廣播電視工程中數字音頻技術的運用

呂鍵 呂博萱

（黑龍江工商學院 黑龍江省哈爾濱市 150000）

根據國家廣電總局公布的數據，2018年廣播電視用戶達到3.46億戶，同比增長7%，隨著用戶數量的快速增加，就要求廣播電視必須具備強大的技術能力，以此來確保數字音頻等數據信息，可以快速穩定地傳輸給目標用戶，實現廣播電視節目的穩定播出[1]。基于此，相關媒體應當準確把握數字音頻技術等廣播電視工程路徑，與廣播電視節目質量提升之間的內在聯系，借助技術資源的科學整合與綜合應用，逐步構建完善的廣播電視技術體系。

1 數字音頻技術分析

數字音頻技術脫胎于原有的數字音頻傳輸技術，其在廣播電視工程中的應用主要采取無壓縮的方式，借助計算機用0 與1 來表示數字數據，并通過二進制的音頻數據轉換、保存方式，在較短的時間內，定向完成數字信號的傳輸，實現了音頻數據傳輸的簡捷化。從過往經驗來看，簡捷化的數字音頻技術處理方案，能夠降低數字音頻技術的使用成本，并且在互聯網的加持下，數字音頻技術的應用場景更為豐富，在實踐中更具可操作性[2]。

數字音頻技術主要涵蓋采樣、量化、編碼等幾個技術流程，采樣流程主要針對于模擬信號，通過相關指令的操作，完成信號波形的精準調整，強化信號波形的捕捉能力。在完成模擬信號采集的前提下，數字音頻技術具備對信號進行有效處理的能力，能夠推動采樣信號連續取向快速轉化為可靠性離散取向。這種音頻數據信號量化處理方式，可以將信號的丟失概率始終保持在較低的水平，實現音頻數據的穩定與清晰。考慮到廣播電視工程的覆蓋范圍較大，技術人員可以通過數字音頻技術的編碼操作，將廣播電視傳輸信號按照相關技術標準完成分解動作，在信號分解環節中為保證編碼效能，可以通過數字音頻技術的信號處理器，將音頻信號快速轉化為可識別信號，實現數字音頻的有效交互。而數字音頻技術除了開展采樣、量化以及編碼等系列操作之外，還需要宏觀調控數字音頻中的采樣率、壓縮率、比特率、量化級等核心參數，以此持續提升音頻傳輸的穩定性，避免信號傳輸失真的情況發生。經過多年的發展，數字音頻技術逐步成熟，技術體系更為標準，形成了MPEG-2 標準、MPEG-1 標準、杜比AC-3 標準、WMA 標準、DTS 標準，這些數字音頻技術標準的確立以及執行，就為廣播電視音頻的處理提供了可操控、可執行的依據[3]。

2 廣播電視工程中數字音頻技術的應用優勢

2.1 持續拓展廣播電視數字音頻軌道

從過往經驗來看，廣播電視工程的播出質量與音頻軌道的穩定性有著直接的聯系。基于這種認知，相關部門以及技術團隊投入大量的時間與精力，進行音頻軌道的拓展，旨在構建穩定的廣播電視音頻軌道，在實現音頻數據快速傳輸的基礎上，增強音頻軌道的可拓展性，促進廣播電視節目播出質量的穩步提升。而將數字音頻技術應用于廣播電視工程中，能夠在各類硬件設備、軟件系統的支持下，持續改善數字音頻的錄制效率，并在短時間內完成音頻數據的采集、匯總以及處理，從而減少廣播電視音頻軌道的延遲時間，提升音頻軌道的收聽質量[4]。同時數字音頻技術有著較強的數據存儲能力，便于技術人員根據廣播電視節目音頻內容，開展靈活化的修正調整工作，實現用戶使用體驗的提升。

