數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

唐廣言

摘 要 數(shù)字音頻技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)音頻調(diào)控設(shè)備、數(shù)字功放、音頻矩陣、可變聲學(xué)系統(tǒng)、自動(dòng)反饋抑制、話筒數(shù)字預(yù)放等方面廣泛應(yīng)用，文章對(duì)其進(jìn)行研究和探討，為其進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 數(shù)字音頻技術(shù)；廣播電視；應(yīng)用

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）233-0104-02

數(shù)字音頻技術(shù)就是通過(guò)把所獲得的聲音的模擬信號(hào)進(jìn)行錄制、存儲(chǔ)、編輯、壓縮和播放通過(guò)數(shù)字化的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，它在現(xiàn)如今的社會(huì)中是繼計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、多媒體等技術(shù)之后對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行各種處理的一類新型的手段，對(duì)于現(xiàn)在整個(gè)社會(huì)幾乎處于一個(gè)數(shù)字化的時(shí)代，數(shù)字音頻技術(shù)為我們的生活提供了非常多的變化，可以說(shuō)是現(xiàn)在社會(huì)中運(yùn)用范圍最大的一類數(shù)字技術(shù)，數(shù)字音頻在我國(guó)高清電視、交互式網(wǎng)絡(luò)電視、手機(jī)電視、超清存儲(chǔ)等領(lǐng)域，不斷的有新的科技和產(chǎn)物被研究出來(lái)，由此可以推測(cè)，我國(guó)今后在與信息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)中，數(shù)字音頻技術(shù)會(huì)成為最大的支柱之一。

1 數(shù)字音頻技術(shù)概述

數(shù)字音頻我們可以理解為把聲音的強(qiáng)弱用數(shù)據(jù)序列來(lái)表示，通過(guò)一些設(shè)備對(duì)模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)采樣、量化、編碼的操作后，完成模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字信號(hào)的整個(gè)過(guò)程。對(duì)這些數(shù)字信號(hào)可進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送，也可經(jīng)再生電路進(jìn)行數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換，還原成模擬信號(hào)。數(shù)字音頻在現(xiàn)如今的應(yīng)用中，主要是在音樂(lè)的后期制作和對(duì)錄音的各種處理等多媒體中起到巨大的作用。

1.1 數(shù)字音頻技術(shù)處理過(guò)程

1.1.1 數(shù)字音頻信號(hào)

我們把音頻信號(hào)分為模擬和數(shù)字兩種，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)完全人為的處理后改變成數(shù)字信號(hào)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是把電信號(hào)用人為的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)大幅度簡(jiǎn)化。

1.1.2 聲音數(shù)字化的過(guò)程

采樣：以恒定的頻率在時(shí)間軸上抽取模擬音頻信號(hào)的峰值，并以離散的點(diǎn)在設(shè)備上顯示出來(lái)，最后獲取由這些抽出的峰值點(diǎn)所繪出的圖形也就是在時(shí)間上離散的脈沖序列的過(guò)程。

量化：對(duì)音頻脈沖信號(hào)的幅度進(jìn)行離散化處理，使信號(hào)幅度轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢薜碾x散數(shù)值。我們把這個(gè)過(guò)程稱為量化。

編碼：把音頻信號(hào)采樣和量化之后，再變化成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程叫做編碼，即是把量化值變?yōu)槟茏岆娔X直接識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言的方式，以便于電腦對(duì)其存放和處理。

1.1.3 數(shù)字音頻的主要性能參數(shù)

采樣頻率：把每秒鐘長(zhǎng)度的聲音需要多少個(gè)數(shù)據(jù)以波形采樣的方法進(jìn)行記錄。一般來(lái)說(shuō)采樣頻率越高，相對(duì)的語(yǔ)音品質(zhì)就更好，但所需要的數(shù)據(jù)量就會(huì)更大，通常有3種采樣頻率：44.1kHz（用于CD品質(zhì)的音樂(lè)）；22.05kHz（適用于語(yǔ)音和中等品質(zhì)的音樂(lè)）；11.025kHz（低品質(zhì)音樂(lè)）。

