数字网络音频系统原理与工程设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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彭妙颜，周锡韬，徐海 著

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• 数字音频
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• 音频工程
• 信号处理
• 数字信号处理
• 音频技术
• 通信工程
• 多媒体
• 工程设计

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121283239

版次：1

商品编码：11904180

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：448

字数：735000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为大专院校声频工程、音响技术、录音技术、电化教育（教育技术）、应用电子技术及影视舞台音响等专业相关课程的教材或参考教材，也可供从事上述专业的设计、生产、研发人员及工程技术人员参考。由于书中大量深入浅出的讲述和实例，因而也适合工厂企业、机关学校、文艺团体、娱乐场所、体育场馆、剧场影院、音乐厅、广播电视、声像制作和电化教学（教育技术）等部门从事声频（音响）技术和管理工作人员及广大音响爱好者阅读。
　　本书侧重数字音频工程方面，讲述音频工程应用的数字音频设备以及由这些设备组成的数字音频扩声系统和录音系统的结构、原理、设计、系统集成和测量等内容，并立举了*新的工程实例。笔者长期从事音频工程的教学、科研、设计、检测和工程实践，与音频设备生产企业和工程企业合作广泛，能较好地反映当今国内外数字音频工程领域方面的新技术、新工艺、新设备和新的设计理念。

内容简介

　　本书在讲述数字音频网络基本原理的基础上，重点讲述数字音频网络工程的结构、原理、设计和系统集成等内容。特别在数字音频处理、数字网络音频系统、数字电影、声像光机表演控制和声像实时跟踪等领域充实了丰富的新内容和工程实例，涵盖了剧场、影院、体育场馆、会展中心、智能化会议厅、数字录音棚、主题公园和旅遊景点声光像表演等扩音、录音和控制系统。

作者简介

　　彭妙颜教授，硕士生导师，广州大学声像与灯光技术研究所所长，广东中南声像灯光设计研究院院长，广东省声像灯光科技促进会会长，全国剧场标准化技术委员会和国家文化娱乐场所标准化委员会委员。参与制订《公共广播系统工程技术规范》等5项国家标准；公开出版《智能照明与艺术照明系统工程》、《数字声频设备与系统工程》等专著16部；参与各类音视频灯光工程设计和技术指导百余项；主持完成国家、省、部、市科研项目多项，获国家？育部科技进步二等奖。

目录

第一章 数字音频技术基础................................................................................................................................. 1
第一节 音频系统的组成和分类.................................................................................................................. 1
一、音频系统的组成................................................................................................................................. 1
二、音频系统的分类................................................................................................................................. 1
第二节 单声、立体声与环绕声.................................................................................................................. 3
一、单声道和双声道立体声..................................................................................................................... 3
二、环绕声的基本概念............................................................................................................................. 3
第三节 模拟音频系统.................................................................................................................................... 5
第四节 数字音频技术基础........................................................................................................................... 8
一、音频信号的数字化............................................................................................................................. 8
二、数字信号的几个概念......................................................................................................................... 9
三、数字音频信号的处理流程及关键技术........................................................................................... 12
四、数字信号传输技术........................................................................................................................... 14
五、数字音视频接口标准....................................................................................................................... 16
第五节 数字信号传输线缆......................................................................................................................... 28
一、同轴电缆........................................................................................................................................... 28
二、光纤................................................................................................................................................... 29
三、双绞线............................................................................................................................................... 30
第二章 音频录放设备........................................................................................................................................ 31
第一节 音频录放设备的分类..................................................................................................................... 31
第二节 电唱机............................................................................................................................................... 32
一、电唱机的分类和结构原理............................................................................................................... 32
二、电唱机的应用................................................................................................................................... 33
第三节 磁带录音机...................................................................................................................................... 33
一、磁带录音机的分类........................................................................................................................... 33
二、模拟磁带录音机............................................................................................................................... 33
三、数字磁带录音机............................................................................................................................... 34
第四节 激光唱机........................................................................................................................................... 35
一、CD的原理及规格............................................................................................................................. 35
二、CD机的结构及功能...........................

