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第一章数字音频基础知识重要内容⏹声音基础知识⏹结识数字音频⏹数字音频专业知识第1节声音基础知识1.1 声音旳产生⏹声音是由振动产生旳。
物体振动停止，发声也停止。
当振动波传到人耳时，人便听到了声音。
⏹人能听到旳声音，涉及语音、音乐和其他声音（环境声、音效声、自然声等），可以分为乐音和噪音。
✦乐音是由规则旳振动产生旳，只包具有限旳某些特定频率，具有拟定旳波形。
✦噪音是由不规则旳振动产生旳，它包具有一定范畴内旳多种音频旳声振动，没有拟定旳波形。
1.2 声音旳传播⏹声音靠介质传播，真空不能传声。
✦介质：可以传播声音旳物质。
✦声音在所有介质中都以声波形式传播。
⏹音速✦声音在每秒内传播旳距离叫音速。
✦声音在固体、液体中比在气体中传播得快。
✦15ºC 时空气中旳声速为340m/s 。
1.3 声音旳感知⏹外界传来旳声音引起鼓膜振动经听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经再把信号传给大脑，这样人就听到了声音。
⏹双耳效应旳应用：立体声⏹人耳能感受到（听觉）旳频率范畴约为20Hz~20kHz，称此频率范畴内旳声音为可听声(audible sound)或音频(audio)，频率<20Hz声音为次声，频率>20kHz声音为超声。
⏹人旳发音器官发出旳声音（人声）旳频率大概是80Hz～3400Hz。
人说话旳声音（话音voice / 语音speech）旳频率一般为300Hz～3000 Hz（带宽约3kHz）。
⏹老式乐器旳发声范畴为16Hz (C2)～7kHz(a5)，如钢琴旳为27.5Hz (A2)～4186Hz(c5)。
1.4 声音旳三要素⏹声音具有三个要素：音调、响度（音量/音强）和音色⏹人们就是根据声音旳三要素来辨别声音。
音调（pitch ）⏹音调：声音旳高下（高音、低音），由“频率”（frequency）决定，频率越高音调越高。
✦声音旳频率是指每秒中声音信号变化旳次数，用Hz 表达。
例如，20Hz 表达声音信号在1 秒钟内周期性地变化20 次。
一、引言随着信息技术的飞速发展，数字音频技术在我国得到了广泛应用。
为了提高自身在数字音频领域的实践能力，我参加了为期一个月的数字音频实训。
通过这次实训，我对数字音频的基本原理、操作技能以及实际应用有了更加深入的了解。
以下是我对本次实训的总结报告。
二、实训目的1. 掌握数字音频的基本原理和操作技能；2. 熟悉数字音频编辑软件的使用；3. 了解数字音频在实际应用中的价值；4. 培养团队合作精神和创新能力。
三、实训内容1. 数字音频基本原理（1）数字音频的基本概念：数字音频是指将模拟信号转换为数字信号，再通过数字信号处理技术进行编辑、存储和传输的音频信号。
（2）数字音频的采样、量化、编码：采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号；量化是将采样得到的数字信号按照一定的精度进行表示；编码是将量化后的数字信号转换为二进制数据。
（3）数字音频的格式：常见的数字音频格式有MP3、WAV、AAC等。
2. 数字音频编辑软件的使用（1）Audacity：一款开源、免费的数字音频编辑软件，功能强大，操作简单。
（2）Adobe Audition：一款专业的数字音频编辑软件，界面美观，功能丰富。
3. 数字音频实际应用（1）音乐制作：数字音频技术在音乐制作领域有着广泛的应用，如音频剪辑、混音、母带处理等。
（2）影视后期制作：数字音频技术可以用于影视后期制作中的音效制作、配音、音轨剪辑等。
（3）广播、播客：数字音频技术在广播、播客等领域有着重要的应用，如音频剪辑、音频处理、音频合成等。
四、实训过程及成果1. 实训过程（1）理论学习：通过查阅资料、观看视频等方式，对数字音频的基本原理、操作技能和实际应用进行深入学习。