2.2 提升廣播電視數字音頻剪輯能力

相關人員在制作廣播電視節目的過程中，對于提取到的數字音頻，可以采取剪輯管理的方式，借助科學化的廣播電視工程數字音頻處理手段，確保音頻編輯效果。與過往的音頻編輯技術相比，數字音頻技術在編碼速度、合成語音質量、編解碼延時、算法復雜度等方面表現出極為明顯的優勢。具體來看，數字音頻技術可以在保證音頻質量的前提下，提升編碼速率，減少不必要的時間損耗，實現視頻廣播音頻編輯成本的有效管控，避免額外費用的產生。并且數字音頻技術能夠較好地提升合成語言質量，通過評估合成語音質量的平均意見得分、判斷韻字得分以及滿意度得分，針對性調整合成語言的相關參數，促使合成語音質量得到保障。此外，數字音頻技術在音頻剪輯中的應用，能夠依托相關算法，將編碼、解碼的延時控制在合理的區間范圍內[5]。從過往技術經驗來看，數字音頻技術的編解碼延時通常不超過10 毫秒，低于廣播電視工程中關于音頻編解碼延時的最低限度，因此能夠保證音頻數據的真實性，實現音頻剪輯能力的穩步提升。

2.3 有效存儲廣播電視數字音頻信息

將數字音頻技術應用于廣播電視工程中，能夠顯著提升音頻數據的信息存儲能力。數字音頻技術以及互聯網技術的深度融合，使得數字音頻信息的應用能力得到全面提升，技術人員可以根據音頻的內容，靈活做好音頻的編輯工作，以此實現數據音頻信息的有效共享。而隨著共享能力的提升，技術人員不僅能夠確保廣播電視工程音頻數據的編輯、處理能力，實現多人的有效聯動，快速完成音頻編輯工作，還能夠借助數字音頻編輯技術內置的數據庫系統，對音頻數據進行壓縮，從而在避免音頻數據失真的同時，實現了數字音頻數據的有效存儲。

3 廣播電視工程中數字音頻技術的控制機制

為確保數字音頻技術在廣播電視工程中的精準化應用，有必要建立健全的技術控制機制，通過控制網絡的構建，有效發揮數字音頻技術的作用與價值[6]。對此，技術人員可以采用異構廣播總控系統，在異構總控系統中，將信號輸入、外來轉播信號系統、時鐘系統、數字音頻同步系統、主備數字矩陣、應急切換系統、信號全程監測系統等進行整合，以實現系統模塊的有效聯動。為達到這一目標，異構廣播總控系統在運行過程中，利用總控數字矩陣、IP 網絡矩陣等，將音頻數據信號做好匯總以及調配，匯總的音頻數據主要包括直播信號、轉播信號、錄音棚信號，將涵蓋的有關信息納入到總控系統之中，避免音頻數據發生丟失的情況。互為主備數據矩陣系統在總控系統中的實現，可以降低音頻數據丟失概率，基于這種技術特性，技術人員在應用互為主備數據矩陣時，可以將延時器、八選一切換器、音頻處理器、跳線系統等硬件設備組建為系統，以此促使互為主備數據系統可以更好地服務于音頻數據的管理工作。此外，由于廣播電視工程的覆蓋范圍較為廣泛，音頻數據在正常傳輸過程中，發生數據延時的機率較高，甚至在部分區域會出現數據丟失或者遺漏的情況[7]。對此，技術人員在設計、應用廣播電視工程異構總控系統的過程中，需要做好音質處理，初步達成音頻修飾的目標，從源頭上提升音頻數據的可控性。而當異構系統遭遇運行故障時，技術人員還需要使用應急切換技術模塊，以幫助系統自身可以快速作出反應，提升廣播電視工程的容錯率。在應用數字音頻同步模塊的過程中，技術人員可以采取星型結構，以此讓時鐘信號發射器可以在音頻數據信號源的引導下，將廣播電視直播中的調音臺、矩陣設備的音頻信號進行同步支撐，從而實現整個系統數據的同步處理，并且保證廣播電視工程數據音頻可以同步處理，避免電視工程數據音頻信號在傳輸過程中出現丟失的情況。與此同時，在音頻數據同步處理環節中，技術人員還可以利用GPS 技術，對數據切換器進行校對，以滿足音頻的同步運轉需求。