前言/序言

　　音频领域当今正处在由“模拟音频”全面地向“数字音频”过渡的转折时期。不论是家用音响还是专业音响领域，音频技术数字化已是一股不可逆转的潮流。这对于从事音频设备和音频系统设计、生产、销售、安装、调试、维修、管理和操作使用的这支庞大的技术队伍，包括专业人士、兼职人士和业余爱好者在内，都已切身感受到数字化这股大潮带来的冲击，从而迫切希望尽快掌握新技术以迎接挑战。本书希望能在这方面发挥一点微薄的力量。
　　作者于2006 年编著出版的《数字声频设备与系统工程》一书曾作为广州大学“音视频与艺术照明工程”专业本科教材，并公开发行。时间一晃近十年，数字音频技术的飞速发展，特别是网络传输技术的发展，促使我们有必要在《数字声频设备与系统工程》一书的基础上充实更新，重新编写这本名为《数字网络音频系统原理与工程设计》的新书。
　　数字音频涵盖的范围很广，涉及通信、广播、计算机等许多学科领域。考虑到市面上有关“数字音频技术”、“数字信号处理”等一类专门讲述数字音频基础理论的教材和书刊数量较多，本书以有限的篇幅，将把侧重点放在数字音频工程方面，讲述音频工程应用的数字音频设备以及由这些设备组成的数字音频扩声系统和录音系统的结构、原理、设计、系统集成和测量等内容。
　　作者长期从事音频工程的教学、科研、设计、检测和工程实践，并得到广大音频设备生产企业和工程企业单位的支持，提供大量最新的技术资料，使本书能较好地反映出当今国内外数字音频工程领域方面的新技术、新工艺、新设备和新的设计理念，并举出一批最新的工程实例。特别是在数字音频处理器（DSP）（第五章）、数字网络音频系统（第七章）、数字电影系统（第十一章）和声像光机同步表演控制系统（第十四章）等领域充实和更新了丰富的内容，使这几章成为本书的亮点。
　　为便于与国际接轨，本书所述及的主要专业名词首次出现时都尽量附上英文，这也是本书的特色之一。
　　本书编写力求理论与实践结合，使内容深入浅出，在系统讲述一定深度理论知识的基础上给出大量最新的数字音频产品技术资料和数字化、网络化工程实例，其中涵盖了剧场、音乐厅、体育场馆、多功能会堂、歌舞厅、智能化会议厅、数字录音棚、大型航空港、客运站、主题公园、数字立体声电影院和电台播控中心等。
　　本书可作为大专院校音频工程、音响技术、录音技术、电化教育（教育技术）、应用电子技术及影视舞台音响等相关专业课程的教材或参考教材，也可供从事上述专业的设计、生产、研发及工程技术人员参考。由于书中大量深入浅出的讲述和实例，因而也适合工厂企业、机关学校、文艺团体、娱乐场所、体育场馆、剧场影院、音乐厅、广播电视、声像制作、电化教学（教育技术）等部门从事音频（音响）技术和管理工作的人员和业余爱好者阅读。近年我国的文化产业大发展，急需大批这方面的技术人员和管理人员，本书亦可作为相关的专业人员培训和自学教材。
　　本书的出版得到广州大学教材出版基金的支持。
　　数字网络音频系统原理与工程设计
　　·IV·
　　本书编写过程中得到安恒利（ACE）、迪士普（DSPPA）、博士（BOSE）、EV、百威（Peavey）、锐丰、天创（TICO）、台电、迪声（dB）、励丰、声韵（d＆b）、三基、天艺、东汇、汇信、华汇、卡侬、中美亚、K＆F 和奥特维等国内外知名音响企业的大力支持，给本书提供宝贵资料及编写意见和建议；叶煜晖、陈斌等同志为本书的出版做了大量工作；在此一并表示深切谢意。本书编写过程中还参阅了大量的著作、刊物和网站等参考文献，在此特向这些文献的作者表示衷心的感谢。
　　作者期望以本书为桥梁，能与广大从事音频工程技术的同行进行交流，也希望对新入门的音频工作者和广大音响爱好者有所帮助。
　　由于本书内容较新，涉及面广，加上编者水平所限，书中存在错误或不当之处，敬请广大读者给予批评指正。
　　彭妙颜 周锡韬 徐 海
　　广州大学声像与灯光技术研究所
　　广东中南声像灯光设计研究院
　　广州市迪声音响有限公司
　　2016 年1月

