廣播電視音頻削波失真產生機理及修復方法探索

王奧然

摘要：本文將對廣播電視音頻削波失真的產生機理加以介紹，同時指出節目常規的語音信號狀態，并且分析削波失真引發的語音信號變化，進而指出修復語音信號的實際流程，以期為廣大廣播電視工作人員提供可靠參考。

關鍵詞：廣播電視音頻;削波失真;諧波;頻率;修復

中圖分類號：TN941?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）05-0057-01

Abstract：In?this?paper，the?mechanism?of?audio?clipping?distortion?is?introduced，and?the?routine?voice?signal?state?of?the?program?is?pointed?out，and?the?voice?signal?change?caused?by?the?clipping?distortion?is?analyzed，and?then?the?actual?process?of?repairing?voice?signal?is?pointed?out，so?as?to?provide?reliable?reference?for?the?majority?of?radio?and?TV?staff.

Key?words：radio?and?television?audio;clipping?distortion;harmonics;frequency;repair

引言：在我國的廣播電視音頻體系的日常運行階段，如果數字裝置電平值超出相應指標，便會導致此類裝置發生過載問題，削掉節目語音信號的峰值，這對音質的影響極大，最終出現失真問題，同時，人類的耳朵對于這種現象十分敏感。這就要求廣播電視工作人員采用最合適的方式來修復失真，解決此類問題。

1?廣播電視音頻削波失真的產生機理

本文將0dBFS振幅值、1kHz頻率對應正弦波信號當做案例加以介紹和分析。在正常情況下，該正弦信號擁有正常的波形頻譜圖以及正常的波形，圖中不會出現諧波。實驗時，于Adobe?Audition?CS6軟件中人為對此信號進行失真處理，觀察此時對應的頻譜圖。

通過觀察對應圖形可知，初始的信號波頂此時會存在一個較為寬平的區段，而波形的頂端被削掉，形成削波失真現象。隨后觀察圖形下半部分，會發現形成許多的諧波，該圖的分布形式為階梯狀，而最明顯的便是1kHz頻率的奇數倍對應諧波振幅，振幅呈現趨勢為遞減。

由此可見，倘若廣播電視工作人員在錄制節目的時候，出現了輸入過載的狀況，將會導致相應電平超過指標，發生削波失真問題，這會生成許多本不存在的高頻成分，致使廣播電視節目的音頻出現失真狀況，最終使錄制節目的質量嚴重下降[1]。在通常情況下，工作人員會采用Audition?CS6軟件處理此類問題。

2?廣播電視音頻節目常規語音信號

節目常規的語音信號有以下特點：有著16位的位深度、44.1kHz的采樣率，所錄制節目的電平與廣電總局的規定相符合。借助Audition?cs6軟件將此波形圖顯示出來進行觀察能夠得知，該信號分布的頻率基本都停留在14kHz，即使超過14kHz，其亮度也較暗，其振幅不大。若想對問題進行量化觀察，需要觀察其對應頻率分析圖，從對應分析圖中能發現，盡管有部分電平超過14kHz頻率，但是其都未達到-100dBFS，這是能夠忽略的。

3?廣播電視音頻削波失真后信號修復的方法

3.1削波失真引發的語音信號變化。為了分析修復方法，人為地將正常的信號進行過載失真處理，隨后借助Audition軟件進行重新錄制，便會形成削波失真現象。

觀察此時的波形圖可知，此時分布的頻率將會延伸至錄制節目時常規采樣頻率能夠記錄的最高頻率——22.05kHz，此時超過14kHz頻率對應諧波有著極為明顯的亮度。與此同時，通過觀察相應頻率分析圖可知，這部分諧波的振幅都超過了-70dBFS[2]。

3.2修復削波失真語音信號的方法。對于廣播電視工作人員而言，Audition?CS6軟件能夠在很大程度上修復音頻信號的削波失真問題。從本質上來看，該軟件對限幅失真的修復效果，主要是經由將新音頻數據填充到前文提及的寬平區段當中，從而實現被削掉波形被修復。

（1）削波失真檢測憑證。檢測削波主要是以超過3次連續波形的對應振幅采樣值，且誤差處于指定范圍的值作為標準。在具體的工作過程中，還能夠結合失真的實際情況修正寬容度以及最小素材尺寸。

（2）篩選插值。利用軟件修復削波時，點選設置界面插值對應的“三次方”選項，同時借助樣條曲線對波形被剪切頻率對應內容進行重建，盡管此時有著較快的修復計算速度，然而會出現一些虛假頻率;若選擇“FFT”，生成全新波形被剪切頻率速度會比較慢，但其能夠有效將嚴重失真的音頻修復。通過選擇“FFT大小”，能夠對各類頻段數目加以選擇，隨后展開有效的替換、評估。

（3）控制電平。一般Audition軟件在對限幅失真進行內部修復之后，寬平區段當中新創建波形峰值的振幅能夠超過0dBFS，而這與廣電總局相應標準并不相符，必須展開點評調整處理。

在實際發修復削波失真工作過程中，工作人員應當于增益選項當中優先勾選自動控制選項，以便使Audition軟件能夠對增益值自動進行計算，隨后新生成于寬屏區段當中的波峰將具備較為適中大小的電平值。

（4）信號修復的實際流程。向Audition軟件當中調入需要進行修復的節目音頻削波失真相應文件，隨后按照如下順序點擊菜單欄當中的選項：①效果;②診斷;③修復限幅失真，點擊完畢后單擊掃描選項，軟件會結合剛剛設置完成的檢測依據，對全部被剪切寬屏區段的波形進行自動檢測，檢測完成之后選擇“全部修復”，軟件將會自動修復削波失真。

對修復完畢的音頻信號對應波形圖進行觀察，盡管顯示的波形看似已經恢復的正常狀態，然而通過觀察頻譜圖的下半圖可知，依然會存在大于14kHz的諧波，所以應該繼續修復信號。

此時按照如下順序點擊菜單欄當中的選項：①效果;②濾波與均衡;③FFT濾波，此時再過濾處理全部超過14kHz頻率諧波，使其干擾被清除。

清除之后對比完成修復音頻片段頻譜圖、波形與常規信號同段頻譜圖、波形，能夠明確此時波形恢復到了正常的狀態，此時可以發現，基本已經清除掉了削波失真形成的諧波頻率。

廣播電視的聲音信號主要是讓受眾聽到的。即使通過軟件修復后感覺音頻效果已經恢復，依然應當經由實際的試聽進行驗證。而在持續的試聽過程中能夠明確，修復之后的音頻信號音質提升明顯。由此可見，Audition?CS6軟件有著較強的限幅失真修復功能，能夠較好地處理失真音頻信號。

結論：總體而言，在廣播電視節目錄制過程中，由于相應設備有時未被調整好，便會引發削波失真問題。盡管當前出現了具備強大功能的修復軟件，但也不能徹底將音頻修復到原始效果。所以，為了從根本上杜絕此類問題的發生，廣播電視工作者應該必須在錄制節目之前做好一切準備工作，以此保證節目最終質量。

參考文獻：

[1]王連發.廣播電臺音頻通路的電平調整[J].商情，2018，000（042）：164.

[2]蔡永泉.提高廣播電臺音頻傳輸質量的舉措[J].中國新通信，2018，020（006）：168.