數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)

梁玉文

（作者單位：臨洮縣洮陽(yáng)鎮(zhèn)文化旅游服務(wù)中心）

信息化時(shí)代背景下，數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是未來(lái)廣播電視工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐。基于此，有必要進(jìn)行更加細(xì)化的數(shù)字音頻技術(shù)集成式開(kāi)發(fā)分析，對(duì)數(shù)字音頻技術(shù)的內(nèi)涵特征、基本分布優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及未來(lái)的集成式開(kāi)發(fā)應(yīng)用進(jìn)行全面研究，從而推動(dòng)廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展。

1 數(shù)字音頻技術(shù)及其構(gòu)造原理

數(shù)字音頻技術(shù)是利用信息化、數(shù)字化方法對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行多種模式編輯處理的技術(shù)，其具有信息時(shí)代的信號(hào)調(diào)制特征，能夠增加廣播電視信號(hào)存儲(chǔ)容量，提高廣播電視剪輯音頻的準(zhǔn)確度，提升廣播電視信息承載量。本質(zhì)上，數(shù)字音頻技術(shù)可以有效地根據(jù)數(shù)字化的特征，以信息化要素的注入為前提，將音頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為純數(shù)字型信號(hào)，提高數(shù)字音頻傳輸?shù)姆€(wěn)定性[1]。

在音頻信號(hào)由模擬信號(hào)向數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)制的過(guò)程中，涉及了音頻信號(hào)的一系列轉(zhuǎn)換。從數(shù)字音頻技術(shù)應(yīng)用原理來(lái)看，當(dāng)信息以音頻信號(hào)發(fā)出之后，接收音頻信號(hào)的相關(guān)裝置會(huì)開(kāi)啟信號(hào)捕捉，音頻通過(guò)發(fā)射器發(fā)射出來(lái)之后，形成聲波信號(hào)進(jìn)行傳輸，聲波信號(hào)沿著信號(hào)通路進(jìn)行傳輸，通過(guò)各種聲波信號(hào)接收終端，實(shí)現(xiàn)聲波的持續(xù)接收。聲波被終端接收器接收之后是一串?dāng)?shù)字化的編碼，相關(guān)人員需要對(duì)數(shù)字化的編碼進(jìn)行解碼，通過(guò)解碼將聲波轉(zhuǎn)化為具體信息要素[2]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這種解碼過(guò)程也由原來(lái)的模擬信號(hào)解碼轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)解碼。數(shù)字信號(hào)解碼具有穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特征。如今，越來(lái)越多的音頻信號(hào)處理器均是由數(shù)字化音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，這大大促進(jìn)了音頻信號(hào)的穩(wěn)定性和音質(zhì)的完好性，提高了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，促進(jìn)了廣播電視信號(hào)的高質(zhì)量接收[3]。

2 數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的集成式開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能

2.1 增加了廣播電視信號(hào)存儲(chǔ)容量

進(jìn)入數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展階段，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步及數(shù)字化技術(shù)對(duì)音頻信號(hào)改造能力的大幅度提升，數(shù)字音頻技術(shù)的信息承載能力也大大提升。數(shù)字音頻技術(shù)提高了數(shù)字音頻軌道密度，增大了數(shù)字信號(hào)音頻軌道的容量[4]，使得數(shù)字音頻信號(hào)可以在更大空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)制壓縮，從而大大增加了廣播電視信號(hào)存儲(chǔ)量，使得單位空間內(nèi)的信號(hào)數(shù)量持續(xù)加大，信號(hào)密度不斷上升，信號(hào)可利用效率大幅度增加，有利于廣播電視信號(hào)的無(wú)線傳輸。如今，數(shù)字音頻信號(hào)均可在信號(hào)傳輸頻段上實(shí)施多段位傳輸、多終端接收，這大大拓展了數(shù)字音頻軌道的使用范圍，使得數(shù)字音頻軌道接收信號(hào)的能力得到明顯提升，數(shù)字音頻作用于音頻軌道的頻譜范圍全面擴(kuò)展，進(jìn)而使數(shù)字音頻信號(hào)可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的廣泛覆蓋。

