音频、视频技术基础课程复习考试试题及答案B

音频、视频技术基础课程复习考试试题及答案B一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在数字音频系统中，若采样频率为48kHz，量化深度为24bit，双声道未压缩的PCM码流在1分钟内的数据量约为A.13.82MB  B.16.38MB  C.17.28MB  D.20.74MB答案：C解析：48000×24×2×60÷8÷1024÷1024=16.59MB，四舍五入后最接近17.28MB（1MB按1024×1024Byte计算）。2.下列关于YUV4:2:0采样格式的描述，正确的是A.色度水平与垂直方向均减半采样B.色度仅水平方向减半采样C.色度仅垂直方向减半采样D.色度未做下采样答案：A解析：4:2:0表示色度在水平和垂直方向上采样率均为亮度的一半，每四个Y共享一组UV。3.在H.264编码中，用于消除帧间冗余的主要技术是A.CAVLC  B.DCT  C.帧内预测  D.运动补偿答案：D解析：运动补偿通过参考帧匹配宏块，消除时域冗余；DCT消除空域冗余；CAVLC为熵编码。4.AAC-LC相比MP3在相同码率下音质更优，主要得益于A.采用频域线性预测  B.采用MDCT+窗型切换  C.采用增益控制  D.采用哈夫曼编码答案：B解析：AAC使用纯MDCT，窗型切换更灵活，避免了MP3混合滤波器组的泄漏，提高编码效率。5.在数字音频接口中，AES3标准采用的物理层接口为A.平衡XLR  B.同轴BNC  C.光纤TOSLINK  D.RJ45答案：A解析：AES3规定110Ω平衡XLR，专业级；同轴与光纤为S/PDIF消费级扩展。6.视频帧率从24fps提升到60fps，若保持快门角度180°不变，则单帧曝光时间A.增加为1/48s  B.减少为1/120s  C.保持1/48s  D.减少为1/60s答案：B解析：快门角度=曝光时间×帧率×360°，角度不变时曝光时间与帧率成反比，24→60fps，曝光时间缩短为2/5×1/48=1/120s。7.在色彩管理中，sRGB的伽马曲线近似为A.线性  B.1.0幂函数  C.2.2幂函数  D.2.4幂函数答案：C解析：sRGB采用复合伽马，平均约2.2，低光区线性段，高光区2.4。8.下列哪种容器格式原生支持多时间轴、非线性编辑元数据A.WAV  B.MOV  C.MP3  D.TS答案：B解析：MOV基于QuickTime，可存储编辑列表、多轨道、时间映射，适合非线性编辑。9.在5.1声道布局中，LFE声道的带宽通常为A.20Hz–20kHz  B.20Hz–120Hz  C.3Hz–120Hz  D.120Hz–20kHz答案：C解析：LFE为低频效果声道，标准截止120Hz，但为保真可下潜至3Hz。10.HDR10与HLG的主要差异在于A.色域  B.元数据类型  C.位深  D.伽马曲线答案：B解析：HDR10采用静态元数据SMPTEST2086，HLG为无元数据兼容SDR的混合对数伽马。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.关于MPEG-DASH，下列说法正确的是A.基于HTTP的自适应码率流  B.使用MPD描述分段信息  C.必须使用H.264编码  D.支持直播与点播  E.分段格式只能是TS答案：ABD解析：DASH编码格式与容器自由，支持fMP4或TS；C、E错误。12.在音频插件架构中，属于实时音频插件API的有A.VST3  B.AU  C.AAX  D.LV2  E.DXi答案：ABCD解析：DXi为DirectXInstrument，已淘汰，其余均为现代实时插件API。13.下列参数中，影响视频码率大小的主要因素有A.分辨率  B.帧率  C.色度采样  D.GOP长度  E.扫描方式答案：ABCD解析：扫描方式（逐行/隔行）影响编码效率但不直接决定码率预算。14.关于NDI协议，正确的是A.基于TCP传输无压缩视频  B.支持Alpha通道  C.自动发现设备  D.支持双向元数据  E.需要专用硬件答案：BCD解析：NDI采用多播/单播混合，可压缩；无需专用硬件；A、E错误。15.在数字影院放映中，DCP采用的封装元素包括A.MXF轨道文件  B.CPL播放列表  C.KDM密钥消息  D.AssetMap  E.IMF包答案：ABCD解析：IMF为可互操作母版格式，与DCP不同。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.MP3的MDCT块长切换可在短窗的8个样本与长窗的18个样本间动态调整。答案：√解析：MP3采用混合滤波器组，短窗8×3=24样本，长窗18×32=576样本，可切换。17.ProRes422HQ的码率与帧内容复杂度无关，为固定码率。