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第1章 声音与数字1

1.1 声音的物理性质1

1.1.1 声压级3

1.1.2 谐波4

1.2 数字基础5

1.2.1 各种数制6

1.2.2 二进制7

1.2.3 二进制编码9

1.2.4 加权二进制编码10

1.2.5 无加权二进制编码11

1.2.6 2的补数11

1.3 布尔代数14

1.4 模拟对数字17

第2章 数字音频基础20

2.1 离散时间采样20

2.2 采样定理21

奈奎斯特频率22

2.3 混叠27

2.4 量化30

2.4.1 信号-误差比（Signal-to Error Ratio）31

2.4.2 量化误差36

2.4.3 其他结构38

2.5 抖动（Dither）39

抖动的类型44

第3章 数字音频录音50

3.1 脉冲编码调制50

3.2 抖动发生器53

3.3 输入低通滤波器54

3.4 采样保持电路56

3.5 模拟-数字转换器59

3.5.1 逐次渐进型A/D转换器64

3.5.2 过采样A/D转换器66

3.6 录音处理68

3.7 信道编码69

3.7.1 简单编码73

3.7.2 群码75

3.7.3 编码的各种应用79

第4章 数字音频还音81

4.1 还音过程81

4.2 数字-模拟转换器83

4.2.1 权电阻数字-模拟转换器86

4.2.2 R-2R梯形数字-模拟转换器87

4.2.3 过零失真88

4.2.4 高比特D/A转换90

4.3 输出采样-保持电路91

4.4 输出低通滤波器94

4.5 冲激响应95

4.6 数字滤波器99

FIR过采样滤波器102

4.7 噪声整形105

4.8 输出处理107

4.9 其他编码架构108

4.9.1 浮点系统108

4.9.2 块浮点系统110

4.9.3 非均匀压扩系统111

4.9.4 μ律和A律压扩112

4.9.5 差分PCM系统113

4.9.6 预测差分编码114

4.9.7 增量调制114

4.9.8 自适应增量调制116

4.9.9 压扩预测增量调制118

4.9.10 自适应差分脉冲编码调制118

4.10 时基校正120

4.10.1 时基抖动120

4.10.2 眼图121

4.10.3 接口时基抖动和采样时基抖动122

4.10.4 机械存储媒体中的时基抖动124

4.10.5 数据传输中的时基抖动125

4.10.6 转换器中的时基抖动127

第5章 错误纠正132

5.1 错误的来源133

5.2 对错误的数量化135

5.3 错误纠正的目标136

5.4 错误检测137

5.4.1 单比特奇偶校验138

5.4.2 ISBN140

5.4.3 循环冗余校验编码141

5.5 纠错编码146

5.5.1 分组码147

5.5.2 汉明码149

5.5.3 卷积码152

5.5.4 交织154

5.5.5 互交织156

5.6 里德-所罗门编码157

5.7 互交织里德-所罗门编码（CIRC）162

CIRC性能标准165

5.8 乘积码168

5.9 错误隐藏170

5.9.1 内插170

5.9.2 静音172

5.9.3 复制172

第6章 光盘媒体173

6.1 光学现象173

6.1.1 衍射176

6.1.2 光学系统的分辨率178

6.1.3 偏振179

6.2 光媒体的设计182

6.3 不可擦写光媒体183

6.3.1 只读光存储183

6.3.2 只写一次的光记录186

6.4 可擦写光媒体187

6.4.1 磁光记录187

6.4.2 相变光记录190

6.4.3 染料聚合物可擦除光记录191

6.5 用于影院胶片的数字音频191

第7章 CD194

7.1 发展194

7.2 概述195

7.3 盘片设计197

7.3.1 盘片的光学技术规范197

7.3.2 数据编码201

7.4 播放机的光学设计205

7.4.1 激光头205

7.4.2 自动聚焦设计208

7.4.3 自动跟踪设计209

7.4.4 单光束激光头211

7.4.5 激光头控制212

7.5 播放机的电气设计213

7.5.1 EFM解调制213

7.5.2 错误检测和纠正216

7.5.3 输出处理217

7.6 子码217