（2）软件操作：在指导下，学习并熟练掌握Audacity和Adobe Audition两款数字音频编辑软件的使用。
（3）实践操作：通过实际操作，完成音频剪辑、混音、母带处理等任务。
2. 实训成果（1）掌握了数字音频的基本原理和操作技能。
CATV知识之七：广播电视数字化基础知识浙江传媒学院陈柏年1、试述模拟信号转换成数字信号的处理环节名称及其具体作用。
2、什么是信源编码？什么是信道编码？分别说明它们的主要任务。
（1）信源编码：解决模拟信号的数字化、降低冗余度和提高数字信号的有效性所进行的编码。
主要任务：①A/D变换；②压缩编码。
（2）信道编码：提高数字传输可靠性、降低误码率、按一定规则加入冗余码元所进行的编码。
主要任务：①码型变换；②差错控制。
3、电视信号的编码方式有哪些？（1）复合编码方式：将彩色电视信号作为一个整体进行取样、量化和编码，得到一个数字复合电视信号。
（2）分量编码方式：对图像的亮度信号和两个色差信号分别进行取样、量化和编码，从而得到三个数字分量电视信号。
4、分量编码取样频率应考虑哪些因素？（1）满足取样定理：取样频率≥2.2fm＝13.2MHz。
（2）实现固定正交取样结构： f s=n×f H（行频的整数倍）。
（3）兼容两种扫描系统：f s=m×2.25MHz（ 2.25MHz的整数倍）。
（4）节省码率：f s尽量靠近2fm。
5、分量编码四种方式有什么不同？（1）4:2:2编码方式：亮度信号的取样频率为13.5MHz，两个色差信号的取样频率均为6.75MHz。
显然，这种方式下色差信号的水平分解力是亮度信号的一半。
4:2:2编码方式广泛应用于演播室节目制作和传输中。
（2）4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（或R、G、B信号）的取样频率均为13.5MHz，且取样结构完全相同。
这种方式下，三个信号具有相同的水平和垂直分解力。
这种方式一般用在对R、G、B信号进行数字化的场合。
（3）4:1:1编码方式：亮度信号和两个色差信号的取样频率分别为13.5MHz、3.375MHz、3.375MHz，因此两个色差信号在垂直方向上的分解力与亮度信号相同，但在水平方向上的分解力是亮度信号的1/4。
（4）4:2:0编码方式：亮度信号与色差信号的取样频率与4：2：2方式相同，但两个色差信号每两行取一行，因此在水平和垂直方向上的分解力均为亮度信号的一半。
数字音频广播(CDR)频率的相关技术参数分析数字音频广播（CDR）是一种通过数字信号传输音频信息的无线广播技术，它可以实现高质量的音频传输和多频道播放，具有较强的抗干扰和提供更广覆盖范围的优势。
在数字音频广播中，频率是其中最为重要的技术参数之一，它直接影响到广播信号的传输质量和覆盖范围。
本文将对数字音频广播频率的相关技术参数进行分析，以便更好地理解和应用这一广播技术。
1. 频率的选择在数字音频广播中，频率的选择是至关重要的。
在不同国家和地区，有各自的电磁频谱分配规定，数字音频广播系统需要遵守当地的频率规定来进行正常的广播。
通常来说，数字音频广播系统会在中波频段（AM频段）和/或调频频段（FM频段）进行广播，其中AM 频段通常使用更低的频率（中波：530kHz-1700kHz），FM频段通常使用更高的频率（调频：88MHz-108MHz）。
在频率的选择过程中，需要考虑到周边环境的干扰情况、其他广播系统的频率分布、以及实际覆盖范围和传输质量的需求等因素。
只有选择合适的频率才能够实现更好的传输效果和广播质量。
2. 覆盖范围频率对数字音频广播的覆盖范围有着直接的影响。
一般来说，低频率的信号穿透能力较强，可以实现更广范围的覆盖，但传输质量可能受到一定的影响；而高频率的信号传输质量可能更好，但覆盖范围相对较窄。
