廣電工程中數字音頻技術的運用

次仁邊宗，普瓊次仁

（西藏廣播電視局拉孜中波轉播臺，西藏 拉孜 858100）

1 數字音頻技術概述

1.1 概念

數字音頻技術是一種全新的聲音處理技術，是在信號處理技術、計算機技術和多媒體技術基礎上發展而來的，利用數字化技術手段對聲音進行錄制、編輯或播放。數字音頻技術加快了視頻信號的傳輸速率，提升了信號的強度，基本可以滿足我國廣播電視節目制作的要求。數字音頻技術將更高質量的音頻信號傳送到千家萬戶，這是廣電工程領域的一場革命，也是未來廣電工程發展的趨勢[1]。

1.2 數字音頻的技術指標

（1）采樣率。采樣率指的是計算機每秒鐘采集的聲音樣本數量，是用來描述音頻文件的音質、音調，衡量聲卡質量的。采樣率越高，就表示在單位時間內獲取的聲音樣本數據就越多，對聲波的描述也就越精確。

（2）壓縮率。壓縮率指的是文件壓縮前與壓縮后的比值，一般來說，壓縮率越小越好，但與此同時，解壓所需時間也越長。

（3）比特率。比特率是指每秒傳輸的比特數，比特率越高，就代表傳輸的速率越快，而音頻文件中的比特率是指將模擬聲音信號轉換成數字聲音信號后，單位時間內傳輸的二進制數據量，是衡量音頻質量的間接指標[2]。

1.3 數字音頻的形式

數字音頻的形式有很多，常見的有波形音頻、MIDI音頻和CD音頻三種。

（1）波形音頻。聲音是通過振動產生的，麥克風在感受到振動時會將它們轉化成電流，電流在經過擴音器時就變成了聲音。傳統上的聲音是通過模擬方式儲存的，如磁帶，當聲音再次轉化為電流時，就可以用動態的波形來表示。

（2）MIDI音頻。MIDI（Musical Instrument Digital Interface，樂器的數字化接口）是計算機多媒體技術在音樂領域的應用，是控制音高、節奏與響度的指令。

（3）CD音頻。CD音頻音質較高，大多數播放軟件的“打開文件類型”都可以看到*.cda格式，也就是CD音軌，標準CD格式的采樣頻率是44.1 kHz。

1.4 數字音頻的格式

（1）WAV格式。WAV是聲音波形文件，是微軟公司為了保存Windows平臺的信息資源而開發的一種聲音文件格式，是Windows中最經典的多媒體音頻格式，應用的領域非常廣泛，標準的WAV格式與CD格式一樣，因此在音質上幾乎和CD一樣。雖然WAV音頻格式可以無損耗存儲，但同時也需要占據較多的音頻存儲空間[3]。

（2）MP3格式。MP3格式從20世紀80年代就出現了，是將音頻文件壓縮后，仍能保持原始音頻質量的一種數字音頻技術，MP3在壓縮編碼過程中主要用到了5種技術，由于其尺寸較小，所以常被用在電子設備中儲存音樂文件，是受眾最喜歡的數字音頻格式之一。

（3）WMA格式。WMA（Windows Media Audio）是微軟推出的一種音頻格式，是通過減少數據流量但保持音質的方法，以此達到更高壓縮率的目的，其壓縮率一般可以達到1：18，生成的文件大小只有MP3文件的一半。

2 數字音頻技術的發展現狀

2.1 音頻嵌入技術

在現階段的廣電工程體系中，音頻嵌入技術發展到現在已經很先進了。廣電工程中通過應用音頻嵌入技術可以搭建一個完整的音頻工作平臺，同時還保證了廣播電視的節目質量。該技術的使用，對于制作一些復雜的、高難度的廣播電視節目來說，大大提高了工作效率，同時也減少了在人力、物力和財力方面投入的成本，減少了整個節目制作過程的工作量，對于需要在特定位置嵌入的音頻也能單獨處理。數字音頻嵌入技術憑借著其優勢，可以實現兩段音頻的無縫銜接，在錄播節目中，可以將補錄的音頻重新插入到原視頻中，更好地實現音頻同軌，讓節目變得更加完整[4]。

