要的深度。信息技术,蕴含宽泛,应用面广。为反映这个特点,本规范只要求一个相对较小的专业必修知识体(大约占总学分数的30%),同时提出了课程体系设计的指导性建议,这样就为具有不同资源条件以及有特定应用倾向的办学机构留有充分的余地。
从教学内容看,信息技术培养方案除了国家统一要求的公共课外,还将涉及数学与信息技术基础、程序设计基础、系统平台技术、计算机网络、信息管理与安全、人机交互、集成程序开发、系统架构与集成、Web与数字媒体技术、工程基础、专业实践等。它们大致能被归纳为如下三类,通识教育、专业教育和素质教育。其中:
通识教育包括:价值观,职业操守;人文社会科学知识;自然科学和数学;外语;体育等。对它们的要求主要根据国家的规定和学校其他相关专业的成功实践来确定,本规范不着重讨论。
专业教育包括:计算机与信息系统基础知识;信息技术学科专业知识与能力培养;专业实践训练等。这是本规范的重点。
素质教育包括:文字与口头表达能力的培养;社会实践活动;跨专业的选修课;学术与科技活动等。除表达沟通能力被认为对信息技术人才特别重要,从而专门有必修知识单元安排外,其他在本规范中也不讨论。
同时,信息技术专业方向重视系统级抽象能力的培养,强调通过交互性和实践性的教学过程培养综合分析问题与实际解决问题的能力。要求办学单位满足一定的设施和组织条件,通过足够的时间和学分的安排,让学生得到充分实践训练。
④ 问一个问题,谢谢
在频分制载波系统中,高次群系统是由若干个低次群信号通过频谱搬移并叠加而成。例如,60路载波是由5个12路载波经过频谱搬移叠加而成;1800路载波是由30个60路载波经过频谱搬移叠加而成。?
在时分制数字通信系统中,为了扩大传输容量和提高传输效率,常常需要将若干个低速数字信号合并成一个高速数字信号流,以便在高速宽带信道中传输。数字复接技术就是解决PCM信号由低次群到高次群的合成的技术。?
2.1 PCM复用与数字复接
扩大数字通信容量有两种方法。一种方法是采用PCM30/32系统(又称基群或一次群)复用的方法。例如需要传送120路电话时,可将120路话音信号分别用8kHz抽样频率抽样,然后对每个抽样值编8位码,其数码率为8000×8×120=7680kbit/s。由于每帧时间为125微秒,每个路时隙的时间只有1微秒左右,这样每个抽样值编8位码的时间只有1微秒时间,其编码速度非 常高 ,对编码电路及元器件的速度和精度要求很高,实现起来非常困难。但这种方法从原理上讲 是可行的,这种对120路话音信号直接编码复用的方法称PCM复用。另一种方法是将几个(例 如4个)经PCM复用后的数字信号(例如4个PCM30/32系统)再进行时分复用,形成更多路的数字通信系统。显然,经过数字复用后的信号的数码率提高了,但是对每一个基群编码速度没 有提高,实现起来容易,目前广泛采用这种方法提高通信容量。由于数字复用是采用数字复接的方法来实现的,又称数字复接技术。?
数字复接系统由数字复接器和数字分接器组成,如图3-5所示。数字复接器是把两个或两个以上的支路(低次群),按时分复用方式合并成一个单一的高次群数字信号设备,它由定时、码速调整和复接单元等组成。数字分接器的功能是把已合路的高次群数字信号,分解成原来 的低次群数字信号,它由帧同步、定时、数字分接和码速恢复等单元组成。?? ?
时单元给设备提供一个统一的基准时钟。码速调整单元是把速率不同的各支路信号,调整 成与复接设备定时完全同步的数字信号,以便由复接单元把各个支路信号复接成一个数字流 。另外在复接时还需要插入帧同步信号,以便接收端正确接收各支路信号。分接设备的定时单元是由接收信号中提取时钟,并分送给各支路进行分接用。?