答案：×解析：ProRes为VBR，虽标称码率稳定，但随细节量轻微波动。18.在BT.2020色域中，三基色坐标相对于BT.709向可见光谱轨迹外扩。答案：√解析：BT.2020采用激光基色，坐标更靠近光谱轨迹，覆盖率提高。19.WebRTC强制使用Opus为音频编码，不允许使用其他编码。答案：×解析：WebRTC必须支持Opus，但也可兼容G.711/G.722。20.SDI接口的3G-SDI标准最高支持1080p6010-bit4:2:2。答案：√解析：3G-SDI带宽2.97Gb/s，刚好承载1080p6010-bit4:2:2。21.在FFT分析中，补零可以提高频率分辨率。答案：×解析：补零仅细化谱线间隔，不增加真实分辨率，需增加采样时长才能提高分辨率。22.音频抖动（dither）加入高频噪声可防止低电平信号量化失真。答案：√解析：dither将量化误差转为宽带噪声，消除谐波失真。23.HEVC的CTU最大尺寸为64×64像素，不可调整。答案：×解析：HEVC支持16×16、32×32、64×64可配置。24.在DaVinciResolve中，ColorSpaceTransform节点可将LogC转为Rec.709。答案：√解析：CST节点支持ACES、LogC等多种色彩空间转换。25.蓝牙SBC编码支持48kHz采样率，但默认使用44.1kHz以节省功耗。答案：√解析：SBC支持48kHz，但多数设备默认44.1kHz。四、填空题（每空2分，共20分）26.在数字音频中，-20dBFS对应的模拟电平为________dBu（专业级+4dBu参考）。答案：-16解析：-20dBFS相对于满刻度，专业级0dBFS=+24dBu，故-20dBFS=+4dBu-20dB=-16dBu。27.1080i50信号的有效行数为________行，总行数为________行。答案：1080；1125解析：1080i有效行1080，含消隐共1125。28.H.264中，若level4.0最大宏块速率为245760MB/s，1920×1080p30所需宏块速率为________MB/s。答案：8160解析：1920×1080÷16÷16=8100MB/frame×30=243000MB/s，低于上限。29.在Opus编码中，SILK模式最低码率可至________kbps，CELT模式最高可至________kbps。答案：6；510解析：SILK6–40kbps，CELT32–510kbps。30.Rec.709OETF（相机端）近似伽马值为________，EOTF（显示端）为________。答案：1/1.961；2.4解析：OETF为约0.51幂，EOTF为2.4。31.在MPEG-TS中，PCR时钟精度要求为________ppm。答案：±30解析：TS系统层要求PCR漂移≤30ppm。32.在Dante网络中，默认音频采样时钟采用________协议进行精确同步。答案：PTP（IEEE1588v2）33.在色彩分级中，使用________曲线可在不改变色相的前提下调整饱和度。答案：SaturationvsLum或HSLLumvsSat34.在Reaper中，JSFX脚本语言基于________语言语法。答案：C/JavaScript混合35.在HDR转SDR的tonemapping算法中，________算子可保持画面平均亮度不变。答案：Reinhard全局五、简答题（每题8分，共24分）36.说明浮点音频32-bitfloat相比24-bitinteger在DAW内部处理中的优势，并给出动态范围计算。答案：32-bitfloat采用1-bit符号+8-bit指数+23-bit尾数，动态范围约1528dB（8-bit指数×6.02dB），远超过24-bitinteger的144dB。优势：①避免累积运算溢出；②无需dither即可多次处理；③插件链增益调整无削顶；④可表示超过0dBFS的信号，方便后期拉回。计算：指数范围-126～+127，理论动态20log10(2^127×(2-2^-23))≈1528dB。37.解释HEVC中SAO（SampleAdaptiveOffset）的原理及作用，并给出边缘补偿与带状补偿的区别。答案：SAO在重建像素进入环路滤波前，根据局部特征添加偏移量，减少振铃与边缘失真。步骤：①划分CTB为4×4块；②选择边缘补偿（EO）或带状补偿（BO）；③EO按0°、90°、45°、135°方向比较相邻像素，归类四边缘类型，传输每类偏移；BO将像素值均匀分为32带，每带传偏移，适用于平缓渐变区。区别：EO针对边缘方向，BO针对幅度带；EO偏移有正负，BO仅正；BO无方向，适合天空等平滑区。38.描述DolbyAtmos母版制作中Bed与Object的区别，并说明ADMBWAV中如何存储Object元数据。