淺述數(shù)字音頻及其嵌入技術(shù)在廣播電視工程的應(yīng)用

王顯光

（海陽(yáng)市融媒體中心，山東海陽(yáng) 265100）

0.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，數(shù)字音頻技術(shù)已經(jīng)也隨之發(fā)生了翻天覆地的變化，數(shù)字音頻技術(shù)涉及到我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的諸多方面，現(xiàn)已經(jīng)成為生活中必不可少的重要元素。其中，嵌入技術(shù)作為數(shù)字音頻技術(shù)中的重要組成部分，在數(shù)字音頻技術(shù)領(lǐng)域扮演著十分重要的角色，但是就目前的發(fā)展形式而言，數(shù)字音頻及其技術(shù)在其他工程中的融合問(wèn)題依舊是未能完全解決的問(wèn)題，對(duì)數(shù)字音頻的發(fā)展產(chǎn)生著十分不利的影響，因此，對(duì)于該問(wèn)題的研究就成為了一個(gè)十分重要的研究課題。

1.數(shù)字音頻的簡(jiǎn)介

數(shù)字音頻是將模擬聲音經(jīng)過(guò)專業(yè)音頻軟件的特殊處理例如抽樣、量化以及程序編碼以后組成的有關(guān)聲音強(qiáng)弱的數(shù)據(jù)序列。通常，我們以數(shù)字音頻的編碼方式不同將數(shù)字音頻區(qū)分為不同的數(shù)據(jù)音頻格式，我們常見(jiàn)的MP3就是最常用數(shù)字音頻格式。由于數(shù)據(jù)音頻的主要處理對(duì)象是數(shù)據(jù)信號(hào)，這就使得它與廣播電視技術(shù)有很多相似之處。數(shù)字化處理階段在最初的發(fā)展階段面臨著巨大的技術(shù)難題，最重要的是硬件設(shè)施的考驗(yàn)。晶體管設(shè)備和電路系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的缺陷在很大程度上制約了數(shù)字處理的發(fā)展，隨著硬件設(shè)備的計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，音頻處理進(jìn)入了真正的數(shù)字處理階段。新型音源的出現(xiàn)以及數(shù)字記錄形式的發(fā)展，使得聲音信號(hào)的記錄更加準(zhǔn)確，部分記錄手段可以做到十六位數(shù)字錄音精確到六萬(wàn)四千分之一。這樣的精度極大提高了人們對(duì)聲音信號(hào)的處理效率和處理深度，這在一定程度上也降低了聲音信號(hào)處理的操作成本，讓質(zhì)量更好價(jià)格更便宜的聲音可以讓大多數(shù)普通人聽(tīng)到。MP3作為最早也是最成功的音頻格式，就像比爾蓋茨所說(shuō)，音頻可以完全做到數(shù)字化。同時(shí)，不同的音頻編碼也瘋狂的出現(xiàn)和發(fā)展，讓我們看到數(shù)字音頻巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用市場(chǎng)。

2.數(shù)字音頻處理的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前，音頻文件的目標(biāo)是做到高音質(zhì)低儲(chǔ)存空間，依舊還有很大的發(fā)展空間。與數(shù)字音頻相對(duì)的就是模擬音頻技術(shù)，雖說(shuō)模擬音頻技術(shù)能夠更好地還原原聲，但是數(shù)字音頻在聲音后處理上卻有著更大的優(yōu)勢(shì)，不只是更容易做到剪輯合成等操作，更重要的是其編輯過(guò)程也更便宜，也更多樣化，在傳輸和儲(chǔ)存上也比模擬聲音技術(shù)要好太多，這也是為什么我們能在日常生活中能夠隨時(shí)可以聽(tīng)到優(yōu)質(zhì)音頻的原因[1]。同時(shí)，數(shù)字音頻的處理軟件以及播放軟件的大量出現(xiàn)與發(fā)展為數(shù)字音頻的發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力，在一定程度上促進(jìn)了數(shù)字音頻的批量化生產(chǎn)和傳輸，數(shù)字信息較其他的信息載體具有更好的精度控制，部分軟件可以精確到很小的頻率修改和時(shí)間修改，這不僅給音頻創(chuàng)新提供了條件，更為人們的生活帶來(lái)了新的享受和體驗(yàn)。同時(shí)，數(shù)字音頻可以打破時(shí)空限制，無(wú)論何時(shí)何地，都可以在一臺(tái)電腦上完成大部分的處理工作和監(jiān)測(cè)工作[2]。