《数字音频处理与编解码技术》 内容梗概 本书深入探讨了数字音频处理、压缩编码与解码的理论基础、关键算法以及工程实践。内容涵盖了数字音频信号的采集、量化、编码、传输、存储以及解码还原的完整流程，并详细阐述了在各个环节中至关重要的技术细节与工程考量。 第一部分：数字音频基础 数字音频信号的产生与表示 声音的物理特性与人耳听觉模型： 详细介绍声波的产生、传播，以及人耳对声音的感知机制，包括频率、响度、音色等基本概念，以及掩蔽效应、临界带等听觉特性，为后续的编码算法设计奠定理论基础。 模拟信号到数字信号的转换（ADC）： 深入解析采样定理（奈奎斯特定理），解释采样率、量化深度（位深）的概念及其对音频质量的影响。详细介绍抗混叠滤波器（Anti-aliasing Filter）的设计原理与作用，以及量化噪声的产生与控制。 数字音频信号的存储与传输格式： 介绍PCM（Pulse Code Modulation）作为基础的无损数字音频编码格式，阐述其工作原理。探讨常见的音频文件格式，如WAV、AIFF等，以及它们在数据结构上的特点。 数字信号处理（DSP）基础 离散时间信号与系统： 回顾离散时间信号的基本概念，如序列、周期序列、能量信号、功率信号等。引入线性时不变（LTI）系统的概念，包括卷积、冲激响应、系统函数等核心知识。 傅里叶变换及其在音频信号分析中的应用： 详细介绍离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）的原理与计算方法。阐述傅里叶变换如何将时域信号转换到频域，从而揭示信号的频谱特性，为频谱分析、滤波、均衡等处理提供理论支持。 Z变换与数字滤波器设计： 介绍Z变换作为描述离散时间系统的重要工具。详细讲解数字滤波器的分类（IIR和FIR），以及它们的设计方法，如窗函数法、频率采样法、双线性变换法等。重点分析低通、高通、带通、带阻滤波器的设计原理及其在音频处理中的应用，如去噪、去混响、音色调整等。 第二部分：音频信号编码与压缩 无损音频编码（Lossless Audio Coding） 差分脉冲编码调制（DPCM）及其变种： 介绍DPCM的基本原理，即利用相邻样本之间的相关性来减少冗余。深入讲解线性预测编码（LPC）在DPCM中的应用，以及自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）如何根据信号变化调整编码参数。 熵编码技术： 详细介绍霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）等无损数据压缩算法。阐述它们如何根据符号出现的概率来分配变长编码，从而实现高效的数据压缩。 有损音频编码（Lossy Audio Coding） 心理声学模型（Psychoacoustic Models）： 这是有损编码的核心。详细介绍人耳的听觉阈值、频率掩蔽效应、时间掩蔽效应等心理声学原理。阐述如何利用这些模型识别和去除人耳不易感知的信息，从而在不显著降低感知质量的前提下实现高压缩比。 变换编码（Transform Coding）： 介绍将时域音频信号转换到频域的各种变换方法，如离散余弦变换（DCT）、改进离散余弦变换（MDCT）等。解释这些变换如何将音频信号的能量集中到少数几个系数上，便于量化和编码。 量化（Quantization）： 深入分析标量量化和矢量量化（VQ）技术。详细阐述如何根据心理声学模型对频域系数进行非均匀量化，即对听觉敏感的频率分量保留更多信息，对不敏感的则减少信息。 帧内预测（Intra-frame Prediction）与帧间预测（Inter-frame Prediction）： 介绍在某些高级编码标准中，如何利用同一帧内部或前后帧之间的冗余信息进行预测编码，以进一步提高压缩效率。 主流有损编码标准详解： MP3（MPEG-1 Audio Layer III）： 详细解析MP3的编码流程，包括MDCT变换、心理声学模型应用、量化、霍夫曼编码等步骤。讨论其历史地位、优缺点及参数设置。 AAC（Advanced Audio Coding）： 介绍AAC作为MP3的后继者，其在编码效率、音质和功能上的改进。重点讲解其采用的MDCT、更精细的心理声学模型、可变比特率（VBR）支持以及在不同配置文件（LC, HE-AAC等）下的特点。 Ogg Vorbis： 讲解Ogg Vorbis的设计理念，其自由开源的特性，以及其采用的MDCT、心理声学模型和Huffman编码的协同工作方式。 Opus： 介绍Opus作为一种通用、开源、具有极高编码效率的音频编解码器，适用于低延迟通信和高质量音频流。分析其混合编码（SILK和CELT）以及在低比特率下的优势。 音频信号解码（Decoding） 解码流程概述： 阐述有损和无损编码的解码流程，包括比特流解析、逆量化、逆变换（IMDCT）、样本重构等步骤。 