數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開發(fā)

梁玉文

（作者單位：臨洮縣洮陽鎮(zhèn)文化旅游服務(wù)中心）

信息化時代背景下，數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開發(fā)與應(yīng)用是未來廣播電視工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐?；诖?，有必要進(jìn)行更加細(xì)化的數(shù)字音頻技術(shù)集成式開發(fā)分析，對數(shù)字音頻技術(shù)的內(nèi)涵特征、基本分布優(yōu)點、技術(shù)優(yōu)勢以及未來的集成式開發(fā)應(yīng)用進(jìn)行全面研究，從而推動廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展。

1 數(shù)字音頻技術(shù)及其構(gòu)造原理

數(shù)字音頻技術(shù)是利用信息化、數(shù)字化方法對聲音信號進(jìn)行多種模式編輯處理的技術(shù)，其具有信息時代的信號調(diào)制特征，能夠增加廣播電視信號存儲容量，提高廣播電視剪輯音頻的準(zhǔn)確度，提升廣播電視信息承載量。本質(zhì)上，數(shù)字音頻技術(shù)可以有效地根據(jù)數(shù)字化的特征，以信息化要素的注入為前提，將音頻模擬信號轉(zhuǎn)化為純數(shù)字型信號，提高數(shù)字音頻傳輸?shù)姆€(wěn)定性[1]。

在音頻信號由模擬信號向數(shù)字化信號進(jìn)行轉(zhuǎn)制的過程中，涉及了音頻信號的一系列轉(zhuǎn)換。從數(shù)字音頻技術(shù)應(yīng)用原理來看，當(dāng)信息以音頻信號發(fā)出之后，接收音頻信號的相關(guān)裝置會開啟信號捕捉，音頻通過發(fā)射器發(fā)射出來之后，形成聲波信號進(jìn)行傳輸，聲波信號沿著信號通路進(jìn)行傳輸，通過各種聲波信號接收終端，實現(xiàn)聲波的持續(xù)接收。聲波被終端接收器接收之后是一串?dāng)?shù)字化的編碼，相關(guān)人員需要對數(shù)字化的編碼進(jìn)行解碼，通過解碼將聲波轉(zhuǎn)化為具體信息要素[2]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種解碼過程也由原來的模擬信號解碼轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號解碼。數(shù)字信號解碼具有穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特征。如今，越來越多的音頻信號處理器均是由數(shù)字化音頻信號傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，這大大促進(jìn)了音頻信號的穩(wěn)定性和音質(zhì)的完好性，提高了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，促進(jìn)了廣播電視信號的高質(zhì)量接收[3]。

2 數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的集成式開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能

2.1 增加了廣播電視信號存儲容量

進(jìn)入數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展階段，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步及數(shù)字化技術(shù)對音頻信號改造能力的大幅度提升，數(shù)字音頻技術(shù)的信息承載能力也大大提升。數(shù)字音頻技術(shù)提高了數(shù)字音頻軌道密度，增大了數(shù)字信號音頻軌道的容量[4]，使得數(shù)字音頻信號可以在更大空間范圍內(nèi)實現(xiàn)轉(zhuǎn)制壓縮，從而大大增加了廣播電視信號存儲量，使得單位空間內(nèi)的信號數(shù)量持續(xù)加大，信號密度不斷上升，信號可利用效率大幅度增加，有利于廣播電視信號的無線傳輸。如今，數(shù)字音頻信號均可在信號傳輸頻段上實施多段位傳輸、多終端接收，這大大拓展了數(shù)字音頻軌道的使用范圍，使得數(shù)字音頻軌道接收信號的能力得到明顯提升，數(shù)字音頻作用于音頻軌道的頻譜范圍全面擴(kuò)展，進(jìn)而使數(shù)字音頻信號可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)信號的廣泛覆蓋。

2.2 提高了廣播電視剪輯音頻的準(zhǔn)確度

新型數(shù)字化音頻技術(shù)進(jìn)一步提高了廣播電視音頻信號的精確度。在音頻剪輯方面，通過使用數(shù)字信息技術(shù)形成數(shù)字信號，可以大幅度優(yōu)化數(shù)字音頻信號的辨識度，數(shù)字音頻信號由此可以構(gòu)建較高精確度的信號頻段。利用數(shù)字化廣電信號轉(zhuǎn)制過程，可將碎片化的音頻信號作累積處理，累積形成模塊化音頻信號，進(jìn)而確保音頻信號的信息要素有效擴(kuò)展。有利于精準(zhǔn)實施音頻信號剪輯、調(diào)試、切割，實現(xiàn)音頻信號的多樣化利用。特別是與傳統(tǒng)的模擬信號相比，數(shù)字信號可以精準(zhǔn)剪輯音頻，使得音頻的結(jié)構(gòu)分布更加均衡，音頻片段自由組合的能力大大增強(qiáng)，人們在不同片段的聲波處理和幀數(shù)確定上，可以有更多選擇性，也同樣使音頻幀更加緊密，音頻結(jié)構(gòu)分布更加合理[5]。

