具体描述
本教材在原电子工业部工科电子类规划教材《录音录像技术》的基础上修编而成。全书内容分为三篇。第一篇磁带录放技术；第二篇光盘录放技术；第三篇固体录放技术。参考教学时数为54学时。 教材选材突出实用，并力图反映国内外录放技术的发展情况，论述上注意讲清物理概念，尽量避免繁琐的数学推导。 本教材可供应用电子类专业、视听专业的本科生和专科生使用，也可供有关技术人员使用。
《声光影像的奇妙旅程：从基础原理到尖端应用的探索》 内容提要： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨现代社会中视觉与听觉信息获取、处理、传输与再现的科学与技术基础。我们不聚焦于单一的信号录放系统，而是着眼于声光影像信息生命周期的宏观图景，深入剖析支撑这些技术的底层物理规律、数学模型、核心算法以及系统工程实践。全书内容涵盖了从最基础的声音与光波的产生、传播特性，到复杂多媒体信号的数字化表示、压缩编码、传输信道建模，再到人眼和人耳感知特性的生物物理学基础，并延伸至当前炙手可热的沉浸式技术、高动态范围（HDR）显示、空间音频重构等前沿领域。 第一部分：物理基础与信号的本质 本部分着重于构建读者理解一切声光影像系统的物理和数学基石。 第一章：波动的世界——声音与光的基础物理 我们将从最基本的物理概念入手，探讨声波和电磁波（光）的本质区别与联系。声音的产生机制、介质依赖性、传播速度、频率与波长。重点解析声波的声压、声强与人耳感知的响度之间的非线性关系，引入傅里叶分析对复杂波形的分解能力。对于光波，我们将回顾电磁理论，分析光的产生（自发辐射与受激辐射）、传播特性（折射、反射、衍射和干涉），特别是色彩的物理基础——光与物质的相互作用，以及光谱、色度学的基础知识。这一章将为后续所有信号处理奠定物理认知基础。 第二章：人类感知的边界——生物物理学视角 深入探讨人耳和人眼作为“最终接收器”的工作原理。人耳的结构与听觉掩蔽效应、双耳效应（立体声定位的基础）。人眼的视觉通路、光感受器（视杆细胞与视锥细胞）、空间分辨率、时间分辨率以及色彩视觉模型（如CIE XYZ、RGB色彩空间）。理解这些生理极限至关重要，因为所有先进的数字技术，其最终目标都是为了“欺骗”或优化对这些生物系统的刺激。我们将探讨视觉暂留、马赫带现象等非线性感知效应。 第三章：模拟信号的表示与转换 在数字化浪潮之前，模拟信号是信息的载体。本章详细分析连续时间信号的数学描述，如时域、频域表示。核心内容将聚焦于信息的“捕获”过程：如何使用传感器（如麦克风、光电二极管）将物理量转化为电压或电流信号。详细讨论电路基础，如滤波器（一阶、二阶响应）、放大器的非线性失真（谐波失真、互调失真）对信号保真度的影响，以及基本的模数（A/D）和数模（D/A）转换器的基本架构、采样定理的严格应用与过采样/欠采样的影响。 第二部分：数字化的核心——信息编码与压缩 一旦信号被数字化，效率和质量的平衡就成为工程的核心挑战。 第四章：多媒体信号的量化与编码理论 本章将深入探讨数字化的第二步——量化。均匀量化与非均匀量化（如$mu$-law和A-law Companding），以及量化噪声的统计特性分析。在编码理论方面，我们将引入香农的信息论基础，探讨信息熵、信源编码的基本原理。重点分析无损压缩（如霍夫曼编码、算术编码）和有损压缩的核心思想——如何在保留主观可接受质量的前提下实现数据量的大幅削减。 第五章：先进的视觉信息压缩标准解析 专注于图像和视频信号的编码。详细拆解主流的图像编码标准（如JPEG）的变换域处理，包括离散余弦变换（DCT）的原理与应用。对于视频，我们将剖析运动补偿（块匹配算法、帧内/帧间预测）的核心机制，并系统地分析H.264/AVC及更高版本的结构层次，探讨其在时域和空域上如何实现高效冗余消除。强调残差编码、熵编码在最终码流生成中的作用。 第六章：空间音频的编码与传输 本部分将跳出传统的单声道、立体声概念，探讨如何用数字信号描述三维声场。介绍双耳声学（Binaural Acoustics）模型，以及基于对象（Object-Based）和基于场（Scene-Based）的音频编码技术，如Ambisonics和基于通道的编码（如Dolby Atmos、DTS:X等现代技术）的核心矩阵变换与渲染过程。讨论感知听觉模型在音频压缩中的应用，例如心理声学模型如何指导比特分配。 第三部分：传输、存储与系统工程 本部分将目光投向信号的载体与大规模系统的实现。 第七章：信道模型与数字传输技术 信号在物理介质（如电缆、光纤、无线电波）中传输时，必然受到噪声、衰落和失真的影响。本章建立必要的通信系统模型，包括加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道等。重点讲解纠错编码理论（如线性分组码、卷积码、Turbo码和LDPC码）如何通过引入冗余来抵抗信道干扰，并分析调制解调（Modulation/Demodulation）技术（如QPSK、OFDM）在提高频谱效率和抗干扰能力上的权衡。 第八章：存储介质与系统架构 讨论信息的持久化存储技术，从磁记录、光盘存储（CD/DVD/蓝光）的物理原理到现代固态存储（SSD）的NAND Flash原理。更重要的是，本章将分析构建一个完整的声光信息处理系统所需的架构设计：嵌入式系统中的实时性要求、流水线设计、硬件加速器的作用，以及大规模数据中心的流媒体服务架构（CDN、边缘计算）。 第四部分：沉浸式体验与未来展望 第九章：高分辨率与高动态范围的挑战 随着显示技术的发展，对色彩深度（如10-bit、12-bit）和亮度范围（HDR）的要求日益提高。本章专门探讨HDR技术的色彩空间（如Rec. 2020）与光电传递函数（OETF/EOTF）的精确定义与实现，以及如何处理超高分辨率（4K/8K）视频流的带宽压力。同时，也将讨论高帧率（HFR）视频对运动补偿算法带来的新挑战。 第十章：虚拟现实与混合现实中的声光同步 展望未来的交互体验。本章探讨三维渲染管线中的光线追踪（Ray Tracing）技术在提高视觉真实感方面的作用，以及虚拟环境中的空间音频重放技术，重点关注低延迟反馈回路的设计——如何将用户的头部运动（Head Tracking）实时映射到声场和视场的渲染中，以最小化感知延迟，确保沉浸感的连贯性。 本书通过对物理学、信息论、感知科学、通信工程和计算机科学的交叉融合，提供了一个理解和掌握现代视听信息处理技术的综合性知识框架。它不是一部针对某一特定设备的操作手册，而是一本深挖底层原理和系统设计哲学的技术专著。
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