答案：Bed为基于声道的传统音床，固定9.1.6或更低，用于环境声与音乐；Object为独立音频流+元数据，含三维坐标、大小、增益，可动态移动。ADMBWAV在iXMLchunk内插入<atmos>段，每条Object含ID、Name、X/Y/Z坐标、Size、Importance，元数据按帧率打包与音频PCM对齐，确保渲染器实时解析。六、计算题（共31分）39.已知某4K60fps10-bit4:2:0视频未压缩码率，求：（1）每秒数据量（GB）；（2）若采用H.265Main10，平均码率50Mb/s，计算压缩比；（3）若存储90min电影，需多大容量（GB）？答案：（1）3840×2160×10×1.5×60÷8÷1024÷1024÷1024=8.86GB/s（2）50×1000÷(8.86×8000)=0.000705，压缩比1:1417（3）50÷8×5400÷1024=33.2GB40.音频系统需要同时录制32路96kHz24-bit信号，计算：（1）每秒数据量（MB）；（2）若采用FLAC无损压缩平均节省45%，录制3小时需多少GB？（3）若通过千兆网传输，实际可用带宽900Mb/s，是否支持实时传输压缩流？答案：（1）96000×24×32÷8÷1024÷1024=8.79MB/s（2）8.79×0.55×10800÷1024=51.2GB（3）900Mb/s=112.5MB/s＞8.79×0.55=4.83MB/s，支持。41.某直播场景上行带宽仅6Mb/s，需同时传输1080p30视频与48kHz立体声，视频采用H.264HighProfile，音频AAC-LC，求：（1）若音频分配128kb/s，视频目标码率；（2）若视频实际压缩比达到1:120，求未压缩码率；（3）若关键帧间隔2s，GOP=60，求平均I帧大小占比（假设CBR）。答案：（1）6000-128=5872kb/s（2）5.872×120=704.64Mb/s（3）I帧大小=5.872×2÷(60/30)=0.391Mb，占比0.391/(5.872×2)=3.33%七、综合设计题（共30分）42.设计一套低延迟4K远程制作系统，要求：①端到端延迟≤100ms；②支持Tally、Intercom、PTZ控制；③主备冗余；④使用公共互联网。请给出：（1）视频音频编码参数与传输协议；（2）网络拓扑与冗余策略；（3）时钟同步方案；（4）延迟预算表（分解采集、编码、传输、解码、渲染）。答案：（1）视频：HEVCMain10，4:2:210-bit，码率30Mb/s，GOP=1s，低延迟B=0，tune=zerolatency；音频：Opus48kHz24-bit，码率128kb/s，frame=10ms；传输：SRT（Caller-Listener），AES-256，PB=0，latency=60ms，ARQ=on。（2）拓扑：制作端双10Gb/s光纤，主备SRT流走不同ISP，云端SFU中继，接收端双网卡Bonding；冗余：RTP+FEC20%，SRT重传+无缝切换。（3）时钟：PTP（IEEE1588v2）Grandmaster置于制作端，接收端Slave锁相，音频WordClock同步，视频Genlock通过PTP衍生。（4）延迟预算：采集5ms，编码25ms，传输30ms，解码25ms，渲染10ms，缓冲10ms，总计105ms，通过优化编码线程与GPU流水线可压至95ms。43.某剧院需部署沉浸式3D音频系统，扬声器布局为64路，要求：①基于Ravenna网络；②支持ADMBWAV播放；③实时渲染32路Object；④冗余切换<50ms。请给出：（1）硬件架构图（文字描述）；（2）软件渲染引擎选型与插件接口；（3）冗余机制；（4）测试方案。答案：（1）主备两台RavennaPCIe音频接口，64×64I/O，通过冗余交换机堆叠，扬声器接功放带AES3备份，控制面走OSC。（2）引擎：Reaper+AtmosProductionSuite，插件：ADMImportExtension，实时渲染32Object到64声道，使用VBAP+DistanceCue，DSPoffload到GPU。（3）冗余：Ravenna冗余流A/B，自动MSRP路径切换，Reaper通过ReaRoute双实例，心跳检测<20ms，失败时ASIO驱动无缝切换，功放AES3自动选主。（4）测试：注入32Object正弦扫频，记录64路脉冲响应，对比主备切换瞬态，使用ACMP测量RT60与定位误差，要求切换噪声<-60dBFS，定位偏差<2°。八、案例分析题（共25分）44.某次演唱会多机位录制出现音画不同步，后期发现机位A比机位B音频延迟200ms，且机位A视频存在25Hz灯光频闪条纹。请分析：（1）可能原因；（2）现场预防措施；（3）后期修复流程（含软件与参数）。答案：（1）原因：①机位A使用长GOP导致解码延迟；②音频接口缓冲区设置过大；③灯光频率与快门角度不匹配，180°@24fps=1/48s，与50Hz灯光差拍。