2.3 提升了廣播電視信息承載量

隨著數(shù)字化音頻技術(shù)的集成式開發(fā)應(yīng)用，廣播電視信息承載量得到提升。特別是數(shù)字技術(shù)的集成式開發(fā)應(yīng)用，提升了音頻信息的信號容量，使得數(shù)字音頻電磁波的信號波載量大幅度提升。數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用使得廣播電視的信息承載量明顯增大。傳統(tǒng)的模擬音頻信號在傳輸過程中易受到干擾，而數(shù)字音頻信號則可以通過編碼和解碼的方式，將多個音頻信號通過復(fù)用技術(shù)合并在一起，從而實現(xiàn)多路音頻信號傳輸。這樣一來，廣播電視節(jié)目的信息承載量就可以得到大幅提升，能夠滿足用戶的多樣化需求。這種信號合并主要是通過信號壓縮實現(xiàn)的，通過音頻信號的轉(zhuǎn)制壓縮，可以增強(qiáng)數(shù)字音頻信息載荷，提高數(shù)字音頻信息擴(kuò)容空間，使得以數(shù)字化信號傳播為基本原理的音頻信號呈現(xiàn)出疊加存儲特征，大大增強(qiáng)了數(shù)字音頻信號資源的匹配度、針對性和儲藏容量，提高了數(shù)字音頻技術(shù)對整體數(shù)字信號的承載量，總體上使廣播電視信息存儲容量也進(jìn)一步提升[6]。

3 廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開發(fā)

3.1 數(shù)字化調(diào)音臺的集成式開發(fā)

數(shù)字化廣電技術(shù)方法的嵌入式利用，使數(shù)字調(diào)音臺的集成式開發(fā)成為可能，數(shù)字音頻技術(shù)擴(kuò)大了廣播電視工程中數(shù)字化調(diào)音臺的應(yīng)用范圍[7]。實踐中，可以利用數(shù)字調(diào)音臺，基于數(shù)字化自動控制和精準(zhǔn)識別、精準(zhǔn)調(diào)制為基準(zhǔn)，提高調(diào)音態(tài)度頻率，一般需要將數(shù)字調(diào)音臺的固定頻率調(diào)制在25～30 000 Hz，要保障頻響的不均勻度小于±1～2 dB，總的諧波失真小于0.015%。這樣數(shù)字音頻技術(shù)極大地擴(kuò)展了調(diào)音臺調(diào)音的準(zhǔn)確度和調(diào)音的可選擇范圍，相對于傳統(tǒng)型的信號調(diào)音臺而言，這種數(shù)字調(diào)音臺能夠滿足觀眾多樣化的數(shù)字信號調(diào)制需求，實現(xiàn)不同音頻信號遠(yuǎn)距離傳輸時信號的精準(zhǔn)接收，能夠很好地確保聲音信號的相互協(xié)調(diào)。

3.2 數(shù)字信號的接收開發(fā)

數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開發(fā)應(yīng)用可以提升廣播電視工程中數(shù)字信號的接收能力。原來的數(shù)字音頻模擬信號傳輸與接收程序中，模擬信號在傳輸過程中會產(chǎn)生顯著的衰減，在音頻上限20～25 Hz處，其衰減約為-0.7～0.9 dB，這會導(dǎo)致其遇到其他信號干擾時可能出現(xiàn)信號失真、信息丟失[8]。

所以，可以在廣播電視中使用數(shù)字信號集成開發(fā)模式，嵌入數(shù)字信號音頻集成式開發(fā)的電路模型（見圖1），這樣數(shù)字信號形成的音頻傳輸系統(tǒng)能夠大大增強(qiáng)信號傳輸中的信息接收能力、信號抗干擾能力，從而實現(xiàn)廣播電視傳播信號與接收終端之間的信息匹配機(jī)制，提高數(shù)字信號信息承載效率，加大數(shù)字信號的脈沖強(qiáng)度，在音頻上限20～25 Hz處，其僅衰減約為-0.3～0.4 dB，從總體上提高了數(shù)字音頻技術(shù)信號多通路、大容量傳輸?shù)男躘9]。

圖1 數(shù)字信號音頻集成式開發(fā)的電路模型

3.3 數(shù)字信號的防偽開發(fā)

廣播電視工程集成式開發(fā)中數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開發(fā)應(yīng)用，可以推動廣播電視工程中數(shù)字信號的防偽功能大幅度優(yōu)化。以往的原有模擬信號傳輸模式發(fā)出的信號波由于受到外部其他信號波的變化影響，對于信號傳輸中的差異化信號處理識別相對不穩(wěn)定，也就造成傳統(tǒng)的模擬信號防偽能力大大弱化，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)模擬信號中防偽能力落后。