数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种。按位复接又叫比特复接,即复 接时每支路依次复接一个比特。图3-7(a)所示是4个PCM30/32系统时隙(CH1话路) 的码字情况。图3-7(b)是按位复接后的二次群中各支路数字码排列情况。按位复接方法简单易行,设备也简单,存储器容量小,目前被广泛采用,其缺点是对信号交换不利。图3-7 (c)是按字复接,对PCM30/32系统来说,一个码字有8位码,它是将8位码先储存起来,在规定时间四个支路轮流复接,这种方法有利于数字电话交换,但要求有较大的存储容量。按帧复接是每次复接一个支路的一个帧(一帧含有256个比特),这种方法的优点是复接时不破坏原来的帧结构,有利于交换,但要求更大的存储容量。?
2.3 数字复接中的码速变换?
几个低次群数字信号复接成一个高次群数字信号时,如果各个低次群(例如PCM30 /32系统)的时钟是各自产生的,即使它们的标称数码率相同,都是2048kbit/s,但它们的瞬 时数码率也可能是不同的。因为各个支路的晶体振荡器的振荡频率不可能完全相同(CCIT规 定PCM 30/32系统的瞬时数码率在2048kbit/s±100bit/s),几个低次群复接后的数码就会产生重 叠或错位,如图3-8所示。 这样复接合成后的数字信号流,在接收端是无法分接恢复成原来的低次群信号的。因此, 数码率不同的低次群信号是不能直接复接的。为此,在复接前要使各低次群的数码率同步 ,同时使复接后的数码率符合高次群帧结构的要求。由此可见,将几个低次群复接成高次群时,必须采取适当的措施,以调整各低次群系统的数码率使其同步,这种同步是系统与系 统之间的同步,称系统同步。? ?
系统同步的方法有两种,即同步复接和异步复接。同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群,使这几个低次群的码速统一在主时钟的频率上,这样就达到系统同步的目的。这种同步方法的缺点是主时钟一旦出现故障,相关的通信系统将全部中 断。它只限于在局部区域内使用。异步复接是各低次群使用各自的时钟。这样,各低次群的时钟速率就不一定相等,因而在复接时先要进行码速调整,使各低次群同步后再复接。?
不论同步复接或异步复接,都需要码速变换。虽然同步复接时各低次群的数码率完全一致 ,但复接后的码序列中还要加入帧同步码、对端告警码等码元,这样数码率就要增加,因此需要码速变换。?
CCITT规定以2048kbit/s为一次群的PCM二次群的数码率为8448kbit/s。按理说,PCM二次 群的数码率是4×2048kbit/s=8192kbit/s。当考 虑到4个PCM一次群在复接时插入了帧同步码、告警码、插入码和插入标志码等码元,这此码元的插入,使每个基群的数码率由2048kbit/s调整到2112kbit/s,这样4×2112kbit/s=8448kb it/s。码速调整后的速率高于调整前的速率,称正码速调整。?
正码速调整方框图如图3-9所示。每一个参与复接的数码流都必须经过一个码速调整装置 ,将瞬时数码率不同的数码流调整到相同的、较高的数码率,然后再进行复接。?
码速调整装置的主体是缓冲存储器,还包括一些必要的控制电路、输入支路的数码率=2.048Mbit/s±100bit/s,输出数码率为=2.112Mbit/s。所谓正码速调整就是因为而得名的。?
假定缓存器中的信息原来处于半满状态,随着时间的推移,由于读出时钟大于写入时 钟,缓存器中的信息势必越来越少 ,如果不采取特别措施,终将导致缓存器中的信息被取空,再读出的信息将是虚假的信息。??
为了防止缓存器的信息被取空,需要采取一些措施。一旦缓存器中的信息比特数降到规定数量时 ,就发出控制信号,这时控制门关闭,读出时钟被扣除一个比特。由于没有读出时钟,缓存 器中的信息就不能读出去,而这时信息仍往缓存器存入,因此缓存器中的信息就增加一个比特。如此重复下去,就可将数码流通过缓冲存储器传送出去,而输出信码的速率则增加为 图3-10中某支路输入码速率为,在写入时钟作用下,将信码写入缓存器,读出 时钟频率是,由于,所以缓存器是处于慢写快读的状态,最后将会出现“取 空”现象。如果在设计电路时加入一控制门,当缓冲存储器中的信息尚未“取空”而快要“ 取空”时,就让它停读一次。同时插入一个脉冲(这是非信息码),以提高码速率,如图中① ②所示。从图中可以看出,输入信码是以的速率写入缓存器,而读出脉冲是以速率 读出,如图中箭头所示。由于,读、写时间差(相位差)越来越小,到第6个脉冲到来时,与几乎同时出现,这将出现没有写入都要求读出信息的情况从而造成“取 空”现象。为了防止“取空”,这时就停读一次,同时插入一个脉冲,如图中虚线所示。 插入脉冲在何时插入是根据缓存器的储存状态来决定的,可通过插入脉冲控制电路来完成。 储存状态的检测可通过相位比较器来完成。?
