數(shù)字廣播中的音頻技術(shù)

國(guó)家新聞出版廣電總局602臺(tái) 黨明群

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數(shù)字廣播中的音頻技術(shù)

國(guó)家新聞出版廣電總局602臺(tái) 黨明群

【摘要】廣播作為消息的傳播載體之一，是由無(wú)線電波或?qū)Ь€作為聲音的載體，以此來(lái)傳播信息。由于科技的不斷發(fā)展，科技技術(shù)不斷提高，廣播也由最原始的調(diào)頻和調(diào)幅變?yōu)槿缃竦臄?shù)字音頻廣播。本文針對(duì)目前流行的數(shù)字音頻廣播，就其定義，應(yīng)用及數(shù)字音頻廣播的優(yōu)點(diǎn)做出詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字廣播；音頻技術(shù)；數(shù)字音頻

0　引言

聲音為人們接收信息的重要方式之一，廣播作為聲音的載體，它充斥在人們?nèi)粘Ｉ钪小Ｗ咴趯W(xué)校中有校園廣播；開(kāi)車時(shí)有車載廣播；傍晚，在村前都會(huì)有大喇叭播放廣播……戲曲、相聲、故事、交友、情感問(wèn)題咨詢等都存在于廣播之中。

廣播由傳統(tǒng)廣播逐漸改革為現(xiàn)在的數(shù)字廣播，它不僅包括了數(shù)字廣播，還包括了數(shù)字廣播電視等多種形式的廣播。而音頻技術(shù)則是數(shù)字廣播中的核心技術(shù)，它的推廣改革了傳統(tǒng)廣播易受干擾，清晰度低等缺點(diǎn)，是廣播的一大進(jìn)步。

1　數(shù)字廣播及音頻技術(shù)的定義

數(shù)字廣播指的是將音頻信號(hào)數(shù)字化，在數(shù)字化形態(tài)下實(shí)現(xiàn)進(jìn)行編程、傳遞等過(guò)程。廣播通過(guò)數(shù)字化，不僅傳遞了音頻，還實(shí)現(xiàn)了圖形、數(shù)據(jù)、文字等形式的多媒體信號(hào)傳播［1］。數(shù)字廣播有別于普通的FM/AM調(diào)頻和調(diào)幅，是一種使信號(hào)通過(guò)地面的發(fā)射裝置，發(fā)射數(shù)字信號(hào)，使信號(hào)發(fā)散到各個(gè)地方的一種新形式的廣播。數(shù)字廣播由于其具有音質(zhì)純凈、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已成為目前大多數(shù)地區(qū)普遍應(yīng)用的廣播方式。

音頻技術(shù)為數(shù)字廣播的核心技術(shù)，它是一種獨(dú)立的技術(shù)，但同時(shí)包含了建筑聲學(xué)、音樂(lè)藝術(shù)、人體生理心理學(xué)等各個(gè)方面的內(nèi)容，通過(guò)將信號(hào)進(jìn)行加工處理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)的發(fā)生、接收、變換、記憶、加工、重放等問(wèn)題的處理。音頻技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字廣播中，其發(fā)展很大程度生促進(jìn)了數(shù)字廣播的改革創(chuàng)新。隨著音頻技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人們接收到的數(shù)字廣播也不斷的完善發(fā)展。

2　數(shù)字音頻廣播的核心技術(shù)

2.1高速數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線傳輸

廣播信號(hào)的傳輸途徑分為有線信道和無(wú)線信道，而傳統(tǒng)的廣播中聲音主要靠電磁波傳遞，電磁波的傳播介質(zhì)主要是在空氣中。由于電磁波在傳播過(guò)程中受到空氣中氣流不穩(wěn)定、城市建筑遮擋等各方面因素影響，使得聲信號(hào)在傳播過(guò)程中，質(zhì)量大幅下降。信號(hào)在空氣中傳播遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如在光纖、電纜等介質(zhì)中傳播穩(wěn)定，因此用戶接收到的音頻質(zhì)量十分低［2］。為了提高音頻廣播的質(zhì)量，對(duì)傳統(tǒng)廣播進(jìn)行了改革，采用了數(shù)字音頻廣播，數(shù)字音頻廣播技術(shù)能夠?yàn)橐纛l廣播提供糾錯(cuò)編碼、正交頻分復(fù)用和時(shí)間、頻率交織的組合，并且使用能夠?qū)⒏咚俅袛?shù)據(jù)變成多路并行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)囊环N高頻譜利用率的頻分復(fù)用技術(shù)。這對(duì)于抗頻率選擇性衰落和延時(shí)擴(kuò)展十分有利。并且使得接收和輸送設(shè)備逐漸簡(jiǎn)化。高速數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線傳輸解決了廣播音頻信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，傳輸介質(zhì)消耗大的問(wèn)題。