2.2 數字調音臺

數字調音臺在廣電工程體系中扮演了十分重要的角色，尤其體現在擴音系統和收音系統方面，是一種常用的信號設備。通過在調音臺中運用數字音頻技術，就能夠對音頻進行高效處理，能對多個軌道的音頻同時進行編輯，另外，根據廣播電視節目的具體制作要求，可以對音頻進行降音降噪、淡入淡出等處理，滿足廣播電視節目播出的個性化和多樣化要求。

2.3 云端廣播電視技術

互聯網時代，廣播電視媒介最大的特點就是稍縱即逝。近些年，計算機和互聯網在數據庫方面的技術發展非常快，廣播電視體系可以實現云端數據儲存。當受眾將各種視頻信息儲存到云端上時，可以隨時隨地回看，甚至是多次回看。而現階段各大廣播電視平臺也越來越注重對這方面的建設，受眾通過這些平臺也可以更快地進行相關操作。

3 數字音頻技術在廣電工程中的優缺點

3.1 數字音頻技術的優點

（1）便于音頻信息的采集與編碼。在廣電工程中，最基本的工作內容就是及時地對音頻信息進行采集與編碼，在此過程中，數字音頻技術的應用使得這個工作變得簡單起來，其能夠實現實時信號傳送和相關指令的更改。在實際操作過程中，由于設備或者網絡的原因，可能會出現卡頓現象，音頻的波形可能會發生細微的改變，此時采集的音頻可能會不準確，因此需要對波形進行分析，之后再進行其他操作。在采集完相關音頻信息后，還要完成對這些音頻信息的編碼工作，為了保證數字信息的準確性，在編碼過程中需要對音頻信息進行二次采集，并做相應的處理工作，這是其優勢[5]。

（2）增加音頻文件儲存量。傳統音頻技術在音頻資料儲存上存在較大的問題，那就是音頻資料占據了較多的儲存空間，如膠片和磁盤是傳統的儲存音頻最常見的介質，這些介質除了儲存音頻信息有限，介質本身也占據了較多的空間，隨著時間的推移，遇到潮濕或者高溫的情況，會面臨信息全部或部分丟失，不利于保存，同時也不利于具體音頻資料的查找。而數字音頻技術的出現就有效解決了這個問題，通過網絡和云端技術的結合，可以儲存大量的音頻資料，并且還可以備份，當丟失的音頻資料時能及時使用備份資料，能實現音頻資料的實時分享、傳輸和查找。

（3）提高信號處理質量。從物理角度講，20～20 000 Hz是人耳可以接收到的聲音范圍，數字音頻技術通過后期處理，能夠生成適合人耳收聽范圍的音頻，同時也提高了受眾的音頻接收質量。對于一些對聲音要求質量很高的音樂類和語言類的節目來說，數字音頻技術還可以實現多軌道操作，通過增加音頻軌道可以提升節目的質感，增強觀眾的視聽感受。數字音頻技術應用于節目中的工作流程大致可以概括為兩個步驟：一是數字音頻技術可以準確地識別出人聲、背景聲和音樂聲，然后把這些聲音分別錄入到系統中；二是根據節目需求對需要修改的音頻進行準確定位，在短時間內就可以找到需要處理的音頻，大大節省了節目制作的時間。

3.2 數字音頻技術的缺點

（1）各種輔助設備成本增加。雖然數字音頻技術在廣電工程中優勢明顯，但由于該技術不能單獨使用，需要有其他設備的輔助才能正常運轉，這就加大了其使用成本。廣播電視工程是一個專業性極強的領域，因此數字音頻技術的輔助對接設備也必須專業，例如，為了提升音質，需要話筒、壓縮器等更為專業的設備支持，這就加大了額外的資金投入。

（2）數字音頻技術的參數存在誤差。在我國，數字音頻技術在廣電工程中主要用到3種技術，但這些技術的參數標準都存在不同程度的誤差，雖然不會對最終呈現效果產生太大的影響，但是會對節目的最終呈現效果帶來一定的影響。如采用頻率，也就是在一秒鐘內收集信號的次數，奈奎斯特采樣理論是采樣頻率的參考標準，只有接近這個參考標準的采樣頻率才能最大限度地還原原有聲音信號，然而在實際采樣過程中，往往會受到外界因素的影響，給實際采用工作帶來一定的誤差。

