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第1章 声音和数字 1

1．1 关于声音的基本知识 1

1．1．1 声音的产生与传播 1

1．1．2 声压 2

1．1．3 谐音 3

1．2 数字基础 3

1．2．1数制 3

1．2．2 二进制系统 5

1．3 二进制编码 5

1．3．1加权二进制编码 6

1．3．2非权值二进制码 6

1．4 二进补码 7

1．5布尔代数 8

1．6模拟与数字 11

第2章 数字音频基础 13

2．1离散时间取样 13

2．1．1取样定理 13

2．1．2奈奎斯特频率 14

2．1．3混叠 17

2．2量化 18

2．2．1信号误差比 19

2．2．2量化失真 21

2．2．3几种降低量化噪声的方案 22

2．3抖动 22

2．3．1采用抖动信号的效果 23

2．3．2抖动的类型 26

2．4结论 29

第3章 数字录音 30

3．1脉冲编码调制 30

3．2抖动发生器 32

3．3输入低通滤波器 32

3．4 A/D变换器 35

3．4．1取样保持电路 35

3．4．2 A/D变换器的技术指标 37

3．4．3 逐次比较型A/D变换器 40

3．4．4过取样A/D变换器 41

3．5 录制处理 43

3．6信道编码 44

3．6．1信道编码的基本概念 44

3．6．2简单编码 47

3．6．3群码 48

3．6．4编码应用 52

第4章 数字音频再生 53

4．1再生处理 53

4．2 D/A变换器 54

4．2．1概述 54

4．2．2权电阻D/A变换器 56

4．2．3 R-2R梯形D/A变换器 57

4．2．4过零失真 58

4．2．5超字长D/A变换 59

4．3输出S/H电路 60

4．4输出低通滤波器 62

4．5冲激响应 63

4．6数字滤波器 64

4．6．1数字滤波器概述 64

4．6．2噪声整形 69

4．6．3输出处理 69

4．7其他编码方法 70

4．7．1 浮点系统 71

4．7．2块浮点系统 72

4．7．3 不一致压缩扩张系统 73

4．7．4μ律和A律压缩与扩张 73

4．7．5差分PCM 74

4．7．6增量调制 75

4．7．7 自适应增量调制 76

4．7．8压缩扩张预测增量调制 77

4．7．9 自适应差分脉冲编码调制 78

4．8 时基纠错 79

4．8．1抖动 79

4．8．2眼图 80

4．8．3取样抖动误差与接口抖动误差的比较 81

4．8．4存储介质中的抖动 82

4．8．5传输抖动 83

4．8．6变换器抖动 84

第5章 纠错技术 88

5．1错误来源 88

5．2错误检测 90

5．2．1单位校验位 91

5．2．2国际标准书号 93

5．3循环冗余校验码 93

5．4纠错编码 98

5．4．1分组码 98

5．4．2卷积码 103

5．5交织处理 105

5．6里德-所罗门编码 108

5．7互交织RS码 111

5．8错误隐藏 115

5．8．1插值 115

5．8．2静音 116

5．9复制 116

第6章 磁带存储 117

6．1数字磁带 117

6．1．1记录带宽 117

6．1．2磁带记录 117

6．1．3符号间干扰 119

6．1．4纵向磁记录 119

6．1．5横向记录 120

6．2静态磁头磁带记录仪 121

6．2．1概述 121

6．2．2DASH记录格式 123

6．3旋转磁头磁带记录仪 125

6．3．1磁带录像机的操作过程 125

6．3．2数字音频处理器 127

6．3．3专业数字视频格式 128

6．3．4 ADAT数字多磁道技术 130

6．3．5 Tascam数字多磁道技术 133

6．3．6旋转磁头的优缺点 134

第7章 数字录音带 137

7．1DAT盒式磁带 137

7．2 DAT模式 138

7．3 DAT硬件设计 139

7．4磁道格式 141

7．5方位记录与自动磁道跟踪 145

7．5．1方位记录 145

7．5．2自动磁道跟踪 145

7．6 8-10调制 146

7．7 DAT纠错 148

7．8串行复制管理系统 150

7．9预录制DAT 151

7．10专业DAT 151

7．10．1DAT界面 151

7．10．2DAT时间码 152

7．10．3专业DAT的特点 153

第8章 光盘存储原理 154

8．1 基本光学知识 154

8．1．1自然光与单色光 154

