数字音频复习材料

第一章

一.数字音频今后的发展方向：

第一，提高数字声质量，主要体现在媒体母版的制作

第二，降低传输信息比特率

第三，利用计算机对音频压缩算法进行仿真研究的运算量和对存储容量做出估算二.数字音频技术应用领域：1.音响产品2.声音制作系统3.多媒体应用4.广播电视数字化5.通讯

三.信源：把信息转换为原始的模拟视音频电信号，如话筒、摄像机。

信宿：把视音频电信号还原成相应的信息，如音箱、电视机。

信道：信息传输的通道，分为有线信道和无线信道。

四.数字磁带录音机（DAT）：数字磁带录音机是运用数字技术进行记录和重放的磁带录音机。它可分为旋转磁头式和固定磁头式两类。

旋转磁头式是利用一个脉冲编码调制(PCM) 处理器把模拟声频信号变为数字信号后转换为伪视频信号，再用U-matic或专业用VHS录像机进行记录

五.爱迪生的留声机是纯机械录音技术，在这之后，录音技术发展为光学录音、磁性录音和电子录音

光学录音——早期应用在有声电影的研究上，在电影胶片的一侧有一条窄条，叫做声带，播放时，由播放机转变为同步的声音信号予以伴音

磁性录音——电磁转换原理，将声音记录在磁带或其他磁性材料上的方法

电子录音——将声音变化引起的磁信号的变化转换为微弱的电流变化，利用电子放大器将电流放大，从而得到记录声音的电信号

六.

七.其他编码

1.比特编码

2.子带编码

3.DCT离散余弦变换编码

4.ATRAC自适应变换听觉编码

5.MUSICAM 掩蔽模型通用子带综合编码和复用

6.AC-3，Audio Code Number 3 Dolby Digital（Surround）

八.广播电视数字化

1.数字卫星电视广播：采用欧洲DVB-S传输方式，其中声音为MPEG-1中LayerⅠ，LayerⅡ数字音频编码格式，是采用MUSICAM（掩蔽模型的通用子带综合编码和复用）来实现的。

2.数字有线电视广播：采用欧洲DVB-C传输方式，其中声音为MPEG-1，LayerⅠ，LayerⅡ音频编码格式。

3.数字地面电视广播：DVB-T采用DVB传输方式，其中声音为MPEG-1数字音频编码格式，

采用MUSICAM （掩蔽模型的通用子带综合编码和复用）来实现的。

另外一种是采用美国ATSC 传输方式，其中声音为Audio Code Number 3-Dobly Digiotal （Surround ）编码格式，简称AC-3。

4.数字声音广播：DAB 已应用于VHF 频段的数字音频广播。其中声音压缩编码采用MUSICAM （掩蔽模型的通用子带综合编码和复用）。

DRM 制式已应用于中短波波段的数字声广播。声音压缩编码为高级音频编码MPEG-2AAC （Advanced Audio Coding ），码激励线性预测CELP （Code Excited Linear Predictive ）技术，可使立体声比特率降为48kbit/s ，语言为20kbit/s 。

第二章

∙

数字化： 将时间域幅度上连续变化的声音变换为脉冲数据的过程 ∙

比特： 用高、低两种电平表示脉冲序列中的基本单元 ∙

字节： 一个字节等于8位二进制 ∙

ADC （A/D ） ：Analogue Digital Conversion 模数变化，用一系列数码来代替连续变化的声音

数字音频技术的优势：

① 抗干扰能力强，适合远距离传输和多代复制；

② 节省存储空间和成本；

③ 便于与电脑结合进行处理和存储；

④ 易于加密处理；

⑤ 便于与其它网络结合。

1.采样的实现

◆ 采样又称取样或抽样，是指每隔一定的时间间隔，抽取信号的一个瞬时幅度值。这

样就把时间上连续变化的无限个样值变成离散的有限个样值。

◆ 脉冲序列的频率采样频率fs (sampling rate) ，即每秒钟采样的样点数。

◆ 采样的过程也可以看成是脉冲信号与模拟信号相乘的过程，所以也被叫做脉冲幅度

调制过程。（PAM ）

2.采样定理(奈奎斯特定理)

◆ 采样频率要大于或等于被采样信号最高频率的2倍，就可以无失真地恢复出原始的

模拟信号。fs ≥ 2fm 。 否则，采样后的信号频谱会发生混叠现象。

∙ 理想的滤波器 ：1.平坦的通带 2.陡直的滤波特性 3.无穷大的阻带衰减

∙ 实际的滤波器 ：1.通带不是完全平坦 2.有比较温和的过渡带

量化 ：把幅度上连续变化的样本值离散化，变换为有限个样本值。

量化精度

⏹ 量化级数 M

⏹

⏹ 量化步长 ∙ 量化步长越小。

M 2

=

量化噪声（量化误差）

量化误差即为采样值与量化值之间的差值。

∙量化位数越多，量化噪声越小。

∙量化位数与最大量化信噪比之间的关系：S/N=6.02N+1.76 dB

每增加一个量化比特，信噪比提高6dB. 信噪比，即SNR（Signal to Noise Ratio），又称为讯噪比。狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比

降低量化噪声的方式：提高采样频率

编码:将量化后的数值用二进制码表示，这一过程称为编码。

编码的实现可用逐次逼近、积分电路完成

总结PCM的三个步骤：1. 采样：时间离散化2. 量化：幅值离散化3. 编码：数值二值化数码速率

∙一个模拟信号的采样频率是48KHz，量化比特是16bit，求其数据率？

∙数码速率＝采样频率×量化比特(bps)=0.768Mbit/s

∙结论：数据率的大小取决于采样频率和量化比特。

D/A变换: 1.电阻加权D/A变换器2.超采样变换:在原相邻的两个样本值之间插入3个新样本值.采样频率增高，低通滤波器的过渡带加宽

2.2纠错编码

基本概念 1.信息码元——指进行差错编码前送入的原始信息编码。

2.监督码元——指经过差错编码后在信息码元基础上增加的冗余码元。

纠错编码原理:1.ARQ检错重发2.FEC前向纠错3.HEC混合纠错4.误码校正思想：在信息码内增加一定数目的监督码元，与信息码间建立某种检验关系，一旦这种关系被破坏，可以发现并给予纠正

纠错码

纠错码的功能:1.纠错能力强，即能纠正的误码量大2.易于电路实现

纠错码的分类：1.简单检错码——奇偶监督码2.线性分组码——里德-所罗门码3.卷积码

奇偶监督码:只有一个校验码元

∙偶监督码：补充监督码后，所有的比特1的个数应为偶数

∙奇监督码:补充监督码后，所有的比特1的个数应为奇数

里德-所罗门码（RS码）

线性分组码，以1个单元进行处理（1个单元可以为1个比特也可以为8个比特）

纠错码由信息单元和监督检验单元两部分组成，用[n、k]符号表示。

n表示纠错码共有n个单元,k表示其中有k个单元的信息码,n-k=r表示监督检验单元数2.3交织/去交织

∙交织:对编码后的数码流改变其顺序，恢复时再按原来的顺序重排

∙经交织变换后的码流产生的群误差在接收处去交织后成为随机误码，使得纠错码的纠错能力能够校正。

∙交织与纠错码的结合极大地提高了误码校正能力

2.4 数据补偿

∙当数据丢失导致播放机不能正常运行或出现连续噪声时，采用填补数据的方法来弥补丢失的数据，使播放器能够正常工作

∙静音（无声法）:将丢失或未纠正的错误样值设为零

∙插值:建立在交织/去交织技术的基础上