解码器性能考量： 讨论解码器的计算复杂度、延迟、内存占用等工程方面的挑战。 第三部分：音频工程实践与应用 音频信号的重采样（Resampling） 原理与算法： 解释不同采样率之间的转换原理，包括插值（Interpolation）和抽取（Decimation）。详细介绍常用的重采样算法，如多相滤波器组（Polyphase Filter Bank）等。 应用场景： 探讨音频播放、录音、混音等场景中对重采样技术的需求。 音频效果处理（Audio Effects Processing） 均衡器（Equalizer - EQ）： 介绍图形均衡器（Graphic EQ）和参数均衡器（Parametric EQ）的设计与应用，如何调整音频的频率响应以达到预期的音色效果。 混响（Reverb）与延迟（Delay）： 讲解混响算法的原理（如梳状滤波器、全通滤波器组合）和不同混响参数（如衰减时间、扩散度）的含义。介绍延迟效果器的基本原理及应用。 动态范围处理（Dynamic Range Processing）： 压限器（Compressor/Limiter）： 详细阐述压缩器的工作原理，包括阈值（Threshold）、比例（Ratio）、启动时间（Attack Time）、释放时间（Release Time）等参数。介绍限幅器（Limiter）的用途，用于防止信号过载。 扩展器（Expander/Gate）： 讲解扩展器如何增加信号的动态范围，以及门控器（Noise Gate）如何去除背景噪声。 其他常用效果： 简要介绍合唱（Chorus）、镶边（Flanger）、移相（Phaser）等效果的产生原理。 音频质量评估（Audio Quality Assessment） 主观评估方法： 介绍MUSHRA、ABX等主观听音测试方法，以及如何设计科学的测试流程以获得可靠的结果。 客观评估方法： 探讨基于信号处理的客观评价指标，如信噪比（SNR）、总谐波失真（THD）、感知评价（如PESQ, POLQA用于语音）等。分析这些指标的局限性以及与主观感受的关联。 嵌入式音频系统与低功耗设计 DSP芯片与架构： 介绍在嵌入式设备中常用的数字信号处理器（DSP）架构，如ARM Cortex-M系列、TI C6000系列等，以及它们在音频处理中的优势。 低功耗优化技术： 探讨在资源受限的嵌入式环境中，如何通过算法优化、硬件选择、时钟门控等技术来降低音频系统的功耗。 未来趋势与挑战 高分辨率音频（Hi-Res Audio）： 探讨更高采样率、更高位深音频格式的优势与挑战。 沉浸式音频（Immersive Audio）： 介绍三维声、空间音频（如Dolby Atmos, DTS:X）的技术原理和发展前景。 人工智能在音频处理中的应用： 展望AI在音频信号增强、降噪、语音合成、音乐生成等领域的潜在应用。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的数字音频处理与编解码技术的学习框架，帮助读者理解其核心原理，掌握关键算法，并能将其应用于实际的工程设计与开发中。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身打造的！我一直在寻找一本能够系统讲解数字网络音频技术，并且还能深入到工程设计层面的著作，终于找到了《数字网络音频系统原理与工程设计》。我对数字音频的原理一直充满好奇，比如PCM编码、DSD编码这些听起来高深莫测的技术，这本书都用通俗易懂的语言进行了深入浅出的讲解，让我这个非专业人士也能豁然开朗。尤其是它对音频采样率、比特深度、量化误差等概念的解释，让我对音质有了更深刻的理解。更令我惊喜的是，它并没有停留在理论层面，而是将这些原理巧妙地与工程设计相结合。我一直觉得，理论再好，脱离了实际应用也只是纸上谈兵。这本书在这方面做得非常出色，它详细介绍了数字音频信号在网络中的传输方式，例如TCP/IP协议、UDP协议在音频传输中的应用，以及各种音频编码格式（如MP3、AAC、FLAC）的原理和特点，并分析了它们在不同场景下的优劣。书中还讲解了如何设计一个稳定可靠的数字音频传输系统，包括网络带宽的计算、丢包重传机制、延迟的控制等关键技术，这对我日后进行相关项目的设计简直是福音。我特别喜欢书中关于数字信号处理（DSP）在音频系统中的应用章节，它详细阐述了如何利用DSP实现音频的滤波、均衡、混响、降噪等功能，让我对音频后期处理的理论有了更全面的认识，也为我将来从事音频相关的开发工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开《数字网络音频系统原理与工程设计》，我便被其严谨的学术风格和清晰的逻辑结构所吸引。这本书并没有像市面上很多书籍那样，将重点放在简单的技术介绍，而是着力于深挖数字网络音频背后的核心原理。