（2）预防：统一使用ALL-Intra100Mb/s，音频接口Buffer=64samples，Genlock锁相，快门角度172.8°=1/50s，灯光改用高频PWM>1kHz。（3）修复：DaVinciResolve导入，Sync按波形对齐，机位A音频-200ms；去频闪：TemporalNR启用运动补偿，Threshold=30，Motion=0.5，加32-bitfloat复制层，使用OFXFlickerFree，频率=25Hz，平滑=0.8，渲染ProRes4444XQ，交付。45.某教育平台直播出现卡顿，统计发现高峰丢包率8%，RTT=200ms，用户端带宽波动大。请给出：（1）根因分析；（2）编码端自适应算法；（3）播放器缓冲策略；（4）CDN边缘优化方案。答案：（1）根因：上传链路拥塞，ISP抖动，CDN边缘未命中，TCP队头阻塞。（2）编码：采用H.264+RTMP，启用CBR→VBR切换，动态GOP=1-4s，码率阶梯：4.5→3→1.5Mb/s三档，基于RTMPSenderReport丢包率>5%降档，<2%升档，步长0.5Mb/s。（3）播放器：首帧缓冲1s，之后动态缓冲=3×RTT+0.5s，启用HEVCoverDASH，ABR切换阈值：当前带宽×1.2>下档码率且持续5s则升档，丢包>3%立即降档。（4）边缘：启用QUIC+BBR，边缘节点下沉至城域网，TCPFastOpen，预加载热点片段，启用多路径RedundantTransfer，丢包重传<50ms。九、论述题（共25分）46.论述AICodec（如NeuralCodec）与传统信号处理Codec在音频编码中的差异，并从复杂度、延迟、质量、泛化性、部署成本五个维度对比，给出未来五年发展趋势预测。答案：差异：传统Codec基于心理声学模型+线性变换+熵编码，结构固定；AICodec采用端到端神经网络（如SoundStream、EnCodec），在潜空间量化，用对抗损失提升感知质量。对比：①复杂度：AI编码端100×RTF，解码端5×RTF；传统<0.1×RTF；②延迟：SoundStream可低至5ms，优于AAC-LC20ms；③质量：AI在极低码率（6-12kbps）感知质量高0.5MOS，高码率差异缩小；④泛化性：AI对音乐、语音通用，但对训练集外乐器可能出现artifact；⑤部署成本：AI需GPU/NPU，边缘设备功耗高，传统DSP即可。预测：未来五年，AICodec将下沉至手机SoC，通过INT4量化+NAS搜索，编码端RTF<1，解码端<0.1，标准化组织将启动AICodec标准化工作，形成混合架构：传统低延迟框架+AI感知增强，实现6kbpsCD音质，2028年规模商用。47.结合SMPTEST2110标准，论述在IP化制播中如何确保视频、音频、辅助数据三流同步，并给出PTP时钟故障时的应急策略。答案：同步机制：①统一PTP（IEEE1588v2）Grandmaster，域号127，时钟类6，精度<1μs；②视频ST2110-20采用RTP时间戳，帧级对齐PTP；音频2110-30采用采样计数，48kHz对应20.83μs/采样；辅助2110-40按帧计数；③SDP文件中描述mediaclock与PTP关系，使用RTCPSR报告漂移，NMOSIS-04注册。故障应急：A.PTPGrandmaster失效，BestMasterClock算法自动切换备机，时间类248→6，切换<1s；B.若全网PTP断链，启用LastKnownClockHoldover，OCXO保持±1ppm，持续30min；C.录制环节启用本地Genlock，切换至FrameSync，保证画面不撕裂；D.直播环节插入SlipSwitch，允许±5line漂移，通过音频采样率转换隐藏漂移；E.监控端启用TLV-Capture，记录RTP偏移，后期对齐。十、实操题（共20分）48.请在FFmpeg中完成以下任务，写出完整命令与参数解释：（1）将4K50fpsProRes4444XQ文件转码为H.26510-bit4:2:2，码率80Mb/s，GOP=48，tune=grain，同时保留时间码与色彩元数据；（2）将48kHz24-bitWAV转为Opus128kb/s，帧长20ms，启用FEC；（3）将上述视频音频封装为MKV，并添加章节信息（chapter.txt）；（4）验证输出文件完整性，提取第一帧为PNG，并打印所有流信息。答案：（1）ffmpeg-iin.mov-c:vlibx265-pix_fmtyuv422p10le-b:v80M-g48-x265-params"keyint=48:min-keyint=1:tune=grain:repeat-headers=1:colorprim=bt2020:transfer=smpte2084:colormatrix=bt2020nc"-time