多媒體數(shù)字音頻處理的應(yīng)用

【摘 要】對于大多數(shù)人來說，數(shù)字音頻是一個比較陌生的學(xué)科名稱。但實際上，數(shù)字音頻早已滲透于大眾生活變得無處不在，手機音樂、網(wǎng)絡(luò)音樂、動漫音樂、影視音樂，都是數(shù)字音頻產(chǎn)品。據(jù)最新統(tǒng)計，2011年我國生產(chǎn)了超過26萬分鐘的動畫片、高達400億元的游戲業(yè)產(chǎn)值，還有難以計數(shù)的網(wǎng)絡(luò)原創(chuàng)歌曲、電視廣播音樂，這些都體現(xiàn)了數(shù)字音頻市場的迅猛擴展。本文首先介紹了數(shù)字音頻的定義、發(fā)展歷史，以及其應(yīng)用的領(lǐng)域，進而以消音伴奏為例，利用Adobe Audition介紹了多媒體數(shù)字音頻單軌音頻處理的技巧。

【關(guān)鍵詞】多媒體 數(shù)字音頻處理 技術(shù)應(yīng)用

在數(shù)字音響和計算機多媒體技術(shù)中，音頻信號的數(shù)字處理是其主要的組成部分。而在多媒體的制作過程中，數(shù)字音頻處理是一項重要技術(shù)。音頻效果在很大程度上會給多媒體帶來更多的靈性，帶來生機和活力，因此，要提高音頻質(zhì)量，應(yīng)選擇高質(zhì)量的音頻源及適當(dāng)?shù)挠布O(shè)備，從而使聲音作為人類傳播信息和感情交流的重要媒體而給我們帶來更好的享受。例如，2014年中國第十二屆國際國際展覽會中，PAL數(shù)字音頻推出了最新研發(fā)的音柱音箱、4通道大功率數(shù)字功放機、定壓定阻數(shù)字功放機等高端音頻設(shè)備，以其完善的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻擴聲系統(tǒng)，帶給觀展嘉賓一種身臨其境的感覺。

一、數(shù)字音頻梗概

（一）數(shù)字音頻的含義

所謂數(shù)字音頻，它是一種利用數(shù)字化手段對聲音進行錄制、存放、編輯、壓縮或播放的技術(shù)，它是隨著數(shù)字信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展而形成的一種全新的聲音處理手段。強大的數(shù)字化音頻不僅應(yīng)用于多媒體教學(xué)、Flash制作，更廣泛的應(yīng)用于影視配音配樂，唱片制作和手機鈴聲制作等各個領(lǐng)域。和模擬音頻相比，數(shù)字音頻具備數(shù)字信號的特點，具有價格便宜、存儲方便且長久、可進行復(fù)雜的后期處理、傳輸和復(fù)制實現(xiàn)無失真等優(yōu)勢。

（二）數(shù)字音頻的發(fā)展

以數(shù)字音頻的載體來進行劃分的話，又可將數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展分為數(shù)字音頻磁記錄技術(shù)、數(shù)字音頻光盤存儲技術(shù)、數(shù)字音頻廣播技術(shù)、數(shù)字音頻計算機處理技術(shù)和數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)幾個階段。其中數(shù)字音頻磁記錄技術(shù)由數(shù)字磁帶錄音機（DAT）來加以完成；數(shù)字音頻光盤存儲技術(shù)的主要存儲設(shè)備是CD唱片；數(shù)字音頻廣播技術(shù)采用全數(shù)字方式進行音頻播出的廣播；數(shù)字音頻計算機處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)實現(xiàn)了對數(shù)字音頻信號處理的數(shù)字化

1.數(shù)字音頻發(fā)展的初始階段

20世紀(jì)50年代開發(fā)成功的晶體管，代表著音頻放大技術(shù)的巨大飛躍。但晶體管技術(shù)具有的效率不高問題和信號失真上升或者音質(zhì)下降等缺陷的存在。20世紀(jì)60年代，集成電路的發(fā)展就為顯著提高音質(zhì)提供了一個物美價廉的手段，并有力地促進了電子產(chǎn)品的小型化。但由于模擬放大器是絕對線性的，在模擬放大器中，電源總處于接通狀態(tài)，耗用大量的電能，必須使用大量的散熱器件，使得所有的音源都是模擬式的，聽得見的噪聲背景限制了可重復(fù)的動態(tài)范圍。例如，Vinyl源產(chǎn)生劈哩啪啦的各種噪音；音質(zhì)好一點的磁帶源則有嘶嘶聲，使系統(tǒng)動態(tài)范圍至多只有60分貝