它从数字信号的产生、编码、解码，到网络传输的协议栈、传输模型，再到最终的系统集成和优化，层层递进，环环相扣。作者在阐述音频编码技术时，不仅介绍了各种主流编码格式的压缩原理和听觉心理学基础，还深入分析了不同编码格式在音质、压缩比、计算复杂度上的权衡，这对于我理解不同音频文件为何在听感上有差异，以及如何在实际应用中选择合适的编码器，提供了宝贵的指导。特别是关于网络传输部分，书中详细剖析了TCP和UDP协议在音频流传输中的各自特点和适用场景，以及如何通过QoS（服务质量）保障来优化音频传输的实时性和稳定性，这对于我理解和构建低延迟、高保真的网络音频系统至关重要。此外，书中关于音频信号的时域和频域分析，以及数字滤波器的设计与应用，也让我对音频信号的处理过程有了更系统的认识。我一直认为，理解原理是解决问题的关键，而这本书正是做到了这一点，它为我提供了解决复杂数字网络音频系统设计问题的理论武器。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是数字网络音频领域的“圣经”！我从事音频工作多年，一直渴望能够深入理解数字音频的底层原理以及如何在实际工程中进行设计。而《数字网络音频系统原理与工程设计》恰恰满足了我的所有期望。书中对于数字信号处理的讲解，从基本的离散信号分析到复杂的滤波器设计，都做得非常细致，让我对音频信号的变换过程有了全新的认识。尤其是它对不同音频编码格式（如PCM、DSD、MP3、AAC、FLAC）的深入剖析，不仅解释了它们的编码机制，还详尽地分析了它们在音质、压缩比、计算资源消耗等方面的优劣，这对于我选择合适的编码格式以满足不同应用场景的需求提供了强有力的依据。在网络传输方面，这本书更是点睛之笔。它详细阐述了TCP和UDP协议在音频传输中的不同角色，以及如何通过QoS（服务质量）保障和缓冲技术来优化音频传输的实时性和稳定性。书中对网络音频协议栈的分析，如RTP/RTCP，让我明白了实时音频通信背后的复杂机制，为我设计和排查网络音频故障提供了宝贵的理论指导。此外，书中对数字音频接口标准（如AES/EBU、S/PDIF）的深入解读，以及在实际工程设计中的应用案例，更是让我受益匪浅，仿佛让我亲身参与到音频系统的构建过程中。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《数字网络音频系统原理与工程设计》这本书为我打开了一扇全新的大门。我一直对构建高品质的音频系统充满热情，但过去总是感觉摸不着头绪，尤其是当涉及到“数字”和“网络”这两个概念时。这本书的出现，让我茅塞顿开。它从最基础的数字信号处理原理讲起，比如奈奎斯特采样理论，让我明白了为什么音频会有采样率这个概念，以及它对音质的影响。然后，它又循序渐进地介绍了各种音频编码和压缩算法，比如无损压缩和有损压缩的原理，以及它们在不同场景下的适用性。我尤其喜欢书中关于网络传输的内容，它详细介绍了TCP/IP协议族在音频传输中的应用，以及如何通过UDP协议实现低延迟的音频流传输。书中还讨论了如何解决网络丢包、抖动等问题，以及如何通过缓冲区管理和纠错机制来保证音频的连续性和清晰度，这对我理解目前市面上各种网络音频播放器的设计原理有极大的帮助。此外，书中关于数字音频接口标准，如AES/EBU、S/PDIF的详细介绍，也让我对音频信号在不同设备间的传输有了更清晰的认识。这本书的逻辑清晰，语言生动，即使是复杂的概念，也能被解释得通俗易懂，让我这个初学者也能够轻松地掌握。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，音频技术是一个既有艺术性又有严谨科学性的领域，而《数字网络音频系统原理与工程设计》这本书恰恰完美地融合了这两方面。它不仅仅是一本枯燥的技术手册，更像是一位经验丰富的工程师在循循善诱地指导我。书中对于数字音频的讲解，让我彻底告别了之前对“数字音频”模棱两可的认识。从模拟信号到数字信号的转换过程，比如采样定理、量化原理，都被解释得非常到位，让我了解到每一次“数字化”的背后都蕴含着深刻的科学原理。而更让我激动的是，这本书将这些原理与实际的工程设计紧密地联系起来。它详细介绍了各种音频接口的标准，例如AES/EBU、SPDIF，以及它们在音频信号传输中的优势和劣势。在网络音频部分，书中更是深入探讨了各种网络传输协议，如RTP/RTCP在实时音频流传输中的作用，以及如何构建一个低延迟、高可靠性的音频传输网络。我特别欣赏书中关于音频编码格式的选择和优化的章节，它不仅仅罗列了各种编码格式，还分析了它们在不同应用场景下的性能表现，以及如何根据实际需求进行参数配置，以达到最佳的音质和效率。这本书的工程实践性极强，让我感觉像是身临其境地参与到音频系统的设计过程中，对我理解和掌握复杂的数字网络音频系统设计打下了坚实的基础。