多媒體數字化技術在廣播電視工程中的應用解析

摘要：多媒體數字化技術將文本、圖像、音頻、視頻等轉換為計算機可處理的二進制代碼，實現信息的全方位處理。其發展經歷從探索到應用再到互聯網及移動互聯網多個階段，現正處于融合創新期。在廣播電視工程中，該技術涵蓋硬件、軟件、數據壓縮編碼、多媒體數據庫及通信技術等多方面，提升節目制作效率與質量，優化傳輸流程，提升用戶體驗。具體應用包括數字攝像錄音設備、非線性編輯、虛擬演播室、數字壓縮、數字電視廣播及智能電視多屏互動等。

關鍵詞：多媒體數字化技術 廣播電視工程 運用

隨著科技的飛速發展，多媒體數字化技術已成為廣播電視工程不可或缺的一部分。這項技術不僅改變傳統廣播電視的制作、傳輸和接收方式，還提升節目的質量和觀眾的觀看體驗。本文將深入探討多媒體數字化技術的定義、發展歷程、基本構成，以及它在廣播電視工程中的應用，旨在揭示多媒體數字化技術如何推動廣播電視行業的創新與進步。

一、多媒體數字化技術的定義

多媒體數字化技術是一種以數字化為基礎的技術，它將文本、圖像、音頻、視頻、動畫等多種媒體信息轉換為計算機能夠識別和處理的二進制數字代碼，并進行采集、處理、存儲、傳輸和展示。該技術強調多種媒體信息的融合處理，將不同形式的信息有機結合，形成豐富多樣的信息表現形式。同時，多媒體數字化技術具備交互性，使用戶能夠與多媒體系統互動，主動選擇和控制信息的展示方式與內容。此外，它具有系統集成性，能夠對信息進行多通道統一獲取、存儲、組織與合成，將不同類型的媒體信息及相關處理技術、設備等集成為一個完整的系統，如多媒體計算機系統。

二、多媒體數字化技術的發展歷程

多媒體數字化技術的發展歷程始于20世紀60—70年代。當時計算機技術剛起步，人們開始嘗試利用計算機進行簡單的二維圖像處理，并初見廣播、出版和計算機三者融合發展電子媒體的趨勢。進入80年代，隨著Apple公司推出Macintosh機引入位映射概念，以及飛利浦和索尼聯合推出CD-I、RCA公司推出DVI等技術和產品，多媒體數字化技術從概念走向實際應用。90年代，互聯網的普及為多媒體數字化技術提供重要傳播平臺，多媒體市場協會建立MPC技術規范，推動多媒體計算機的標準化發展。21世紀初期，移動互聯網興起，智能手機等移動設備性能提升，網絡帶寬增加，人們可以隨時隨地獲取和分享多媒體信息，數字視頻技術也取得顯著發展。而今，進入21世紀20年代，多媒體數字化技術正處于融合創新階段，與人工智能、大數據、5G、VR/AR等技術深度融合，推動智慧廣電等領域的快速發展[ 1 ]。

三、廣播電視工程的基本框架與需求

（一）廣播電視工程的基本框架

廣播電視系統結構復雜，涵蓋節目制作、傳輸和接收三環節。制作端通過攝像、錄音獲取素材，經剪輯、特效處理后形成節目。傳輸環節采用衛星、有線、無線方式，分別具備覆蓋廣、穩定高質、靈活便捷的特點。接收端觀眾通過電視接收機、機頂盒等設備接收并呈現視聽內容[ 2 ]。

（二）廣播電視工程對技術的需求

廣播電視工程對技術有多方面需求。在畫質和音質方面，它追求高質量的圖像和音頻表現，從標清到超高清的畫質提升，以及高保真、環繞聲的音質效果，滿足觀眾對沉浸式視聽體驗的需求。這依賴于先進的編碼技術、圖像處理算法及高質量的音頻采集、編碼和播放設備。同時，廣播電視節目需要實時傳輸，對傳輸系統的實時性和穩定性有著嚴格要求，通過采用冗余傳輸、糾錯編碼等技術確保信號穩定快速傳輸，并在節目制作過程中實現實時處理。此外，隨著觀眾需求的多樣化，廣播電視工程還在追求更高的交互性與個性化，利用雙向傳輸技術實現觀眾與節目的信息交互，并通過大數據分析和人工智能技術為觀眾提供個性化的節目推薦[3]。

四、多媒體數字化技術在廣播電視工程中的應用

（一）節目制作中的數字化技術

在廣播電視節目制作現場，利用數字化技術可以全方位提升節目制作質量與效率。利用專業級數字攝像機的大尺寸CMOS圖像傳感器，能精準還原從明亮高光到深邃陰影的廣闊動態范圍，數千萬像素使其支持4K乃至8K分辨率拍攝，可清晰呈現人物發絲、物體紋理等細微畫面。數字錄音設備采用高靈敏度電容式麥克風，以24bit量化深度和96kHz采樣頻率采集音頻，借助內置自適應降噪算法，有效過濾風聲、人群嘈雜聲等環境噪音，在音樂節目錄制中能精準捕捉樂器音符與演奏者的細微情感。非線性編輯軟件Adobe Premiere Pro，讓編輯人員可在時間線上對視頻、音頻素材隨機排列剪輯，通過素材箱按場景、鏡頭類型、人物等標簽對海量素材分類管理，方便快速查找；利用GPU加速技術可實時預覽3D立體轉場、色彩校正、動態圖形添加等復雜特效與轉場效果，且在編輯高清、超高清視頻時，通過代理剪輯功能，先使用低分辨率素材快速編輯，再替換高分辨率素材渲染輸出，大大縮短制作周期。虛擬演播室通過在攝像機上安裝傳感器，運用實時跟蹤系統對主持人位置、動作進行毫米級精度捕捉，計算機圖形軟件Unreal Engine根據這些數據實時生成虛擬背景，背景光影效果會隨虛擬光源與主持人位置關系動態變化，呈現逼真視覺效果，在制作科幻類節目時，能以低成本創建浩瀚宇宙、未來城市等奇幻場景，主持人與虛擬元素互動，通過摳像技術將真實人物與虛擬背景完美融合，為觀眾帶來沉浸式視覺體驗。

