音頻比對監測在中波轉播臺中的應用研究

達 娃

（西藏自治區廣播電視局工布江達中波轉播臺，西藏工布江達 860200）

0 引言

廣播電視是當今社會的主要文化傳媒工具之一，對大眾的生活產生比較大的影響，廣播節目對聲音信號的傳輸技術及間距均產生比較大的影響，信號傳輸由傳統微波、電臺廣播等方式轉化成光纜、電纜及通信衛星等傳輸模式。傳統中短波轉播臺信號來源于電臺廣播接收器，基本做法就是把聲頻電纜線安裝于廣播電臺播控室附近，綜藝節目數據信號以聲頻電纜線為媒介輸送到主機房。中波轉播臺作為廣播電臺音頻數據信息的處理中心，是電視臺控制節目音頻參數的樞紐。在音頻應用中，安全監管、安全播出問題一直被人們所重視。為了確定接收端收到的視音頻數據在傳輸鏈路上是否被篡改，可以通過另外一個獨立的傳輸鏈路將同樣的節目傳送到接收端，然后通過比對兩個傳輸鏈路接收到的視音頻數據，來判斷節目內容是否和節目源保持一致。具體到音頻比對，需要對節目所有聲道的所有音頻采樣進行實時比對，判斷其內容的一致性，以提高節目質量。

1 中波轉播臺音頻技術應用現狀

中波轉播臺主要借助廣播電視臺的播放功能和管理中心獲得數字信號頻率，以光纜設備作為傳輸媒介，將其獲得的光參數信號轉變為電數字信號，中波轉播臺在光電轉換過程具有一些獨特的優勢，會實現其數據信號的保真，具有較強的信號傳遞能力，降低其他噪聲，可以有效地減少外部情況的干擾。但在此過程中，由于光電轉換過程自身存在諸多缺陷，需要進行改善，因而采用電纜傳送數據信號方式，當選用的傳輸介質均勻度不符合既定工作條件時，很容易引起衍射效應，使數據在光電轉換過程中的內部波形圖出現毛刺，其會在一定程度上影響數據信號效果。對此，在發射數據信號前，有必要對數字信號進行預處理，改善音頻數據信號傳輸效果。

在處理過程中，音頻發射前的預處理工作較為繁雜，往往會出現一定差異，因此，有必要對差異化需求進行全面分析，比如音頻數據信號在直播電視節目中會因為諸多因素的影響或可控性較差等發生突發情況，使數據信號產生變化。當發生意外情況時，技術人員抑或是系統設備均難以對其進行后續補償處理，很難將數據信號的起伏幅度降至最低。因而有必要采用適宜的半導體元器件電路，通過其敏銳的反應把音頻數據信號帶來的負面影響降到最低，同時，還有必要對信號中的電子管或任意電路單元的數據信號的壓縮功能進行補償，以確保數據信號的尖銳程度符合既定的發射要求；不改變原有的數據信號在解密后的參數信息，確保其壓縮時間、壓縮比例及數據信息的高保真度。遵循現有信號的發射要求，提高音頻信號響應速度，同時提高聲音的高保真度，發揮數字化技術的重要價值。

2 音頻比對監測的功能分析

2.1 功能分析

中波轉播臺音頻比對監測技術的應用功能，主要是通過建立音頻比對子系統更加精確高效地監測所有播出節目的主路音頻信號及信號來源，也可以監測到中波轉播臺在數據信號發射之后調解出的信號，通過對比接收信號源和解調信號之間的差異，有效防止中波轉播臺出現防控插播甚至是錯播等不良現象，提高節目播出質量，為觀眾營造更好的收聽氛圍[1]。針對中波轉播臺數據信號不統一的狀況進行實時語音播報，也是音頻比對監控系統的功能之一，其能夠借助語音報警模式全面監控控制系統，傳輸發射電路內部首端和末端的信號傳輸播出情況。在此過程中，音頻比對監測系統可以對臺標進行有效辨識，工作人員可以實時調節音頻數據信號，對臺標樣本參數信息進行整理，并借助特殊算法得到中波轉播臺音頻比對參數信息的變化值，通過分析變化值的變化范圍能夠確定中波轉播臺音頻數據信號辨識效率，在匯總相應辨識結果的基礎上，設置臺標辨識功能，有效解決中波轉播臺維護檢查過程不規范的問題、內部標準執行不到位的問題、其他原因造成的部分數據信號源頭差錯問題。

此外，中波轉播臺音頻比對監測系統，還具備延時判別功能，能夠在數據信號源不同步的工況運行條件下，對不同來源的信號數據進行音頻比對，并結合實際監測情況對節目進行循環監聽，實現所有轉播節目24h 全天候不間斷地實時音頻錄制回放或單獨提取等功能，方便技術人員快速找到異樣狀態下的音頻參數?？傊?，中波轉播臺音頻比對監測功能是針對安全播出過程的多重需求而研發的，能夠在原有的智能化監控模式中擴展功能，圖1 即為中波轉播臺智能化管理控制模塊功能擴展示意圖，包括了音頻比對監測模塊、臺標識別控制模塊和播出延時指標測量模塊等，為實時監測中波轉播臺發射機播出內容和實時狀態提供技術支撐。