一般可以在數(shù)字音頻信號中嵌入數(shù)字水印，提高音頻信號接收的不可逆性。在數(shù)字音頻信號傳輸時，數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)給傳輸?shù)囊纛l信號增加時域防偽水印，確保音頻數(shù)據(jù)在信息傳輸中產(chǎn)生防偽標(biāo)記，通過離散傅立葉變換等，進(jìn)行時域轉(zhuǎn)換，使得音頻波形出現(xiàn)過濾，減少信息泄露。這能夠很大程度上突破原來的信號破壞壁壘，保障音頻信號的防盜性能，促進(jìn)音頻信號的安全性。

3.4 數(shù)字音頻信號的清晰度開發(fā)

數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用可以提高廣播電視信號的清晰度。由于廣播電視工程中的數(shù)字音頻技術(shù)具有遠(yuǎn)端傳輸、抗干擾性強(qiáng)等相關(guān)特點，這就使數(shù)字音頻信號具有強(qiáng)大的信號承載能力，將數(shù)字音頻信號加大傳輸功率至22 000～24 500 Hz，可以使得廣播電視音頻信號在傳輸過程中不至于因能量衰減而受到損害，最終確保音頻信號在信號接收設(shè)備接收到廣播電視信號時，具有高度的清晰化信號。而且這些信號數(shù)據(jù)可以進(jìn)行清晰化的設(shè)計，更加自由地裁剪、復(fù)制、調(diào)用相關(guān)音視頻信號。特別是數(shù)字音頻信號在傳輸?shù)揭纛l信號接收終端時，終端接收器通過多通道信號接口對音頻信號全方位接收，進(jìn)一步提高了數(shù)字信號的清晰度。

3.5 音頻信息元素的共享式利用

數(shù)字音頻信號可在一定程度上大幅提高信號參數(shù)的壓縮空間，進(jìn)而確保更多的信號參數(shù)的壓縮與集聚，故通過這種數(shù)字化壓縮原理，可以形成大容量的數(shù)字音頻信號的共聚，擴(kuò)大音頻元素的共享空間。

具體來看，這一信號共享過程是通過壓縮數(shù)字音頻參數(shù)，隨后將壓縮信號上傳云端進(jìn)行存儲，然后參與共享應(yīng)用的。在云端，音頻信號通過參與形成公共信號共享觸發(fā)基機(jī)制，實現(xiàn)信號元素全面共享，音頻信號云端實時共享資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)廣播電視音頻信號跨平臺、跨時間、跨空間的無限應(yīng)用。

通過這一過程，音頻信號可以實現(xiàn)信號推送的精確匹配、精準(zhǔn)畫像、個性化推薦，能夠?qū)⒁纛l信號內(nèi)容進(jìn)行分散分發(fā)，全面共享，實現(xiàn)云端與個性化接收裝置之間的有效對接，有助于促進(jìn)廣播電視音頻信號千人千面和內(nèi)容營銷。

3.6 廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)拓展

隨著數(shù)字化研究的推進(jìn)和人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音頻技術(shù)必然也會朝著高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)、虛擬現(xiàn)實音頻技術(shù)、智能化數(shù)字音頻技術(shù)的方向發(fā)展。

高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)是數(shù)字音頻技術(shù)未來的發(fā)展方向之一。高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)可以對音頻信號進(jìn)行更高精度的采樣和編碼，從而實現(xiàn)更高保真度和更高還原度的音頻信號。同時，高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)還可以實現(xiàn)更高的動態(tài)范圍和更低的噪聲水平，從而提高音頻信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。隨著數(shù)字音頻技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)將會成為數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的主要應(yīng)用方向之一。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)是數(shù)字音頻技術(shù)未來的另一個發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)可以將音頻信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程音頻傳輸和遠(yuǎn)程音頻處理。這樣一來，廣播電視工程中的音頻處理和傳輸就可以更加靈活和便捷，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程音頻采集、混音和處理等功能。同時，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)還可以實現(xiàn)音頻信號的分布式處理和多點傳輸，從而提高音頻處理和傳輸?shù)男屎挽`活性。虛擬現(xiàn)實音頻技術(shù)可以通過定位和聲音處理等技術(shù)，實現(xiàn)更加逼真和立體的音效，讓用戶感受到身臨其境的感覺。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實音頻技術(shù)將會成為數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的重要應(yīng)用方向之一。智能化數(shù)字音頻技術(shù)可以結(jié)合人工智能技術(shù)，實現(xiàn)音頻信號的自動處理和優(yōu)化，從而提高音頻信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

通過數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用提升了廣播電視的音頻信號容量，提高了剪輯音頻的清晰度，使得廣電音頻信息要素的存儲容量不斷拓展，優(yōu)化了廣電信號的傳輸效率。同時，廣電音頻技術(shù)也拓展了數(shù)字調(diào)音臺的應(yīng)用空間，為廣播電視音頻技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。