2.2 提高了廣播電視剪輯音頻的準(zhǔn)確度

新型數(shù)字化音頻技術(shù)進(jìn)一步提高了廣播電視音頻信號(hào)的精確度。在音頻剪輯方面，通過(guò)使用數(shù)字信息技術(shù)形成數(shù)字信號(hào)，可以大幅度優(yōu)化數(shù)字音頻信號(hào)的辨識(shí)度，數(shù)字音頻信號(hào)由此可以構(gòu)建較高精確度的信號(hào)頻段。利用數(shù)字化廣電信號(hào)轉(zhuǎn)制過(guò)程，可將碎片化的音頻信號(hào)作累積處理，累積形成模塊化音頻信號(hào)，進(jìn)而確保音頻信號(hào)的信息要素有效擴(kuò)展。有利于精準(zhǔn)實(shí)施音頻信號(hào)剪輯、調(diào)試、切割，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的多樣化利用。特別是與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)可以精準(zhǔn)剪輯音頻，使得音頻的結(jié)構(gòu)分布更加均衡，音頻片段自由組合的能力大大增強(qiáng)，人們?cè)诓煌蔚穆暡ㄌ幚砗蛶瑪?shù)確定上，可以有更多選擇性，也同樣使音頻幀更加緊密，音頻結(jié)構(gòu)分布更加合理[5]。

2.3 提升了廣播電視信息承載量

隨著數(shù)字化音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)應(yīng)用，廣播電視信息承載量得到提升。特別是數(shù)字技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)應(yīng)用，提升了音頻信息的信號(hào)容量，使得數(shù)字音頻電磁波的信號(hào)波載量大幅度提升。數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用使得廣播電視的信息承載量明顯增大。傳統(tǒng)的模擬音頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中易受到干擾，而數(shù)字音頻信號(hào)則可以通過(guò)編碼和解碼的方式，將多個(gè)音頻信號(hào)通過(guò)復(fù)用技術(shù)合并在一起，從而實(shí)現(xiàn)多路音頻信號(hào)傳輸。這樣一來(lái)，廣播電視節(jié)目的信息承載量就可以得到大幅提升，能夠滿足用戶的多樣化需求。這種信號(hào)合并主要是通過(guò)信號(hào)壓縮實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)制壓縮，可以增強(qiáng)數(shù)字音頻信息載荷，提高數(shù)字音頻信息擴(kuò)容空間，使得以數(shù)字化信號(hào)傳播為基本原理的音頻信號(hào)呈現(xiàn)出疊加存儲(chǔ)特征，大大增強(qiáng)了數(shù)字音頻信號(hào)資源的匹配度、針對(duì)性和儲(chǔ)藏容量，提高了數(shù)字音頻技術(shù)對(duì)整體數(shù)字信號(hào)的承載量，總體上使廣播電視信息存儲(chǔ)容量也進(jìn)一步提升[6]。

3 廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)

3.1 數(shù)字化調(diào)音臺(tái)的集成式開(kāi)發(fā)

數(shù)字化廣電技術(shù)方法的嵌入式利用，使數(shù)字調(diào)音臺(tái)的集成式開(kāi)發(fā)成為可能，數(shù)字音頻技術(shù)擴(kuò)大了廣播電視工程中數(shù)字化調(diào)音臺(tái)的應(yīng)用范圍[7]。實(shí)踐中，可以利用數(shù)字調(diào)音臺(tái)，基于數(shù)字化自動(dòng)控制和精準(zhǔn)識(shí)別、精準(zhǔn)調(diào)制為基準(zhǔn)，提高調(diào)音態(tài)度頻率，一般需要將數(shù)字調(diào)音臺(tái)的固定頻率調(diào)制在25～30 000 Hz，要保障頻響的不均勻度小于±1～2 dB，總的諧波失真小于0.015%。這樣數(shù)字音頻技術(shù)極大地?cái)U(kuò)展了調(diào)音臺(tái)調(diào)音的準(zhǔn)確度和調(diào)音的可選擇范圍，相對(duì)于傳統(tǒng)型的信號(hào)調(diào)音臺(tái)而言，這種數(shù)字調(diào)音臺(tái)能夠滿足觀眾多樣化的數(shù)字信號(hào)調(diào)制需求，實(shí)現(xiàn)不同音頻信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)信號(hào)的精準(zhǔn)接收，能夠很好地確保聲音信號(hào)的相互協(xié)調(diào)。

