淺談數字音頻技術在廣播電臺的應用

陳春杰

（內蒙古廣電局科右中729發射臺,內蒙古 興安盟 029400）

在廣播系統中，從聲音節目的錄制、編播、傳送、直到接收和重放這樣一條長鏈中，任何一個環節都受到音頻技術的制約，這種制約形成了對最終收聽效果的影響。隨著現代音頻技術的發展，特別是在數字音頻技術發展之后，一方面數字音頻設備作為消費品進人家庭，倒如CD唱片，使得人們對節目欣賞的水準提高了。另一方面由于數字音頻技術的研究和發展，促進了模擬音頻技術的發展，使家用音響設備的性能有了大幅度提高，甚至與專業設備相差無幾。在選種情況下，為保證廣播聽眾獲得良好的收聽效果，電臺除考慮充分發揮現有設備的性能外，技術更新也應列入考慮的范圍。

1 數字音頻技術的概念

數字音頻技術，實際上就是以音頻工程所包括的內容作為研究對象的數字技術?；蛘哒f是數字技術在音頻領域中的應用，包括拾音、錄音，存貯、傳送、以及重放等許多方面，數字音頻技術除了具有純技術性的問題外，還具有必須滿足人們聽覺要求的主觀性的一面。前者，作為技術的實現手段，與數字技術的發展緊緊地聯系在一起 后者強調出數字音頻技術不同于一般數字技術的特殊性，是為譜足人的聽覺要求服務的，必須滿足人耳聽覺的高保真準則。

從當前的數字進展來說，我們可以發現從聲音的拾取到重放，只有傳聲器和揚聲器這兩種界面設備的數字化尚未能這封實用水平，而其它的環節都已實現了數字化，并且就數字化所提供的性能來說.它使信號的動態范圍信噪比、抖晃頻響特性及瞬態特性等各方面都獲得了較大的改善，而且從使用的靈活性、精確性方面也得剜了大大地提高，特別是自動編程所提供的變換技術，使錄音師能夠保證在及時地完成各種操作的情況下，可以騰出更多的時間來把握對作品的整俸處理。利用數字音額技術還可以對舊的錄音、或有差錯的錄音進行翻新、修改。還可以用于臺成壘新的音響，例如現在的數字合成器和數字鼓機等。利用數字音頻技術，還可以進行信號分杯尋找適用的音響，增強音響的藝術表現力。

2 數字音頻廣播系統的基本組成和關鍵技術

數字音頻廣播系統與數字通信系統的組成非常相似.也可以說.數字音頻廣播是一點對多點的數字通信系統。數字音頻廣播的關鍵技術主要有三個方面.數字音頻信號的壓縮編碼，高速數據信號的無線傳輸和組網技術。

2.1 數字音頻信號的壓縮編碼

將音頻信號用線性PCM進行數字化后，其碼率約為700kbit／S。例如CD的抽樣率為44.1kHz，每抽樣用16bit字長表示，其碼率為705 6kbit／S，一路立體聲信號的碼率達到1411.2kbit／S。這樣高的碼率在傳輸時需要很寬的頻帶，在存儲時需要很大的存儲容量，這將大大限制數字化音頻的應用，也很難實現數字音頻廣播。為了解決這個問題，需要采用壓縮編碼技術，在基本保證接近CD音質的情況下，有效地降低碼率。

應用在數字廣播(包括數字電視和數字音額廣播)中的音頻壓縮編碼技術有多種，它們都是基于人耳感覺特性來實現降低碼率的目的。在這些編碼方案中.利用了人耳的頻率，時間遮蔽效應和對聲音的定位特性。頻率遮蔽效應是當頻率接近、強度有明顯區別的兩個信號同時出現時，人耳只能感覺強度高的信號，而強度低的信號將被遮蔽，時間遮蔽效應是當一個強度比較弱的信號出現在強度比它強的信號之前或之后的一個時間區間內時，比較弱的信號將被遮蔽，顯然被遮敝的信號不需要傳送，從而降低了碼率；人耳對聲源定位時，對低頻信號方向性不敏感，對高頻信號的方向主要是從對包絡的感覺判斷，這些特性被用于降低立體聲編碼的碼率。當然，這樣處理損失了原始音頻信號中的一部分，但因為這部分是感覺不到的或者是很不敏感的，因此它基本上不會影響聲音的質量，從而既保證了音質，又降低了碼率。應用在數字音頻廣播中的壓縮編碼方案主要有 MPEG-1／2 中的 LayerⅡ 、LayerⅢ和MPEG AAC等，使一路立體聲的碼率降低到192-96kbit／S，并且有可能繼續降低，大大減少了對傳輸帶寬和存儲容量的要求，應該說壓縮編碼技術的發展是數字音頻廣播得以實現的基礎。

