淺述數字音頻及其嵌入技術在廣播電視工程的應用

王顯光

（海陽市融媒體中心，山東海陽 265100）

0.引言

隨著我國經濟社會的發展，數字音頻技術已經也隨之發生了翻天覆地的變化，數字音頻技術涉及到我們日常生產生活的諸多方面，現已經成為生活中必不可少的重要元素。其中，嵌入技術作為數字音頻技術中的重要組成部分，在數字音頻技術領域扮演著十分重要的角色，但是就目前的發展形式而言，數字音頻及其技術在其他工程中的融合問題依舊是未能完全解決的問題，對數字音頻的發展產生著十分不利的影響，因此，對于該問題的研究就成為了一個十分重要的研究課題。

1.數字音頻的簡介

數字音頻是將模擬聲音經過專業音頻軟件的特殊處理例如抽樣、量化以及程序編碼以后組成的有關聲音強弱的數據序列。通常，我們以數字音頻的編碼方式不同將數字音頻區分為不同的數據音頻格式，我們常見的MP3就是最常用數字音頻格式。由于數據音頻的主要處理對象是數據信號，這就使得它與廣播電視技術有很多相似之處。數字化處理階段在最初的發展階段面臨著巨大的技術難題，最重要的是硬件設施的考驗。晶體管設備和電路系統技術發展的缺陷在很大程度上制約了數字處理的發展，隨著硬件設備的計算機技術的發展，音頻處理進入了真正的數字處理階段。新型音源的出現以及數字記錄形式的發展，使得聲音信號的記錄更加準確，部分記錄手段可以做到十六位數字錄音精確到六萬四千分之一。這樣的精度極大提高了人們對聲音信號的處理效率和處理深度，這在一定程度上也降低了聲音信號處理的操作成本，讓質量更好價格更便宜的聲音可以讓大多數普通人聽到。MP3作為最早也是最成功的音頻格式，就像比爾蓋茨所說，音頻可以完全做到數字化。同時，不同的音頻編碼也瘋狂的出現和發展，讓我們看到數字音頻巨大的發展潛力和應用市場。

2.數字音頻處理的優勢

當前，音頻文件的目標是做到高音質低儲存空間，依舊還有很大的發展空間。與數字音頻相對的就是模擬音頻技術，雖說模擬音頻技術能夠更好地還原原聲，但是數字音頻在聲音后處理上卻有著更大的優勢，不只是更容易做到剪輯合成等操作，更重要的是其編輯過程也更便宜，也更多樣化，在傳輸和儲存上也比模擬聲音技術要好太多，這也是為什么我們能在日常生活中能夠隨時可以聽到優質音頻的原因[1]。同時，數字音頻的處理軟件以及播放軟件的大量出現與發展為數字音頻的發展提供了不竭的動力，在一定程度上促進了數字音頻的批量化生產和傳輸，數字信息較其他的信息載體具有更好的精度控制，部分軟件可以精確到很小的頻率修改和時間修改，這不僅給音頻創新提供了條件，更為人們的生活帶來了新的享受和體驗。同時，數字音頻可以打破時空限制，無論何時何地，都可以在一臺電腦上完成大部分的處理工作和監測工作[2]。

3.數字廣播處理的主要內容

數字廣播系統是比較典型的一對多音頻網絡系統，它通過無線傳輸系統，由控制中心的點將音頻信息以面的形式向外傳播，從而來達到新聞播報、音樂播放等功能。數字音頻廣播的核心技術將音頻進行數字化編碼處理、無線有限高速音頻信號傳輸以及廣播系統組網工程，在數字化處理上，已經有很多種類型的編碼技術可供使用，其基本原理大都是按照人的聽覺可接收頻率，時間的遮蔽效應以及對聲音的部分定位性質來實現碼率的降低，降低輸出量提高輸出品質。當今編碼和調制的主要工作內容就是音頻信息通過糾錯編碼、正交頻服重復使用等技術實現音頻信息的移動、傳輸工作。對于系統的組網工作，目前常用的一般都是以下兩種形式：一是通過單頻組網的方式將不同廣播內容調節成一樣的放出頻率，這樣就能在同一個信號內收到不同的內容；再一個是使用不同的放出頻率，當廣播放出的頻率與接受一樣時就會形成配合接收到信息[3]。

