數字音頻技術的現狀和未來發展趨勢
——評《數字音頻技術及應用》

三諾聲智聯股份有限公司 梁立修

1 引言

數字音頻在多媒體業務中占有很重要的地位，數字音頻技術被廣泛應用于音頻廣播、電視電影、多媒體通信等領域之中。數字音頻技術是通過儀器和特定的編碼系統將采集到的聲音轉化為數字信號，然后將信息存儲，在將數字信號轉化為原聲的一種技術。數字音頻技術遠沒有到達其發展上限，仍有很大的發展空間。

2 數字音頻技術的發展

要想了解數字音頻技術的現狀和發展，首先必須需要了解數字音頻的技術原理。眾所周知，計算機的機器語言是二進制的，只能處理0和1兩種信號。而音頻信號是一種模擬信號，計算機無法直接處理。數字音頻技術的出現就是將音頻的模擬信號轉化為由0、1編碼的數字信號，再經由各種編碼系統，由計算機進行編輯、存儲和傳播。

在數字音頻技術發展之初，工作的重點在于無損壓縮。如何將所采集的模擬音頻信號樣本通過各種編碼系統實現高效的無損壓縮，在不影響原有信息的前提下，降低其碼率，減少其內存占有量，這是當時工作的重難點。在八十年代末與九十年代出，出現了AC-2、AC-3等壓縮系統。九十年代后發展了一些有損的音頻壓縮技術，雖然擁有極高的音頻壓縮率，但音頻的質量、保真度下降明顯。一直到現在這個問題依然存在。本書還指出了其他的編碼方式。

3 數字音頻的技術指標與評判

對于音頻技術優劣的衡量大體有五種指標：采樣頻率、量化位數、聲道數、編碼算法和數據率及文件格式。采樣頻率指的是單位時間內采集樣品的次數，一般采樣頻率越高代表音質越好。激光唱片就是因為高達44KHz的采樣頻率才擁有超級高保真音質。量化位數決定了數字信號的動態調節范圍，越高的量化位數也代表著越大的動態范圍，通過數字信號還原出來的模擬音頻也就越接近原聲品質。聲道數代表聲音的空間感，雙聲道的立體感明顯優于單聲道，電影院就是通過高達八聲道的立體環繞聲來打造一種身臨其境的觀影體驗。編碼算法就是上文中編碼數字信號、減少存儲空間的算法系統，好的算法需要兼顧壓縮率和還原度。至于文件格式，同等條件下，一般占有存儲空間越大的音頻質量越好，對于原生的還原性也越高。

4 數字音頻技術的優缺點

如同現在的大多數技術一樣，數字音頻技術也有其優缺點。

4.1 數字音頻技術的優點

4.1.1 數字音頻相關的外接設備發展成熟

因為數字音頻技術的目的就是轉化、傳播模擬音頻，所以數字信號在經過轉化后越接近模擬音質越好。然而，音頻的處理并不僅僅依靠于數字化技術，還需要其它電子設備、元器件的支持。想要得到舒適、悅耳的模擬音需要話筒、壓縮器和放大器等器材的幫助。在專業領域，所需要的外設更是豐富多樣。數字音頻發展到了現在，專業的音頻外設已經可以很好的配合數字化系統將模擬音極大程度上還原出來。專業級耳機、話筒的更是能夠配合數字算法對聲音進行美化，使之更悅耳。在《數字音頻技術及應用》的四至六章，很好的介紹了各種音頻設備，并且提出下文中的數字音頻工作站。

4.1.2 數字音頻標準高度統一

能夠量化是數字化技術的一個亮點，可量化使得數字音頻技術更容易被規定、被統一標準，現在國際上大多數的專業音頻設備生產商都遵循1982年制定1992年修訂的數字音頻接口標準，規范數據傳輸格式和音頻相關硬件的配置參數。國際通用的技術標準極大地增大了數字化音頻在全球范圍內的流通性。這些都使得數字化技術更容易在世界范圍內傳播。在廣播方面，數字化技術還能提供AM/FM提供不了的新業務，能夠拓展新的市場，吸引更多的消費者。

4.1.3 數字音頻信號穩定

無論是在廣播還是電視電影方面，數字化技術由于其工作穩定性，被廣泛應用。模擬信號的傳輸局限于距離，需要人操控，故障率高、穩定性差，數字音頻技術的穩定性和相對并不差的音質體驗，能夠較好地把控成本，卓越性顯而易見。而且數字音頻信號可無視距離傳輸、抗干擾性強，可再生。

4.2 數字音頻技術的缺點

數字音頻畢竟是通過數字信號來記錄模擬音頻的，在記錄過程中的失真、在壓縮傳播過程中的損失、在從數字信號還原過程中的損傷都會給數字信號所表達的音質帶來種種損傷。并且，數字信號往往無法同時兼顧控制文件大小和保證音質優良。

5 數字音頻技術的未來發展趨勢

從上文看來，數字音頻技術貌似已經發展地很好、很成熟了，但是時代在不斷變化，特別是進入互聯網時代的當下，面對著消費者對音頻性質越來越高的要求，不能放松對于現有技術的發展與革新。

5.1 優化原有編碼系統

現在的編碼系統在壓縮率和保真度兩個問題上往往都顧此失彼，不能做到很好的平衡。未來的數字化技術，應該朝著優化前進，提升通用音頻的質量，提供更好的大眾化音頻解決方案。但是在優化的同時也要針對小眾用戶考慮一下不考慮存儲大小情況下的最佳原聲還原滿足小眾化或專業化需求。并且，在優化編碼的同時，也要對音頻處理的其他環節的系統進行配套優化，整體提升還原音質。在優化系統的同時也要考慮到功耗，減少對其他設備的依賴，增強數字技術的核心競爭力。

5.2 發展數字音頻配套硬件，發展數字音頻工作站

配套硬件諸如功放、放大器、壓縮器等，對音質的優化、處理作用不可忽視。原來的模擬傳輸信號被數字信號替代，對于外設的要求就更加高。而且，硬件與硬件組合，在數字化的控制之下就成為了一個數字音頻工作站。在錄音行業內，原來多軌模擬錄音技術風靡一時，很快被一個多種硬件結合的新型數字化多媒體設備所替代。這個新型設備就是一個數字音頻工作站。相對于傳統硬件歸硬件，計算機歸計算機的模式，工作站的優勢已經在過往的經驗里得到了驗證。將硬件外設與計算機的數字化控制有機的整合在一起，這就是數字音頻技術的發展趨勢。

6 結語

總而言之，在數字化音頻技術成熟的現在我們依然要拓展它的發展空間。《數字音頻技術及應用》明確的指出了音頻技術的發展傾向：把握原有優勢，優化數字處理系統，建立數字化與電子管硬件高度融合的數字化音頻工作站。

[1]徐靜.現代廣播電視工程建設中的數字音頻技術應用研究[J].智富時代,2015(S2).

[2]張錫林.關于數字音頻技術在廣播電視工程中的優勢和應用探索[J].科技傳播,2015(24).