8．1．2光的折射 155

8．1．3 衍射 156

8．1．4 光学系统的分辨率 157

8．1．5偏振 157

8．2 光盘存储的一般概念 159

8．3 不可擦光盘存储 160

8．3．1 只读光盘存储 160

8．3．2只写一次光盘 161

8．4可擦写光盘 162

8．4．1磁光记录 162

8．4．2相变光记录 164

8．4．3染料化合物记录 165

8．5电影中的数字音频 165

第9章 CD 168

9．1 概述 168

9．1．1 CD系统的发展 168

9．1．2 CD盘 169

9．1．3光盘规格 170

9．2数据编码 172

9．3子码 175

9．4播放器的光学设计 179

9．4．1光接收器 179

9．4．2自动聚焦设计 180

9．4．3自动跟踪系统 181

9．4．4单光束接收器 183

9．4．5接收器控制 184

9．5播放器的电路设计 184

9．5．1 EFM解调 184

9．5．2 检错和纠错 186

9．5．3输出处理 187

9．6 光盘制作 187

9．6．1母带制作 188

9．6．2 母盘制作 188

9．6．3模具制作 189

9．6．4 光盘生产 190

9．7其他CD格式 191

9．7．1 CD-ROM 191

9．7．2 CD-R 195

9．7．3 CD-RW 200

9．7．4 CD-MO 201

9．7．5 CD-i 201

9．7．6 图片CD 203

9．7．7 CD+G和CD+MIDI 204

9．7．8 CD-3 205

9．7．9 VCD 205

9．8 超级音频CD 206

9．8．1概述 206

9．8．2DSD调制 208

9．8．3 播放器设计 209

第10章 感知编码 211

10．1 心理声学 211

10．1．1心理声学概述 211

10．1．2人耳生理系统和临界频段 213

10．1．3闻阈和掩蔽 215

10．2 感知编码原理 219

10．3数据压缩编码 220

10．3．1 子带编码 221

10．3．2变换编码 225

10．3．3滤波器组 225

10．4 MPEG-1音频标准 227

10．4．1 MPEG-1概述 227

10．4．2心理声学模型 230

10．4．3 第Ⅰ层 231

10．4．4第Ⅱ层 234

10．4．5第Ⅲ层 236

10．5 MPEG-2音频标准 238

10．5．1 MPEG-2音频编码与解码 238

10．5．2 MPEG-2 AAC 240

10．6 数字杜比（AC-3）解码器 242

10．7 Apt-X100编码器 248

10．8感知编码器的性能评价 248

10．9结论 251

第11章 DVD 252

11．1 简介 252

11．1．1 从CD到DVD的发展 252

11．1．2 DVD物理参数 254

11．1．3 光盘的制作 255

11．1．4数据编码 258

11．1．5通用光盘格式（UDF） 259

11．2 DVD-Video 262

11．2．1 视频编码 262

11．2．2 音频编码 263

11．2．3 播放特点 264

11．2．4 DVD-Video版权保护 265

11．2．5 DVD-Video总结 266

11．3 DVD-Audio 269

11．3．1 概述 269

11．3．2 编码和声道选项 270

11．3．3 光盘内容 274

11．3．4 版权保护 276

11．3．5 DVD-Audio总结 277

11．4 数据压缩 280

11．4．1 熵编码 281

11．4．2 音频数据压缩 282

11．4．3 MLP 285

11．5 其他DVD光盘格式 287

第12章 袖珍光盘 290

12．1 系统简介 290

12．2 信号格式 291

12．3光盘设计 292

12．4 数据读取 294

12．5 光磁录音和场调制 296

12．6 ATRAC数据压缩 298

12．7 光盘制作 302

第13章 设备互连 304

13．1 音频接口概述 304

13．2 SDIF-2互连 304

13．3 Alesis多信道光学数字接口 306

13．4 AES3（AES/EBU）专业接口 306

13．4．1信道状态数据块 308

13．4．2 执行过程 310

13．5 AES10（MADI）多信道接口 311

13．6 S/PDIF用户互连 312

13．7串行复制管理系统 315