在频率选择时需要充分考虑所需的覆盖范围，以及在实际应用中需要达到的传输质量标准。
数字音频广播系统通常会采用多频道播放，在频率选择时还需要考虑到多频道之间的干扰和覆盖范围的协调问题，以实现最佳的播放效果。
3. 抗干扰能力频率选择对数字音频广播系统的抗干扰能力也有一定影响。
在实际应用中，数字音频广播系统可能会受到一定程度的外部干扰，如其他广播系统、无线电设备等对频谱的占用，以及大气电波传播等环境因素。
选择合适的频率可以提高系统的抗干扰能力，减少外部干扰对广播质量的影响。
4. 技术要求在数字音频广播系统的设计和使用中，频率选取还需要充分考虑到系统本身的技术要求。
第1章广电宽带城域网概述小结一、有线电视的定义用射频电缆、光缆、多路微波或及其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。
广电网络的“三化”目标1、光缆化-光缆尽量向下延伸，做到最后一级光节点所带用户小于500户，地理范围小于1公里，光节点后放大器串接数不超过2级。
2、宽带化-本地网络的带宽做到750MHz或者862MHz。
3、双向化-本地网络具备双向传输的能力。
HFC：光纤同轴电缆混合网的英文缩写，是用光纤和射频同轴电缆的组合来传输、分配和交换声音、图像和数据信号的有线电视网络。
二、广电宽带城域网定义和五个要素广电宽带城域网：由广播、交互两个信道组成的用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合来传输、分配和交换图像、声音及数据信号的城域宽带、多业务有线广播电视网络。
五个要素：1、信道构成-具有广播和交互两个信道，分别用于完成广播式和交互式业务；2、物理介质-可采用射频电缆、光缆、微波、数据电缆或及其组合多种传输介质；3、作业任务-对广播式和交互式业务信号进行传输、分配和交换三种作业；4、处理对象-图像、声音及数据三种信号；5、功能特点-覆盖整个城域范围，具有宽带通信网的特性，可开展多种业务。
三、广电宽带城域网交互信道骨干网和接入网定义城域骨干网：有线电视城域网交互信道中由主中心和多个分中心组成的完成核心层加汇聚层功能构件的集合。
城域接入网：有线电视城域网交互信道中从分中心至用户数据终端之间完成接入层功能构件的集合。
四、广电宽带城域网的结构（一）广播信道1、前端：一个总前端和若干个分前端2、干线：一级和二级光链路干线（1）一级光链路：总前端和分前端之间的光纤链路。
（2）二级光链路：分前端和光节点之间的光纤链路。
3、分配网：同轴电缆分配网（1）光节点到用户分配放大器之间由延长放大器组成的同轴电缆传输线路。
（2）用户分配放大器在楼栋之间的电缆无源分配线路。
（3）楼栋内部用户之间的电缆无源分配线路。
数字音频广播(CDR)频率的相关技术参数分析数字音频广播(Digital Audio Broadcasting，简称DAB)是一种通过数字方式传输音频信号的广播技术。
它相对于传统的模拟音频广播(AM/FM)来说，具有更好的音质、抗干扰能力、多路复用功能等优势。
在DAB技术中，数字音频信号通过调制和解调转换成高频信号进行传播。
接下来，我将对数字音频广播频率的相关技术参数进行分析。
1. 载波频率：数字音频广播的载波频率一般在L波段或VHF波段，常见的频段有L波段的1452-1492 MHz和VHF波段的174-240 MHz。
这些频段的选择主要考虑到信号传播损耗、抗干扰能力和频谱资源的利用效率等因素。
2. 带宽：数字音频广播的带宽通常为1.536 MHz，这是由于DAB采用了相邻载频间隔等于256 kHz的OFDM调制方式。
这种调制方式可以将带宽进行有效利用，提高信号的可靠性和抗干扰能力。
3. 调制方式：数字音频广播采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)调制方式。
