数字音视频及其网络传输技术
出版时间：2010年版
内容简介
《数字音视频及其网络传输技术》在详细介绍多媒体音视频编解码技术的基础上，较系统地阐述了网络与多媒体通信的原理、实际应用和最新发展。全书分为基础篇和应用篇两部分共巧章。基础篇共有6章，主要介绍数字音视频压缩编码原理、数字节目源、存储技术、数据通信技术、计算机通信网络体系和互联网系统。应用篇共有9章，主要介绍数字音视频在扩声系统、内部通信系统、公共广播系统、视频会议系统、电视监控系统、同声传译系统、大屏幕显示系统和数字灯光控制系统等各个层面的应用原理和工程实例。《数字音视频及其网络传输技术》是畅销科技书籍《现代音响技术设计手册》的延伸和发展，除详细阐述了数据通信技术和互联网、CobraNet， HiQnet和DMX512等各类传输网络的原理和特性外，还以更多篇幅介绍数字音视频技术在各层面的应用。
目录
前言
基础篇
第1章 数字音视频技术基础3
1.1 数字视频信号3
1.1.1 三基色原理3
1.1.2 彩色电视信号的彩色制式3
1.1.3 数字视频信号的数据压缩4
1.2 数字音频信号6
1.2.1 数字音频信号的数据率7
1.2.2 数字音频信号的数据压缩7
1.3 如何实现数字化8
1.3.1 采样8
1.3.2 量化10
1.3.3 编码11
1.3.3.1 二进制码的特性11
1.3.3.2 各种常用数制的特性12
1.3.3.3 二进制数字的信息单位13
1.3.3.4 采样脉冲的编码调制方式13
1.4 信号的频域概念和时域概念14
1.4.1 频域概念14
1.4.2 时域概念14
1.4.3 数字信号的数据率与带宽的关系15
1.5 数字音视频压缩编码技术标准15
1.5.1 MPEG-1视音频编解码系统16
1.5.1.1 MPEG-1系统(ISO／IEC11172-1)16
1.5.1.2 MPEG-1视频(ISO／IEC11172-2)压缩编码16
1.5.1.3 MPEG-1音频(ISO／IEC11172-3)压缩编码17
1.5.2 MPEG-2视音频编解码系统19
1.5.2.1 MPEG-2系统(ISO／IEC13818-1)压缩编码19
1.5.2.2 MPEG-2视频(ISO／IEC13818-2)压缩编码20
1.5.2.3 MPEG-2音频(ISO／IEC13818-3)压缩编码21
1.5.3 MPEG-4视音频编解码系统(ISO／IEC14496)22
1.5.3.1 MPEG.4 视频(ISO／IEC14496-2)压缩编码22
1.5.3.2 MPEG-4音频(ISO／IEC14496-3)压缩编码22
1.5.4 其他MPEG标准23
1.5.4.1 MPEG-7标准23
1.5.4.2 MPEG-21标准23
1.5.4.3 JPEG标准23
1.6 MP3数字音乐压缩技术23
1.7 MP4压缩编码技术23
1.8 常用音频文件格式24
1.8.1 声音文件24
1.8.1.1 AIF、AIFF、AU声音文件格式24
1.8.1.2 WAV声音文件格式24
1.8.1.3 MP1、MP2、MP3声音文件格式24
1.8.1.4 RA、RM、RAM声音文件格式25
1.8.1.5 ASF、ASX、WMA、WAX声音文件格式25
1.8.1.6 VQF声音文件格式25
1.8.2 MIDI文件25
1.8.2.1 MIDI技术规范26
1.8.2.2 MIDI应用系统27
1.9 数字音视频接口卡29
1.9.1 音频卡29
1.9.1.1 音频卡的功能29
1.9.1.2 音频卡的结构体系30
1.9.2 数字音频接口31
1.9.2.1 S／PDIF31
1.9.2.2 AES／EBU32
1.9.3 1394卡32
1.9.4 HDMII.3 32
第2章 数字节目源34
2.1 数据调制34
2.1.1 模拟信号对模拟载波信号(正弦波)的调制35
2.1.2 数字信号对正弦波载波信号的调制36
2.1.2.1 振幅键控法36
2.1.2.2 移频键控法36
2.1.2.3 移相键控法36
2.1.3 模拟信号的脉冲调制36
2.1.3.1 脉冲幅度调制37
2.1.3.2 脉冲宽度调制37
2.1.3.3 脉冲相位调制37
2.1.3.4 脉冲频率调制38
2.1.3.5 脉冲数调制38
2.1.3.6 脉冲编码调制38
2.1.4 PCM信号的再调制39