3.數(shù)字廣播處理的主要內(nèi)容

數(shù)字廣播系統(tǒng)是比較典型的一對(duì)多音頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)，由控制中心的點(diǎn)將音頻信息以面的形式向外傳播，從而來(lái)達(dá)到新聞播報(bào)、音樂(lè)播放等功能。數(shù)字音頻廣播的核心技術(shù)將音頻進(jìn)行數(shù)字化編碼處理、無(wú)線有限高速音頻信號(hào)傳輸以及廣播系統(tǒng)組網(wǎng)工程，在數(shù)字化處理上，已經(jīng)有很多種類型的編碼技術(shù)可供使用，其基本原理大都是按照人的聽(tīng)覺(jué)可接收頻率，時(shí)間的遮蔽效應(yīng)以及對(duì)聲音的部分定位性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)碼率的降低，降低輸出量提高輸出品質(zhì)。當(dāng)今編碼和調(diào)制的主要工作內(nèi)容就是音頻信息通過(guò)糾錯(cuò)編碼、正交頻服重復(fù)使用等技術(shù)實(shí)現(xiàn)音頻信息的移動(dòng)、傳輸工作。對(duì)于系統(tǒng)的組網(wǎng)工作，目前常用的一般都是以下兩種形式：一是通過(guò)單頻組網(wǎng)的方式將不同廣播內(nèi)容調(diào)節(jié)成一樣的放出頻率，這樣就能在同一個(gè)信號(hào)內(nèi)收到不同的內(nèi)容；再一個(gè)是使用不同的放出頻率，當(dāng)廣播放出的頻率與接受一樣時(shí)就會(huì)形成配合接收到信息[3]。

4.數(shù)字音頻格式處理的基本原理

因?yàn)橐纛l被數(shù)字化，所以在信息傳遞的過(guò)程中可以很好地保留原來(lái)音頻信息的所有內(nèi)容，不會(huì)導(dǎo)致失真或者丟失等問(wèn)題，那么音頻信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息就是數(shù)字音頻處理的主要內(nèi)容，其工作原理也較為簡(jiǎn)單。當(dāng)有聲音信號(hào)出入記錄設(shè)備時(shí)，連續(xù)的波形根據(jù)音頻信息的特性轉(zhuǎn)化為0/1的數(shù)字信號(hào)，所有0/1構(gòu)成的數(shù)字序列就是數(shù)字音頻的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言序列。從聲音收集開(kāi)始，我們以麥克風(fēng)為例，麥克風(fēng)作為一種模擬設(shè)備，當(dāng)有聲音輸入時(shí)，根據(jù)聲音的強(qiáng)弱和頻率轉(zhuǎn)化為磁片的震動(dòng)頻率，在磁片震動(dòng)的過(guò)程中，連續(xù)的電信號(hào)被轉(zhuǎn)化為按時(shí)間延續(xù)的離散性數(shù)字信息，其中，這里的A/D轉(zhuǎn)化對(duì)后期數(shù)字音頻的音頻質(zhì)量有著決定性影響。

A/D轉(zhuǎn)化又是數(shù)字轉(zhuǎn)化的核心內(nèi)容，其步驟主要是對(duì)音頻信息的抽樣、量化、和編碼等工作，常見(jiàn)抽樣頻率在32kHz、37.8kHz、44.1kHz和48kHz前兩個(gè)是廣播抽樣的常用信號(hào)、后兩個(gè)是音樂(lè)制作的常用抽樣頻率[4]。