量化位數(shù)：簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是確定轉(zhuǎn)變成的數(shù)字信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，要讓轉(zhuǎn)變成的數(shù)字信號(hào)和初始信號(hào)的相似度高，就需要提高量化精度，即是增多量化位數(shù)，但所需要占用的存儲(chǔ)空間也就越大，因?yàn)殡娔X是按字節(jié)來(lái)運(yùn)算的，所以量化位數(shù)通常為8位和16位。

聲道數(shù)：可以理解為我們正在用的聲音通道個(gè)數(shù)，一般分為單聲道和雙聲道，即是看記錄的聲音是一個(gè)波形還是兩個(gè)波形，我們所說(shuō)的立體聲就是雙聲道，它和單聲道相比語(yǔ)音更加飽滿，然而單聲道所占用的存儲(chǔ)空間相較于雙聲道的要少得多。

1.2 數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展史

從1950年至2000年我國(guó)集成電路發(fā)展迅速，加之?dāng)?shù)字信號(hào)處理理論變得更加成熟與技術(shù)被不斷的完善，使模擬信號(hào)漸漸被數(shù)字信號(hào)替換，使數(shù)字音頻擁有一個(gè)良好的發(fā)展空間，開(kāi)始迅猛發(fā)展。無(wú)損壓縮是人們對(duì)數(shù)字音頻最早的開(kāi)發(fā)，如70年代開(kāi)始采用編碼效率低的瞬時(shí)壓擴(kuò)技術(shù)和塊壓擴(kuò)技術(shù)。80年代末至90年代初，128kps的AC-2、AC-3等利用人耳的掩蔽效應(yīng)和臨界頻帶的特性來(lái)進(jìn)行子帶編碼和變換編碼出現(xiàn)。90年代至今，音頻數(shù)據(jù)的壓縮率提高到12：1的有損壓縮出現(xiàn)，也帶來(lái)音頻質(zhì)量的下降。比較著名的是：MP3，AAC，RM等。

1.3 數(shù)字音頻技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著人們的消費(fèi)水平以及對(duì)高科技產(chǎn)品需求增長(zhǎng)，數(shù)字產(chǎn)品的種類越來(lái)越豐富，其使用范圍正在越來(lái)越廣闊，對(duì)數(shù)字音頻技術(shù)要求越來(lái)越高，使得數(shù)字音視頻技術(shù)的發(fā)展更加迅速，充分滿足了世界各地的廣大聲樂(lè)愛(ài)好者的視聽(tīng)享受。如今數(shù)字音頻技術(shù)已成為音頻領(lǐng)域的核心，與它相關(guān)的產(chǎn)物大多數(shù)都是現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的熱門(mén)，光盤(pán)、錄音帶和在社會(huì)上剛出現(xiàn)的遠(yuǎn)程終端輸入（DCC），不管是在家用方面還是在專業(yè)使用方面都為我們提供了很大的便利。

1.4 數(shù)字音頻處理的關(guān)鍵技術(shù)

信道編碼和調(diào)制技術(shù)是數(shù)字信號(hào)在記錄或傳送當(dāng)中一般會(huì)出現(xiàn)一些誤碼，想要增加傳送的可靠性或能從光盤(pán)、磁盤(pán)等存儲(chǔ)媒介中讀出正確的數(shù)據(jù)，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，將誤碼修正或去除，并將其碼型變成合適于信道傳輸?shù)男问健Ｔ谡嬲倪\(yùn)用中，專業(yè)人員在選擇音頻壓縮方法上，都會(huì)把壓縮比、計(jì)算復(fù)雜程度、音頻質(zhì)量等因素綜合分析，因此將經(jīng)常用到的壓縮方法劃分成下幾種類型：

熵編碼：以信息論變長(zhǎng)編碼定力為理論基礎(chǔ)，音頻信息的熵編碼與視屏信息的熵編碼基本原理相同，主要包括合福曼編碼、算數(shù)編碼、游程編碼。

波形編碼：是指在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣量化過(guò)程中，將人類的聽(tīng)覺(jué)特性列入考慮范圍，使編碼后得到的數(shù)字信號(hào)盡可能與原始輸入的模擬信號(hào)相匹配，又能滿足人們的對(duì)音頻的要求。其中，脈沖編碼調(diào)制（PCM），自適應(yīng)量化（APCM），差值量化（DPCM）和自適應(yīng)差值量化（ADPCM）等在音頻中常常采用。圖1是PCM通信系統(tǒng)的構(gòu)成：

