淺析數字音頻技術在廣播電視領域中的應用

彭梓棋

（廣州廣晟數碼技術有限公司）

淺析數字音頻技術在廣播電視領域中的應用

彭梓棋

（廣州廣晟數碼技術有限公司）

對于信息時代來說，數字技術是保證其發展的重要基礎，所有的信息技術都是依靠數字技術所生存和發展的。數字音頻技術在我國的廣播電視工程中應用廣泛，其通過數字技術能夠對音頻信號進行有效控制，而且還能夠保證音頻質量，提高廣播電視的節目質量。對此，本文將對數字音頻技術的原理和具體應用進行詳細探究。

數字音頻技術；廣播電視領域；應用

1 引言

在廣播電視行業，數字音頻技術已經得到了廣泛應用，是提高節目質量的關鍵，有利于降低各檔節目的故障發生率。因此，對數字音頻技術應用理論和應用方法進行深入研究，有利于提高廣播電視數字化水平。

2 數字音頻技術原理

將模擬過程中所產生的電信號轉化為數字信號需要實施模擬信號數字化過程，專業中被稱為模/數轉換（A/D）。應對A/D轉換過程，在目前較為常見的是脈沖編碼調制（PCM）技術，它不僅能夠對數據壓縮而直接進行量化傳輸，因此為了產生諸如數字音頻這樣的數字電信號，必須經過A/D轉換的三大階段：采樣—量化—編碼。

首先，A/D模數轉換應該被視為是模擬信號轉化到數字信號的系統，其中涵蓋了濾波、采樣保持與編碼三個過程，如圖1所示。

圖1 A/D模數轉化的過程示意圖

2.1 采樣

采樣指的是將時間軸上的連續電信號每隔一段時間抽取一個信號幅度樣本，然后通過連續模擬量用單獨的離散點來表示，這一過程也被稱為是時間離散上的脈沖序列。每一秒采樣的次數在該技術中都被稱為采樣頻率，用fs來表示。在樣本之間的時間間隔則被稱為取樣周期，用T表示，一般情況下，T=1/fs。比如，CD音頻的采樣頻率通常為44.1kHz，這一數字表示它每秒的采樣次數是44100次。另外，常用的采樣頻率還包括了 8kHz，37.8kHz，48kHz等。

2.2 量化

在采樣后要進行量化，它是度量采樣后對離散信號幅度的處理過程。度量結果會用二進制數來表示，它的量化精度代表了度量時的分級多少。量化過程中會將采集到的數據全部送到A/D轉換器中并編碼為數字，其中，每個數字都代表了一次采樣所獲取的聲音信號瞬間值。在量化過程中，要將脈沖序列幅度劃分為各個層次的量化級，并把落入同一級的樣本值歸為一類，逐一給出量化值。量化級別越多，量化的誤差也就越小，聲音質量就越好。而在量化過程中，量化級所對應的二進制位數被稱為量化位數。量化位數是每個采樣點都可以表示的數據范圍，所以它也被稱為采樣位數，可以理解量化位數的大小決定了模擬信號數字化后聲音的動態范圍。

2.3 編碼

A/D數模轉化經歷了編碼后，其電信號才會變為數字信號。它通過一定格式將離散數字信號記錄下來，并在數據中配合同步及糾錯功能來控制信號，最后轉化為數字編碼脈沖，這一過程就是編碼過程。編碼也有一定的格式標準，比如二進制編碼，利用二進制編碼所編制而成的脈沖串其頻率應該與采樣頻率和量化比特數乘積相等，所以其被稱為傳輸數字信號的數碼率。采樣頻率越高，量比特率數就越大，數碼率也就越高，所需要的傳輸帶寬就越寬，故數碼率的計算公式應該如下：

數碼率（bps）=量化位數（bit）×采樣頻率（Hz）×聲道數（bit/s）

3 數字化音頻技術在廣播電視工程當中的主要優勢

3.1 擴展音頻軌道

在高新科技發展下，數字音頻技術在廣播電視中有三大主要應用，包括錄制音頻、節目管理和數字音頻播出音頻。數字音頻技術的應用使廣播電視音頻軌道得到有效地擴展，它可以大大提高音樂、語言類節目的音質，利用音頻軌道的先進技術，進行64軌硬盤錄音；而且針對在錄制中出現的偏差還可以通過補錄或搬軌進行修補；同時，還可以進行音頻擴音軌道操作，有效提高電視音質、畫面等廣播質量，達到使用者對先進技術使用的要求。

3.2 音頻剪輯精準

數字音頻技術在廣播電視工程中具有精準的音頻剪輯功能，可以在高解像度電腦屏幕下對數字音頻進行精準編輯，使用先進的波形技術將待修整文件中的聲音顯示在計算機屏幕上。剪輯師可對其進行便捷、有效的音頻剪輯，利用這種清晰的剪輯方式可有效提高音頻的精準度，提高電視節目廣播中音頻播放效率，提升用戶使用的滿意度。

3.3 存儲信息

在廣播電視工程中應用數字音頻技術比較先進的一點就是其具備數字化技術，與傳統的音頻技術相比，具有高效的儲存信息功能；同時，還可以共享資源。這個技術特點和電腦數據儲存的特點相同，可以為用戶提供音頻信息儲存功能，并在較短時間內查找到要應用的信息，有效實現了信息儲存的特點，同時推動了廣播電視工程高新技術應用的發展。