2.1.4.1 各种脉冲调制方式的特性参数39
2.1.4.2 常用的PCM再调制方式40
2.2 磁存储技术43
2.2.1 数字磁带录音机43
2.2.1.1 旋转磁头数字磁带录音机43
2.2.1.2 固定磁头数字磁带录音机45
2.2.1.3 盒式数字磁带录音机47
2.2.2 数字磁盘存储器49
2.2.2.1 接触式软磁盘存储器49
2.2.2.2 硬磁盘存储器49
2.2.2.3 磁盘阵列50
2.3 光盘存储技术50
2.3.1 CD存储系统50
2.3.1.1 CD51
2.3.1.2 激光信号拾取系统52
2.3.1.3 伺服系统54
2.3.1.4 数字解调系统55
2.3.2 VCD机56
2.3.2.1 MPEG-1音视频数据压缩57
2.3.2.2 MPEG-1数据码流59
2.3.2.3 VCD60
2.3.2.4 VCD机的基本构成60
2.3.3 超级VCD机61
2.3.4 DVD存储系统61
2.3.4.1 DVD62
2.3.4.2 DVD激光头62
2.3.4.3 DVD解码器63
2.3.4.4 蓝光DVD64
2.4 其他数字声源65
2.4.1 MP3数字声源65
2.4.2 MIDI数字合成声源66
2.4.2.1 FM合成的MIDI声源66
2.4.2.2 波表合成的MIDI声源66
2.4.3 DVD-Audio67
2.4.4 MD数字声源67
2.5 音视频输出端口的特性69
2.5.1 各种多声道环绕声编码的输出特性69
2.5.2 各种视频输出端口的特性69
第3章 数据通信技术71
3.1 数据通信系统71
3.1.1 数据通信系统模型71
3.1.2 信道的概念72
3.1.3 信道上码元的最高传输速率72
3.2 模拟传输系统74
3.2.1 频分复用技术74
3.2.2 波分复用技术75
3.2.3 调制解调器75
3.3 数字传输技术77
3.3.1 时分复用技术77
3.3.2 统计时分复用技术78
3.3.3 码分多址复用技术79
3.4 同步通信和异步通信80
3.4.1 三种基本同步方式80
3.4.2 同步通信81
3.4.3 异步通信81
3.5 数据通信接口82
3.5.1 RS232C接口82
3.5.2 其他标准接口84
3.6 检错与纠错85
3.6.1 检错法85
3.6.2 纠错法87
3.7 传输介质87
3.7.1 双绞线87
3.7.2 同轴电缆90
3.7.3 光缆91
3.7.4 无线介质93
第4章 计算机网络体系结构和网络互连设备95
4.1 计算机网络的产生和发展95
4.2 电路交换和分组交换96
4.2.1 电路交换96
4.2.2 分组交换97
4.3 计算机网络的特性和主要性能指标98
4.3.1 计算机网络的主要性能指标99
4.3.2 网络的安全性101
4.3.3 网络传输的可靠性101
4.4 网络的分类101
4.4.1 按覆盖地域分类101
4.4.2 按网络拓扑结构分类102
4.5 网络体系结构和通信协议104
4.5.1 开放系统互连参考模型简介105
4.5.2 TCP／IP的体系结构107
4.5.3 OSI与TCP／IP体系结构的比较108
4.6 网络互连设备108
4.6.1 网卡109
4.6.2 中继器110
4.6.3 网桥111
4.6.4 路由器111
4.6.5 网关113
4.6.6 集线器113
4.6.7 交换机114
第5章 局域网和广域网技术115
5.1 以太网的工作原理115
5.1.1 IEEE802参考模型116
5.1.2 MAC帧的格式116
5.1.3 1OBase-T和100Base-TX117
5.1.4 局域网协议标准118
5.1.5 IEEE802局域网标准系列119
5.1.6 CSMA／CD协议120
5.1.7 争用期122
5.1.8 以太网的结构123
5.2 高速以太网124
5.2.1 快速以太网124
5.2.2 千兆以太网126
5.2.3 万兆以太网128
5.2.4 FDDI129
5.3 CobraNet130
5.4 无线局域网133
5.5 传统以太网的最大作用距离134
5.6 城域网136
5.7 广域网136
5.7.1 广域网的构成136
5.7.2 广域网中的分组转发机制138
5.7.2.1 广域网中的地址结构138