13．8 AES11数字音频基准信号 316

13．9 AES18用户数据信道 318

13．10音频设备的AES24控制 319

13．11 取样速率转换器 319

13．12光缆互连 321

13．12．1光纤系统 321

13．12．2 光缆的结构和参数 322

13．12．3 连接和安装 325

13．12．4结论 327

第14章 计算机音频 328

14．1 PC总线和接口 328

14．1．1 IEEE 1394 Fire Wire 329

14．1．2通用串行总线结构 331

14．2 计算机与音响 333

14．2．1 声卡 333

14．2．2乐器数字界面 334

14．2．3 音乐合成 334

14．2．4 环绕声音处理 335

14．2．5音频编解码器’97 336

14．3 Windows多媒体API和DirectX API 337

14．4 MMX 338

14．5文件格式 338

14．6数字音频读取 341

14．7 硬盘记录 343

14．7．1 系统特性 343

14．7．2硬盘驱动器 344

14．8 PC音频软件应用 347

14．8．1概述 347

14．8．2硬盘编辑 348

14．8．3 视频工作站的音频 349

第15章 因特网音频 351

15．1 计算机网络和文件传输 351

15．1．1电话服务 351

15．1．2 ISDN 353

15．1．3非对称数字用户接入线路 354

15．1．4 计算机网络 355

15．1．5 ATM 357

15．2 因特网和因特网音频 358

15．2．1 因特网概述 358

15．2．2 MP3 360

15．2．3 SDMI 362

15．3 实时音频 363

15．3．1 音频流 363

15．3．2 实时音频G2音乐编解码器 364

15．3．3 音频网络广播 366

15．4 MPEG-4 366

15．4．1 交互操作 367

15．4．2 音频编码 367

15．5 加密和水印 369

第16章 数字广播和数字电视 372

16．1卫星通信 372

16．1．1 概述 372

16．1．2 数字传输 374

16．1．3 直播卫星 375

16．2 数字音频广播 376

16．2．1 传输方法 376

16．2．2 频谱资源 377

16．2．3 技术考虑 378

16．3 Eureka 147/DAB 380

16．4带内数字广播 383

16．4．1 概述 383

16．4．2 美国的数字广播 385

16．4．3 Lucent数字广播 387

16．4．4 感知音频编码 388

16．5 直接卫星广播 389

16．6 数字电视 390

16．6．1 MPEG视频编码 390

16．6．2 ATSC数字电视 396

16．7从现有电视到数字电视的过渡 400

第17章 数字信号处理 403

17．1 数字信号处理概述 403

17．2线性和时不变 404

17．3冲激响应和卷积 404

17．4 数学变换 407

17．4．1复数 407

17．4．2 傅里叶变换和拉普拉斯变换 407

17．4．3 Z变换 410

17．5单位圆和收敛域 410

17．6 DSP芯片 412

17．6．1 概述 412

17．6．2 DSP集成电路 412

17．6．3 DSP编程 414

17．6．4 DSP应用 418

17．7 数字滤波器 425

17．7．1 概述 425

17．7．2 FIR滤波器 426

17．7．3 IIR滤波器 429

17．7．4 滤波器的应用 429

17．7．5 误差分析 431

第18章 ∑-△变换和噪声整形 433

18．1 ∑-△变换 433

18．1．1 ∑-△调制 434

18．1．2 闲置输出 438

18．2 具有噪声整形的D/A变换 439

18．2．1 具有二阶噪声整形的1比特D/A变换 439

18．2．2 三阶噪声整形的多比特D/A变换 441

18．2．3 准四阶噪声整形的多比特D/A变换 444

18．3∑-△A/D变换 445

18．3．1 ∑-△ A/D调制器 446

18．3．2 抽取滤波器 448

18．3．3 ∑-△A/D变换器芯片 450

18．3．4 ∑-△A/D-D/A变换器芯片 452

18．4 非过取样量化误差的噪声整形 452

18．4．1最佳感知噪声整形 453

18．4．2 数据掩藏技术 456

18．5 结论 458

附录A取样原理 459