2.數(shù)字音頻的發(fā)展階段

隨著時代的發(fā)展，新型音源出現(xiàn)了，幾乎完全進入了數(shù)字時代。唱片和磁帶開始消失，讓位于光盤（CD）。市場希望在更小的器件上存儲更多的音樂，這種需求催生出MP3等壓縮技術(shù)，進而需要數(shù)字放大器電路來滿足這些新型媒體。數(shù)字記錄設(shè)備和輸出生成非常精確的聲音。16位數(shù)字錄音可以精確到64000分之一，而相當(dāng)于數(shù)字分辨率為12—13位的模擬錄音精確度只有8，000分之一。

3.數(shù)字音頻的創(chuàng)新階段

這一階段的關(guān)鍵問題體現(xiàn)在新的數(shù)字音頻技術(shù)解決方案上。盡管現(xiàn)有的D類數(shù)字放大器較以前的技術(shù)已有所改善，但它們在音質(zhì)、封裝、性能、價格和核心技術(shù)方面未能取得重大改進。首先是音質(zhì)，為了生成精確的音頻，輸入晶體管需要在動態(tài)范圍的兩端都能同樣出色地工作，以幫助精確地實現(xiàn)準(zhǔn)確的功率分配。新的架構(gòu)技術(shù)不再忽視細(xì)節(jié)，額外增加了一套輸入晶體管。這些晶體管可以實現(xiàn)對音頻信號輸入的更精細(xì)的控制。這種開關(guān)放大的新方式在輸出級利用一套晶體管增加了低電壓精度控制。通過同時采用高電壓脈沖和這些低電壓脈沖，這種數(shù)字放大新方式生成極其精確的功率輸出，進而產(chǎn)生極其準(zhǔn)確的音頻。這種非凡的精度也意味著現(xiàn)在數(shù)字放大器能夠真正實現(xiàn)環(huán)境模擬和環(huán)繞聲等特殊效果的好處。

二、多媒體數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）唱片制作

目前數(shù)字音頻技術(shù)已經(jīng)滲透到了唱片制作的各個環(huán)節(jié)，如數(shù)字化得傳輸與處理，數(shù)字化的錄音、編輯、音效添加、混音等。數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用使唱片制作降低了成本，提高了效率，提高了處理的精度。

（二）配音、配樂

與相對傳統(tǒng)的配音、配樂技術(shù)相比，數(shù)字音頻技術(shù)憑借其低成本、高效率的優(yōu)勢發(fā)展的很迅速，在現(xiàn)今的電視、廣播、電影等媒體中，音樂無處不在，音效無處不有。借助于數(shù)字音頻技術(shù)，語音、音樂、音視頻才能完美的結(jié)合，真正體現(xiàn)了數(shù)字音頻技術(shù)的強大魅力。數(shù)字化的聲音也是數(shù)字動畫片和游戲中必不可少的重要組成部分，在動畫片及和游戲作品中的配音配樂部分，都需要通過數(shù)字音頻技術(shù)來制作完成。在多媒體課件、多媒體演示光盤等多媒體作品中的解說詞、背景音樂或按鈕音效，同樣需要借助數(shù)字音頻技術(shù)制作完成。

（三）手機鈴聲制作

目前大部分手機都支持音樂播放功能，這就給那些音樂人看到了一個市場契機，紛紛投入到手機鈴聲的制作工作中。這些音樂人就是利用數(shù)字音頻處理技術(shù)，制作出了各種各樣的美妙、搞怪、個性的鈴聲。

（四）網(wǎng)絡(luò)調(diào)音

隨著信息時代的來臨，越來越多的數(shù)字電子設(shè)備進入人們的日常生活，并改變著人們的生活習(xí)慣，音頻領(lǐng)域也隨之面臨著革命性的變革。數(shù)字音頻技術(shù)在音響設(shè)備方面，如數(shù)字調(diào)音臺、話筒數(shù)字預(yù)放、數(shù)字效果機、音頻矩陣、網(wǎng)絡(luò)音頻調(diào)控設(shè)備、自動反饋抑制、可變聲學(xué)系統(tǒng)、同聲傳譯系統(tǒng)、數(shù)字功放等在不同的場合中（如影視片制作部門、室內(nèi)外實況廣播與演出、集散地廣播、教堂禮拜以及互動交流場所等）都可以通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形式實現(xiàn)諸多的應(yīng)用。例如，德國的音頻系統(tǒng)制造商Stagetec為廣播和戲劇的網(wǎng)絡(luò)模式應(yīng)用配置了它的Nexus路由器和數(shù)字調(diào)音臺。

（五）廣播領(lǐng)域

數(shù)字音頻廣播的關(guān)鍵技術(shù)主要有三個方面，數(shù)字音頻信號的壓縮編碼，高速數(shù)據(jù)信號的無線傳輸和組網(wǎng)技術(shù)。

1.數(shù)字音頻信號的壓縮編碼

應(yīng)用在數(shù)字廣播（包括數(shù)字電視和數(shù)字音頻廣播）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現(xiàn)降低碼率的目的。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、、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，大大減少了對傳輸帶寬和存儲容量的要求，應(yīng)該說壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展是數(shù)字音頻廣播得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