5.7.2.2 路由选择表的简化139
5.7.3 X.2 5分组交换网140
5.7.4 帧中继140
5.7.4.1 帧中继的帧格式140
5.7.4.2 帧中继的拥塞控制方法141
5.7.4.3 帧中继网络面向连接的虚电路服务141
5.7.5 异步传递方式142
5.7.5.1 ATM信元的结构143
5.7.5.2 ATM协议的参考模型144
5.7.5.3 ATM网的结构144
第6章 Internet技术146
6.1 Internet的层次结构147
6.2 Internet的网际协议148
6.2.1 IP数据报的格式148
6.2.2 IP数据报的路由选择150
6.2.3 差错与控制报文协议151
6.3 Internet的传输控制协议152
6.3.1 TCP报文段的首部152
6.3.2 TCP的流量控制与拥塞控制153
6.3.3 TCP的重传机制154
6.4 用户数据报协议154
6.4.1 UDP数据报的格式155
6.4.2 UDP的封装、复用、分解和端口155
6.5 IP地址156
6.5.1 IP地址的结构与分类157
6.5.2 IP地址与硬件地址的区别159
6.5.3 子网划分和子网掩码160
6.5.4 IP多播的基本概念163
6.6 Internet的域名系统164
6.6.1 域名的分级164
6.6.2 域名和IP地址的映射165
6.7 Internet地址空间的扩展166
6.7.1 IPv6数据报的格式166
6.7.2 IPv6的地址空间167
6.7.3 从IPv4向IPv6过渡168
6.8 路由技术169
6.8.1 内部网关协议170
6.8.2 外部网关协议171
6.9 Internet接入171
6.9.1 拨号接人171
6.9.2 宽带数字用户线接入172
6.9.3 有线电视系统接入172
6.9.4 卫星电视网接入172
应用篇
第7章 数字扩声系统175
7.1 概述176
7.2 系统组成177
7.2.1 主要功能特性177
7.2.2 系统方案178
7.3 数字调音台180
7.3.1 数字调音台的基本组成180
7.3.1.1 数字调音台的软件系统180
7.3.1.2 数字调音台的硬件系统181
7.3.2 数字调音台的功能模块185
7.3.2.1 音频处理模块185
7.3.2.2 操作控制模块185
7.3.2.3 监控管理模块186
7.3.3 数字调音台的I／O接口及参数设置187
7.3.4 数字调音台的扩展、后备保护和软件升级188
7.3.5 典型产品188
7.3.5.1 大型数字调音台188
7.3.5.2 中型数字调音台195
7.3.5.3 小型数字调音台198
7.4 网络数字音频处理器203
7.4.1 网络数字音频处理器的原理和特点204
7.4.2 网络数字音频处理器的功能模块206
7.4.2.1 音频信号处理模块207
7.4.2.2 逻辑控制模块208
7.4.3 控制及编程方法208
7.4.3.1 计算机连网控制208
7.4.3.2 第三方控制208
7.4.3.3 编程方法208
7.4.4 网络数字音频处理器的接口209
7.4.5 典型产品210
7.4.5.1 BSSSoundweblondon网络数字音频处理器210
7.4.5.2 SabineNAV8802网络数字音频处理器211
7.4.5.3 PeaveMediaMatrixNion媒体矩阵214
7.4.5.4 BiampAudiaFlEX网络数字音频处理器217
7.5 数字功率放大器218
7.5.1 模拟功率放大器218
7.5.2 数字功率放大器的原理和分类219
7.5.2.1 D类数字功率放大器219
7.5.2.2 1bit数字功率放大器220
7.5.2.3 I类数字功率放大器221
7.5.3 数字功率放大器的测试条件224
7.5.4 网络数字功率放大器的I／O接口224
7.5.4.1 网络数字功率放大器的I／O接口和监控接口224
7.5.4.2 DSP处理模拟功率放大器的网络监控接口226
7.5.5 典型产品227
7.5.5.1 CROWNI-TechHD网络数字功率放大器227
7.5.5.2 POWERSOFTDigam-K系列数字功率放大器229
7.5.5.3 CROWNXTi系列数字处理网络模拟功率放大器230