在收端,分接器先将高次群信码进行分接,分接后的各支路信码分别写入各自的缓存器。 为了去掉发送端插入的插入脉冲(称标志信号脉冲),首先要通过标志信号检出电路检出标志 信号, 然后通过写入脉冲扣除电路扣除标志信号。扣除了标志信号后的支路信码的顺序与原来信码 的顺 序一样,但在时间间隔上是不均匀的,中间有空隙如图中③所示。但从长时间来看,其平均 时间间隔,即平均码速与原支路信码相同,因此在收端要恢复原支路信码,必须先从图中③波形中提取时钟。脉冲间隔均匀化的任务由锁相环完成。鉴相器的输入为已扣除插入脉冲的,另一个输入端接输出,经鉴相、低通和后获得一个频率 等于时钟平均频率的读出时钟,从缓存器中读出信码。
⑤ CCIT是什么证书
是专用IT认证把,好象是思远颁发的把
⑥ ricoh aficio mp c2800是不是激光打印机
理光Aficio MP C2800是数码复合机,有复印/扫描/传真/打印功能,不属于单纯的激光打印机。
理光MPC2800 别名:Aficio MP C2800
基本参数
产品类型数码复合机
颜色类型彩色
涵盖功能复印/打印/扫描
速度类型中速
最大原稿尺寸A3
内存容量1GB
硬盘容量80G
供纸容量标配纸盒:1200页,最大容量:4400页
介质重量标配纸盘:60-256g/m2
手送纸盘:60-256g/m2
选购纸盘:60-256g/m2
双面器:60-169g/m2
耗材描述碳粉盒MPC3300C型(黑/黄/红/蓝色)
双面器选配
自动输稿器选配
网络功能支持有线网络打印
接口类型标配:
USB2.0
USB HOST
10Base-T/100Base-TX(RJ-45网络接口)
选购:
10Base-T/100Base-TX/1000Base-T(RJ-45网络接口)
IEEE1284
USB2.0 SD
IEEE802.11g
蓝牙
复印功能
复印方式干式静电转印系统
感光材料OPC感光鼓
显影系统干式双组件磁力刷显影系统
定影系统无油皮带定影
复印速度28cpm
复印分辨率600dpi
原稿类型纸张,书籍,物体
复印尺寸A6-A3
预热时间27秒
首页复印时间彩色8秒,黑白5秒
连续复印页数1-999页
缩放范围25-400%(以1%为单位)
复印倍率标准:预设5种放大/7种缩小
放大:400%,200%,141%,122%,115%
缩小:93%,82%,75%,71%,65%,50%,25%
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打印控制器标准配置
打印速度28ppm
打印分辨率1200×1200dpi
打印语言标配:RPCS,PCL5c,PCL6
选配:Adobe PostScript3
打印其它性能网络协议:TCP/IP(IPv4,IPv6),IPX/SPX,AppleTalk(AutoSwitching)
扫描功能
扫描控制器标准配置
扫描速度50ppm
扫描分辨率600×600dpi,最大:1200×1200dpi
输出格式PDF,TIFF,IPEG,高压缩PDF
扫描其它性能网络TWAIN扫描
扫描到电子邮件协议:SMTP,POP3
最多可发送目标地址:500个
最多可存储目标地址:2000个
扫描到文件夹协议:SMTP,FTP,NCP
网络协议(扫描):TCP/IP
最大扫描文件容量:725MB
传真功能
传真控制器选配
调制解调器速度33.6K-2,400bps
数据压缩方式MH,MR,MMR,JBIG
传真其它性能电路:PSTN,PBX
兼容性:ITU-T(CCIT)G3
分辨率:200×200dpi
内存容量:标准4MB,最大28MB
其它特性
主机尺寸670×671×760mm,670×671×1080mm(带双层供纸盒)
重量少于130kg(带ARDF)
电源220-240V,50/60Hz
功率1500W
噪音待机:39.5dB(A)
复印:63.2dB(A)