2.2數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼

傳統(tǒng)音頻信號(hào)頻率較窄，可接收到的廣播較少。將音頻信號(hào)數(shù)字化后，其碼率約為700kbit/S。將高碼率的信號(hào)傳輸時(shí)，需要很寬的頻帶傳輸，很大的儲(chǔ)存空間進(jìn)行儲(chǔ)存。這在很大程度上限制了數(shù)字音頻的使用，為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用了壓縮編碼技術(shù)，將冗長(zhǎng)復(fù)雜的編碼進(jìn)行壓縮，在保證音質(zhì)不變的情況下，更加便于傳輸數(shù)字音頻信號(hào)。壓縮編碼技術(shù)有多種，根據(jù)其不同特性應(yīng)用于數(shù)字電視和數(shù)字廣播中［3］。它根據(jù)人耳所能接收的頻率和其他方面的特性，對(duì)編碼進(jìn)行了壓縮，使其碼率降低的同時(shí)不會(huì)被人耳察覺(jué)出較大的變化，不影響音頻信號(hào)的接收和輸送。人耳對(duì)于高強(qiáng)度的信號(hào)有感知，但是很難察覺(jué)出低強(qiáng)度的信號(hào)。因此低強(qiáng)度的信號(hào)被屏蔽，人耳無(wú)法感知到，這在保證了音質(zhì)的同時(shí)，降低了碼率，減小了音頻信號(hào)傳送的難度，大大降低了音頻信號(hào)對(duì)于頻帶傳輸和儲(chǔ)存空間的要求。數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播的音頻傳輸?shù)年P(guān)鍵。

2.3同步網(wǎng)技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)廣播的同步化，傳統(tǒng)廣播采用了許多方法，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍的廣播同步化。而同步網(wǎng)技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了不同地區(qū)接收到同一電臺(tái)、同一頻率、同一時(shí)間的相同節(jié)目。這項(xiàng)技術(shù)主要使用了小功率的發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)了頻譜的高使用率的目的，使得廣播音頻信號(hào)接收范圍擴(kuò)大。同步網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“一個(gè)地球”，通過(guò)發(fā)射的信號(hào)，將數(shù)字化后的音頻由一個(gè)地方發(fā)散到另一個(gè)地方乃至到全國(guó)各地。

2.4高速數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線傳輸和組網(wǎng)技術(shù)

由于數(shù)字廣播的出現(xiàn)，較之前的廣播具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，使得廣播行業(yè)飛速發(fā)展。因此廣播的頻率資源使用特別緊張。在發(fā)展飛速的廣播事業(yè)中，若不提出解決方法，那么許多音頻則無(wú)法使用。對(duì)此，目前有兩種方法解決這種困境，一種是使用單頻組網(wǎng)，將多路節(jié)目分配使用相同的頻率，整個(gè)廣播使用相同的載波頻率。達(dá)到節(jié)省頻率的目的。第二種方法是將節(jié)目與正在使用的節(jié)目使用相同的頻率，不同的節(jié)目則用頻率分隔和調(diào)制方法，用以區(qū)別不同的數(shù)字音頻。目前許多國(guó)家的數(shù)字音頻廣播就是使用的這種方法。

3　數(shù)字音頻如何在廣播中實(shí)現(xiàn)

在廣播中，從節(jié)目的錄制、傳播到接收等整個(gè)過(guò)程都是涉及到音頻的使用。而使用數(shù)字音頻則是提高廣播音頻質(zhì)量的一個(gè)及有效的方法。廣播中音頻信號(hào)的數(shù)字化主要以人耳可接收到的信號(hào)頻率范圍來(lái)決定的。根據(jù)生理學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)方面，調(diào)整數(shù)字音頻，達(dá)到可以使人耳接收到有效信號(hào)的目的。通常，人耳接收的信號(hào)頻率在16Hz到16kHz之間。因此數(shù)字音頻信號(hào)主要控制在0到15kHz之間。對(duì)于常見(jiàn)的數(shù)字音頻信號(hào)，主要分為以下幾種：

