淺談數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電臺(tái)的應(yīng)用

陳春杰

（內(nèi)蒙古廣電局科右中729發(fā)射臺(tái),內(nèi)蒙古 興安盟 029400）

在廣播系統(tǒng)中，從聲音節(jié)目的錄制、編播、傳送、直到接收和重放這樣一條長(zhǎng)鏈中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都受到音頻技術(shù)的制約，這種制約形成了對(duì)最終收聽效果的影響。隨著現(xiàn)代音頻技術(shù)的發(fā)展，特別是在數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展之后，一方面數(shù)字音頻設(shè)備作為消費(fèi)品進(jìn)人家庭，倒如CD唱片，使得人們對(duì)節(jié)目欣賞的水準(zhǔn)提高了。另一方面由于數(shù)字音頻技術(shù)的研究和發(fā)展，促進(jìn)了模擬音頻技術(shù)的發(fā)展，使家用音響設(shè)備的性能有了大幅度提高，甚至與專業(yè)設(shè)備相差無幾。在選種情況下，為保證廣播聽眾獲得良好的收聽效果，電臺(tái)除考慮充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的性能外，技術(shù)更新也應(yīng)列入考慮的范圍。

1 數(shù)字音頻技術(shù)的概念

數(shù)字音頻技術(shù)，實(shí)際上就是以音頻工程所包括的內(nèi)容作為研究對(duì)象的數(shù)字技術(shù)?；蛘哒f是數(shù)字技術(shù)在音頻領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括拾音、錄音，存貯、傳送、以及重放等許多方面，數(shù)字音頻技術(shù)除了具有純技術(shù)性的問題外，還具有必須滿足人們聽覺要求的主觀性的一面。前者，作為技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段，與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展緊緊地聯(lián)系在一起 后者強(qiáng)調(diào)出數(shù)字音頻技術(shù)不同于一般數(shù)字技術(shù)的特殊性，是為譜足人的聽覺要求服務(wù)的，必須滿足人耳聽覺的高保真準(zhǔn)則。

從當(dāng)前的數(shù)字進(jìn)展來說，我們可以發(fā)現(xiàn)從聲音的拾取到重放，只有傳聲器和揚(yáng)聲器這兩種界面設(shè)備的數(shù)字化尚未能這封實(shí)用水平，而其它的環(huán)節(jié)都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，并且就數(shù)字化所提供的性能來說.它使信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍信噪比、抖晃頻響特性及瞬態(tài)特性等各方面都獲得了較大的改善，而且從使用的靈活性、精確性方面也得剜了大大地提高，特別是自動(dòng)編程所提供的變換技術(shù)，使錄音師能夠保證在及時(shí)地完成各種操作的情況下，可以騰出更多的時(shí)間來把握對(duì)作品的整俸處理。利用數(shù)字音額技術(shù)還可以對(duì)舊的錄音、或有差錯(cuò)的錄音進(jìn)行翻新、修改。還可以用于臺(tái)成壘新的音響，例如現(xiàn)在的數(shù)字合成器和數(shù)字鼓機(jī)等。利用數(shù)字音頻技術(shù)，還可以進(jìn)行信號(hào)分杯尋找適用的音響，增強(qiáng)音響的藝術(shù)表現(xiàn)力。

2 數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的基本組成和關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的組成非常相似.也可以說.數(shù)字音頻廣播是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字音頻廣播的關(guān)鍵技術(shù)主要有三個(gè)方面.數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼，高速數(shù)據(jù)信號(hào)的無線傳輸和組網(wǎng)技術(shù)。

2.1 數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼

將音頻信號(hào)用線性PCM進(jìn)行數(shù)字化后，其碼率約為700kbit／S。例如CD的抽樣率為44.1kHz，每抽樣用16bit字長(zhǎng)表示，其碼率為705 6kbit／S，一路立體聲信號(hào)的碼率達(dá)到1411.2kbit／S。這樣高的碼率在傳輸時(shí)需要很寬的頻帶，在存儲(chǔ)時(shí)需要很大的存儲(chǔ)容量，這將大大限制數(shù)字化音頻的應(yīng)用，也很難實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻廣播。為了解決這個(gè)問題，需要采用壓縮編碼技術(shù)，在基本保證接近CD音質(zhì)的情況下，有效地降低碼率。

應(yīng)用在數(shù)字廣播(包括數(shù)字電視和數(shù)字音額廣播)中的音頻壓縮編碼技術(shù)有多種，它們都是基于人耳感覺特性來實(shí)現(xiàn)降低碼率的目的。在這些編碼方案中.利用了人耳的頻率，時(shí)間遮蔽效應(yīng)和對(duì)聲音的定位特性。頻率遮蔽效應(yīng)是當(dāng)頻率接近、強(qiáng)度有明顯區(qū)別的兩個(gè)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，人耳只能感覺強(qiáng)度高的信號(hào)，而強(qiáng)度低的信號(hào)將被遮蔽，時(shí)間遮蔽效應(yīng)是當(dāng)一個(gè)強(qiáng)度比較弱的信號(hào)出現(xiàn)在強(qiáng)度比它強(qiáng)的信號(hào)之前或之后的一個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)時(shí)，比較弱的信號(hào)將被遮蔽，顯然被遮敝的信號(hào)不需要傳送，從而降低了碼率；人耳對(duì)聲源定位時(shí)，對(duì)低頻信號(hào)方向性不敏感，對(duì)高頻信號(hào)的方向主要是從對(duì)包絡(luò)的感覺判斷，這些特性被用于降低立體聲編碼的碼率。當(dāng)然，這樣處理損失了原始音頻信號(hào)中的一部分，但因?yàn)檫@部分是感覺不到的或者是很不敏感的，因此它基本上不會(huì)影響聲音的質(zhì)量，從而既保證了音質(zhì)，又降低了碼率。應(yīng)用在數(shù)字音頻廣播中的壓縮編碼方案主要有 MPEG-1／2 中的 LayerⅡ 、LayerⅢ和MPEG AAC等，使一路立體聲的碼率降低到192-96kbit／S，并且有可能繼續(xù)降低，大大減少了對(duì)傳輸帶寬和存儲(chǔ)容量的要求，應(yīng)該說壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展是數(shù)字音頻廣播得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

