廣電工程中數(shù)字音頻技術(shù)的運用

次仁邊宗，普瓊次仁

（西藏廣播電視局拉孜中波轉(zhuǎn)播臺，西藏 拉孜 858100）

1 數(shù)字音頻技術(shù)概述

1.1 概念

數(shù)字音頻技術(shù)是一種全新的聲音處理技術(shù)，是在信號處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，利用數(shù)字化技術(shù)手段對聲音進(jìn)行錄制、編輯或播放。數(shù)字音頻技術(shù)加快了視頻信號的傳輸速率，提升了信號的強(qiáng)度，基本可以滿足我國廣播電視節(jié)目制作的要求。數(shù)字音頻技術(shù)將更高質(zhì)量的音頻信號傳送到千家萬戶，這是廣電工程領(lǐng)域的一場革命，也是未來廣電工程發(fā)展的趨勢[1]。

1.2 數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)

（1）采樣率。采樣率指的是計算機(jī)每秒鐘采集的聲音樣本數(shù)量，是用來描述音頻文件的音質(zhì)、音調(diào)，衡量聲卡質(zhì)量的。采樣率越高，就表示在單位時間內(nèi)獲取的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲波的描述也就越精確。

（2）壓縮率。壓縮率指的是文件壓縮前與壓縮后的比值，一般來說，壓縮率越小越好，但與此同時，解壓所需時間也越長。

（3）比特率。比特率是指每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)，比特率越高，就代表傳輸?shù)乃俾试娇?，而音頻文件中的比特率是指將模擬聲音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音信號后，單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)量，是衡量音頻質(zhì)量的間接指標(biāo)[2]。

1.3 數(shù)字音頻的形式

數(shù)字音頻的形式有很多，常見的有波形音頻、MIDI音頻和CD音頻三種。

（1）波形音頻。聲音是通過振動產(chǎn)生的，麥克風(fēng)在感受到振動時會將它們轉(zhuǎn)化成電流，電流在經(jīng)過擴(kuò)音器時就變成了聲音。傳統(tǒng)上的聲音是通過模擬方式儲存的，如磁帶，當(dāng)聲音再次轉(zhuǎn)化為電流時，就可以用動態(tài)的波形來表示。

（2）MIDI音頻。MIDI（Musical Instrument Digital Interface，樂器的數(shù)字化接口）是計算機(jī)多媒體技術(shù)在音樂領(lǐng)域的應(yīng)用，是控制音高、節(jié)奏與響度的指令。

（3）CD音頻。CD音頻音質(zhì)較高，大多數(shù)播放軟件的“打開文件類型”都可以看到*.cda格式，也就是CD音軌，標(biāo)準(zhǔn)CD格式的采樣頻率是44.1 kHz。

1.4 數(shù)字音頻的格式

（1）WAV格式。WAV是聲音波形文件，是微軟公司為了保存Windows平臺的信息資源而開發(fā)的一種聲音文件格式，是Windows中最經(jīng)典的多媒體音頻格式，應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，標(biāo)準(zhǔn)的WAV格式與CD格式一樣，因此在音質(zhì)上幾乎和CD一樣。雖然WAV音頻格式可以無損耗存儲，但同時也需要占據(jù)較多的音頻存儲空間[3]。

（2）MP3格式。MP3格式從20世紀(jì)80年代就出現(xiàn)了，是將音頻文件壓縮后，仍能保持原始音頻質(zhì)量的一種數(shù)字音頻技術(shù)，MP3在壓縮編碼過程中主要用到了5種技術(shù)，由于其尺寸較小，所以常被用在電子設(shè)備中儲存音樂文件，是受眾最喜歡的數(shù)字音頻格式之一。

（3）WMA格式。WMA（Windows Media Audio）是微軟推出的一種音頻格式，是通過減少數(shù)據(jù)流量但保持音質(zhì)的方法，以此達(dá)到更高壓縮率的目的，其壓縮率一般可以達(dá)到1：18，生成的文件大小只有MP3文件的一半。

2 數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 音頻嵌入技術(shù)