7.5.5.4 CROWNMACRO-Techi系列数字处理网络模拟功率放大器231
7.6 数字扩声系统的一体化数字信号传输系统233
7.6.1 系统特点233
7.6.2 构建方式234
7.6.3 MADI传输网络234
7.6.4 采用CobraNet或EtherSound传输协议的多通道数字音频和控制信号的传输网络系统234
7.7 数字扩声系统的系统配置236
7.7.1 剧场类数字扩声系统236
7.7.2 体育场馆类数字扩声系统239
7.7.3 会议中心数字扩声系统241
7.7.4 流动演出类数字扩声系统243
7.8 数字扩声系统典型工程案例246
7.8.1 中国国家大剧院戏剧场数字扩声系统246
7.8.1.1 系统组成和信号流程246
7.8.1.2 声场设计248
7.8.1.3 主要设备250
7.8.1.4 系统最终测试数据251
7.8.1.5 国家大剧院扩声系统的技术特点253
7.8.2 2008奥运会开闭幕式扩声系统254
7.8.2.1 设计理念254
7.8.2.2 系统配置254
7.8.2.3 扬声器系统调试258
7.8.2.4 时间码技术的运用259
7.8.3 流动演出数字扩声系统259
7.8.3.1 流动演出扩声系统的设计260
7.8.3.2 系统声场计算260
7.8.3.3 提高传声增益的措施261
7.8.3.4 主要设备选型261
7.8.3.5 系统快捷拆装机柜和系统连接电缆269
7.8.3.6 系统连接图271
7.8.4 数字录音棚工程274
7.8.4.1 录音棚的功能定位和声学特性技术参数274
7.8.4.2 录音棚的采录编系统274
7.8.4.3 录音室的建声设计280
7.8.4.4 控制室的建声设计285
7.8.4.5 录音室最终的声学特性指标286
7.8.5 社区和村级数字多媒体放送系统286
7.8.5.1 方案一：5.1 声道多媒体数字环绕立体声放映系统286
7.8.5.2 方案二：2.1 声道多媒体数字环绕立体声放映系统290
7.8.5.3 如何选择投影机的亮度指标290
第8章 内部通信系统292
8.1 系统组成和系统连接292
8.1.1 系统组成292
8.1.2 系统连接293
8.2 通信主控站类型294
8.2.1 2通道主控站295
8.2.2 4通道遥控站295
8.2.3 12通道可编程主控站295
8.2.4 数字微处理矩阵内部通信主站296
8.3 用户端通信设备297
8.3.1 便携式腰包机297
8.3.2 扬声器通信站298
8.4 内部通信系统的功能组件298
8.4.1 IFB／导播提示装置298
8.4.1.1 MA-4／AX-4IFB控制面板298
8.4.1.2 PIC-4000B节目中断控制器298
8.4.1.3 TR-50演员／主持人接收机299
8.4.2 系统接口装置299
8.4.2.1 AC-10H万用接口装置299
8.4.2.2 TW-12B系统接口装置299
8.4.2.3 IF4B-44线接口装置299
8.4.3 PS-464多通道供电电源299
8.4.4 AB-100公告广播控制台299
8.5 无线内部通信系统299
8.5.1 WBS-6无线内部通信系统300
8.5.2 BTR600／500双通道无线内部通信系统300
8.5.3 TT4416通道导播发射机／TR3416通道无线导播接收机300
8.5.4 UPX-10／RCV-2广播式无线提示／IFB导播系统300
8.5.5 2路无线手机通信接口300
8.6 应用举例301
8.6.1 剧场2通道内部通信系统301
8.6.2 4通道内部通信系统302
8.6.3 Te1exRTS4通道内部通信系统302
8.7 内部通信系统的终端匹配303
8.8 内部通信系统的主要技术指标303
8.8.1 通信线路303
8.8.2 呼叫信号电平303
8.8.3 系统指标304
8.8.4 传声器前置放大器304
8.8.5 输出放大器304
8.8.6 节目信号输入电平304
8.8.7 供电电源304
8.9 内部通信系统典型产品305
第9章 公共广播系统307
9.1 公共广播系统的特点307
9.2 公共广播系统的基本要求307
9.3 系统架构308
9.3.1 基本小系统308
9.3.2 标准系统309
