音頻編碼技術(shù)在數(shù)字化傳輸中的應(yīng)用探究

摘 要：音頻編碼技術(shù)隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展而在廣電行業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。作者從簡(jiǎn)述音頻編碼技術(shù)的三大類型入手，研究音頻編碼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，重點(diǎn)探討音頻編碼技術(shù)在數(shù)字化傳輸過程中的具體應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：音頻編碼技術(shù)；應(yīng)用探究；數(shù)字化傳輸

引言

廣播電視的數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得以往的模擬信號(hào)傳輸無法達(dá)到廣播電視的實(shí)際發(fā)展要求。而信號(hào)數(shù)字音頻傳輸?shù)膹V泛應(yīng)用，為信號(hào)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)化傳輸?shù)葞砹司薮蟮膲毫?。在音頻數(shù)字化傳輸系統(tǒng)中，不僅要利用電纜和光纜進(jìn)行多路信號(hào)傳送，還要進(jìn)行編碼壓縮，從而降低存儲(chǔ)以及傳輸?shù)馁M(fèi)用。所以研究音頻編碼技術(shù)在數(shù)字化傳輸過程中的具體應(yīng)用情況尤為重要。

1 音頻編碼技術(shù)的類型

音頻編碼技術(shù)可以分為：波形編碼、混合編碼以及參數(shù)編碼這三類。其一：波形編碼。這是指把時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，以此保證重建的語音波形能夠保持在原語音信號(hào)波形的形狀下。波形編碼的工作原理是在按照一定速率，在時(shí)間軸中對(duì)模擬語音進(jìn)行抽樣處理，再把幅度樣本進(jìn)行分層量化，最后利用代碼來表示。波形編碼具備了語音質(zhì)量高、適應(yīng)能力強(qiáng)、壓縮比低等特征。但是所利用的實(shí)際編碼速率要高。其二，混合編碼?；旌暇幋a指的是利用兩種或是多種編碼方式進(jìn)音頻編碼的一種技術(shù)。其工作原理在于：利用合成分析法，把綜合濾波器置入編碼器中，并和分析器結(jié)合，通過編碼器輸出合成語言，把合成語言和原語音進(jìn)行對(duì)比，按照誤差最小化原則，輸出最佳信號(hào)，將該輸出信號(hào)和綜合濾波器編碼輸送到解碼端?；旌暇幋a結(jié)合了參數(shù)編碼方式以及波形編碼方式，集成了兩者的優(yōu)點(diǎn)特征?，F(xiàn)階段，在數(shù)字化傳輸過程中，混合編碼技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。其三，參數(shù)編碼。參數(shù)編碼是提取以及編碼信號(hào)特征參數(shù)，在解碼端，重建原語言信號(hào)。參數(shù)編碼具有：效率高、壓縮率高、廉價(jià)、壓縮比大等特點(diǎn)。但是算法較為復(fù)雜，抗背景噪音的能力較低，所合成的語言自然度偏低，音質(zhì)不高。目前的參數(shù)編碼器主要有線性預(yù)測(cè)聲碼器、同態(tài)編碼器以及共振峰聲碼器等。

2 音頻編碼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

為保證編碼后的所有音頻信息能夠得到充分地利用。作者認(rèn)為在信息編碼的過程中，要遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)算法要求，使得音頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)化。制定音頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)是由MPEG以及ISO組來完成的。其中MPEG-1是全球首項(xiàng)高保真音頻的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。我國調(diào)幅廣播質(zhì)量的實(shí)際音頻信號(hào)頻率要控制在50Hz到7KHz的范圍內(nèi)；聲頻編碼利用的是MUSICAM的編碼方式。

壓縮數(shù)字化音頻信號(hào)編碼的目的在于，在不影響信息使用的前提下，使得數(shù)字化音頻信息的實(shí)際數(shù)據(jù)量能夠達(dá)到最少化要求。一般情況下，利用：主觀/客觀語音質(zhì)量、比特率、計(jì)算復(fù)雜度、儲(chǔ)器要求、通道誤碼靈敏度以及信號(hào)帶寬等屬性來判斷數(shù)字化音頻信息編碼的壓縮是否達(dá)到要求。因?yàn)閼?yīng)用情況不同，使得數(shù)字化音頻信息要求也不相同。在數(shù)字化音頻編碼的過程中，結(jié)合聽眾對(duì)音頻信號(hào)的使用要求來選擇所利用的處理技術(shù)?，F(xiàn)階段，數(shù)字化音頻信息的處理技術(shù)在：廣播節(jié)目的制作系統(tǒng)、通行系統(tǒng)、廣播電視的數(shù)字化傳輸、電子消費(fèi)型音響設(shè)備、多媒體等諸多方面得到了廣泛地應(yīng)用。