在現(xiàn)階段的廣電工程體系中，音頻嵌入技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)很先進(jìn)了。廣電工程中通過應(yīng)用音頻嵌入技術(shù)可以搭建一個完整的音頻工作平臺，同時還保證了廣播電視的節(jié)目質(zhì)量。該技術(shù)的使用，對于制作一些復(fù)雜的、高難度的廣播電視節(jié)目來說，大大提高了工作效率，同時也減少了在人力、物力和財力方面投入的成本，減少了整個節(jié)目制作過程的工作量，對于需要在特定位置嵌入的音頻也能單獨處理。數(shù)字音頻嵌入技術(shù)憑借著其優(yōu)勢，可以實現(xiàn)兩段音頻的無縫銜接，在錄播節(jié)目中，可以將補錄的音頻重新插入到原視頻中，更好地實現(xiàn)音頻同軌，讓節(jié)目變得更加完整[4]。

2.2 數(shù)字調(diào)音臺

數(shù)字調(diào)音臺在廣電工程體系中扮演了十分重要的角色，尤其體現(xiàn)在擴(kuò)音系統(tǒng)和收音系統(tǒng)方面，是一種常用的信號設(shè)備。通過在調(diào)音臺中運用數(shù)字音頻技術(shù)，就能夠?qū)σ纛l進(jìn)行高效處理，能對多個軌道的音頻同時進(jìn)行編輯，另外，根據(jù)廣播電視節(jié)目的具體制作要求，可以對音頻進(jìn)行降音降噪、淡入淡出等處理，滿足廣播電視節(jié)目播出的個性化和多樣化要求。

2.3 云端廣播電視技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)時代，廣播電視媒介最大的特點就是稍縱即逝。近些年，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)庫方面的技術(shù)發(fā)展非常快，廣播電視體系可以實現(xiàn)云端數(shù)據(jù)儲存。當(dāng)受眾將各種視頻信息儲存到云端上時，可以隨時隨地回看，甚至是多次回看。而現(xiàn)階段各大廣播電視平臺也越來越注重對這方面的建設(shè)，受眾通過這些平臺也可以更快地進(jìn)行相關(guān)操作。

3 數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的優(yōu)缺點

3.1 數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)點

（1）便于音頻信息的采集與編碼。在廣電工程中，最基本的工作內(nèi)容就是及時地對音頻信息進(jìn)行采集與編碼，在此過程中，數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用使得這個工作變得簡單起來，其能夠?qū)崿F(xiàn)實時信號傳送和相關(guān)指令的更改。在實際操作過程中，由于設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)的原因，可能會出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，音頻的波形可能會發(fā)生細(xì)微的改變，此時采集的音頻可能會不準(zhǔn)確，因此需要對波形進(jìn)行分析，之后再進(jìn)行其他操作。在采集完相關(guān)音頻信息后，還要完成對這些音頻信息的編碼工作，為了保證數(shù)字信息的準(zhǔn)確性，在編碼過程中需要對音頻信息進(jìn)行二次采集，并做相應(yīng)的處理工作，這是其優(yōu)勢[5]。

（2）增加音頻文件儲存量。傳統(tǒng)音頻技術(shù)在音頻資料儲存上存在較大的問題，那就是音頻資料占據(jù)了較多的儲存空間，如膠片和磁盤是傳統(tǒng)的儲存音頻最常見的介質(zhì)，這些介質(zhì)除了儲存音頻信息有限，介質(zhì)本身也占據(jù)了較多的空間，隨著時間的推移，遇到潮濕或者高溫的情況，會面臨信息全部或部分丟失，不利于保存，同時也不利于具體音頻資料的查找。而數(shù)字音頻技術(shù)的出現(xiàn)就有效解決了這個問題，通過網(wǎng)絡(luò)和云端技術(shù)的結(jié)合，可以儲存大量的音頻資料，并且還可以備份，當(dāng)丟失的音頻資料時能及時使用備份資料，能實現(xiàn)音頻資料的實時分享、傳輸和查找。