9.3.3 分区功能扩展310
9.3.3.1 分区扩展310
9.3.3.2 分区对讲／互传广播信息311
9.3.4 智能公共广播系统311
9.3.4.1 通用计算机管理的智能广播系统311
9.3.5.1 传统型传输网络313
9.3.5.2 总线结构型传输网络313
9.3.5.3 可寻址广播系统314
9.3.6 全数字网络化公共广播系统314
9.4 公共广播系统的设计315
9.4.1 广播扬声器的选用316
9.4.2 广播区域的声压级计算316
9.4.3 广播功率放大器与扬声器的功率匹配316
9.4.4 传输线路导线截面面积的计算318
9.4.5 紧急广播的强制切换(强切)控制线路318
9.4.5.1 三线制强切线路318
9.4.5.2 四线制强切线路319
9.4.6 公共广播系统主要产品简介319
9.5 公共广播系统应用举例320
9.5.1 通用公共广播系统320
9.5.2 会展中心智能广播系统321
9.5.3 大型动物园智能广播系统322
9.5.4 机场智能广播系统322
第10章 数宇会议系统和同声传译系统326
10.1 数字会议系统的发展进程326
10.2 多通道数字音频传输技术328
10.2.1 数字音频双向传输的数据格式329
10.2.2 数字会议系统的优点330
10.3 数字会议系统的基本功能331
10.3.1 会议发言管理331
10.3.2 同声传译331
10.3.3 投票表决331
10.3.4 IC卡会议签到331
10.3.5 信息发布和显示332
10.3.6 摄像机自动跟踪拍摄和大屏幕同步显示332
10.3.7 跨地域扩展的全方位互联网数字会议系统332
10.3.8 高效有序的会议管理332
10.4 数字会议系统的组成332
10.4.1 会议讨论系统332
10.4.2 投票表决系统334
10.4.3 多种语言同声传译系统336
10.4.4 摄像机自动跟踪系统337
10.4.5 会议签到系统338
10.4.6 智能中央集中控制系统339
10.4.7 智能数字会议系统典型案例340
10.4.8 数字会议系统的应用软件343
10.5 无线数字会议系统347
10.6 无线同声传译系统设计349
10.6.1 为什么要采用红外线载波传输技术349
10.6.2 副载波频段的选择350
10.6.3 副载频的调制方式351
10.6.4 辐射功率、通道数量、信噪比与覆盖区／最大作用距离的关系351
10.7 同声传译室设计353
第11章 视频会议系统355
11.1 视频会议系统的基本功能355
11.2 系统组成356
11.2.1 多点转发服务器及多点控制单元356
11.2.2 视频会议终端357
11.2.3 通信网络358
11.3 视频会议系统的通信标准358
11.3.1 H.3 20视频会议通信标准358
11.3.2 H.3 23多媒体通信标准359
11.3.3 H.3 10／H.3 21宽带视频会议通信标准359
11.3.4 H.3 24PSTN多媒体通信标准360
11.4 数字视频压缩编码技术361
11.4.1 视频信号压缩原理361
11.4.2 H.2 61压缩编码标准363
11.4.3 H.2 63压缩编码标准363
11.4.4 H.2 64高效压缩编码标准363
11.5 G.7 2X数字音频压缩编码技术364
11.6 系统配置365
11.6.1 小型视频会议系统365
11.6.2 政府视频会议系统366
11.6.3 大型企业集团公司视频会议系统367
11.6.4 远程教学／远程医疗视频会议系统368
11.6.5 流媒体技术和视频点播369
11.7 应用实例371
11.7.1 交互式网络数字视频会议系统371
11.7.2 应急指挥中心375
第12章 投影显示技术378
12.1 各类投影机的工作原理378
12.1.1 三管CRT彩色投影机378
12.1.2 3片1CD投影机378
12.1.3 DlP投影机379
12.1 _41COS投影机380
12.2 投影机的主要技术参数和测量方法381
12.2.1 输出亮度381
12.2.2 亮度均匀度382
12.2.3 对比度382
12.2.4 图像分辨率382
12.2.5 调焦比382
12.2.6 光源灯泡的寿命383