3 音頻編碼技術(shù)在數(shù)字化傳輸過程中的應(yīng)用

3.1 音頻編碼器的具體功能及其應(yīng)用

我國廣播數(shù)字化音頻信號(hào)的編碼技術(shù)，指的是利用音頻編碼器完成信號(hào)輸送任務(wù)?，F(xiàn)階段，在研究我國廣播電臺(tái)的整體設(shè)備現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展前景的基礎(chǔ)上，要求所應(yīng)用的音頻編碼技術(shù)能夠達(dá)到以下八項(xiàng)基本功能要求。（1）達(dá)到MPEG1/DVB的標(biāo)準(zhǔn)要求，并能夠提供一路到多路的模擬信號(hào)和AES/EBU的數(shù)字化信號(hào)的輸入接口，還能夠提供ASI碼流的輸出接口。（2）取樣率為48KHz。（3）不加全信噪比在76dB以上。（4）幅頻響應(yīng)在20Hz到20KHz的范圍之內(nèi)，增益差在0.3dB以下。（5）碼率可以為：384Kbps、256 Kbps、192 Kbps、128Kbps、64Kbps、32Kbps。（6）編碼格式為：Layer1/Layer2，MPEG1。（7）左右聲道的電平差在0.05dB以下。（8）諧波失真在76dB以上。

3.2 音頻編碼的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國廣播電視傳輸骨干網(wǎng)基本完成了數(shù)字化改造任務(wù)，同時(shí)也完成了數(shù)字化傳輸?shù)母脑烊蝿?wù)。作者從數(shù)字化改造前以及數(shù)字化改造后這兩個(gè)階段，對(duì)音頻編碼在數(shù)字化傳輸中的具體應(yīng)用情況進(jìn)行分析探究。

（1）數(shù)字化改造前的傳輸模式中，音頻編碼技術(shù)的應(yīng)用。一般而言，一些廣播電視傳輸骨干網(wǎng)的播出機(jī)房?jī)?nèi)配有九套以上的自辦節(jié)目，利用音頻編碼技術(shù)，將九路AES/EBU的數(shù)字音頻信息要求傳輸至監(jiān)視機(jī)房、中波發(fā)射臺(tái)以及微波首站機(jī)房?jī)?nèi)，所使用的光端機(jī)較多，光纜較多。

（2）數(shù)字化改造后的傳輸模式中，音頻編碼技術(shù)的應(yīng)用。按照傳輸網(wǎng)絡(luò)的具體改造要求，對(duì)電視臺(tái)播控中心信號(hào)傳輸模式進(jìn)行改進(jìn)，從以往的向外輸送AES/EBU的數(shù)字音頻信息和模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)變成從ASI的光端機(jī)將碼流輸送至微微首站機(jī)房中，并從收端解復(fù)用，復(fù)用到廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)，而調(diào)頻發(fā)射臺(tái)、中波發(fā)射站以及衛(wèi)星地球站等從廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中收解碼流，以此簡(jiǎn)化兩端的設(shè)備配置。此外，ASI的光端機(jī)采取的是雙向傳輸方式。因此由微波首站將主備兩路的ASI碼流輸送回來，從而便于監(jiān)測(cè)AES/EBU的數(shù)字音頻信息和模擬信號(hào)的具體傳輸情況。而ASI編碼器則利用的是混合編碼，在應(yīng)用過程中受到了上星寬帶的制約，每套節(jié)目的實(shí)際碼率設(shè)定為192Kbps，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，本系統(tǒng)運(yùn)行較為可靠、穩(wěn)定，且安全性較高，使得播出質(zhì)量有所提高。

4 結(jié)束語

科技水平的顯著提升，人們的生活水平也在不斷地提高，對(duì)信息的要求提高，人們需要利用各種渠道來獲取大量的實(shí)用信息。和電視節(jié)目中的各類廣告相比，廣播節(jié)目中的各類廣告的靈活性較強(qiáng)。因此通過廣播電臺(tái)所播出的節(jié)目受到了人們的歡迎，在日常的移動(dòng)工具中，人們能夠聽到各種廣播節(jié)目。利用音頻編碼技術(shù)在數(shù)字化傳輸中的應(yīng)用，運(yùn)用廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)，將我國省級(jí)的廣播節(jié)目傳輸?shù)礁鱾€(gè)地區(qū)，并發(fā)射覆蓋至更多的聽眾，在廣電數(shù)字化平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳輸，以此滿足更多聽眾的喜好和要求，為廣播節(jié)目數(shù)字化發(fā)展開拓新的市場(chǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：楊可歆，女，北京人，工作單位：國家新聞出版廣電總局573臺(tái)，職務(wù)：助理工程師，研究方向：通信、計(jì)算機(jī)。