4 廣播電視工程中數字音頻技術的應用方式

4.1 廣播電視工程音頻嵌入技術的應用

數字音頻技術具備較強的補充與鑲嵌能力，在音頻數據處理過程中，技術人員可以根據廣播電視節目的制作要求，完成相關節點音頻的嵌入處理。考慮到廣播電視音頻體量較大，在嵌入技術應用環節，需要提前確定好音頻處理區域的位置，以便于技術人員篩選相應節點，插入音頻數據，進而達到音頻修飾的目標，實現音頻質量的有效提升。在音頻嵌入環節，技術人員需要借助HTML5 等專業化軟件進行音頻的嵌入操作，在具體操作過程中首先需要登錄瀏覽器，然后在瀏覽器內使用CSS3 功能模塊，選擇目標音頻，將目標音頻存儲到本地數據庫之中，并借助SQL 數據鏈條，訪問音頻數據，接著全面分析音頻的數據缺失情況，最后以問題導向，有序做好音頻嵌入、修飾等后續工作。對于嵌入的音頻，技術人員需要使用HTML5 平臺對其進行必要的優化，以將音頻的內容清晰、完整地表述出來[8]。當廣播電視音頻嵌入工作完成后，考慮到最終的播出效果，技術人員還應當有針對性地做好嵌入音頻的修飾工作。在音頻修飾環節中應當兼顧音頻的清晰度、完整度，通過主觀評估與客觀分析等系列舉措，有目標地修正音頻內的相關參數，以實現廣播電視工程音頻處理成效的穩步提升，更好地滿足不同用戶群體的音頻收聽需求。

4.2 打造廣播電視數字音頻技術平臺

4.2.1 廣播電視數字音頻技術平臺的構建思路

為提升廣播電視直播的效率，避免出現音視頻不穩定的情況，相關人員在設計廣播電視數字音頻技術平臺時，可以利用FFmpeg等音頻編輯軟件，對獲取到的原始的音頻數據進行必要的壓縮處理，這種壓縮處理，并不會影響原有音頻的播出質量，也不會出現音頻失真的情況，并且在很大程度節約了數據體量，降低了數據傳輸、存儲的難度。同時，與傳統的音頻編輯軟件相對比，FFmpeg 表現出較高的適配性能，工作人員可以著眼于音頻處理的不同需求，靈活調整技術參數，通過技術參數的優化，實現軟件功能的充分發揮。FFmpeg 以LINUX 系統作為主要的技術框架，因此在使用環節，可以采取交叉編碼的方式，定向進行視頻、音頻的編碼處理。例如工作人員可以使用NDK 工具鏈，完成交叉編碼處理，這種交叉編碼不僅可以降低編碼差錯的發生幾率，還能夠提升數據的交互共享能力。考慮到電視廣播音頻、視頻的處理難度相對較高，工作周期較長，為更好的兼顧節目時效性與視頻、音頻處理效果，在利用相關軟件，開展編碼處理的同時，還可以對已有的媒體協議進行適當的優化，通過網絡協議的調整，使得音頻、視頻數據的交互能力得到提升，從而降低了數據傳輸過程中的延遲度[9]。現階段，主要采用RTMP 協議來進行系統內部數據的傳輸，這種新型的傳輸協議，不僅可以保證了數據傳輸的速度，還能夠實現不同類型媒體數據的同時傳輸，使得工作人員可以根據實際的播出效果，靈活調整數據傳輸的速度，進而達到壓縮節目制作周期，簡化制作環節的目的。相關工作人員在廣播電視廣播音頻視頻處理過程中，通過對編碼軟件、傳輸協議的有效應對，可以形成健全的數據采集、壓縮以及共享機制，實現節目制作流暢性、穩定性以及高品質。此外，在廣播電視節目錄制過程中，對于收錄到的音頻數據，需要開展在線監控，避免音頻出現丟失或者模糊的情況。在線監聽環節中，技術人員應當充分利用已有的技術手段，實時收錄各類聲音信號以及有關數據，完成音頻數據的評估工作。同時利用嵌入技術，實時查找廣播電視節目錄制中音頻收錄時出現的錯誤、偏差，并及時采取糾偏處理方案，確保廣播電視的收聽效果。基于嵌入技術的優勢，目前在廣播電視工程中應用數字音頻技術時，往往著重進行嵌入技術體系的構建，以形成完整的音頻后期處理機制。