3 數字調音臺在廣播電臺中的應用

目前，數字音頻信號處理調音臺，可以得到所有傳統調音臺的功能。而頻響、噪聲、失真、串音等指標得到了很大提高，是模擬調音臺無法比擬的。新型的數字調音臺都具有數字切換矩陣功能。為了適應不同的操作方式和需要，控制面具有很多的形式，以適應節El或節El錄制、制作和新聞編輯。數字調音臺一大優點就是多通路，體積小。例如，內蒙古電臺錄音用的數字混音調音臺TASCAM TM-D4000，有32個單聲道加兩個立體聲輸入、有8個輸出口和6個輔助發送端，但卻只有19個可見的推子。因為推子是被分為兩層的，每層包含l6個推子。(如果需要也可擴展推子層；三層或四層；成為48路輸入，64路輸入等)。而多功能的顯示則可以迎合直播室的需要。

數字調音臺設置為多路模擬輸入、輸出及多路數字輸入、輸出。它可以同時分配至數字和模擬輸出，尤其對直播調音臺來講更為重要。數字輸出為主輸出，模擬輸出作為備份。另外，值得一提的是數字調音臺除了具備A／D、D／A轉換器外，它還設有虛擬通道(也有虛擬數字調音臺)。虛擬通道是一個應用軟件，可控制音頻的所有功能，而不需要一個物理的控制界面。現在內蒙古電臺直播室用的數字調音臺Studer on-air一2000數字調音臺上的對講通道就是利用該臺子上的第14虛擬通路來完成的。

4 數字音頻在廣播電臺中的應用

隨著電子技術的突飛猛進和計算機多媒體技術的發展，計算機早已應用到音頻技術，數字音頻工作站的問世開辟了音頻數字廣播的新紀元。有數字錄制音頻工作站；數字播出音頻工作站；節目管理工作站等。數字音頻工作站的主要組成部分及應用：

4.1 多軌數字硬盤錄音：多達64軌甚至更多，可進行音樂語言等節目錄音補錄、搬軌及并軌使用，軌道可根據用戶需要擴充。

4.2 精密數字編輯：備有高解像度計算機屏幕顯示聲音波形，可方便地確定編輯剪接點，它的圖像波形編輯可讓你聽到、看到，可進行可變交叉淡化的精確波形剪輯。

4.3 無限的數字信號處理(DSP)能力：時間壓縮和擴展、移動和變速、實時采樣率變換、數字壓縮、限幅、延遲、混響等。

4.4 全部的數字動態均衡、電平、聲像及自動化播出系統。

4.5 作為計算機的數據存儲器，能存儲音頻程序、數據配備，包括大容量硬盤、DAT、CD、MD等大容量信息源，可作母帶存儲，可隨時調出使用。

4.6 結合數字音頻及MIDI錄音和編輯，各功能均由MIDI控制。信號進行監測。第3套顯示屏上展示有1 6路數字信號。1～6路接有6個直播機房的模擬信號，通過模／數轉換后得到的數字信號 (AES／EBU接口)，9～13路接有6個直播機房通過數字音分、數字音頻矩陣的數字信號(AES／EBU接口)。這3套監測顯示器在彩條信號展示的同時可對每路信號進行監聽，可對每路音頻信號中斷、載波異常、電平過荷、相位反相進行報警指示。

結語

綜上所述，雖然數字音頻技術有優點也有缺點，但從長遠看數字音頻技術是音頻技術發展必然的趨勢，客觀的看待數字音頻技術在廣播電臺系統中的應用，必將對推動技術發展起到良好的作用。

[1]王越.數字音頻技術.電視技術論談

[2]董在望.數字音頻技術在廣播中的應用.世界電子元器件2001.10

[3]胡澤.數字音頻技術在廣播電視中的應用.現代電視技術 2002.11