數(shù)字音頻技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢
——評《數(shù)字音頻技術(shù)及應(yīng)用》

三諾聲智聯(lián)股份有限公司 梁立修

1 引言

數(shù)字音頻在多媒體業(yè)務(wù)中占有很重要的地位，數(shù)字音頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于音頻廣播、電視電影、多媒體通信等領(lǐng)域之中。數(shù)字音頻技術(shù)是通過儀器和特定的編碼系統(tǒng)將采集到的聲音轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后將信息存儲，在將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為原聲的一種技術(shù)。數(shù)字音頻技術(shù)遠(yuǎn)沒有到達(dá)其發(fā)展上限，仍有很大的發(fā)展空間。

2 數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展

要想了解數(shù)字音頻技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，首先必須需要了解數(shù)字音頻的技術(shù)原理。眾所周知，計算機(jī)的機(jī)器語言是二進(jìn)制的，只能處理0和1兩種信號。而音頻信號是一種模擬信號，計算機(jī)無法直接處理。數(shù)字音頻技術(shù)的出現(xiàn)就是將音頻的模擬信號轉(zhuǎn)化為由0、1編碼的數(shù)字信號，再經(jīng)由各種編碼系統(tǒng)，由計算機(jī)進(jìn)行編輯、存儲和傳播。

在數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展之初，工作的重點在于無損壓縮。如何將所采集的模擬音頻信號樣本通過各種編碼系統(tǒng)實現(xiàn)高效的無損壓縮，在不影響原有信息的前提下，降低其碼率，減少其內(nèi)存占有量，這是當(dāng)時工作的重難點。在八十年代末與九十年代出，出現(xiàn)了AC-2、AC-3等壓縮系統(tǒng)。九十年代后發(fā)展了一些有損的音頻壓縮技術(shù)，雖然擁有極高的音頻壓縮率，但音頻的質(zhì)量、保真度下降明顯。一直到現(xiàn)在這個問題依然存在。本書還指出了其他的編碼方式。

3 數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)與評判

對于音頻技術(shù)優(yōu)劣的衡量大體有五種指標(biāo)：采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)、編碼算法和數(shù)據(jù)率及文件格式。采樣頻率指的是單位時間內(nèi)采集樣品的次數(shù)，一般采樣頻率越高代表音質(zhì)越好。激光唱片就是因為高達(dá)44KHz的采樣頻率才擁有超級高保真音質(zhì)。量化位數(shù)決定了數(shù)字信號的動態(tài)調(diào)節(jié)范圍，越高的量化位數(shù)也代表著越大的動態(tài)范圍，通過數(shù)字信號還原出來的模擬音頻也就越接近原聲品質(zhì)。聲道數(shù)代表聲音的空間感，雙聲道的立體感明顯優(yōu)于單聲道，電影院就是通過高達(dá)八聲道的立體環(huán)繞聲來打造一種身臨其境的觀影體驗。編碼算法就是上文中編碼數(shù)字信號、減少存儲空間的算法系統(tǒng)，好的算法需要兼顧壓縮率和還原度。至于文件格式，同等條件下，一般占有存儲空間越大的音頻質(zhì)量越好，對于原生的還原性也越高。

4 數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)缺點

如同現(xiàn)在的大多數(shù)技術(shù)一樣，數(shù)字音頻技術(shù)也有其優(yōu)缺點。

4.1 數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)點

4.1.1 數(shù)字音頻相關(guān)的外接設(shè)備發(fā)展成熟

因為數(shù)字音頻技術(shù)的目的就是轉(zhuǎn)化、傳播模擬音頻，所以數(shù)字信號在經(jīng)過轉(zhuǎn)化后越接近模擬音質(zhì)越好。然而，音頻的處理并不僅僅依靠于數(shù)字化技術(shù)，還需要其它電子設(shè)備、元器件的支持。想要得到舒適、悅耳的模擬音需要話筒、壓縮器和放大器等器材的幫助。在專業(yè)領(lǐng)域，所需要的外設(shè)更是豐富多樣。數(shù)字音頻發(fā)展到了現(xiàn)在，專業(yè)的音頻外設(shè)已經(jīng)可以很好的配合數(shù)字化系統(tǒng)將模擬音極大程度上還原出來。專業(yè)級耳機(jī)、話筒的更是能夠配合數(shù)字算法對聲音進(jìn)行美化，使之更悅耳。在《數(shù)字音頻技術(shù)及應(yīng)用》的四至六章，很好的介紹了各種音頻設(shè)備，并且提出下文中的數(shù)字音頻工作站。