7.7 光盘制造221

7.7.1 预母盘处理222

7.7.2 母盘制作223

7.7.3 电铸成型224

7.7.4 盘片复制225

7.8 其他可选的CD格式227

7.8.1 CD-ROM228

7.8.2 CD-R233

7.8.3 CD-RW241

7.8.4 CD-MO243

7.8.5 CD-i243

7.8.6 图片CD244

7.8.7 CD+G和CD+MIDI244

7.8.8 CD-3245

7.8.9 视频CD245

7.9 超级音频CD246

7.9.1 光盘设计247

7.9.2 DSD调制249

7.9.3 DST无损编码253

7.9.4 播放机设计254

第8章 DVD255

8.1 发展与概述255

8.2 光盘设计258

8.2.1 光盘的光学规格259

8.2.2 光盘制造与播放262

8.2 3 光学播放266

8.3 数据编码267

8.3.1 里德-所罗门乘积码269

8.3.2 EFMPlus调制270

8.4 通用盘片格式桥（Universal Disc Format Bridge,UDF Bridge）270

8.5 DVD-视频273

8.5.1 DVD-视频中的视频编码273

8.5.2 DVD-视频中的音频编码275

8.5.3 DVD-视频的播放功能278

8.5.4 DVD-视频的编创（Authoring）280

8.5.5 为DVD-视频开发人员准备的概要281

8.6 DVD-音频286

8.6.1 DVD-音频编码和声道选项287

8.6.2 DVD-音频光盘内容292

8.6.3 为DVD-音频开发者准备的概要295

8.7 其他可选的DVD格式300

8.7.1 DVD-ROM301

8.7.2 DVD-R和DVD+R302

8.7.3 DVD-RW和DVD+RW304

8.7.4 DVD-RAM305

8.8 DVD内容保护306

8.8.1 DVD-视频的复制保护307

8.8.2 DVD-音频的复制保护309

8.8.3 对可记录媒体的内容保护310

8.8.4 安全数字传输310

8.8.5 DVD水印311

8.9 HD DVD311

第9章 蓝光313

9.1 发展与概述313

9.2 光盘容量315

9.3 BD-ROM播放机的各种描述文件（Profiles）316

9.4 光盘设计317

光盘的光学规格320

9.5 光学拾取头设计321

9.6 光盘制造323

9.7 BD-ROM规格325

9.8 音频编解码器327

9.9 视频编解码器331

9.10 调制和纠错332

9.11 音频-视频的流格式和目录335

9.12 蓝光的UDF文件系统339

9.13 HDMV和BD-J应用编程模式339

9.14 蓝光3D341

9.15 区域播放码341

9.16 内容保护342

9.17 蓝光可记录格式346

AVCHD格式348

第10章 低比特率编码：理论与评价349

10.1 感觉编码349

10.2 心理声学350

10.3 人耳的生理机能与临界频带354

10.4 听觉门限与遮蔽358

时域遮蔽362

10.5 心理声学模型364

10.5.1 扩散函数366

10.5.2 纯音度366

10.6 感觉编码的基本原理367

10.7 时域与频域中的感觉编码369

10.7.1 子带编码371

10.7.2 变换编码375

10.8 滤波器组378

10.8.1 正交镜像滤波器379

10.8.2 混合滤波器380

10.8.3 多相滤波器380

10.8.4 MDCT382

10.9 多声道编码383

10.10 串联的编解码器385

10.11 频谱带复制386

10.12 感觉编码的性能评价387

10.12.1 批判式聆听391

10.12.2 聆听测试的方法和标准394

10.12.3 聆听测试的统计评估399

10.13 无损数据压缩400

10.13.1 熵编码401

10.13.2 音频数据压缩403

第11章 低比特率编码：编解码器的设计408

11.1 早期的编解码器408

11.2 MPEG-1音频标准409

MPEG比特流格式411

11.3 MPEG-1层Ⅰ413

MPEG-1层Ⅰ实现的例子415

11.4 MPEG-1层Ⅱ418

11.5 MPEG-1层Ⅲ（MP3）421

