數(shù)字音頻廣播技術(shù)的原理與應(yīng)用

李繼銀

（河南廣播電視臺(tái) 河南鄭州 450008）

1 引言

在當(dāng)下的信息時(shí)代，科技持續(xù)發(fā)展優(yōu)化，信息化技術(shù)在走向數(shù)字化的方向的發(fā)展已經(jīng)有了相當(dāng)長的一段時(shí)間，并且數(shù)字化的普及也在廣播電視工程當(dāng)中得到了相應(yīng)的發(fā)展和體現(xiàn)，其重要性在短期內(nèi)具有不可替代的作用，同時(shí)數(shù)字化也不斷的促進(jìn)著廣播電視工程事業(yè)的一次次大變革。在本文中簡單的對數(shù)字音頻技術(shù)的基本原理、相對優(yōu)勢及應(yīng)用必要的闡述，并對未來的發(fā)展前景進(jìn)行闡述。

在當(dāng)今社會(huì)化的信息時(shí)代，保障其發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)之一就是數(shù)字技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)是所有的信息時(shí)代各項(xiàng)技術(shù)賴以存在和持續(xù)發(fā)展的根本。數(shù)字技術(shù)尤其在廣播電視工程中也得到了很好的應(yīng)用，數(shù)字音頻技術(shù)就是其中相對重要的一項(xiàng)，對音頻信號(hào)的控制可以通過數(shù)字化的各項(xiàng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，并使音頻信號(hào)和廣播電視的節(jié)目傳輸接收的質(zhì)量能夠更好的得以保障。

2 數(shù)字音頻技術(shù)的系統(tǒng)概述

在現(xiàn)今信息技術(shù)和多媒體等各項(xiàng)技術(shù)得快速發(fā)展大背景下，人們可以通過越來越多途徑獲取各種信息。傳統(tǒng)的模擬調(diào)頻廣播業(yè)務(wù)正受到各種高清數(shù)字電視、數(shù)字多媒體的影響，互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的不斷地沖擊。

在抗多徑傳播和移動(dòng)接收方面，傳統(tǒng)的模擬調(diào)頻廣播在這兩個(gè)方面的能力較差，尤其是多徑傳播引起的無線信道的頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性，嚴(yán)重影響了音頻的質(zhì)量。同時(shí)，業(yè)務(wù)相對單一，頻譜利用率較低，這也是模擬調(diào)頻廣播的一個(gè)主要缺點(diǎn)。因此，基于模擬調(diào)頻廣播的這些日趨嚴(yán)重的各種缺點(diǎn)，以及高質(zhì)量的音頻廣播節(jié)目是人們追求的更高要求，模擬調(diào)頻廣播相應(yīng)的技術(shù)改造，并計(jì)劃進(jìn)行數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換。調(diào)頻廣播數(shù)字化是未來很長一段時(shí)間的發(fā)展趨勢。

2.1 數(shù)字音頻廣播技術(shù)的基本概念

數(shù)字音頻信號(hào)是數(shù)字音頻廣播技術(shù)的核心，為了可以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)被計(jì)算機(jī)所識(shí)別，就要對原始的聲音信號(hào)進(jìn)行必要的處理，再通過模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化將原始的模擬信號(hào)數(shù)字化。

數(shù)字音頻技術(shù)的基本含義:為了使節(jié)目的原有音頻效果能夠更好的保留，并能夠極大的提高音頻節(jié)目的質(zhì)量，要以數(shù)字化的廣播電視技術(shù)為基礎(chǔ)從而進(jìn)行對原音頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的音頻模擬信號(hào)的數(shù)字化處理，此外，因此，可以通過數(shù)字化的音頻技術(shù)對模擬信號(hào)實(shí)行再處理，并且觀眾可以享受場景般的體驗(yàn)。也可以極大的提升公眾聲音感知。

2.2 數(shù)字化的音頻技術(shù)工作原理

數(shù)字化音頻信號(hào)方式是依托音頻廣播數(shù)字化為基本發(fā)展的，在廣播電視領(lǐng)域，無論節(jié)目是在早期還是后期，還是在節(jié)目的傳輸發(fā)射過程中都是在經(jīng)過對原始音頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的模擬處理、數(shù)字化處理之后，才得以應(yīng)用，這些技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。為了滿足音頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣播電視節(jié)目對其的要求，有必要使用數(shù)字化的音頻設(shè)備。這些數(shù)字設(shè)備不僅可以保留原來的模擬音頻信號(hào)。質(zhì)量，保證在不是真的情況下進(jìn)行信號(hào)的輸出輸入，在功能方面更具兼容性，可以直接取代了傳統(tǒng)的模擬音頻處理系統(tǒng)，相對于模擬系統(tǒng)，數(shù)字化音頻技術(shù)在提升和高品質(zhì)的還原原始音質(zhì)方面具有很大的優(yōu)勢。