4.2.2 廣播電視數字音頻技術平臺的實現路徑

在廣播電視節目制作過程中，音頻的數字化采集是節目制作的重要基礎，音頻數字化采集的質量，對于后期音頻處理成效、觀眾的觀感體驗有著最為直接的作用。基于這種內在聯系，廣播電視應當建立起數字音頻技術平臺，通過該類平臺，實現音頻的高質量采集。從國外經驗來看，目前針對于音頻的數字化采集，主要通過MediaRecorder 以及AudioRecord 兩大技術平臺實現，這兩種技術平臺在技術原理、操作要求等方面有著一定的差異，在實際的使用環節，工作人員需要根據平臺的不同，采取差異化的處理方式，制定相應的技術舉措，有效發揮相關技術優勢。例如在使用MediaRecorder 平臺，開展音頻采集時，需要在麥克風等外接設備的支持下，進行音頻數據的獲取，獲取后依次序做好壓縮，生成MP3 等音頻格式文件，存儲在平臺的相關位置，但是這一平臺的延伸行較差，在一些直播類節目中的實際表現不佳[10]。而利用AudioRecord 對原始的音頻數據進行采集、編碼以及壓縮時，與MediaRecorder 相比較其更具可拓展性，因此在廣播電視直播系統的音頻采集過程中，應當選用AudioRecord 技術。在明確音頻采集技術類型之后，研發人員需要對音頻采集算法進行編輯，以確保音頻采集過程中AudioRecord 能夠隨機對音頻采集對象進行初始化處理，并根據實際需求，對音頻輸入、采集率、聲道設置、數據位寬等進行細化，其目的在于能夠使手機中的麥克風在獲取到PCM 音頻數據后，可以快速進行數據歸集、存儲，并在完成采集任務后，可以自動停止運轉，釋放后臺資源，從而確保手機的正常運行。借助于這種數字音頻采集與處理方式，可以進一步提升數字音頻的質量，并且保證了其可拓展性，為后續編碼壓縮、交互等工作的開展奠定了堅實基礎，降低了后續技術的應用難度。在完成手機數字音頻采集之后，研發人員還需要借助相關的編碼方案，對獲取的數據進行必要的壓縮處理，以此為數據壓縮、傳輸以及拓展等活動的開展提供保障。此外，考慮到廣播電視直播的相關要求，研發人員應采用JNI 技術對采集到的各類數字音頻原始數據進行H.264/AAC編碼，這種編碼處理方式能夠促使數字音頻編碼數據得到快速處理以及高效發送，降低了后續數據發送的實現難度。而在編碼數據發送的過程中，研發人員應當創建RTMP 對話機制，以此對手機內存進行合理劃分，并與流媒體服務器匯總的URL 以及RTMA 進行對接，進而形成高效的數據傳輸協議，基于此能夠快速實現數字音頻數據包的發送、共享，滿足用戶的使用需求。

