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简介
在开始数字音频信号处理之前没有对各种技术设备和系统音频技术有一个大略了解是不行的。在本章中，会呈现数字音频信号处理应用程序。开始从在演奏室或音乐厅记录，展示整个信号处理链，到重生成在家或汽车上的音频。应用程序领域可分为一下领域：
- 演奏室技术
- 数字传输系统
- 存储媒体
- 家庭娱乐音频组件
以上提及的应用程序领域的基本原理将呈现为为了展示数字信号处理的使用。特殊的技术设备和系统不在本章中介绍。这些设备和系统被计算机技术的发展强力驱动且新设备基于新的技术。本章的目的是趋于独立呈现从乐器或歌手到听众和音乐消费者的整个处理链。信号处理技术和它们的算法的呈现将在之后的章节讨论
演奏室技术
当在演奏室或音乐厅录制语音或音乐，麦克风的模拟信号首先数字化，给一个数字混合控制台且然后存储在一个数字存储媒介。一个数字声音工作室显示如下图。除了模拟源（麦克风），数字源通过多频道MADI接口给到数字混合控制台。数字存储媒介如数字多轨磁带机被数字硬盘录制系统替代，其也连接多频道MADI接口到混合控制台。最后的双声道混合通过一个两频道AES/EBU接口在一个两频道主机上存储。外部音效或房间模拟设备也通过一个两频道AES/EBU接口连接到混合控制台。所有系统通过一个主时钟引用同步。在数字音频技术上，对专业演播室技术采样率 $ f_ {S} = 48 $ kHz，对压缩磁盘为 $ f_ {S} = 44.1 $kHz，对广播应用 $ f_ {S} = 32 $kHz。另外，多个采样频率比如88.2, 96, 176.4和192 kHz也在使用。声音混合控制台在数字声音演播室中扮演一个中心的角色。下下图显示功能单位。N个输入信号独立处理。在水平和全景控制之后，所有信号加和为一个双声道混音。累加执行多次这样其他辅助双声道和/或单声道信号可适合做其他目的。在声音频道中，一个均衡器(EQ)，一个动态单元(DYN)，一个延迟单元(DEL)，一个增益元素(GAIN)和一个全景元素(PAN)被使用。在音频频道中的输入和输出信号，需要插入作为辅助或直接输出
数字传送系统
本章节将简约解释数字传送。除了基于振幅和频率调制的模拟无线广播系统，$ DAB^{2} $（数字化音频广播）在一些国家已引入。另一方面，网络推动音视频分发，基于网络的因特网广播和视频
地球数字化广播（DAB）
地球数字化广播，压缩磁盘的质量标准将从移动和电报信号的接收站获得。因此，一个从一个传送工作室来的两频道AES/EBU信号被缩减来帮助源编码。在源编码（SC）之后，附加信息（AI）像一类程序（音乐/语音）且流量信息被添加。一个多携技术被用于数字化传送到站点和移动接收器。在传送机，几个广播程序组合在一个混合器中来形成混音信号。频道编码和调制被一个多携转送技术（编码垂直频率多分）使用
DAB接收器（如下图）包含demodulator（DMOD），信号分离器（DMUX）和源解码（SD）。SD提供一个线性量化PCM信号（脉冲编码调制）。PCM信号喂给一个数字到模拟转换器（DAConverter）给连接到扩音器的放大器
对一个DAB传输技术的更详细描述，如下图呈现了一个基于过滤边的阐述。数据速度为768kbit/s的音频信号被分解为帮助分析过滤边(AFB)的子分类。量化和编解码基于声学心理学模型在每个类上携带。数据缩减到数据速度96-192kbit/s。这个量化子类信号提供额外信息（头部）和在帧中组合到一起。这在第一次提出到频道编解码(CC)时被称为ISO-MPEG1帧。时间间割(TIL)将在后面描述。个人传输程序在带一个综合过滤边(SFB)的频分多时组合一个宽带传输信号。综合过滤边有几个复值输入信号和一个复值输出信号。实值带宽过滤信号通过 $ e^{j \omega_ {c} t} $调制获得且使用其实值部分。在接收器，复值信号通过解制并跟着一个底通过滤获得。复分析过滤边提供复值过滤信号，在频时去交错和频道解码的ISO-MPEG1帧中获得。PCM信号在从帧中萃取子带宽信号后使用综合过滤边组合
