廣播電視音頻削波失真產(chǎn)生機(jī)理及修復(fù)方法探索

王奧然

摘要：本文將對廣播電視音頻削波失真的產(chǎn)生機(jī)理加以介紹，同時(shí)指出節(jié)目常規(guī)的語音信號狀態(tài)，并且分析削波失真引發(fā)的語音信號變化，進(jìn)而指出修復(fù)語音信號的實(shí)際流程，以期為廣大廣播電視工作人員提供可靠參考。

關(guān)鍵詞：廣播電視音頻;削波失真;諧波;頻率;修復(fù)

中圖分類號：TN941?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）05-0057-01

Abstract：In?this?paper，the?mechanism?of?audio?clipping?distortion?is?introduced，and?the?routine?voice?signal?state?of?the?program?is?pointed?out，and?the?voice?signal?change?caused?by?the?clipping?distortion?is?analyzed，and?then?the?actual?process?of?repairing?voice?signal?is?pointed?out，so?as?to?provide?reliable?reference?for?the?majority?of?radio?and?TV?staff.

Key?words：radio?and?television?audio;clipping?distortion;harmonics;frequency;repair

引言：在我國的廣播電視音頻體系的日常運(yùn)行階段，如果數(shù)字裝置電平值超出相應(yīng)指標(biāo)，便會導(dǎo)致此類裝置發(fā)生過載問題，削掉節(jié)目語音信號的峰值，這對音質(zhì)的影響極大，最終出現(xiàn)失真問題，同時(shí)，人類的耳朵對于這種現(xiàn)象十分敏感。這就要求廣播電視工作人員采用最合適的方式來修復(fù)失真，解決此類問題。

1?廣播電視音頻削波失真的產(chǎn)生機(jī)理

本文將0dBFS振幅值、1kHz頻率對應(yīng)正弦波信號當(dāng)做案例加以介紹和分析。在正常情況下，該正弦信號擁有正常的波形頻譜圖以及正常的波形，圖中不會出現(xiàn)諧波。實(shí)驗(yàn)時(shí)，于Adobe?Audition?CS6軟件中人為對此信號進(jìn)行失真處理，觀察此時(shí)對應(yīng)的頻譜圖。

通過觀察對應(yīng)圖形可知，初始的信號波頂此時(shí)會存在一個(gè)較為寬平的區(qū)段，而波形的頂端被削掉，形成削波失真現(xiàn)象。隨后觀察圖形下半部分，會發(fā)現(xiàn)形成許多的諧波，該圖的分布形式為階梯狀，而最明顯的便是1kHz頻率的奇數(shù)倍對應(yīng)諧波振幅，振幅呈現(xiàn)趨勢為遞減。

由此可見，倘若廣播電視工作人員在錄制節(jié)目的時(shí)候，出現(xiàn)了輸入過載的狀況，將會導(dǎo)致相應(yīng)電平超過指標(biāo)，發(fā)生削波失真問題，這會生成許多本不存在的高頻成分，致使廣播電視節(jié)目的音頻出現(xiàn)失真狀況，最終使錄制節(jié)目的質(zhì)量嚴(yán)重下降[1]。在通常情況下，工作人員會采用Audition?CS6軟件處理此類問題。

2?廣播電視音頻節(jié)目常規(guī)語音信號

節(jié)目常規(guī)的語音信號有以下特點(diǎn)：有著16位的位深度、44.1kHz的采樣率，所錄制節(jié)目的電平與廣電總局的規(guī)定相符合。借助Audition?cs6軟件將此波形圖顯示出來進(jìn)行觀察能夠得知，該信號分布的頻率基本都停留在14kHz，即使超過14kHz，其亮度也較暗，其振幅不大。若想對問題進(jìn)行量化觀察，需要觀察其對應(yīng)頻率分析圖，從對應(yīng)分析圖中能發(fā)現(xiàn)，盡管有部分電平超過14kHz頻率，但是其都未達(dá)到-100dBFS，這是能夠忽略的。

3?廣播電視音頻削波失真后信號修復(fù)的方法

3.1削波失真引發(fā)的語音信號變化。為了分析修復(fù)方法，人為地將正常的信號進(jìn)行過載失真處理，隨后借助Audition軟件進(jìn)行重新錄制，便會形成削波失真現(xiàn)象。

觀察此時(shí)的波形圖可知，此時(shí)分布的頻率將會延伸至錄制節(jié)目時(shí)常規(guī)采樣頻率能夠記錄的最高頻率——22.05kHz，此時(shí)超過14kHz頻率對應(yīng)諧波有著極為明顯的亮度。與此同時(shí)，通過觀察相應(yīng)頻率分析圖可知，這部分諧波的振幅都超過了-70dBFS[2]。