4.數字音頻格式處理的基本原理

因為音頻被數字化，所以在信息傳遞的過程中可以很好地保留原來音頻信息的所有內容，不會導致失真或者丟失等問題，那么音頻信息轉化為數字信息就是數字音頻處理的主要內容，其工作原理也較為簡單。當有聲音信號出入記錄設備時，連續的波形根據音頻信息的特性轉化為0/1的數字信號，所有0/1構成的數字序列就是數字音頻的計算機語言序列。從聲音收集開始，我們以麥克風為例，麥克風作為一種模擬設備，當有聲音輸入時，根據聲音的強弱和頻率轉化為磁片的震動頻率，在磁片震動的過程中，連續的電信號被轉化為按時間延續的離散性數字信息，其中，這里的A/D轉化對后期數字音頻的音頻質量有著決定性影響。

A/D轉化又是數字轉化的核心內容，其步驟主要是對音頻信息的抽樣、量化、和編碼等工作，常見抽樣頻率在32kHz、37.8kHz、44.1kHz和48kHz前兩個是廣播抽樣的常用信號、后兩個是音樂制作的常用抽樣頻率[4]。

抽樣解決了音波波形在時間上的數字化解析，接下來需要用量化處理來數字化聲音信息的頻率和強度問題。量化也是將音頻信息轉化為0/1的計算機信號，按照波幅劃分為可量化的數值。經過抽樣和量化處理以后，聲音信息轉變成為離散的數字化脈沖信號，也就是0/1計算機語言，接下來就需要使用翻譯軟件將計算機語言轉化為人能夠識別的語言，也就是我們常說的編碼過程，HE-AAC是一種較高性能的編譯軟件，非常適合廣播電視系統音頻的編譯，我們在這里重點強調一下，經過編碼以后，聲音文件就被數字化了，就可以使用常用的音頻軟件進行合成、修剪等工作，最后就可以將完成的數字音頻以各種形式向人們展示出來了。

5.數字音頻在廣播工程的應用

5.1 廣播音頻的傳輸和處理工作

大部分廣播節目都需要做一些前期的或者后期的技術處理，嵌入技術就能很好地解決一些問題。采用并行或者是串行的兩種形式可以實現多媒體文件的傳輸，但是這兩種方法得到的效果是不同的，在采用數字分量串行的方式傳輸時，音頻嵌入技術就可以來幫助實現這一過程，并且能夠更好的定位數字化信息，將之轉化成想要的音頻形式。在這一過程中，如果遇到了傳輸方式與接口不能相匹配的問題，要及時對傳輸處理過程進行人為控制干擾，不然會因為處理不徹底導致音頻失真等問題[5]。

5.2 音頻的測試工作

數字音頻的嵌入技術也需要在音頻文件的檢測中更好的發展。廣播節目制作完成以后，必須要經過專業的檢測才能向外發布，在實際的工作過程中，需要技術人員充分把握好嵌入技術在監測過程中的監測質量和監測效果，對播出中信號的干擾進行有效控制，綜合利用計算機軟件技術和音頻處理技術，建立起以數字音頻的實時監控和預警系統，能夠為廣播的穩定播放提供強有力的保障。

5.3 電視的切換功能

廣播電視傳輸的切換也離不開嵌入技術的加入，在實際的切換過程中，音頻信號轉化需要對模擬信號進行選擇，因此在進行完數字拾取后，可以利用嵌入技術結合串行和并行傳輸的傳輸形式實現現代化的傳輸系統，這樣可以更好地保證音頻的同步性，在很大程度上避免了垂直和水平消音的技術問題。

6.結語

字音頻技術作為現代城市生活十分重要的生產元素，其作用效果在一定程度上影響著當地的經濟發展速度和人民生活水平，這對我國的經濟社會發展，實現中華民族偉大復興都具有十分重要的意義。我國數字音頻技術已經較為成熟，但我們也要承認，目前仍然有許多問題并沒有得到及時結局，數字音頻技術于其他工程融合的問題還是存在很大的發展空間的，所以我們在這些方面的研究還有很長的路要走，還需要社會各行各業相互助力，攻克難關。