2.3 數(shù)字化音頻廣播系統(tǒng)的基本組成和關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化音頻廣播系統(tǒng)其實(shí)也是數(shù)字通信系統(tǒng)的一種組成形式，兩者具有互操作性，也可以說數(shù)字化的音頻廣播是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)字化通信系統(tǒng)。在重要技術(shù)方面，數(shù)字化音頻廣播的主要有三個(gè)方面：音頻信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字化的壓縮編碼方式、數(shù)據(jù)化信號(hào)的高速無線傳輸和相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為數(shù)字音頻廣播技術(shù)中最重要的部分:壓縮編碼，下面簡單介紹一下。

數(shù)字化音頻信號(hào)的所使用壓縮編碼是利用線性PCM編碼對信號(hào)的音頻進(jìn)行比特率約為700 kB/s的數(shù)字化，這樣的高比特率需要寬頻帶傳輸，需要大的存儲(chǔ)容量，這具有一定的局限性。在數(shù)字音頻廣播的應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)更高的復(fù)雜度難度。為了這個(gè)問題的解決，在盡可能額還原和接近CD音質(zhì)的情況下，可以很好地降低碼率，有必要采用相應(yīng)的壓縮編碼技術(shù)。在方案中的編碼技術(shù)，利用了人耳的頻率、時(shí)間掩蔽效應(yīng)和聲音的位置效應(yīng)。

頻率遮蔽效應(yīng)是指如果同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)音頻信號(hào)，在其頻率十分相近但是在強(qiáng)度方面具有較大的差異，那么，人耳通常無意識(shí)的接受音頻信號(hào)強(qiáng)度相對較大的一個(gè)，而無意識(shí)的自動(dòng)遮蔽了音頻信號(hào)較低的一個(gè)，在這種情況下會(huì)直接舍棄強(qiáng)度相對較低但是頻率相近的那個(gè)信號(hào)，而且在相同時(shí)間中系統(tǒng)中只傳輸強(qiáng)度較高的音頻信號(hào)，從而盡可能的降低相應(yīng)的碼率。在對聲音源頭進(jìn)行定位處理時(shí)，頻率較低的信號(hào)對人的聽覺系統(tǒng)影響不太靈敏，相應(yīng)的人的聽覺反應(yīng)也較遲鈍，而判斷信號(hào)是否為高頻時(shí)包絡(luò)檢測是數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)中的主要方法，也成功地應(yīng)用于數(shù)字化音頻節(jié)傳系統(tǒng)中。

MPEG-1/2層II、第三層和MPEGAAC壓縮編碼方案是數(shù)字音頻廣播中常用的幾種壓縮編碼方法，可以實(shí)現(xiàn)立體聲。的碼率降低到l92—96kbivS，而且在今后的發(fā)展中有可能還會(huì)繼續(xù)降低，這就在存儲(chǔ)容量和傳輸帶寬方面得到而極大地降低，應(yīng)該說數(shù)字化音頻廣播實(shí)現(xiàn)和發(fā)展是通過壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。

3 數(shù)字化音頻技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 與傳統(tǒng)音頻相比

數(shù)字音頻經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，可以較好地達(dá)到模擬狀態(tài)下音質(zhì)的效果。隨著科技的發(fā)展，最新的專業(yè)化的音頻產(chǎn)品已經(jīng)可使實(shí)現(xiàn)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行很好匹配，因而，通過數(shù)字化的音頻技術(shù)，不僅僅是結(jié)合原有的模擬音頻，還在此基礎(chǔ)上加以更新提升，可以彌補(bǔ)各種的缺陷，有機(jī)的將兩者進(jìn)行結(jié)合，可以實(shí)自己的長處得到盡可能的發(fā)揮，數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)原有的模擬音質(zhì)，數(shù)字化音頻技術(shù)也可是使得原有的落后的音頻設(shè)備變得更加科技化。

3.2 有效提高音頻質(zhì)量

數(shù)字音頻工作站能夠在處理聲音的功能上，使其更加完整，使得提升后音頻質(zhì)量更好。由數(shù)字音頻技術(shù)產(chǎn)生的模擬聲音可以轉(zhuǎn)換為模擬離散聲音信號(hào)，這些聲音信號(hào)可以通過采樣、量化、壓縮和編碼技術(shù)來處理。最后，可以有效地實(shí)現(xiàn)聲音質(zhì)量的效果。提高。原始音頻信號(hào)通過數(shù)字化處理技術(shù)的處理后，能有效降信號(hào)的的失真率，使音頻質(zhì)量得以最好的保證。

3.3 人性化的處理方法

數(shù)字音頻技術(shù)相對于統(tǒng)音頻處理技術(shù)，更具先進(jìn)性，在處理音頻文件時(shí)，儲(chǔ)存空間將更加豐富，在集成化強(qiáng)度方面更加完善，能夠更加有力的處理后期音頻的文件，同時(shí)，為了增加人們的生活水準(zhǔn)，給大眾以良好的音頻質(zhì)量，數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展也是必要的。所以，數(shù)字音頻技術(shù)在造就各項(xiàng)專業(yè)設(shè)備的完善性方面起到了很大的促進(jìn)作用，在音頻設(shè)計(jì)手法和播出理念方面更加突出科學(xué)化和人性化的特點(diǎn)。

