數(shù)字廣播中的音頻技術(shù)

國家新聞出版廣電總局602臺 黨明群

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數(shù)字廣播中的音頻技術(shù)

國家新聞出版廣電總局602臺 黨明群

【摘要】廣播作為消息的傳播載體之一，是由無線電波或?qū)Ь€作為聲音的載體，以此來傳播信息。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；開車時有車載廣播；傍晚，在村前都會有大喇叭播放廣播……戲曲、相聲、故事、交友、情感問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、傳遞等過程。廣播通過數(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，是一種使信號通過地面的發(fā)射裝置，發(fā)射數(shù)字信號，使信號發(fā)散到各個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，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)，但同時包含了建筑聲學(xué)、音樂藝術(shù)、人體生理心理學(xué)等各個方面的內(nèi)容，通過將信號進(jìn)行加工處理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號的發(fā)生、接收、變換、記憶、加工、重放等問題的處理。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)信號的無線傳輸

廣播信號的傳輸途徑分為有線信道和無線信道，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，使得聲信號在傳播過程中，質(zhì)量大幅下降。信號在空氣中傳播遠(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廣播提供糾錯編碼、正交頻分復(fù)用和時間、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)。這對于抗頻率選擇性衰落和延時擴(kuò)展十分有利。并且使得接收和輸送設(shè)備逐漸簡化。高速數(shù)據(jù)信號的無線傳輸解決了廣播音頻信號傳輸不穩(wěn)定，傳輸介質(zhì)消耗大的問題。

2.2數(shù)字音頻信號的壓縮編碼

傳統(tǒng)音頻信號頻率較窄，可接收到的廣播較少。將音頻信號數(shù)字化后，其碼率約為700kbit/S。將高碼率的信號傳輸時，需要很寬的頻帶傳輸，很大的儲存空間進(jìn)行儲存。這在很大程度上限制了數(shù)字音頻的使用，為了解決這個問題，采用了壓縮編碼技術(shù)，將冗長復(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。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，對編碼進(jìn)行了壓縮，使其碼率降低的同時不會被人耳察覺出較大的變化，不影響音頻信號的接收和輸送。人耳對于高強(qiáng)度的信號有感知，但是很難察覺出低強(qiáng)度的信號。因此低強(qiáng)度的信號被屏蔽，人耳無法感知到，這在保證了音質(zhì)的同時，降低了碼率，減小了音頻信號傳送的難度，大大降低了音頻信號對于頻帶傳輸和儲存空間的要求。數(shù)字音頻信號的壓縮編碼技術(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、同一頻率、同一時間的相同節(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，使得廣播音頻信號接收范圍擴(kuò)大。同步網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“一個地球”，通過發(fā)射的信號，將數(shù)字化后的音頻由一個地方發(fā)散到另一個地方乃至到全國各地。

2.4高速數(shù)據(jù)信號的無線傳輸和組網(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，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，那么許多音頻則無法使用。對此，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、傳播到接收等整個過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)量的一個及有效的方法。廣播中音頻信號的數(shù)字化主要以人耳可接收到的信號頻率范圍來決定的。根據(jù)生理學(xué)、心理學(xué)等多個方面，調(diào)整數(shù)字音頻，達(dá)到可以使人耳接收到有效信號的目的。通常，人耳接收的信號頻率在16Hz到16kHz之間。因此數(shù)字音頻信號主要控制在0到15kHz之間。對于常見的數(shù)字音頻信號，主要分為以下幾種：

（1）人耳有效動態(tài)范圍約在100dB。

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

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

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

綜合聽覺和數(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)信號的無線傳輸?shù)募夹g(shù)，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號相對較為獨(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數(shù)字化的方式，實(shí)現(xiàn)了信號傳輸具有穩(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，容易受到其他頻率的廣播臺的影響。廣播設(shè)備基本只能用于小范圍的社區(qū)、廣場上進(jìn)行廣播，而無法實(shí)現(xiàn)大范圍的廣播。數(shù)字音頻廣播則可以通過衛(wèi)星發(fā)射信號等方式進(jìn)行全國各地區(qū)的廣播，同一個廣播臺可以在不同地區(qū)進(jìn)行收聽，同時數(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)無損播放，在收聽電臺時，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間局限性。而數(shù)字音頻廣播在進(jìn)行管理時，具有一套完整的系統(tǒng)服務(wù)器，不僅安裝簡單方便，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)音頻時常出現(xiàn)信號不穩(wěn)定，在移動的情況下，質(zhì)量會大幅下降等狀況，職能通過將廣播數(shù)字化的方式。數(shù)字化的音頻傳播相對穩(wěn)定，很有效的解決了廣播在移動的狀態(tài)下無法接收穩(wěn)定信號的問題。

5　結(jié)語

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)

［1］藺曉姍.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用［J］.中國有線電視，2016（1）：49-49.

［2］周亞明，李淑杰.調(diào)頻數(shù)字音頻廣播激勵器技術(shù)指標(biāo)測試技巧［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（1）：253-253.

［3］王成來.數(shù)字音頻技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢——評《數(shù)字音頻技術(shù)及應(yīng)用》［J］.中國教育學(xué)刊，2016（2）：157-157.