OFDM是一种将高速数据流分成多个低速数据流进行并行传输的调制技术。
它的优点是可以克服多径效应、提高频谱利用效率和抗干扰能力。
5. 信噪比要求：数字音频广播对信噪比要求较高，一般超过48 dB才能获得良好的音质。
这是因为数字音频广播采用了压缩编码技术，对信号质量要求较高。
6. 频谱效率：数字音频广播的频谱效率较高，可达到0.5-1 bps/Hz。
这意味着在单位频率范围内可以传输较多的信息位，提高频谱资源的利用效率。
数字音频广播的频率相关技术参数包括载波频率、带宽、调制方式、编码方式、信噪比要求和频谱效率等。
通过科学合理地选择这些参数，可以实现高质量、高效率的数字音频广播服务。
《数字音频广播》各章归纳小结陈柏年（浙江传媒学院）第一章数字音频广播概述一、数字音频广播DAB概念：将传送的模拟音频信号经过脉冲编码调制（PCM）转换成二进制数代表的数字式信号，然后进行音频信号的处理、传输、存储，以数字技术为手段，传送高质量的声音节目。
数字音频广播除传送声音信号外，还传送数据信号。
它是继调幅广播、调频广播以后的第三代广播。
两个基本的数字音频广播：尤里卡147-DAB （Eureka147- DAB）和带内共信道（IBOC）广播。
二、DAB的工作频段：30MHz～3GHz。
DAB的技术要点：以数字技术为基础，采用先进的音频数字编码、数据压缩、纠错编码及数字调制技术，在接收端可获得与原始发送信息相同质量的节目内容。
三、DAB的五项关键技术：（1）信源编码：掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用（MUSICAM）（2）信道编码：①卷积编码，②循环冗余校验码CRC，③交织技术（3）传输方法：编码正交频分复用（COFDM）（4）插入保护间隔：使彼此相继的符号即使在有反射时也相互独立。
（5）同步网技术：通过同步网实现覆盖。
四、DAB系统结构框图DAB发送过程：（1）音频信源编码：采用MSICAM算法，得到的音频压缩数据；（2）信道编码：采用可删除型卷积编码和时间交织；（3）多路复用器：将多路音频数据送入多路复用器与数据业务一起复用，进行频率交织；（4）OFDM基带调制：复用信号以包的形式进行OFDM基带调制，其中还加入FIC、同步信号等；（5）发射机：OFDM基带调制信号经I/Q 正交调制器后产生I/Q两路模拟基带信号，进行中频调制后，送入射频部分进行载波调制、功率放大并发射。
五、音频压缩标准（一）MPEG-1音频压缩标准1、三种取样频率：32、44.1、48kHz2、数据率：32kbps~384kbps3、四种工作模式：单声道、双声道、立体声、联合立体声4、编码算法：（1）MUSICAM－掩蔽型通用子频带集成编码与频分复用。
（2）ASPEC－自适应频谱感知熵编码。
5、三个层次：L1（简化MUSICAM，1:4，每声道192kbps）L2（标准MUSICAM，1:8，每声道96～128 kbps）L3（MUSICAM与ASPEC结合，1:10~1:12，每声道64～56 kbps）。
（二）MPEG-2音频压缩标准1、对MPEG-l音频编码标准的发展和扩展：（1）多声道环绕声编码（5.1声道）和多语言（7种）节目编码；（2）低（半）取样频率（LSF：16、22.05、24kHz）低比特率编码。
2、两种音频编码标准：（1）MPEG-2 BC：兼容MPEG-1音频压缩编码算法。
应用层次：L1、L2、L3。
工作模式：5.1声道环绕声。
（2）MPEG-2 NBC/ MPEG-2 AAC：高级音频编码，与MPEG-1不兼容，结合使用多种最新技术，在极低数据率时实现广播级的音频质量。
应用层次：主要类型、低复杂度类型、可变化取样频率类型。
工作模式：最高48声道。
（三）MPEG-4音频编码标准1、基于内容的编码：引入音频对象，实现基于内容的编码。