相比于其他方法，波形編碼好處是能夠在高碼率的情況下獲得高質(zhì)量的語(yǔ)音信號(hào)，不足之處就是它沒(méi)有很高的壓縮比，而且數(shù)據(jù)率很大，因此波形編碼經(jīng)常用在高保真度語(yǔ)音信號(hào)上。

2 數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用

數(shù)字音頻在廣播電視領(lǐng)域上發(fā)揮著巨大的效用，它能夠有效地提高數(shù)字電視生產(chǎn)質(zhì)量，還能夠擴(kuò)張音頻軌道，同時(shí)還能保證音頻剪輯擁有較高的準(zhǔn)確性，對(duì)廣播系統(tǒng)的高效傳輸提供相當(dāng)大的幫助，使信息的存儲(chǔ)工作能夠順利進(jìn)行，下面對(duì)數(shù)字音頻技術(shù)對(duì)上述的應(yīng)用做詳細(xì)介紹：

1）擴(kuò)充音頻軌道。數(shù)字播出音頻、節(jié)目管理及數(shù)字錄制音頻是我們?nèi)缃癖容^常見(jiàn)的基本工作站類型，其功能主要表現(xiàn)于廣播電視里的音效這一模塊，可以完成在多軌數(shù)字硬盤(pán)里錄音，同時(shí)可以對(duì)多達(dá)64軌的語(yǔ)音信號(hào)達(dá)到同步處理，完成錄音的情況下還能對(duì)錄下來(lái)的聲音完成針對(duì)性的并軌、搬軌和補(bǔ)錄操作，達(dá)到擴(kuò)充音頻軌道的效果，完成客戶各種各樣的需求。

2）有利于保證音頻剪輯的準(zhǔn)確性。通過(guò)運(yùn)用擁有較高分辨率的電腦的顯示功能，使數(shù)字音頻在編輯的環(huán)節(jié)中，在電腦屏幕上通過(guò)波形圖來(lái)體現(xiàn)聲音，這種方式方便于后期對(duì)音頻剪輯工作的順利進(jìn)行，使工作人員能夠輕松完成任務(wù)量，不但不降低反而對(duì)音頻剪輯的質(zhì)量進(jìn)行提高。

3）有利于廣播系統(tǒng)的高效傳輸。數(shù)字音頻技術(shù)還同組網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸技術(shù)和視音頻信號(hào)壓縮編碼技術(shù)存在緊密的聯(lián)系，結(jié)合人類耳朵的聽(tīng)覺(jué)特征，調(diào)試相應(yīng)的音頻碼率。

4）有利于信息的存儲(chǔ)工作。根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)原理能夠?qū)σ纛l信號(hào)實(shí)行管理，對(duì)多種音頻、程度數(shù)據(jù)實(shí)行存放，還可以實(shí)現(xiàn)修改、查找等功能。

5）有利于廣播電視多媒體技術(shù)發(fā)展。和以前的配音、配樂(lè)比較，低成本的音頻技術(shù)靠著高效率的優(yōu)勢(shì)在多媒體中迅速發(fā)展，使音樂(lè)和音效在多媒體中隨處可見(jiàn)。數(shù)字音頻技術(shù)的強(qiáng)大魅力在于它將語(yǔ)音、音樂(lè)、音視頻的完美的結(jié)合。如今手機(jī)鈴聲中的許多旋律優(yōu)美、聲音怪異和彰顯個(gè)性的鈴聲就是這些音樂(lè)人利用數(shù)字音頻處理技術(shù)制作出來(lái)的。

3 結(jié)論

本論文僅僅只是介紹了數(shù)字音頻應(yīng)用的一部分，還有很多各種各樣的具有不同實(shí)用價(jià)值的音頻技術(shù)或在一些特別的地方被業(yè)界賦予特定應(yīng)用沒(méi)有提到。隨著人們對(duì)聲音信息高效率、高質(zhì)量、多功能和強(qiáng)兼容性等數(shù)字化需求的越來(lái)越高，以及網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字電視、多媒體計(jì)算機(jī)等技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字音頻技術(shù)將更加先進(jìn)，在未來(lái)?yè)碛袩o(wú)限的發(fā)展空間，能更深入的融入我們的日常生活當(dāng)中。

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