12.2.7 投影机的其他功能性技术指标384
12.2.8 屏幕尺寸与投影距离的计算384
12.2.9 四种投影机性能比较385
12.3 投影屏幕385
12.3.1 投影屏幕的主要技术参数385
12.3.2 投影屏幕的光学原理386
12.3.3 屏幕对角线长度、宽高比和屏幕面积的计算387
12.4 如何选用投影机388
12.4.1 确定合适的屏幕照度388
12.4.2 投影机的对比度要求389
12.4.3 投影机的分辨率与输入信号分辨率的匹配389
12.4.4 投影机的其他一些性能389
12.5 DLP背投拼接屏显示系统390
12.5.1 DLP背投拼接屏显示系统的优点390
12.5.2 DLP背投拼接显示系统的系统结构391
12.5.3 DLP背投拼接显示系统采用的新技术391
12.5.4 先进的屏幕技术393
12.5.5 DLP背投大屏幕拼接屏显示系统的典型技术指标394
12.6 边缘融合大屏幕拼接投影显示系统395
12.6.1 什么是边缘融合大屏幕显示技术396
12.6.2 边缘融合系统对拼接投影机的要求397
12.6.3 边缘融合拼接投影系统的大屏幕397
12.6.4 拼接投影机的调整398
第13章 LED大屏幕显示技术399
13.1 LED大屏幕显示系统的组成和分类399
13.1.1 LED大屏幕显示系统的组成399
13.1.2 LED大屏幕显示系统的分类400
13.2 LED显示屏的主要技术特性400
13.2.1 LED显示屏的技术要求400
13.2.2 LED显示屏的功能要求401
13.3 LED显示屏的结构化模块402
13.4 LED的种类和全彩像素的特性402
13.5 LED显示系统采用的新技术405
13.5.1 LED显示屏的亮度均衡处理405
13.5.2 色彩还原技术405
13.5.3 非线性γ校正406
13.5.4 高等级视频色差处理406
13.5.5 高速刷新技术406
13.5.6 DlP显示屏亮度自动控制406
13.5.7 动态虚拟像素复用技术407
13.5.8 消除马赛克的措施408
13.5.9 高级扩声音响技术408
13.5.1 0输入信号的切换、控制和传输408
13.5.1 1全天候工作的优秀屏体结构408
13.5.1 2快速运动图像补偿的几种方法409
13.5.1 3LED显示屏逐点校正技术409
13.6 LED显示屏系统的质量要求和价位体系411
13.6.1 LED显示屏411
13.6.2 屏幕控制器411
13.6.3 视频信号处理器411
13.6.4 系统软件412
13.6.5 控制计算机和通信网络系统412
13.7 应用举例：上海浦东新区源深体育场室外DlP显示屏412
第14章 数字调光网络传输系统415
14.1 DMX512数字调光网络传输系统415
14.1.1 如何实现数字调光控制信号的多路传输415
14.1.2 DMX512数据通信的定时数据416
14.1.3 DMX512的网络结构和EIA485接口规范418
14.1.4 DMX512的寻址方法421
14.1.5 调光台与调光器矩阵的互连配接423
14.2 以太网数字调光网络传输系统424
14.2.1 TCP／IP数字调光网络传输系统424
14.2.2 光纤网络数字调光控制系统425
14.3 应用举例：上海音乐厅网络灯光控制系统426
14.3.1 系统布线427
14.3.2 系统主要硬件428
14.3.3 灯光控制系统的配置429
第15章 电视监控系统430
15.1 电视监控系统的基本组成430
15.2 前端设备432
15.2.1 摄像机432
15.2.2 摄像机镜头435
15.2.3 摄像机云台和防护罩438
15.2.4 典型产品440
15.3 终端设备442
15.3.1 视音频编解码器442
15.3.2 视频切换矩阵443
15.3.3 大屏幕显示系统445
15.3.4 信息存储系统446
15.4 信号传输系统446
15.4.1 同轴电缆传输系统446
15.4.2 由双绞线、光缆组成的专网传输系统448
15.4.3 局域网或互联网传输系统452
15.4.4 无线传输系统453
15.4.5 控制信号的传输453
附录454
附录A 如何编制一份合格的工程投标文件454
附录B 工程竣工验收458
参考文献461