（3）提高信號處理質(zhì)量。從物理角度講，20～20 000 Hz是人耳可以接收到的聲音范圍，數(shù)字音頻技術(shù)通過后期處理，能夠生成適合人耳收聽范圍的音頻，同時也提高了受眾的音頻接收質(zhì)量。對于一些對聲音要求質(zhì)量很高的音樂類和語言類的節(jié)目來說，數(shù)字音頻技術(shù)還可以實現(xiàn)多軌道操作，通過增加音頻軌道可以提升節(jié)目的質(zhì)感，增強(qiáng)觀眾的視聽感受。數(shù)字音頻技術(shù)應(yīng)用于節(jié)目中的工作流程大致可以概括為兩個步驟：一是數(shù)字音頻技術(shù)可以準(zhǔn)確地識別出人聲、背景聲和音樂聲，然后把這些聲音分別錄入到系統(tǒng)中；二是根據(jù)節(jié)目需求對需要修改的音頻進(jìn)行準(zhǔn)確定位，在短時間內(nèi)就可以找到需要處理的音頻，大大節(jié)省了節(jié)目制作的時間。

3.2 數(shù)字音頻技術(shù)的缺點

（1）各種輔助設(shè)備成本增加。雖然數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中優(yōu)勢明顯，但由于該技術(shù)不能單獨使用，需要有其他設(shè)備的輔助才能正常運轉(zhuǎn)，這就加大了其使用成本。廣播電視工程是一個專業(yè)性極強(qiáng)的領(lǐng)域，因此數(shù)字音頻技術(shù)的輔助對接設(shè)備也必須專業(yè)，例如，為了提升音質(zhì)，需要話筒、壓縮器等更為專業(yè)的設(shè)備支持，這就加大了額外的資金投入。

（2）數(shù)字音頻技術(shù)的參數(shù)存在誤差。在我國，數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中主要用到3種技術(shù)，但這些技術(shù)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都存在不同程度的誤差，雖然不會對最終呈現(xiàn)效果產(chǎn)生太大的影響，但是會對節(jié)目的最終呈現(xiàn)效果帶來一定的影響。如采用頻率，也就是在一秒鐘內(nèi)收集信號的次數(shù)，奈奎斯特采樣理論是采樣頻率的參考標(biāo)準(zhǔn)，只有接近這個參考標(biāo)準(zhǔn)的采樣頻率才能最大限度地還原原有聲音信號，然而在實際采樣過程中，往往會受到外界因素的影響，給實際采用工作帶來一定的誤差。

（3）編碼算法可能會丟失信息。音頻編碼主要運用ISO和MPEG技術(shù)，這兩種技術(shù)可以最大限度地保證聲音效果，但是這也意味著需要更大的儲存空間，為了解決這一問題，就需要運用全新的壓縮編碼技術(shù)。與此同時，其弊端也顯現(xiàn)出來，由于這種技術(shù)的工作特點，在運行過程中會對數(shù)字信號進(jìn)行壓縮處理，這就會導(dǎo)致一部分信息丟失。

4 數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的具體應(yīng) 用途徑

4.1 雙向廣電技術(shù)的應(yīng)用

這里講的“雙向”是產(chǎn)品內(nèi)容與個體之間的互動性，在廣電工程領(lǐng)域中，就是實現(xiàn)廣電部門與用戶之間的互動，而要想實現(xiàn)二者之間的良好互動就需要雙方保持良好的溝通。隨著未來數(shù)字音頻技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，其更能夠在提升廣播電視節(jié)目收視率方面做出貢獻(xiàn)，實現(xiàn)真正意義上的有效互動。

4.2 數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的實際應(yīng)用

為了進(jìn)一步提升廣播電視節(jié)目質(zhì)量和用戶體驗值，就必須制定標(biāo)準(zhǔn)，只有理論和技術(shù)都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，才能對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的研究，而這也是未來數(shù)字音頻技術(shù)和廣電技術(shù)的發(fā)展方向。