3 數(shù)字調(diào)音臺(tái)在廣播電臺(tái)中的應(yīng)用

目前，數(shù)字音頻信號(hào)處理調(diào)音臺(tái)，可以得到所有傳統(tǒng)調(diào)音臺(tái)的功能。而頻響、噪聲、失真、串音等指標(biāo)得到了很大提高，是模擬調(diào)音臺(tái)無法比擬的。新型的數(shù)字調(diào)音臺(tái)都具有數(shù)字切換矩陣功能。為了適應(yīng)不同的操作方式和需要，控制面具有很多的形式，以適應(yīng)節(jié)El或節(jié)El錄制、制作和新聞編輯。數(shù)字調(diào)音臺(tái)一大優(yōu)點(diǎn)就是多通路，體積小。例如，內(nèi)蒙古電臺(tái)錄音用的數(shù)字混音調(diào)音臺(tái)TASCAM TM-D4000，有32個(gè)單聲道加兩個(gè)立體聲輸入、有8個(gè)輸出口和6個(gè)輔助發(fā)送端，但卻只有19個(gè)可見的推子。因?yàn)橥谱邮潜环譃閮蓪拥?，每層包含l6個(gè)推子。(如果需要也可擴(kuò)展推子層；三層或四層；成為48路輸入，64路輸入等)。而多功能的顯示則可以迎合直播室的需要。

數(shù)字調(diào)音臺(tái)設(shè)置為多路模擬輸入、輸出及多路數(shù)字輸入、輸出。它可以同時(shí)分配至數(shù)字和模擬輸出，尤其對(duì)直播調(diào)音臺(tái)來講更為重要。數(shù)字輸出為主輸出，模擬輸出作為備份。另外，值得一提的是數(shù)字調(diào)音臺(tái)除了具備A／D、D／A轉(zhuǎn)換器外，它還設(shè)有虛擬通道(也有虛擬數(shù)字調(diào)音臺(tái))。虛擬通道是一個(gè)應(yīng)用軟件，可控制音頻的所有功能，而不需要一個(gè)物理的控制界面?，F(xiàn)在內(nèi)蒙古電臺(tái)直播室用的數(shù)字調(diào)音臺(tái)Studer on-air一2000數(shù)字調(diào)音臺(tái)上的對(duì)講通道就是利用該臺(tái)子上的第14虛擬通路來完成的。

4 數(shù)字音頻在廣播電臺(tái)中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)早已應(yīng)用到音頻技術(shù)，數(shù)字音頻工作站的問世開辟了音頻數(shù)字廣播的新紀(jì)元。有數(shù)字錄制音頻工作站；數(shù)字播出音頻工作站；節(jié)目管理工作站等。數(shù)字音頻工作站的主要組成部分及應(yīng)用：

4.1 多軌數(shù)字硬盤錄音：多達(dá)64軌甚至更多，可進(jìn)行音樂語言等節(jié)目錄音補(bǔ)錄、搬軌及并軌使用，軌道可根據(jù)用戶需要擴(kuò)充。

4.2 精密數(shù)字編輯：備有高解像度計(jì)算機(jī)屏幕顯示聲音波形，可方便地確定編輯剪接點(diǎn)，它的圖像波形編輯可讓你聽到、看到，可進(jìn)行可變交叉淡化的精確波形剪輯。

4.3 無限的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)能力：時(shí)間壓縮和擴(kuò)展、移動(dòng)和變速、實(shí)時(shí)采樣率變換、數(shù)字壓縮、限幅、延遲、混響等。

4.4 全部的數(shù)字動(dòng)態(tài)均衡、電平、聲像及自動(dòng)化播出系統(tǒng)。

4.5 作為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，能存儲(chǔ)音頻程序、數(shù)據(jù)配備，包括大容量硬盤、DAT、CD、MD等大容量信息源，可作母帶存儲(chǔ)，可隨時(shí)調(diào)出使用。

4.6 結(jié)合數(shù)字音頻及MIDI錄音和編輯，各功能均由MIDI控制。信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第3套顯示屏上展示有1 6路數(shù)字信號(hào)。1～6路接有6個(gè)直播機(jī)房的模擬信號(hào)，通過模／數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào) (AES／EBU接口)，9～13路接有6個(gè)直播機(jī)房通過數(shù)字音分、數(shù)字音頻矩陣的數(shù)字信號(hào)(AES／EBU接口)。這3套監(jiān)測(cè)顯示器在彩條信號(hào)展示的同時(shí)可對(duì)每路信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽，可對(duì)每路音頻信號(hào)中斷、載波異常、電平過荷、相位反相進(jìn)行報(bào)警指示。

結(jié)語

綜上所述，雖然數(shù)字音頻技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看數(shù)字音頻技術(shù)是音頻技術(shù)發(fā)展必然的趨勢(shì)，客觀的看待數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電臺(tái)系統(tǒng)中的應(yīng)用，必將對(duì)推動(dòng)技術(shù)發(fā)展起到良好的作用。

[1]王越.數(shù)字音頻技術(shù).電視技術(shù)論談

[2]董在望.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播中的應(yīng)用.世界電子元器件2001.10

[3]胡澤.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用.現(xiàn)代電視技術(shù) 2002.11