（3）編碼算法可能會丟失信息。音頻編碼主要運用ISO和MPEG技術，這兩種技術可以最大限度地保證聲音效果，但是這也意味著需要更大的儲存空間，為了解決這一問題，就需要運用全新的壓縮編碼技術。與此同時，其弊端也顯現出來，由于這種技術的工作特點，在運行過程中會對數字信號進行壓縮處理，這就會導致一部分信息丟失。

4 數字音頻技術在廣電工程中的具體應 用途徑

4.1 雙向廣電技術的應用

這里講的“雙向”是產品內容與個體之間的互動性，在廣電工程領域中，就是實現廣電部門與用戶之間的互動，而要想實現二者之間的良好互動就需要雙方保持良好的溝通。隨著未來數字音頻技術的不斷創新與發展，其更能夠在提升廣播電視節目收視率方面做出貢獻，實現真正意義上的有效互動。

4.2 數字音頻技術在廣電工程中的實際應用

為了進一步提升廣播電視節目質量和用戶體驗值，就必須制定標準，只有理論和技術都達到標準化要求，才能對其進行標準化的研究，而這也是未來數字音頻技術和廣電技術的發展方向。

4.3 后期制作技術的應用

各種廣播電視節目離不開后期制作技術，而現代的后期制作主要用到了數字音頻嵌入技術，這也是廣播電視節目后期制作中最重要的技術之一。在廣電工程領域中，數字音頻技術成為了后期制作技術的重要組成部分，在后期剪輯中發揮了十分重要的作用。當前，人們時刻面對著各種網絡媒體，每人每天在各種網絡媒體上花費大量的時間和精力，在此過程中，人們無時無刻都在享受著數字嵌入技術帶來的便利。數字音頻技術隨著后期剪輯技術的不斷發展也得到了充分的發展，這不僅提高了數字音頻技術的使用質量，其相應的技術成本也降低了不少。

5 數字音頻技術在廣電工程中的技術應 用要點

5.1 前期調試準備工作

為了保證使用效果，減少工作中出現失誤的概率，任何一項技術在實際投入使用前，都需要對其功能和具體參數指標進行嚴格的測試和調試。數字音頻技術也不例外。電纜對數字音頻技術的影響是主要方面，一般來講，電纜的電阻為50～70 Ω，這就可以保證數字信號傳輸的完整性，因此在測試時應主要注意電纜的情況，電纜的延時和阻抗是主要測試部分，要確保其質量達標達到使用標準。

5.2 定期檢查維修

在實際使用過程中，數字音頻系統內部結構會發生不同程度的變化，所以要想更好地確保數字音頻技術正常使用，必須要定期追蹤其具體使用的情況。定期對系統進行故障檢測并及時維修，確保駐波比在一個合理的范圍。要想準確及時地檢測出故障，需要使用一些現代科學技術，如人工智能技術。檢查與維修工作是更好地運用數字音頻技術的保障，因此檢修人員需要嚴格落實每次的檢測與維修工作。

5.3 做好日常維護工作

數字音頻系統在投入使用后較容易地受到外界的干擾，如電壓和氣溫等，這就大大降低了使用體驗，更嚴重的還會發生故障。因此為了減少故障的發生的次數，在日常使用過程中就要做好相關維護工作，尤其是電源這個特殊的部件。

6 數字音頻技術在廣電工程中未來的發 展趨勢

近些年，各種新型媒介對廣播電視等傳統媒介產生了不小的沖擊，廣播電視領域為了應對這些挑戰，就不得不跟隨相關技術發展的步伐，而數字音頻技術就是其中的一種。該技術在廣電工程中應用較為廣泛，對廣播電視的播出系統和運行系統起到支撐作用，應用價值較大。為了使數字音頻技術持續為廣電工程發力，后期應加大對數字音頻技術的研發力度，尤其是加強對數字接口的研究工作，使其在不斷的研發過程中功能日趨完善。相關研發人員要密切關注國內外數字音頻技術的最新研發動態，必要時借鑒國外先進的技術和經驗，推動數字音頻技術不斷向前發展。

7 結束語

數字新媒體時代，數字音頻技術在廣電工程中的作用越來越重要。隨著我國廣電工程的發展，數字音頻技術在廣電工程中的應用范圍也越來越廣，在廣電工程領域發揮了重要的作用。為了能夠更好地使用數字音頻技術，需要了解其工作原理，并結合廣電工程的實際需求確定未來技術的主攻方向。■