（1）人耳有效動(dòng)態(tài)范圍約在100dB。

（2）在無(wú)噪聲的環(huán)境下，可謂聽(tīng)音者提供的最大峰值聲壓與感覺(jué)不到的噪聲之間的動(dòng)態(tài)約為118Db。

（3）管弦樂(lè)隊(duì)能夠達(dá)到的最大峰值達(dá)113dB。近距拾音的打擊樂(lè)的峰值達(dá)到139dB。

（4）演播室內(nèi)噪聲在20kHz的范圍內(nèi)測(cè)得的平均值為4dB左右，一般都要達(dá)到十幾分貝。普通家庭的聽(tīng)音環(huán)境中，背景噪聲大約為40到50dB。

綜合聽(tīng)覺(jué)和數(shù)字音頻的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字音頻在廣播中的使用和實(shí)現(xiàn)。

4　數(shù)字音頻廣播較傳統(tǒng)廣播的優(yōu)點(diǎn)

4.1不易受干擾

數(shù)字廣播中的音頻技術(shù)由于采用了高速數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線傳輸?shù)募夹g(shù)，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)相對(duì)較為獨(dú)立。傳統(tǒng)廣播由于使用電磁波在空氣中的傳播為接收和發(fā)散信號(hào)的主要方式，具有很大的不穩(wěn)定性因素，受到天氣、環(huán)境等因素的影響很大。而數(shù)字廣播采用音頻信號(hào)數(shù)字化的方式，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳輸具有穩(wěn)定性，不受外界因素的干擾的特點(diǎn)，這很大程度上提高了廣播的質(zhì)量。

4.2音質(zhì)好，范圍廣

傳統(tǒng)廣播在進(jìn)行廣播時(shí)，容易受到其他頻率的廣播臺(tái)的影響。廣播設(shè)備基本只能用于小范圍的社區(qū)、廣場(chǎng)上進(jìn)行廣播，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍的廣播。數(shù)字音頻廣播則可以通過(guò)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)等方式進(jìn)行全國(guó)各地區(qū)的廣播，同一個(gè)廣播臺(tái)可以在不同地區(qū)進(jìn)行收聽(tīng)，同時(shí)數(shù)字音頻廣播由于采用先進(jìn)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了音質(zhì)無(wú)損播放，在收聽(tīng)電臺(tái)時(shí)，也可以感受到其高質(zhì)量的音質(zhì)

4.3可管理性強(qiáng)

傳統(tǒng)廣播由于其職能使用專用的播放設(shè)備，具有一定的地域局限性和時(shí)間局限性。而數(shù)字音頻廣播在進(jìn)行管理時(shí)，具有一套完整的系統(tǒng)服務(wù)器，不僅安裝簡(jiǎn)單方便，還具備很強(qiáng)的可管理性。應(yīng)用范圍廣，目前已應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)中。

4.4質(zhì)量有一定的保障

為了解決傳統(tǒng)音頻時(shí)常出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定，在移動(dòng)的情況下，質(zhì)量會(huì)大幅下降等狀況，職能通過(guò)將廣播數(shù)字化的方式。數(shù)字化的音頻傳播相對(duì)穩(wěn)定，很有效的解決了廣播在移動(dòng)的狀態(tài)下無(wú)法接收穩(wěn)定信號(hào)的問(wèn)題。

5　結(jié)語(yǔ)

聲音為信息的主要傳播方式之一，廣播為其主要載體。傳統(tǒng)的廣播具有很大的局限性，從時(shí)間、空間等多方面局限了人們接受到的信息的質(zhì)量。隨著科技的發(fā)展，音頻技術(shù)的不斷改善，音頻技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字廣播中，不僅提高了廣播的質(zhì)量，還提高了人們的生活質(zhì)量。對(duì)于人類的發(fā)展具有很重要的意義。新技術(shù)突破了地域、時(shí)間和空間的限制，帶給人們高質(zhì)量的音頻享受。

參考文獻(xiàn)

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