2.高速數(shù)據(jù)信號的無線傳輸

聲音廣播可以通過有線信道和無線信道傳輸，但主要是通過電磁波在空間的傳播將信號傳送給接收機，而空間信道的傳播特性遠(yuǎn)不如電纜、光纖、衛(wèi)星信道穩(wěn)定，特別是在城市環(huán)境中和移動接收情況下，由于多徑傳播所形成的頻率選擇性衰落和延時擴展，以及建筑物遮擋所形成的陰影效應(yīng)，使接收質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，而廣播系統(tǒng)經(jīng)常工作在這樣的環(huán)境中。為保證廣播質(zhì)量，必須提高在城市環(huán)境中和移動接收情況中信號的傳輸質(zhì)量，數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)中的信道編碼和調(diào)制部分的設(shè)計主要是解決這方面的問題。目前多數(shù)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)采用糾錯編碼、正交頻分復(fù)用（OFDM）和時間、頻率交織的組合，OFDM是一種高頻譜利用率的頻分復(fù)用技術(shù)，它將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路并行數(shù)據(jù)傳輸，有利于抗頻率選擇性衰落和延時擴展，并且它可以用IFFT和FFT實現(xiàn)，使發(fā)送和接收設(shè)備簡化。

3.組網(wǎng)技術(shù)

隨著廣播事業(yè)的發(fā)展，頻率資源日益緊張，在發(fā)展數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)時必須考慮節(jié)省頻率資源和不與己經(jīng)工作的廣播電臺產(chǎn)生矛盾。目前提出的廣播系統(tǒng)中，主要采用兩種方法：一種是單頻組網(wǎng)，即整個廣播網(wǎng)絡(luò)使用相同的載波頻率，多路節(jié)目載荷在該載波上，而不需要不同的覆蓋區(qū)域分配不同的載波頻率，從而節(jié)省了頻率資源，Eureka-l47數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)是這種方案的代表；另外一種方法是與當(dāng)前正在使用的廣播電臺使用相同載波頗率，依靠頻率分隔和調(diào)制方式的不同，同時廣播模擬和數(shù)字兩種節(jié)目，美國的IBOC數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)是這種方案的代表。

三、多媒體數(shù)字音頻處理的技巧——以單軌音頻處理：“消人聲做伴奏”為例

雖然我們可以從網(wǎng)絡(luò)上下載很多好的伴奏歌曲，但并不是所有的歌曲都能在網(wǎng)上下載到原版伴奏或質(zhì)量好的伴奏，這時就需要我們自己來做伴奏。Adobe Audition 是一款專業(yè)音頻編輯和混合軟件，具備專業(yè)音頻工作站軟件的特點，集專業(yè)數(shù)字音頻錄音、控制編輯、效果處理、多軌混音和母帶處理、視頻支持等功能于一體，本文將以Audition為例，介紹兩種方法來消去人聲，從而制作伴奏。

（一）轉(zhuǎn)換采樣類型

將需要消人聲的歌曲導(dǎo)入到單軌編輯模式后，選擇菜單中的【編輯】-【轉(zhuǎn)換采樣類型】選項，在彈出的窗口中，在【通道】選項框中選擇【單聲道】項目，并將【左混音】和【右混音】分別改成“100%”和“-100%”，如下圖所示。

（二）提取中置聲道

中置聲道提取器是一個Audition特有的效果器，它可以增強或去除某些同時存在于左聲道和右聲道的聲音頻率。通常，人聲，主音樂器都位于聲像中間，是左右聲道平衡的，這些聲音就可以通過中置聲道提取器來進行處理。將需要消人聲的歌曲導(dǎo)入到單軌編輯模式后，選擇菜單中的【效果】-【濾波器】-【提取中置聲道…】選項，打開中置聲道提取器，如下圖所示。

在【預(yù)設(shè)效果】里選擇【Vocal Remove】選項，這就是消人聲的預(yù)置，還可以自己調(diào)節(jié)一下【中置聲道電平】，負(fù)得越多則消得越厲害，帶來的音質(zhì)損失也越大，負(fù)得太少又消不干凈。默認(rèn)的-40dB是比較合適的選擇。單擊【確定】，伴奏就做好了。

以上兩種方法都能達到消人聲做伴奏的目的，但是并不能保證100%消除人聲，在此，本文意在起到拋磚引玉的作用來介紹一下數(shù)字音頻處理的技術(shù)。

參考文獻：

[1]李緒陵.多媒體教學(xué)課件中視音頻的設(shè)計與處理淺析[J].時代教育， 2013，（22）

[2]劉鑫.多媒體數(shù)字音頻處理的應(yīng)用與研究[J].電腦編程技巧與維護，2013，（6）

[3]甘立軍.多媒體課件制作中的數(shù)字音頻處理技術(shù)[J].電腦知識與技術(shù)， 2008，2（12）

[4]王翠.淺談數(shù)字音頻編輯藝術(shù)[J].西江月，2013，（29）