11.5.1 MP3的比特分配与霍夫曼编码423

11.5.2 MP3立体声编码425

11.5.3 MP3解码器的优化425

11.6 MPEG-1心理声学模型1426

11.7 MPEG-1心理声学模型2429

11.8 MPEG-2音频标准433

11.9 MPEG-2AAC435

11.9.1 AAC主描述文件436

11.9.2 AAC分配环路438

11.9.3 AAC时域噪声整形439

11.9.4 AAC的各种技术和性能441

11.10 ATRAC编解码器441

11.11 感觉音频编码（Perceptual Audio Coding,PAC）编解码器446

11.12 AC3（Dolby Digital）编解码器448

11.12.1 AC-3概述449

11.12.2 AC-3的工作原理451

11.12.3 AC-3的指数策略和比特分配452

11.12.4 AC-3多声道编码455

11.12.5 AC-3比特流和解码器457

11.12.6 AC-3的各种应用和扩展459

11.13 DTS编解码器460

11.14 Meridian无损打包463

第12章 用于传输的语音编码467

12.1 语音编码的准则与概述467

12.2 波形编码和声源编码469

12.3 人类语音471

12.4 声源-滤波器模型474

12.5 通道、共振峰和正弦编解码器474

12.6 预测语音编码477

12.7 线性预测编码480

12.8 码激励线性预测483

12.8.1 CELP编码器和解码器485

12.8.2 CELP码本487

12.8.3 矢量量化488

12.8.4 CELP编解码器的一些例子489

12.9 可伸缩语音编码489

G.729.1与MPEG-4可伸缩编解码器491

12.10 带宽扩展493

12.11 回声消除497

话音活动检测498

12.12 变比特率498

12.13 语音识别498

12.14 Speex编解码器499

12.15 语音编解码器的定量化性能500

12.16 语音编码标准501

第13章 音频互连503

13.1 音频接口503

13.2 SDIF-2互连504

13.3 AES3（AES/EBU）专业接口507

13.3.1 AES3的帧结构508

13.3.2 AES3通道状态块509

13.3.3 AES3实现512

13.4 AES10（MADI）多声道接口514

13.5 S/PDIF消费级互连515

串行复制管理系统518

13.6 高清晰度多媒体接口（HDMI）和 DisplayPort520

13.7 音乐设备数字化接口（MIDI）520

13.8 AES11数字音频参考信号521

13.9 AES18用户数据通道525

13.10 对音频设备进行控制的AES24526

13.11 采样速率转换器526

13.12 光缆互连528

13.12.1 光纤线缆529

13.12.2 连接与安装532

13.12.3 设计示例534

第14章 个人计算机音频535

14.1 PC总线与接口535

IEEE 1394（火线）537

14.2 数字传输内容保护（DTCP）540

14.3 通用串行总线（USB）541

14.4 声卡与板载音频544

14.4.1 音乐合成545

14.4.2 环绕声处理546

14.4.3 音频编解码器'97（Audio Codec'97,AC'97）547

14.5 高清晰度音频（HD Audio）549

14.6 Windows DirectX API551

14.7 文件格式552

14.7.1 WAV和BWF553

14.7.2 MP3、AIFF、QuickTime和其他文件格式555

14.8 开放媒体框架交换（OMFI）558

14.9 高级编创格式（AAF）559

14.10 素材交换格式（MXF）561

14.11 AES31561

14.12 数字音频提取562

14.13 闪存565

14.14 硬盘驱动器566

14.14.1 磁性记录566

14.14.2 硬盘设计567

14.15 数字音频工作站570

14.15.1 音频软件应用程序571

14.15.2 专业应用573

14.15.3 用于视频工作站的音频575

第15章 电信与互联网音频577

15.1 电话服务577