圖1 中波轉播臺智能化管理控制模塊擴展示意圖

2.2 原理分析

在中波轉播臺音頻比對監測功能的應用中，轉播臺主路信號源進行數據信號的匹配后，其中一路信號源將會被傳送到中波轉播臺的發射機中進行數據信息傳輸，為觀眾提供高質量的節目；另一路則將作為對比信號輸送到音頻對比監測模塊中，對既定的音頻數據信息輸入接口和輸出接口進行對比分析，并對空收天線這一載體所接收到的音頻信號進行對比。在執行數據信號過程中，中波轉播臺會發揮音頻編碼功能，以IP 數據流形式將最終的參數信息送到服務器處理模塊進行數據信息的比對分析[2]。在整個處理過程中，中波轉播臺會同步解碼音頻，利用其大小區間窗口（一般情況下，設置同步點位查找精度為0.5s 的樣本窗口）進行平移對比選擇，選擇單個的采樣點作為最小的平移單位進行特殊算法處理，探尋到選擇區域范圍內最大的位移塊狀，并將該值作為其最佳同步點進行提取參數試驗。實時監測數據信號傳輸現場的測量誤差，將誤差控制在2μs 范圍內，且保證最大的誤差參數值小于10μs，以確保數字音頻參數的對比效果優于傳統的1/2 音頻幀重疊算法效果，從而提高轉播臺數據音頻對比率。

此外，中波轉播臺音頻對比子系統模塊融合了新算法，其基于普爾梅爾倒譜系數理論，能夠處理大量的音頻數據信號。由于普爾梅爾倒譜系數法符合人體聽覺功能原理，其在收聽到音頻后，可以對音色、聲音頻率大小等參數的正比例關系分析處理，使中波轉播臺轉播信號的頻率尺度和人耳的聽覺參數更加貼合，尤其是人耳對1000Hz以下聲音頻率呈現出較高的敏感性，而應用普爾梅爾倒譜系數法的系統模塊在收聽頻率高于1000Hz 的音頻時，能夠呈現出音頻的線性分布特征，隨后將高于1000Hz 或低于1000Hz 的音頻數據信息轉換到梅爾道普區域范圍內，實現數據信息的有效模擬，并做出相應的假設判斷。梅爾倒譜系數具備強烈的識別性和抗噪性，圖2 為特殊算法條件下某一音頻參數波動值的具體示意圖，通過對波動值的范圍進行對比分析可以獲得中波轉播臺音頻的比對情況，進而確定音頻比對參數的監測結果，再通過對音頻數據信號設定報警閾值的方式進行定量分析和報警預警處理[3]。

圖2 音頻參數波動值具體示意圖

3 音頻比對監測在中波轉播臺中的應用

在中波轉播臺中應用音頻對比監測技術能夠有效提高轉播臺傳輸音頻信號的質量，其通過特殊的音頻算法對文件進行對比監測[4]。在絕大部分情況下，中波轉播臺要想保證音頻信號的傳輸質量，需要限制信號充值，在雙通道的工作模式下，技術人員連接立體化聲音網絡系統，通常會讓實際傳輸信號出現異常。因而在處理相應的參數信號時，工作人員往往需要利用多種方法處理音頻信號，通過對比兩段音頻數據信號的音頻參數特征（見圖3），再對音頻傳輸信號進行管理，提高中波轉播臺信息資源的利用效率，為廣大觀眾提供更優質的電視服務。該技術對播出前后的音頻信號進行比對，及時發現播出過程中的異常。在傳輸鏈路中對各個節點的信號進行音頻比對，可以有效避免信號受自然環境、非法干擾、設備故障的影響，減少非法插播、停播、劣播等事故。

圖3 音頻對比監測界面

在分析臺標或非臺標欄目時，精準區分出不同音頻參數信號的特征，使音頻對比分析技術在中波轉播臺中的應用范圍得到擴大，在其輸出差異化的音頻波動之后能夠結合音頻波動值的大小，在一定的范圍內精確判斷是否屬于臺標，在識別臺標后得出相應的判斷結果，以此高效處理數據。

目前，國內中波轉播臺的數據音頻對比主要采用主路信號匹配音頻對比方式，系統將不同類型的音頻信號傳輸到相應的設備內部，執行信號傳輸分析過程，同時在另一端口銜接音頻參數信號接口，使其同時連接發射機信號和音頻接口信號，而后采用相應的音頻編碼方式開展數據信號的編碼工作，最后利用IP 數據輸出方式將其輸入到相應的服務處理器中。在利用音頻對比監測軟件處理數據信號時，應提前截取一小段音頻，將其作為樣本數據，在后續的工作過程中采用規格大小略有差異的接口，對音頻算法進行精準化處理，進而算出整個核查區域內最大的數據偏移量，將該項偏移量作為后續轉播臺數據信號比對的基準，從而優化數據音頻信號的對比監測過程[5]。

最后，通過中波數據信號鏈路傳遞信息，可以在多系統協助下建立服務器和不同用戶之間的關聯，控制整個監控系統，確保音頻對比工作的準確性，有效彌補傳統監測模式下成本高、效率低等弊端；同時，可不斷完善中波轉播臺音頻數據比對監測模塊的功能，確保子系統間功能得以高度匹配，高效執行音頻對比監測任務。

4 結語

廣播電視是對信息有效傳遞的媒介，在人們的日常生活中有比較重要的作用。中波轉播臺作為信號處理的中心，是重要的環節之一。通過音頻比對監控技術的應用能在不破壞原有播出鏈路的前提下，采集到不同格式的音頻信號，并進行內容比對，有效地增加節目播出內容的安全性，減少錯播故障率，對電臺廣告的播出監控也有一定的作用，為廣播電臺的運維人員提供便利的智能監測工具，減少工作人員的工作量?？傊撓到y的使用大幅度減少了人為誤判的故障率，縮短了故障處理的時間，保障了播出的安全性，因此值得推廣與應用。