3.4 廣播系統

數字音頻技術在廣播電視工程中的廣播系統上具有無線傳輸、壓縮編碼數字和運用組網等功能，壓縮編碼技術可以利用人耳對音頻信號的接收能力科學優化音頻碼率，改善人耳對較弱信號辨別較弱的不足，提高用戶對廣播音頻的辨識，從而有效改進廣播電視工程中存在的不足。利用廣播系統技術可以提高廣播電視工程滿足用戶的優質效率，促使廣播電視的長期穩步發展。

4 數字音頻嵌入技術應用實現方式

如圖2所示，音頻嵌入技術的整體框架應該包含四大部分：①基于HD-SDI技術的信號接收、標志檢測與串并轉換；②AES串行數據接口，它實現了將串行數據轉換為AES格式；③對AES數據進行緩存；④將AES數據格式化并嵌入到視頻圖像數據包中。

圖2 音頻嵌入技術實現框架示意圖

在圖2中，音頻嵌入模塊是整個廣播電視數字音頻技術中最為核心的一部分，但實際上它的技術要求并不困難，只需要將模塊根據接受模塊所提供的視頻時序信息，比如EAV、行數等相互作用，就能為音頻數字信號找到嵌入位置并嵌入。在這一系列流程中，音頻嵌入模塊要與音頻緩沖區交互作用才能實現音頻嵌入目的，它將緩沖區中需要嵌入的音頻信息全部提取出來，這降低了音頻嵌入技術的工作量。

如圖3，在Audio_mux模塊中，時序信息找到了正確的嵌入位置，并根據所檢測到的EAV信息對音頻緩沖區進行檢測，看其是否己有輸出請求信號。如果存在，則需要返回一個應答信號，并根據接收音頻緩沖區中4個聲道的音頻信號進行音頻信號解碼，將它們格式化為一個音頻數據包的響應字節。待到嵌入時序出現后，就將這些字節以音頻信號數據包的順序再次嵌入到并行視頻中，完成音頻嵌入技術流程。

圖3 音頻數字信號包嵌入信號示意圖

5 數字音頻技術在廣播電視工程中的具體應用

5.1 數字音頻技術在廣播數字調音臺中的應用

在當前的廣播電視工程發展中，數字調音臺是一個非常重要的內容，其能夠通過數字音頻技術的處理功能對音頻信號進行調控，從而增加音頻信號的質量。通過數字音頻技術的應用，能夠在保留原有調音臺功能的基礎上對信號中的干擾信號進行處理，從而使音頻更加清晰，消除其中的噪音。另外，數字音頻技術中還具有能夠切換矩陣的功能，這對音頻的切換來說更加簡單。在調音臺中加入數字技術之后，其能夠對各種音頻信號進行處理，使其適應的環境更多。通過數字技術的處理，能夠使得各種廣播電視節目的剪輯和制作更加簡便，滿足了廣播電視中不同節目播放的音頻調整需求。結合了數字技術的調音臺功能更加強大，且對于各種音頻信息的處理能力更強，同時，其新增的一些功能使其具有更加豐富的處理功能，且通路增加了許多，這大大增強了音頻的質量。除此以外，數字技術的集成度更高，減小了調音臺的體積，使其能夠更加方便的進行使用。

5.2 數字音頻嵌入技術在廣播電視工程中的應用

當所有節目在進行主要處理當中，并且能夠進行與之相關的相對傳輸以及加強制作的方式和方法，通常所采用的都是數字音頻的嵌入技術與數字分量進行串行的一個主要接口，從而來進行制作一些數字化的電視節目。一些數字音頻的嵌入技術與數字分量串行接口的去深入理解的一個最大關鍵，就是指在廣大數字化節目當中通過廣播電視工程的主要現場并能夠從直播的體制中心進行相應的搭建，構想，以及所設想的重點解決的主要方案。由于經過事先所模擬的信號只有通過必須全部符合以下的方法及所進行的相對分量也各有不同，因此才會經過相應的進行數字拾取之后，從而進行一些相關數據的相對傳輸方式通常也會出現一些相對的串行以及并行的重點區分，但是它卻具有極其相同的一個共性，也就是它們所擁有的共同部位。

6 結語

本文主要介紹了數字音頻的特點與發展，并且對數字技術對現代新媒體的推動作用以及數字化音頻在廣播電視工程中的應用進行了詳細分析。與傳統的模擬音頻相比，數字化的運用對音頻的編輯處理和特效處理有著重要作用，數字化的技術使聲音更精確更悅耳，可以使數字化技術更好的服務于我國廣播電視的各項工作，同時還能夠帶動新媒體的發展。

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[2]劉源.試論數字音頻技術在廣播電視領域中的應用[J].魅力中國，2014（18）：138.

[3]陳帥.數字音頻技術在廣電視中的優勢與應用發展[J].數碼影像時代，2015（08）：40～41.

TN912.3

A

1004-7344（2016）10-0281-02

2016-3-15

彭梓棋（1985-），女，碩士，主要從事音頻技術工作。