數字廣播中的音頻技術

國家新聞出版廣電總局602臺 黨明群

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數字廣播中的音頻技術

國家新聞出版廣電總局602臺 黨明群

【摘要】廣播作為消息的傳播載體之一，是由無線電波或導線作為聲音的載體，以此來傳播信息。由于科技的不斷發展，科技技術不斷提高，廣播也由最原始的調頻和調幅變為如今的數字音頻廣播。本文針對目前流行的數字音頻廣播，就其定義，應用及數字音頻廣播的優點做出詳細的分析。

【關鍵詞】數字廣播；音頻技術；數字音頻

0　引言

聲音為人們接收信息的重要方式之一，廣播作為聲音的載體，它充斥在人們日常生活中。走在學校中有校園廣播；開車時有車載廣播；傍晚，在村前都會有大喇叭播放廣播……戲曲、相聲、故事、交友、情感問題咨詢等都存在于廣播之中。

廣播由傳統廣播逐漸改革為現在的數字廣播，它不僅包括了數字廣播，還包括了數字廣播電視等多種形式的廣播。而音頻技術則是數字廣播中的核心技術，它的推廣改革了傳統廣播易受干擾，清晰度低等缺點，是廣播的一大進步。

1　數字廣播及音頻技術的定義

數字廣播指的是將音頻信號數字化，在數字化形態下實現進行編程、傳遞等過程。廣播通過數字化，不僅傳遞了音頻，還實現了圖形、數據、文字等形式的多媒體信號傳播［1］。數字廣播有別于普通的FM/AM調頻和調幅，是一種使信號通過地面的發射裝置，發射數字信號，使信號發散到各個地方的一種新形式的廣播。數字廣播由于其具有音質純凈、抗干擾能力強等優勢，已成為目前大多數地區普遍應用的廣播方式。

音頻技術為數字廣播的核心技術，它是一種獨立的技術，但同時包含了建筑聲學、音樂藝術、人體生理心理學等各個方面的內容，通過將信號進行加工處理，實現了數字信號的發生、接收、變換、記憶、加工、重放等問題的處理。音頻技術應用于數字廣播中，其發展很大程度生促進了數字廣播的改革創新。隨著音頻技術的不斷創新，人們接收到的數字廣播也不斷的完善發展。

2　數字音頻廣播的核心技術

2.1高速數據信號的無線傳輸

廣播信號的傳輸途徑分為有線信道和無線信道，而傳統的廣播中聲音主要靠電磁波傳遞，電磁波的傳播介質主要是在空氣中。由于電磁波在傳播過程中受到空氣中氣流不穩定、城市建筑遮擋等各方面因素影響，使得聲信號在傳播過程中，質量大幅下降。信號在空氣中傳播遠遠不如在光纖、電纜等介質中傳播穩定，因此用戶接收到的音頻質量十分低［2］。為了提高音頻廣播的質量，對傳統廣播進行了改革，采用了數字音頻廣播，數字音頻廣播技術能夠為音頻廣播提供糾錯編碼、正交頻分復用和時間、頻率交織的組合，并且使用能夠將高速串行數據變成多路并行數據進行傳輸的一種高頻譜利用率的頻分復用技術。這對于抗頻率選擇性衰落和延時擴展十分有利。并且使得接收和輸送設備逐漸簡化。高速數據信號的無線傳輸解決了廣播音頻信號傳輸不穩定，傳輸介質消耗大的問題。

2.2數字音頻信號的壓縮編碼

傳統音頻信號頻率較窄，可接收到的廣播較少。將音頻信號數字化后，其碼率約為700kbit/S。將高碼率的信號傳輸時，需要很寬的頻帶傳輸，很大的儲存空間進行儲存。這在很大程度上限制了數字音頻的使用，為了解決這個問題，采用了壓縮編碼技術，將冗長復雜的編碼進行壓縮，在保證音質不變的情況下，更加便于傳輸數字音頻信號。壓縮編碼技術有多種，根據其不同特性應用于數字電視和數字廣播中［3］。它根據人耳所能接收的頻率和其他方面的特性，對編碼進行了壓縮，使其碼率降低的同時不會被人耳察覺出較大的變化，不影響音頻信號的接收和輸送。人耳對于高強度的信號有感知，但是很難察覺出低強度的信號。因此低強度的信號被屏蔽，人耳無法感知到，這在保證了音質的同時，降低了碼率，減小了音頻信號傳送的難度，大大降低了音頻信號對于頻帶傳輸和儲存空間的要求。數字音頻信號的壓縮編碼技術是實現數字廣播的音頻傳輸的關鍵。