2、三种编码形式：自然音频编码、结构音频缩码和合成/自然混合编码。
3、支持七种信号等级：码率从2kbps到64kbps 。
4、应用特点：（1）与MPEG-1、2的主要区别：提供多媒体系统的交互性和灵活性，尤其是低比特率的应用。
（2）优势：将音频的合成编码与自然声音的合成编码相结合。
第二章DAB的信源编码一、信源编码：解决模拟信号的数字化、降低冗余度和提高数字信号的有效性所进行的编码。
主要任务：（1）A/D变换；（2）压缩编码。
二、脉码调制PCM三个过程1、取样（Sample）：将信号在时间域离散化。
取样定理：f s≥2 fm，要想取样后能够不失真地恢复出原信号，则取样频率必须大于信号最高频率的二倍。
原因是取样后信号频谱中各个周期之间（两个相邻部分）相互不产生频谱折叠，才能重建原始信号。
2、量化（Quantization）：将信号幅度离散化。
量化比特数n与十进制的量化等级数M之间的关系是：n = log2 M。
量化信噪比：单极性的信号（如亮度信号）SNR[dB]=10.76+6.02n [dB]双极性的信号（如声音信号）SNR[dB]=1.76+6.02n [dB] 模拟信号数字化后的数码率（比特率）=取样频率（fs）×量化比特数（n）。
3、编码（Coding）：将已量化的信号幅值用二进制数码表示。
三、AES／EBU专业音频接口协议1、AES3（AES／EBU）：音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议，规定音频数据必须以2的补码进行编码，是专业数字音频系统首要互连方案。
2、要点：数据编码：2的补码。
传送方式：连续串行位传送。
传输介质：同轴电缆或双绞电缆。
传输格式：串行，用于线性地表示数字音频信号。
传输信道：两个信道（音频和非音频数据）。
音频信号：基于单根绞合线对，以及周期取样的两个信道和均匀量化的音频信号。
取样频率：22.05、24、32、44.1、48、88.2、96kHz等。
信道码型：自动计时的两相标记码是二进制频率调制信道码，用于在AES/EBU互联中传输数据。
四、声音信源编码理论基础：数据量=信息量+冗余量=听觉有关信息量（感知熵）+听觉无关信息量+时域冗余量+频域冗余量（1）减少冗余：尽量降低声音信号中时间和空间冗余。
（2）丢弃不相关：尽量降低声音信号中不相关，利用了人耳听觉的心理声学特性，只对人耳能感觉到的信号进行编码和传输。
五、掩蔽效应：指一种弱信号被另一个强信号所遮盖或淹没而造成听不见或看不见的现象。
1、声音掩蔽效应：在掩蔽信号的掩盖频带范围内和掩蔽前后期内相近信号被覆盖住而听不到的特性。
2、频域掩蔽效应的意义：（1）凡是处在总同听域以下的声音不必传送。
（2）处在总同听域以上的声音，可按照量化噪声保持在同听域以下的原则进行量化和编码传送。
3、三个指标的关系：掩蔽噪声比=信号噪声比-信号掩蔽比MNR（dB ）= SNR（dB ）- SMR（dB ）六、利用心理声学进行时域和频域编码的方法1、时域编码：（1）预测（差值）编码：利用声音信源相邻的当前值和预测值的差值很小甚至为零来减少或不传送重复信息。
（2）熵编码：按声音信源数据出现的概率不同来配以不同长度的码字，降低平均码长，使之逼近信源熵。
2、频域编码：（1）变换编码：将一段时间的声音信号数据变换为频域的信号，对变换后的系数根据心理声学原理进行量化、传输实现消除冗余和压缩数码率。
（2）子频带编码：将时域内宽带的声音信号分割成许多子频带，根据子频带掩蔽效应不同，分别对样值进行处理和码率压缩编码。
3、MUSICAM：中文含义是：“掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用”。
实质是：利用人耳听觉的心理声学现象和音频信号统计的内在联系，将宽带的声音信号频谱分割为32个子频带，每个子频带根据人耳的听觉特性来确定清除语言和音乐信号中的冗余和不相关信息，以实现有效的数据压缩。