4.3 廣播電視工程AES/EBU接口的應用

為持續提升數字音頻技術的實用性，保證音頻技術的可拓展性，技術人員可以根據廣播電視節目的制作要求，靈活整合相關技術，以更好地服務于數據音頻處理等各項工作。從現階段的數字音頻技術發展成效來看，AES/EBU 協議在DAT、CD 以及數字調音臺等廣播電視設備之中得到廣泛應用，AES 是音頻工程師協會，EBU是指歐洲廣播聯盟，這兩類數據接口協議技術標準較為統一，也被視為行業標準。在這類數據接口協議的輔助下，能夠快速完成音頻數據的交互，且將其應用于廣播電視設備中，可以在技術均衡的狀態下，實現音頻信息遠距離傳輸，從而更好地解決廣播電視工程數據傳輸過程中存在的各類問題。基于這種認知，技術人員要準確認識到AES/EBU 協議的技術標準、行業要求，以技術規范為指導，有目標、有計劃地將數字音頻技術納入協議框架內，形成標準化的數字音頻技術方案，搭建起統一化的技術平臺，以更好地解決數字音頻技術應用性不佳和實用性不強的問題。

4.4 廣播電視數字音頻編碼技術的應用

廣播電視數字音頻編碼技術主要涉及到波形音頻、MIDI 音頻以及CD 音頻等。波形音頻是目前主流的電子化聲波狀態，是波形信息聲音存儲的有效技術形式。在實際的音頻處理環節，需要保證數據空間存儲的充足性，避免數據存儲量過大，影響數據音頻技術的可操作性，引發波形音頻失真等問題。MIDI 音頻可以劃歸為多媒體的技術范疇，應用時需實時匯總編碼記錄，監控數字音頻的狀態，在監控過程中，如果發現異常情況，必須要采取有效措施，保證數字音頻的準確性，以逐步達到預期的節目效果。CD 音頻在技術應用過程中，可以借助計算機網絡技術，對涉及到的音頻文件進行適當的調整，以達到音頻文件修飾的目的。基于上述音頻特點，技術人員在編碼處理過程中，可以充分利用頻譜遮掩效應、時域掩蔽效應，去除聲音中的冗余信號，以此避免聲音數據失真，保證音頻數據的清晰度。而考慮到音頻數據所占的存儲空間相對較大，技術人員還可以利用編碼技術，壓縮獲得的音頻數據，并將數據存儲量保持在合理的區間范圍內，從而降低音頻數據的存儲難度，有效控制音頻采集、匯總以及存儲成本。

4.5 廣播電視云端電視技術的應用

近些年來，廣播電視工程呈現出精細化的發展趨勢，廣播電視節目的用戶粘度得到逐步增強，節目影響力、生命力也在持續提升。而數字音頻技術的發展催生出云端電視，云端電視使用流媒體，將廣播電視中的音頻、視頻信號存儲在云服務器之中，借助這種臨時性的存儲，廣播電視平臺在運行過程中，可以根據用戶的實際需求，從云服務器中調取視頻、音頻資料，以此保證廣播電視節目的個性化收看，實現用戶體驗感的全面提升。為達到這一目標，技術人員可以將數字音頻技術與云計算技術有機結合起來，利用云計算技術，將廣播電視節目制作中產生的音頻數據存儲到云服務之中，并在分布式網絡的框架下，根據用戶發出的信息指令，針對性地完成數據信息的調配，以確保用戶快速獲取目標數據，從而賦予廣播電視多元化功能。

5 結語

將數字音頻技術應用于廣播電視工程中，對于廣播電視節目制作水平的提升而言大有裨益。為提高數字音頻技術的應用水平，優化廣播電視工程的技術構成，相關人員可從音頻嵌入技術、數字音頻技術平臺、AES/EBU 接口、音頻編碼技術、云端電視技術等方面對其運用路徑進行分析，以更好地發揮數字音頻技術在音頻信息交互、存儲、編碼處理方面的優勢，實現音頻傳播精準性與范圍廣闊性的兼顧，為用戶提供更為優質的廣播電視服務。