2.3同步網技術

為了實現不同地區廣播的同步化，傳統廣播采用了許多方法，但是無法實現大范圍的廣播同步化。而同步網技術則實現了不同地區接收到同一電臺、同一頻率、同一時間的相同節目。這項技術主要使用了小功率的發射機，實現了頻譜的高使用率的目的，使得廣播音頻信號接收范圍擴大。同步網技術實現了“一個地球”，通過發射的信號，將數字化后的音頻由一個地方發散到另一個地方乃至到全國各地。

2.4高速數據信號的無線傳輸和組網技術

由于數字廣播的出現，較之前的廣播具有十分明顯的優勢，使得廣播行業飛速發展。因此廣播的頻率資源使用特別緊張。在發展飛速的廣播事業中，若不提出解決方法，那么許多音頻則無法使用。對此，目前有兩種方法解決這種困境，一種是使用單頻組網，將多路節目分配使用相同的頻率，整個廣播使用相同的載波頻率。達到節省頻率的目的。第二種方法是將節目與正在使用的節目使用相同的頻率，不同的節目則用頻率分隔和調制方法，用以區別不同的數字音頻。目前許多國家的數字音頻廣播就是使用的這種方法。

3　數字音頻如何在廣播中實現

在廣播中，從節目的錄制、傳播到接收等整個過程都是涉及到音頻的使用。而使用數字音頻則是提高廣播音頻質量的一個及有效的方法。廣播中音頻信號的數字化主要以人耳可接收到的信號頻率范圍來決定的。根據生理學、心理學等多個方面，調整數字音頻，達到可以使人耳接收到有效信號的目的。通常，人耳接收的信號頻率在16Hz到16kHz之間。因此數字音頻信號主要控制在0到15kHz之間。對于常見的數字音頻信號，主要分為以下幾種：

（1）人耳有效動態范圍約在100dB。

（2）在無噪聲的環境下，可謂聽音者提供的最大峰值聲壓與感覺不到的噪聲之間的動態約為118Db。

（3）管弦樂隊能夠達到的最大峰值達113dB。近距拾音的打擊樂的峰值達到139dB。

（4）演播室內噪聲在20kHz的范圍內測得的平均值為4dB左右，一般都要達到十幾分貝。普通家庭的聽音環境中，背景噪聲大約為40到50dB。

綜合聽覺和數字音頻的核心技術，實現了數字音頻在廣播中的使用和實現。

4　數字音頻廣播較傳統廣播的優點

4.1不易受干擾

數字廣播中的音頻技術由于采用了高速數據信號的無線傳輸的技術，使得傳輸的數據信號相對較為獨立。傳統廣播由于使用電磁波在空氣中的傳播為接收和發散信號的主要方式，具有很大的不穩定性因素，受到天氣、環境等因素的影響很大。而數字廣播采用音頻信號數字化的方式，實現了信號傳輸具有穩定性，不受外界因素的干擾的特點，這很大程度上提高了廣播的質量。

4.2音質好，范圍廣

傳統廣播在進行廣播時，容易受到其他頻率的廣播臺的影響。廣播設備基本只能用于小范圍的社區、廣場上進行廣播，而無法實現大范圍的廣播。數字音頻廣播則可以通過衛星發射信號等方式進行全國各地區的廣播，同一個廣播臺可以在不同地區進行收聽，同時數字音頻廣播由于采用先進的技術，實現了音質無損播放，在收聽電臺時，也可以感受到其高質量的音質

4.3可管理性強

傳統廣播由于其職能使用專用的播放設備，具有一定的地域局限性和時間局限性。而數字音頻廣播在進行管理時，具有一套完整的系統服務器，不僅安裝簡單方便，還具備很強的可管理性。應用范圍廣，目前已應用于網絡廣播系統中。

4.4質量有一定的保障

為了解決傳統音頻時常出現信號不穩定，在移動的情況下，質量會大幅下降等狀況，職能通過將廣播數字化的方式。數字化的音頻傳播相對穩定，很有效的解決了廣播在移動的狀態下無法接收穩定信號的問題。

5　結語

聲音為信息的主要傳播方式之一，廣播為其主要載體。傳統的廣播具有很大的局限性，從時間、空間等多方面局限了人們接受到的信息的質量。隨著科技的發展，音頻技術的不斷改善，音頻技術應用于數字廣播中，不僅提高了廣播的質量，還提高了人們的生活質量。對于人類的發展具有很重要的意義。新技術突破了地域、時間和空間的限制，帶給人們高質量的音頻享受。

參考文獻

［1］藺曉姍.數字音頻技術在廣播電視中的應用［J］.中國有線電視，2016（1）：49-49.

［2］周亞明，李淑杰.調頻數字音頻廣播激勵器技術指標測試技巧［J］.數字技術與應用，2016（1）：253-253.

［3］王成來.數字音頻技術的現狀和未來發展趨勢——評《數字音頻技術及應用》［J］.中國教育學刊，2016（2）：157-157.