3.4 可靠性較高

可靠性和安全性是在廣播與電視系統(tǒng)中首要的，而可靠性是數(shù)字化音頻技術(shù)最為突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢，這也是采用數(shù)字音頻技術(shù)最重要的原因。作為以數(shù)字化技術(shù)為依托的數(shù)字化音頻技術(shù)，其相對較好的可靠性是其他傳統(tǒng)音頻技術(shù)無法比的。良好的數(shù)字音頻技術(shù)可靠性在早期采集或后期制作等方面有很好的體現(xiàn)。和保障，可以全方位的保障和提升廣播電視系統(tǒng)的穩(wěn)定以及節(jié)目的安全播出。

4 數(shù)字化音頻技術(shù)在廣電工程中的應(yīng)用

節(jié)目工作管理站、數(shù)字廣播音頻工作站和數(shù)字錄音音頻工作站是現(xiàn)代數(shù)字音頻工作站的重要組成部分。無線電廣電工程中采用數(shù)字化音頻技術(shù)主要基于以下幾個(gè)優(yōu)勢:

（1）多軌道數(shù)字化硬盤可用于錄制聲音。作為一個(gè)有六十四個(gè)音軌的數(shù)字音頻，可以較好的保證音樂及語言性質(zhì)的節(jié)目，于此同時(shí)，對于錄音過程中出現(xiàn)的各種情況也可以進(jìn)行處理，從而滿足用戶在使用中的多軌道擴(kuò)展需求。

（2）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力是傳統(tǒng)模擬信號(hào)無法可比的。

（3）在提高音頻的準(zhǔn)確性方面，可以進(jìn)行數(shù)字編輯。為了使編輯方面的工作更加方便快捷，可以聲音以波形的方式在高品質(zhì)像度的電子類的屏幕上進(jìn)行顯示。為了極大的提高了剪輯精準(zhǔn)性，同樣也可以使音頻信號(hào)以圖像和波形的等方式進(jìn)行顯示。

（4）強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力。電子計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)化之后存儲(chǔ)功能是數(shù)字化音頻技術(shù)的基本功能之一，它可以存儲(chǔ)設(shè)備信息和音頻節(jié)目，

5 數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用前景

在當(dāng)前廣播電視節(jié)目制作過程中被廣泛使用的數(shù)字音頻技術(shù)，數(shù)字化音頻技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用。

5.1 嵌入技術(shù)的應(yīng)用

嵌入技術(shù)是數(shù)字音頻應(yīng)用于廣播電視工程主要技術(shù)。在當(dāng)今現(xiàn)代化廣播電視系統(tǒng)中，所有程序都是通過數(shù)字化產(chǎn)生、傳輸和處理的。在這個(gè)過程中必須使用數(shù)字組件串行接口和數(shù)字音頻嵌入系統(tǒng)技術(shù)。因此，為了有效提高電視和音頻節(jié)目的制作效率，有必要對數(shù)字組件串行接口有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，并有效地利用數(shù)字化音頻嵌入技術(shù)，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作提供直接的作用。數(shù)字電視節(jié)目的播出。

5.2 調(diào)音臺(tái)的數(shù)字化應(yīng)用

在廣電系統(tǒng)中，為了有效提高失真噪音、串音和音頻質(zhì)量，在調(diào)音臺(tái)的應(yīng)用方面及必須使用數(shù)字音頻技術(shù)，為的就是讓調(diào)音臺(tái)在原來存在的基礎(chǔ)上，使自身功能更加完善。在實(shí)際應(yīng)用中，為了解決不同的問題，可以通過各種選擇方面解決可以更好的對有效地控制整個(gè)播放局面。

5.3 有效的促進(jìn)廣播事業(yè)的發(fā)展

標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字音頻廣播技術(shù)，可以給廣大聽眾提供高質(zhì)量數(shù)字音頻無線信號(hào)。在廣播電視系統(tǒng)中，運(yùn)用合理的并注重?cái)?shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展，它可以為廣播的質(zhì)量提供良好的保證。因此，數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了全球廣播電視工程的發(fā)展。

5.4 雙向的廣播電視技術(shù)

在未來社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，我們必須要考慮的因素之一就是傳播媒體與觀眾的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙向傳播，借助電視廣播技術(shù)的社會(huì)功能，數(shù)字音頻廣播技術(shù)可以使這樣一種新的思維方式使文化傳播過程更加活躍，增加受眾的積極性，同時(shí)也提高了收視率。

結(jié)論：在當(dāng)前我國的廣播電視工程發(fā)展中，數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)?jié)目源，節(jié)目制作，傳輸，發(fā)射，接收等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，節(jié)用于提高節(jié)目的音頻質(zhì)量，這能夠極大的推動(dòng)我國的廣播電視工程發(fā)展。與新媒體傳播技術(shù)的結(jié)合，這將是未來數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展方向，對中國廣播電視功能的改善和拓展具有重要意義。