抽樣解決了音波波形在時(shí)間上的數(shù)字化解析，接下來(lái)需要用量化處理來(lái)數(shù)字化聲音信息的頻率和強(qiáng)度問(wèn)題。量化也是將音頻信息轉(zhuǎn)化為0/1的計(jì)算機(jī)信號(hào)，按照波幅劃分為可量化的數(shù)值。經(jīng)過(guò)抽樣和量化處理以后，聲音信息轉(zhuǎn)變成為離散的數(shù)字化脈沖信號(hào)，也就是0/1計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，接下來(lái)就需要使用翻譯軟件將計(jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為人能夠識(shí)別的語(yǔ)言，也就是我們常說(shuō)的編碼過(guò)程，HE-AAC是一種較高性能的編譯軟件，非常適合廣播電視系統(tǒng)音頻的編譯，我們?cè)谶@里重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下，經(jīng)過(guò)編碼以后，聲音文件就被數(shù)字化了，就可以使用常用的音頻軟件進(jìn)行合成、修剪等工作，最后就可以將完成的數(shù)字音頻以各種形式向人們展示出來(lái)了。

5.數(shù)字音頻在廣播工程的應(yīng)用

5.1 廣播音頻的傳輸和處理工作

大部分廣播節(jié)目都需要做一些前期的或者后期的技術(shù)處理，嵌入技術(shù)就能很好地解決一些問(wèn)題。采用并行或者是串行的兩種形式可以實(shí)現(xiàn)多媒體文件的傳輸，但是這兩種方法得到的效果是不同的，在采用數(shù)字分量串行的方式傳輸時(shí)，音頻嵌入技術(shù)就可以來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，并且能夠更好的定位數(shù)字化信息，將之轉(zhuǎn)化成想要的音頻形式。在這一過(guò)程中，如果遇到了傳輸方式與接口不能相匹配的問(wèn)題，要及時(shí)對(duì)傳輸處理過(guò)程進(jìn)行人為控制干擾，不然會(huì)因?yàn)樘幚聿粡氐讓?dǎo)致音頻失真等問(wèn)題[5]。

5.2 音頻的測(cè)試工作

數(shù)字音頻的嵌入技術(shù)也需要在音頻文件的檢測(cè)中更好的發(fā)展。廣播節(jié)目制作完成以后，必須要經(jīng)過(guò)專業(yè)的檢測(cè)才能向外發(fā)布，在實(shí)際的工作過(guò)程中，需要技術(shù)人員充分把握好嵌入技術(shù)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)質(zhì)量和監(jiān)測(cè)效果，對(duì)播出中信號(hào)的干擾進(jìn)行有效控制，綜合利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和音頻處理技術(shù)，建立起以數(shù)字音頻的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)，能夠?yàn)閺V播的穩(wěn)定播放提供強(qiáng)有力的保障。

5.3 電視的切換功能

廣播電視傳輸?shù)那袚Q也離不開(kāi)嵌入技術(shù)的加入，在實(shí)際的切換過(guò)程中，音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行選擇，因此在進(jìn)行完數(shù)字拾取后，可以利用嵌入技術(shù)結(jié)合串行和并行傳輸?shù)膫鬏斝问綄?shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的傳輸系統(tǒng)，這樣可以更好地保證音頻的同步性，在很大程度上避免了垂直和水平消音的技術(shù)問(wèn)題。

6.結(jié)語(yǔ)

字音頻技術(shù)作為現(xiàn)代城市生活十分重要的生產(chǎn)元素，其作用效果在一定程度上影響著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展速度和人民生活水平，這對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興都具有十分重要的意義。我國(guó)數(shù)字音頻技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但我們也要承認(rèn)，目前仍然有許多問(wèn)題并沒(méi)有得到及時(shí)結(jié)局，數(shù)字音頻技術(shù)于其他工程融合的問(wèn)題還是存在很大的發(fā)展空間的，所以我們?cè)谶@些方面的研究還有很長(zhǎng)的路要走，還需要社會(huì)各行各業(yè)相互助力，攻克難關(guān)。