4.1.2 數(shù)字音頻標(biāo)準(zhǔn)高度統(tǒng)一

能夠量化是數(shù)字化技術(shù)的一個亮點，可量化使得數(shù)字音頻技術(shù)更容易被規(guī)定、被統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在國際上大多數(shù)的專業(yè)音頻設(shè)備生產(chǎn)商都遵循1982年制定1992年修訂的數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸格式和音頻相關(guān)硬件的配置參數(shù)。國際通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)極大地增大了數(shù)字化音頻在全球范圍內(nèi)的流通性。這些都使得數(shù)字化技術(shù)更容易在世界范圍內(nèi)傳播。在廣播方面，數(shù)字化技術(shù)還能提供AM/FM提供不了的新業(yè)務(wù)，能夠拓展新的市場，吸引更多的消費者。

4.1.3 數(shù)字音頻信號穩(wěn)定

無論是在廣播還是電視電影方面，數(shù)字化技術(shù)由于其工作穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用。模擬信號的傳輸局限于距離，需要人操控，故障率高、穩(wěn)定性差，數(shù)字音頻技術(shù)的穩(wěn)定性和相對并不差的音質(zhì)體驗，能夠較好地把控成本，卓越性顯而易見。而且數(shù)字音頻信號可無視距離傳輸、抗干擾性強(qiáng)，可再生。

4.2 數(shù)字音頻技術(shù)的缺點

數(shù)字音頻畢竟是通過數(shù)字信號來記錄模擬音頻的，在記錄過程中的失真、在壓縮傳播過程中的損失、在從數(shù)字信號還原過程中的損傷都會給數(shù)字信號所表達(dá)的音質(zhì)帶來種種損傷。并且，數(shù)字信號往往無法同時兼顧控制文件大小和保證音質(zhì)優(yōu)良。

5 數(shù)字音頻技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

從上文看來，數(shù)字音頻技術(shù)貌似已經(jīng)發(fā)展地很好、很成熟了，但是時代在不斷變化，特別是進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代的當(dāng)下，面對著消費者對音頻性質(zhì)越來越高的要求，不能放松對于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展與革新。

5.1 優(yōu)化原有編碼系統(tǒng)

現(xiàn)在的編碼系統(tǒng)在壓縮率和保真度兩個問題上往往都顧此失彼，不能做到很好的平衡。未來的數(shù)字化技術(shù)，應(yīng)該朝著優(yōu)化前進(jìn)，提升通用音頻的質(zhì)量，提供更好的大眾化音頻解決方案。但是在優(yōu)化的同時也要針對小眾用戶考慮一下不考慮存儲大小情況下的最佳原聲還原滿足小眾化或?qū)I(yè)化需求。并且，在優(yōu)化編碼的同時，也要對音頻處理的其他環(huán)節(jié)的系統(tǒng)進(jìn)行配套優(yōu)化，整體提升還原音質(zhì)。在優(yōu)化系統(tǒng)的同時也要考慮到功耗，減少對其他設(shè)備的依賴，增強(qiáng)數(shù)字技術(shù)的核心競爭力。

5.2 發(fā)展數(shù)字音頻配套硬件，發(fā)展數(shù)字音頻工作站

配套硬件諸如功放、放大器、壓縮器等，對音質(zhì)的優(yōu)化、處理作用不可忽視。原來的模擬傳輸信號被數(shù)字信號替代，對于外設(shè)的要求就更加高。而且，硬件與硬件組合，在數(shù)字化的控制之下就成為了一個數(shù)字音頻工作站。在錄音行業(yè)內(nèi)，原來多軌模擬錄音技術(shù)風(fēng)靡一時，很快被一個多種硬件結(jié)合的新型數(shù)字化多媒體設(shè)備所替代。這個新型設(shè)備就是一個數(shù)字音頻工作站。相對于傳統(tǒng)硬件歸硬件，計算機(jī)歸計算機(jī)的模式，工作站的優(yōu)勢已經(jīng)在過往的經(jīng)驗里得到了驗證。將硬件外設(shè)與計算機(jī)的數(shù)字化控制有機(jī)的整合在一起，這就是數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展趨勢。

6 結(jié)語

總而言之，在數(shù)字化音頻技術(shù)成熟的現(xiàn)在我們依然要拓展它的發(fā)展空間。《數(shù)字音頻技術(shù)及應(yīng)用》明確的指出了音頻技術(shù)的發(fā)展傾向：把握原有優(yōu)勢，優(yōu)化數(shù)字處理系統(tǒng)，建立數(shù)字化與電子管硬件高度融合的數(shù)字化音頻工作站。

[1]徐靜.現(xiàn)代廣播電視工程建設(shè)中的數(shù)字音頻技術(shù)應(yīng)用研究[J].智富時代,2015(S2).

[2]張錫林.關(guān)于數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的優(yōu)勢和應(yīng)用探索[J].科技傳播,2015(24).