（二）節目傳輸中的數字化技術

在節目傳輸中，數字化技術全方位優化傳輸流程與效果。數字壓縮技術方面，前端系統的視頻編碼器采用H.265編碼標準，相比傳統H.264，在相同畫質下碼率可降低30%—50%，通過深度挖掘視頻幀內空間冗余和幀間時間冗余，像對連續人物講話視頻分析相鄰幀細微差異，僅對變化部分編碼，減少數據量，音頻則采用AAC格式，在保證音質前提下高效壓縮，并在傳輸時根據網絡帶寬實時變化，利用自適應碼率調整技術確保節目流暢，網絡擁堵時自動降低碼率防止畫面卡頓。數字電視廣播系統里，前端高性能復用器將多個編碼節目流按MPEG-2傳輸流（TS）格式復用成復合數據流，同時經加擾技術加密保障信號安全；衛星傳輸依靠大功率轉發器將數字信號調制到特定頻段發送至地球同步軌道衛星后轉發到地面接收站，實現偏遠地區的廣泛覆蓋；有線傳輸運用光纖同軸混合網（HFC），光纖負責骨干網絡高速傳輸，同軸電纜入戶，借助DOCSIS協議實現數據雙向傳輸，支持用戶視頻點播、互動投票等；無線傳輸利用地面數字電視廣播（DTMB）技術，通過發射塔為城市移動用戶提供實時新聞、體育賽事直播，用戶可通過車載電視、手機接收。融合傳輸技術借助智能調度系統，依據用戶地理位置、網絡接入方式和實時網絡狀況自動選擇最優傳輸路徑，如城市固定用戶優先享受有線網絡高清、超高清節目服務，移動用戶則切換至無線傳輸網絡，并依移動速度和信號強度動態調整參數，偏遠山區以衛星傳輸為主結合無線補點技術確保信號無死角覆蓋，還通過內容分發網絡（CDN）將熱門節目內容緩存到離用戶最近節點，減少傳輸延遲，提升觀看體驗[4]。

（三）節目接收與呈現中的數字化技術

在節目接收與呈現領域，數字化技術較大地提升用戶體驗。數字電視接收機內置如聯發科芯片方案的高性能解碼芯片，可快速解碼H.265、VP9等多種數字電視信號格式，通過圖像處理引擎的超分辨率算法，將低分辨率視頻提升至高清甚至超高清畫質；音頻處理上支持杜比全景聲、DTS：X等多聲道音頻格式解碼，借由多個揚聲器或虛擬環繞聲技術營造沉浸式音頻環境，且搭載安卓TV等智能操作系統，用戶能在應用商店下載視頻播放器、游戲、學習軟件等各類應用，還可實現與智能家居設備的互聯互通。采用OLED或QLED顯示技術的電視，能逼真呈現畫面細節，從夜晚星空到陽光下的絢麗色彩；高刷新率屏幕如120Hz甚至240Hz刷新率，配合運動補償技術（MEMC），在播放體育賽事、動作電影等高速運動畫面時，有效減少拖影和模糊，讓畫面流暢呈現。多屏互動技術通過Wi-Fi直連或藍牙技術，實現電視與手機、平板電腦等移動設備的連接，方便用戶將手機上的照片、視頻一鍵投屏到大屏分享；智能電視借助語音識別芯片和人工智能算法實現語音控制，用戶說出節目名稱、頻道、音量控制、畫面切換等指令即可快速響應，同時通過大數據分析用戶觀看歷史和偏好，為用戶自動推送相關電影、電視劇等，滿足個性化收視需求。

五、結語

綜上所述，多媒體數字化技術對廣播電視工程至關重要，它提升節目制作效率與質量，優化傳輸效果，并增強用戶體驗。隨著技術進步，多媒體數字化技術將繼續推動廣播電視行業智能化、個性化和沉浸式發展，為觀眾帶來更豐富、更高質、更便捷的視聽享受。

參考文獻：

[1] 馬凱琦. 多媒體數字化技術在廣播電視工程中的應用[J]. 聲屏世界，2020（17）：63-64.

[2] 范光鵬. 基于數字化技術的廣播電視無線覆蓋方法研究[J].電視技術，2024，48（9）：130-132，136.

[3] 劉宇翔. 數字化技術在廣播電視節目制作中的應用研究[J].新聞研究導刊，2024，15（12）：128-131.

[4] 秘仁凱.多媒體計算機技術在廣播電視工程中的應用[J]. 電聲技術，2023，47（4）：99-101.

（作者欒澤政系青島市城陽區廣播電視中心高級工程師）

責任編輯：田可心