15.1.1 ISDN579

15.1.2 非对称数字用户线（ADSL）581

15.2 蜂窝移动通信583

15.3 网络和文件传输583

15.3.1 以太网586

15.3.2 异步传输模式（ATM）587

15.3.3 蓝牙588

15.3.4 IEEE 802.11无线局域网（Wi-Fi）592

15.3.5 媒体网（MediaNet）593

15.4 互联网音频593

15.4.1 因特网话音（VoIP）596

15.4.2 数字版权管理597

15.4.3 音频加密599

15.4.4 音频水印601

15.4.5 音频指纹603

15.5 音频的流传输605

15.5.1 用于流传输从G2音乐编解码器607

15.5.2 音频网播609

15.6 MPEG-4音频标准610

15.6.1 MPEG-4的交互性612

15.6.2 MPEG-4音频编码613

15.6.3 MPEG-4版本618

15.6.4 MPEG-4编码工具622

15.7 MPEG-7标准623

第16章 数字广播与电视625

16.1 卫星通信625

直播卫星629

16.2 数字音频无线电广播630

16.2.1 数字音频播送631

16.2.2 频率空间633

16.2.3 数据压缩634

16.2.4 技术上需要考虑的事项635

16.3 Eureka 147宽带数字广播638

16.4 带内数字广播642

16.5 高音质广播（HD Radio）645

16.5.1 高音质广播FM-IBOC646

16.5.2 高音质广播AM-IBOC650

16.6 直播卫星广播654

Sirius XM广播公司655

16.7 数字电视（DTV）656

数字电视与ATSC概述657

16.8 视频数据压缩658

16.9 MPEG-1和MPEG-2视频编码660

16.9.1 MPEG-1视频标准667

16.9.2 MPEG-2视频标准667

16.10 ATSC数字电视669

16.10.1 ATSC显示格式和技术规格670

16.10.2 DTV实现673

第17章 数字信号处理675

17.1 数字信号处理基础675

DSP应用676

17.2 离散系统677

17.2.1 线性与时不变性677

17.2.2 冲激响应与卷积678

17.2.3 复数682

17.3 数学变换682

17.4 单位圆与收敛域687

17.4.1 极点与零点687

17.4.2 DSP元件689

17.5 数字滤波器690

17.5.1 FIR滤波器691

17.5.2 IIR滤波器695

17.5.3 滤波器应用698

17.6 误差的来源和数字抖动700

17.7 DSP集成电路702

17.7.1 处理器体系结构703

17.7.2 定点与浮点705

17.8 DSP编程707

17.8.1 滤波器编程708

17.8.2 德州仪器（Texas Instruments）公司的代码709

17.8.3 摩托罗拉（Motorola）公司的代码710

17.8.4 德诺半导体（Analog Devices）公司的SHARC代码713

17.9 专门的DSP应用714

17.9.1 数字延时效果715

17.9.2 数字混响716

17.9.3 数字调音台719

17.9.4 扬声器校正721

17.9.5 噪声移除722

第18章 ∑-△转换与噪声整形725

18.1 ∑-△转换725

18.1.1 △调制727

18.1.2 ∑-△调制730

18.1.3 对一阶∑-△调制器的分析731

18.1.4 高阶噪声整形733

18.2 空闲音和有限周波734

18.3 使用二阶噪声整形的1比特D/A转换735

18.4 带有三阶噪声整形的多比特D/A转换器739

18.5 带有准四阶噪声整形的多比特D/A转换742

18.6 ∑-△A/D调制器744

18.6.1 ∑-△A/D调制器概述745

18.6.2 数字滤波和抽取747

18.7 ∑-△A/D转换器芯片752

18.8 ∑-△D/A转换器芯片754

18.9 ∑-△A/D-D/A转换器芯片755

18.10 对非过采样的量化噪声进行噪声整形755

18.10.1 心理声学优化的噪声整形757

18.10.2 埋置数据技术762

附录 采样定理764

参考文献768