DAB传输技术 移动通讯的特殊问题是处理OFDM传输技术和时间和频率插值的DPSK调制。可能的干扰通过连续频道编解码来最小化。下图的方案图表显示了相关子系统
例如，一个传输程序 $ P_ {1} $作为一个ISO-MPEG1流转发如上图。频道编解码双倍数据速度。一个移动通讯频道的典型特征像时间和频率选择通过时间和频率插值及多带技术处理
连续比特的爆发式干扰缩减到单比特错误，通过扩展更长的周期时间。窄带干扰只影响通过扩展频域的传输程序 $ P_ {1} $的单独的携带，例如，传输程序携带频率的干扰在某个搅动上。移动频道剩下的干扰通过频道编解码抑制，例如，通过添加冗余，且用一个Viterbi解码器解码。OFDM传输的实现在下面讨论
OFDM传输 OFDM传输技术显示在下图。这个技术有它数字领域简单的实现。要传输的数据序列 $ c_ {t}(k) $，写入一个长度为2M的寄存器。从 $ d_ {1}(m) $到 $ d_ {M}(m) $的复数形成两个连续比特。第一个比特对应实部，第二个对应虚部。符号空间显示四种状态被称为QPSK。向量d(m)用一个反转FFT（快速傅立叶转换）传输转换为一个向量e(m)，其描述时间域转送信号的值。传输的信号 $ T_ {sym} $为周期的 $ x_ {t}(n) $由采样周期 $ T_ {s} $传输的M个复数 $ e_ {i}(m) $形成。实值频带通道信号以高频在quadrature信号的DA转发之后，用 $ e^{j \omega_ {c} t} $调制，且取其实数部分形成。在接收端，传输的信号变成一个复数值序列 $ x_ {r}(n) $，通过用 $ e^{-j \omega_ {c} t} $解调且quadrature信号的AD转换。接收的序列 $ x_ {r}(n) $的M个采样分布在M输入值 $ f_ {i}(m) $且用FFT转换为频域。结果的复数值 $ g_ {i}(m) $又转换为比特并提供接收序列 $ c_ {r}(k) $。排除通讯频道的影响，传输的序列可被精确重构
带守卫间隔的OFDM传输 为了描述带守卫间隔的OFDM传输，考虑下图的方案图表。一个在频道上有长度L的脉冲响应h(n)的长度M的符号使接收信号为长度M + L - 1的接收信号y(n)。这意味着接收信号比传输信号长。传输信号的精确重建会被接收信号的翻转干扰。传输信号的重建可能被传输信号循环重建。这里，从向量e(m)的复数重复这样给出一个符号周期 $ T_ {sym} = (M + L)T_ {S} $。每个传输信号，因此，扩展到长度M + L。一个频道带长度L的脉冲响应，频道的响应以长度M为周期。在频道初始化状态之后，例如，在守卫间隔的L采样之后，M采样被写入到寄存器。因为一个时间延迟发生在传输信号的开始和采样的L偏移，需要移动长度M的序列循环的L个偏移。复数值 $ g_ {i}(m) $不响应精确的传输值 $ d_ {i}(m) $因为传输频道h(n)。然而，不影响邻居携带频率。每个接收值 $ g_ {i}(m) $以响应的纬度作为权重且频道的相在特殊地携带频率。通讯频道的影响可被连续比特的微分编解码消除。解码过程可根据 $ z_ {i}(m) = g_ {i}(m)g^{*}_ {i}(m - 1) $计算得出。比特对应信号的实部和虚部。DAB转换技术代表通过FFT算法的帮助简单实现。传输信号的扩展为长度L的频道脉冲响应和同步到收集接收信号的M个采样。守卫间隔的长度需要匹配多路径频道的最大回应延迟。有微分编解码的传输序列，接收端的均衡器不需要