技术特征：（1）把声音信号的频谱分割为32个子频段（每子频带宽度24kHz/32=750Hz）。
（2）丢弃子频带内同听阈以下的频谱成分。
（3）子频带内同听阈以上的频谱成分采用不同的量化比特数，原则是只要量化噪声低于最小同听阈。
六、MUSICAM编码器框图1、32个子频带滤波器组：频率分割。
将宽带时域PCM信号窄带频域中32个子频带的数字信号。
2、快速傅利叶变换（FFT）：分析计算输入音频信号的频率和能量，得到功率密度谱。
3、心理听觉模型：模拟人耳听觉掩蔽特性，精确计算SMR。
4、比例因子SCF：音频连续12个样值组成“块”中的最大值（无量纲系数）。
5、比例因子选择信息SCFSI：采用2bit附加编码，描述比例因子的位置和数量。
6、动态比特分配：对子频带动态分配不同的量化比特数。
7、子频带样值的量化和编码：将各子频带样值编码成一组码字，量化级数与子频带号有关。
8、帧形成器：将压缩后的子频带样值和辅助信息等一起格式化，再加入循环冗余校验码形成比特流输出。
七、DAB帧结构1、音频业务同步数据ASSD：16比特，提供同步字、音频标准、结构和采用校验方式的数据。
2、DAB帧头：16比特，提供与DAB解码有关的状态信息。
3、CRC校验：16比特，用于帧头、比特分配和比例因子选择信息的误码校验。
4、比特分配ALLOC：低频4比特，中频3 比特，高频2比特，分别用来代表15个、7个、3个不同的量化等级。
5、比例因子选择SCFSI：2比特，描述比例因子的位置和数量。
6、比例因子SCF：6比特，代表比例因子标记0～62个编码。
7、子频带样值：1152个样值编码信息。
8、辅助数据AD：用于填充比特、扩展节目伴随数据（X-PAD）、比例因子差错校验（SCF-CRC）、固定节目伴随数据（F-PAD）。
八、MUSICAM解码过程1、分解和校验：完成各种数据的分解和误码校验。
从接收的音频码流中，找到帧同步字。
将子频带样值、比例因子、比特分配、比例因子选择信息、辅助信息等进行分解，同时完成CRC纠错。
2、辅助信息解码（1）比特分配解码：从比特流中读出子频带的比特分配信息位（4、3或2比特），根据信息位找出量化级，找出逆量化系数，完成逆量化还原过程。
（2）比例因子选择信息解码：解出传送的比例因子的位置和数量。
（3）比例因子解码：解出比例因子的大小。
3、子带样值的逆量化：恢复出32个子带样值。
4、子带综合滤波器：根据各子带信号重建成宽带音频信号，输出PCM数字音频。
第三章DAB信道编码和调制一、信道编码：提高数字传输可靠性、降低误码率、按一定规则加入冗余码元所进行的编码。
主要任务：（1）码型变换；（2）差错控制。
二、COFDM：1、含义实质：中文含义是：“编码正交频分复用”，实质是：一种与无线电信道的传输特性相适应的、能使多径传输无线电信号的失真得到补偿的、包括编码和调制的多载波宽带传输系统。
2、具体内容：（1）编码（C）：采用编码率可变的可删除卷积编码；（2）正交频分（OFD）：数据流分配到有相等间隔的、频谱关系彼此正交的大量副载波上传送，副载波调制采用四相差分相移键控DQPSK。
（3）复用（M）：多套节目数据相互交织地分布在大量副载波上，形成DAB 块复合在一起传送。
3、优点：①采用频率交织和时间交织双重措施，把“块差错”拆开为相距较远的单个比特差错，容易予以修正。
②采用保护间隙，克服多径传输造成的码间干扰。
③采用多载波，每个载波仅携带很少的信息，出现传输差错完全能够修正。
4、COFDM参数：（1）带宽（MHz），（2）载波间隔(kHz)，（3）载波总数K T，（4）有效符号持续期T U（μs），（5）保护间隔T g（μs），（6）符号持续期T s（μs），（7）帧持续期T F(ms) ，（8）每个COFDM符号的比特数，（9）最高射频频率。