4.3 后期制作技術(shù)的應(yīng)用

各種廣播電視節(jié)目離不開后期制作技術(shù)，而現(xiàn)代的后期制作主要用到了數(shù)字音頻嵌入技術(shù)，這也是廣播電視節(jié)目后期制作中最重要的技術(shù)之一。在廣電工程領(lǐng)域中，數(shù)字音頻技術(shù)成為了后期制作技術(shù)的重要組成部分，在后期剪輯中發(fā)揮了十分重要的作用。當(dāng)前，人們時刻面對著各種網(wǎng)絡(luò)媒體，每人每天在各種網(wǎng)絡(luò)媒體上花費大量的時間和精力，在此過程中，人們無時無刻都在享受著數(shù)字嵌入技術(shù)帶來的便利。數(shù)字音頻技術(shù)隨著后期剪輯技術(shù)的不斷發(fā)展也得到了充分的發(fā)展，這不僅提高了數(shù)字音頻技術(shù)的使用質(zhì)量，其相應(yīng)的技術(shù)成本也降低了不少。

5 數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的技術(shù)應(yīng) 用要點

5.1 前期調(diào)試準(zhǔn)備工作

為了保證使用效果，減少工作中出現(xiàn)失誤的概率，任何一項技術(shù)在實際投入使用前，都需要對其功能和具體參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的測試和調(diào)試。數(shù)字音頻技術(shù)也不例外。電纜對數(shù)字音頻技術(shù)的影響是主要方面，一般來講，電纜的電阻為50～70 Ω，這就可以保證數(shù)字信號傳輸?shù)耐暾裕虼嗽跍y試時應(yīng)主要注意電纜的情況，電纜的延時和阻抗是主要測試部分，要確保其質(zhì)量達(dá)標(biāo)達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 定期檢查維修

在實際使用過程中，數(shù)字音頻系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生不同程度的變化，所以要想更好地確保數(shù)字音頻技術(shù)正常使用，必須要定期追蹤其具體使用的情況。定期對系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測并及時維修，確保駐波比在一個合理的范圍。要想準(zhǔn)確及時地檢測出故障，需要使用一些現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如人工智能技術(shù)。檢查與維修工作是更好地運用數(shù)字音頻技術(shù)的保障，因此檢修人員需要嚴(yán)格落實每次的檢測與維修工作。

5.3 做好日常維護(hù)工作

數(shù)字音頻系統(tǒng)在投入使用后較容易地受到外界的干擾，如電壓和氣溫等，這就大大降低了使用體驗，更嚴(yán)重的還會發(fā)生故障。因此為了減少故障的發(fā)生的次數(shù)，在日常使用過程中就要做好相關(guān)維護(hù)工作，尤其是電源這個特殊的部件。

6 數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中未來的發(fā) 展趨勢

近些年，各種新型媒介對廣播電視等傳統(tǒng)媒介產(chǎn)生了不小的沖擊，廣播電視領(lǐng)域為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，就不得不跟隨相關(guān)技術(shù)發(fā)展的步伐，而數(shù)字音頻技術(shù)就是其中的一種。該技術(shù)在廣電工程中應(yīng)用較為廣泛，對廣播電視的播出系統(tǒng)和運行系統(tǒng)起到支撐作用，應(yīng)用價值較大。為了使數(shù)字音頻技術(shù)持續(xù)為廣電工程發(fā)力，后期應(yīng)加大對數(shù)字音頻技術(shù)的研發(fā)力度，尤其是加強(qiáng)對數(shù)字接口的研究工作，使其在不斷的研發(fā)過程中功能日趨完善。相關(guān)研發(fā)人員要密切關(guān)注國內(nèi)外數(shù)字音頻技術(shù)的最新研發(fā)動態(tài)，必要時借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗，推動數(shù)字音頻技術(shù)不斷向前發(fā)展。

7 結(jié)束語

數(shù)字新媒體時代，數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的作用越來越重要。隨著我國廣電工程的發(fā)展，數(shù)字音頻技術(shù)在廣電工程中的應(yīng)用范圍也越來越廣，在廣電工程領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。為了能夠更好地使用數(shù)字音頻技術(shù)，需要了解其工作原理，并結(jié)合廣電工程的實際需求確定未來技術(shù)的主攻方向?！?/p>