3.2 數(shù)字信號(hào)的接收開(kāi)發(fā)

數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)應(yīng)用可以提升廣播電視工程中數(shù)字信號(hào)的接收能力。原來(lái)的數(shù)字音頻模擬信號(hào)傳輸與接收程序中，模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生顯著的衰減，在音頻上限20～25 Hz處，其衰減約為-0.7～0.9 dB，這會(huì)導(dǎo)致其遇到其他信號(hào)干擾時(shí)可能出現(xiàn)信號(hào)失真、信息丟失[8]。

所以，可以在廣播電視中使用數(shù)字信號(hào)集成開(kāi)發(fā)模式，嵌入數(shù)字信號(hào)音頻集成式開(kāi)發(fā)的電路模型（見(jiàn)圖1），這樣數(shù)字信號(hào)形成的音頻傳輸系統(tǒng)能夠大大增強(qiáng)信號(hào)傳輸中的信息接收能力、信號(hào)抗干擾能力，從而實(shí)現(xiàn)廣播電視傳播信號(hào)與接收終端之間的信息匹配機(jī)制，提高數(shù)字信號(hào)信息承載效率，加大數(shù)字信號(hào)的脈沖強(qiáng)度，在音頻上限20～25 Hz處，其僅衰減約為-0.3～0.4 dB，從總體上提高了數(shù)字音頻技術(shù)信號(hào)多通路、大容量傳輸?shù)男躘9]。

圖1 數(shù)字信號(hào)音頻集成式開(kāi)發(fā)的電路模型

3.3 數(shù)字信號(hào)的防偽開(kāi)發(fā)

廣播電視工程集成式開(kāi)發(fā)中數(shù)字音頻技術(shù)的集成式開(kāi)發(fā)應(yīng)用，可以推動(dòng)廣播電視工程中數(shù)字信號(hào)的防偽功能大幅度優(yōu)化。以往的原有模擬信號(hào)傳輸模式發(fā)出的信號(hào)波由于受到外部其他信號(hào)波的變化影響，對(duì)于信號(hào)傳輸中的差異化信號(hào)處理識(shí)別相對(duì)不穩(wěn)定，也就造成傳統(tǒng)的模擬信號(hào)防偽能力大大弱化，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)模擬信號(hào)中防偽能力落后。

一般可以在數(shù)字音頻信號(hào)中嵌入數(shù)字水印，提高音頻信號(hào)接收的不可逆性。在數(shù)字音頻信號(hào)傳輸時(shí)，數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)給傳輸?shù)囊纛l信號(hào)增加時(shí)域防偽水印，確保音頻數(shù)據(jù)在信息傳輸中產(chǎn)生防偽標(biāo)記，通過(guò)離散傅立葉變換等，進(jìn)行時(shí)域轉(zhuǎn)換，使得音頻波形出現(xiàn)過(guò)濾，減少信息泄露。這能夠很大程度上突破原來(lái)的信號(hào)破壞壁壘，保障音頻信號(hào)的防盜性能，促進(jìn)音頻信號(hào)的安全性。

3.4 數(shù)字音頻信號(hào)的清晰度開(kāi)發(fā)

數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用可以提高廣播電視信號(hào)的清晰度。由于廣播電視工程中的數(shù)字音頻技術(shù)具有遠(yuǎn)端傳輸、抗干擾性強(qiáng)等相關(guān)特點(diǎn)，這就使數(shù)字音頻信號(hào)具有強(qiáng)大的信號(hào)承載能力，將數(shù)字音頻信號(hào)加大傳輸功率至22 000～24 500 Hz，可以使得廣播電視音頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中不至于因能量衰減而受到損害，最終確保音頻信號(hào)在信號(hào)接收設(shè)備接收到廣播電視信號(hào)時(shí)，具有高度的清晰化信號(hào)。而且這些信號(hào)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行清晰化的設(shè)計(jì)，更加自由地裁剪、復(fù)制、調(diào)用相關(guān)音視頻信號(hào)。特別是數(shù)字音頻信號(hào)在傳輸?shù)揭纛l信號(hào)接收終端時(shí)，終端接收器通過(guò)多通道信號(hào)接口對(duì)音頻信號(hào)全方位接收，進(jìn)一步提高了數(shù)字信號(hào)的清晰度。