3.2修復(fù)削波失真語音信號的方法。對于廣播電視工作人員而言，Audition?CS6軟件能夠在很大程度上修復(fù)音頻信號的削波失真問題。從本質(zhì)上來看，該軟件對限幅失真的修復(fù)效果，主要是經(jīng)由將新音頻數(shù)據(jù)填充到前文提及的寬平區(qū)段當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)被削掉波形被修復(fù)。

（1）削波失真檢測憑證。檢測削波主要是以超過3次連續(xù)波形的對應(yīng)振幅采樣值，且誤差處于指定范圍的值作為標(biāo)準(zhǔn)。在具體的工作過程中，還能夠結(jié)合失真的實(shí)際情況修正寬容度以及最小素材尺寸。

（2）篩選插值。利用軟件修復(fù)削波時(shí)，點(diǎn)選設(shè)置界面插值對應(yīng)的“三次方”選項(xiàng)，同時(shí)借助樣條曲線對波形被剪切頻率對應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行重建，盡管此時(shí)有著較快的修復(fù)計(jì)算速度，然而會出現(xiàn)一些虛假頻率;若選擇“FFT”，生成全新波形被剪切頻率速度會比較慢，但其能夠有效將嚴(yán)重失真的音頻修復(fù)。通過選擇“FFT大小”，能夠?qū)Ω黝愵l段數(shù)目加以選擇，隨后展開有效的替換、評估。

（3）控制電平。一般Audition軟件在對限幅失真進(jìn)行內(nèi)部修復(fù)之后，寬平區(qū)段當(dāng)中新創(chuàng)建波形峰值的振幅能夠超過0dBFS，而這與廣電總局相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)并不相符，必須展開點(diǎn)評調(diào)整處理。

在實(shí)際發(fā)修復(fù)削波失真工作過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)于增益選項(xiàng)當(dāng)中優(yōu)先勾選自動控制選項(xiàng)，以便使Audition軟件能夠?qū)υ鲆嬷底詣舆M(jìn)行計(jì)算，隨后新生成于寬屏區(qū)段當(dāng)中的波峰將具備較為適中大小的電平值。

（4）信號修復(fù)的實(shí)際流程。向Audition軟件當(dāng)中調(diào)入需要進(jìn)行修復(fù)的節(jié)目音頻削波失真相應(yīng)文件，隨后按照如下順序點(diǎn)擊菜單欄當(dāng)中的選項(xiàng)：①效果;②診斷;③修復(fù)限幅失真，點(diǎn)擊完畢后單擊掃描選項(xiàng)，軟件會結(jié)合剛剛設(shè)置完成的檢測依據(jù)，對全部被剪切寬屏區(qū)段的波形進(jìn)行自動檢測，檢測完成之后選擇“全部修復(fù)”，軟件將會自動修復(fù)削波失真。

對修復(fù)完畢的音頻信號對應(yīng)波形圖進(jìn)行觀察，盡管顯示的波形看似已經(jīng)恢復(fù)的正常狀態(tài)，然而通過觀察頻譜圖的下半圖可知，依然會存在大于14kHz的諧波，所以應(yīng)該繼續(xù)修復(fù)信號。

此時(shí)按照如下順序點(diǎn)擊菜單欄當(dāng)中的選項(xiàng)：①效果;②濾波與均衡;③FFT濾波，此時(shí)再過濾處理全部超過14kHz頻率諧波，使其干擾被清除。

清除之后對比完成修復(fù)音頻片段頻譜圖、波形與常規(guī)信號同段頻譜圖、波形，能夠明確此時(shí)波形恢復(fù)到了正常的狀態(tài)，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，基本已經(jīng)清除掉了削波失真形成的諧波頻率。

廣播電視的聲音信號主要是讓受眾聽到的。即使通過軟件修復(fù)后感覺音頻效果已經(jīng)恢復(fù)，依然應(yīng)當(dāng)經(jīng)由實(shí)際的試聽進(jìn)行驗(yàn)證。而在持續(xù)的試聽過程中能夠明確，修復(fù)之后的音頻信號音質(zhì)提升明顯。由此可見，Audition?CS6軟件有著較強(qiáng)的限幅失真修復(fù)功能，能夠較好地處理失真音頻信號。

結(jié)論：總體而言，在廣播電視節(jié)目錄制過程中，由于相應(yīng)設(shè)備有時(shí)未被調(diào)整好，便會引發(fā)削波失真問題。盡管當(dāng)前出現(xiàn)了具備強(qiáng)大功能的修復(fù)軟件，但也不能徹底將音頻修復(fù)到原始效果。所以，為了從根本上杜絕此類問題的發(fā)生，廣播電視工作者應(yīng)該必須在錄制節(jié)目之前做好一切準(zhǔn)備工作，以此保證節(jié)目最終質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王連發(fā).廣播電臺音頻通路的電平調(diào)整[J].商情，2018，000（042）：164.

[2]蔡永泉.提高廣播電臺音頻傳輸質(zhì)量的舉措[J].中國新通信，2018，020（006）：168.