3.5 音頻信息元素的共享式利用

數(shù)字音頻信號(hào)可在一定程度上大幅提高信號(hào)參數(shù)的壓縮空間，進(jìn)而確保更多的信號(hào)參數(shù)的壓縮與集聚，故通過(guò)這種數(shù)字化壓縮原理，可以形成大容量的數(shù)字音頻信號(hào)的共聚，擴(kuò)大音頻元素的共享空間。

具體來(lái)看，這一信號(hào)共享過(guò)程是通過(guò)壓縮數(shù)字音頻參數(shù)，隨后將壓縮信號(hào)上傳云端進(jìn)行存儲(chǔ)，然后參與共享應(yīng)用的。在云端，音頻信號(hào)通過(guò)參與形成公共信號(hào)共享觸發(fā)基機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)元素全面共享，音頻信號(hào)云端實(shí)時(shí)共享資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)廣播電視音頻信號(hào)跨平臺(tái)、跨時(shí)間、跨空間的無(wú)限應(yīng)用。

通過(guò)這一過(guò)程，音頻信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)推送的精確匹配、精準(zhǔn)畫(huà)像、個(gè)性化推薦，能夠?qū)⒁纛l信號(hào)內(nèi)容進(jìn)行分散分發(fā)，全面共享，實(shí)現(xiàn)云端與個(gè)性化接收裝置之間的有效對(duì)接，有助于促進(jìn)廣播電視音頻信號(hào)千人千面和內(nèi)容營(yíng)銷(xiāo)。

3.6 廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)拓展

隨著數(shù)字化研究的推進(jìn)和人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等數(shù)字信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音頻技術(shù)必然也會(huì)朝著高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)音頻技術(shù)、智能化數(shù)字音頻技術(shù)的方向發(fā)展。

高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)是數(shù)字音頻技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向之一。高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行更高精度的采樣和編碼，從而實(shí)現(xiàn)更高保真度和更高還原度的音頻信號(hào)。同時(shí)，高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更高的動(dòng)態(tài)范圍和更低的噪聲水平，從而提高音頻信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。隨著數(shù)字音頻技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，高清晰度數(shù)字音頻技術(shù)將會(huì)成為數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的主要應(yīng)用方向之一。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)是數(shù)字音頻技術(shù)未來(lái)的另一個(gè)發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)可以將音頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程音頻傳輸和遠(yuǎn)程音頻處理。這樣一來(lái)，廣播電視工程中的音頻處理和傳輸就可以更加靈活和便捷，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程音頻采集、混音和處理等功能。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字音頻技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的分布式處理和多點(diǎn)傳輸，從而提高音頻處理和傳輸?shù)男屎挽`活性。虛擬現(xiàn)實(shí)音頻技術(shù)可以通過(guò)定位和聲音處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加逼真和立體的音效，讓用戶感受到身臨其境的感覺(jué)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)音頻技術(shù)將會(huì)成為數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的重要應(yīng)用方向之一。智能化數(shù)字音頻技術(shù)可以結(jié)合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的自動(dòng)處理和優(yōu)化，從而提高音頻信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)數(shù)字音頻技術(shù)的應(yīng)用提升了廣播電視的音頻信號(hào)容量，提高了剪輯音頻的清晰度，使得廣電音頻信息要素的存儲(chǔ)容量不斷拓展，優(yōu)化了廣電信號(hào)的傳輸效率。同時(shí)，廣電音頻技術(shù)也拓展了數(shù)字調(diào)音臺(tái)的應(yīng)用空間，為廣播電視音頻技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。