廣播電視數字音頻技術研究

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1音頻信號的數字化轉換基本原理

信號的數字化就是指將連續變化的模擬信號轉換為離散的數字信號，這個過程一般需要采樣、量化和編碼三個步驟，被稱為“數字化的三部曲”。首先，采樣是以適當的時間間隔觀測模擬信號波形幅值變化的過程，也就是在時間上將模擬信號離散化，只要滿足一定的采樣條件，那么由這些時間上離散的樣本值序列便可以恢復到原來的模擬信號，所以在采樣過程中不會造成模擬信號信息的損傷和丟失。其次，量化是用有限個幅度值近似原來連續變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為有限數量、有一定時間間隔的離散值，通俗點的理解就是對信號幅值歸整到與其接近的整數標度。需要明確的是，量化既然是通過四舍五入的方式對幅值進行歸整，那么就一定會產生誤差，由此產生的失真即為量化失真，也叫做量化噪聲并用信噪比進行衡量。最后是編碼，要知道采樣、量化之后的信號還不是規定意義上的數字信號，還需要將其轉換為數字編碼脈沖，將已經歸整之后的信號幅值以二進制數碼序列表示出來。這個數字化的過程又叫做脈沖編碼調制技術，通常通過模/數（A/D）轉化器實現，對于音頻來說，A/D轉化器是最重要的電路之一，對音質具有決定性的影響，在數字音頻的發展過程中具有極其重要的意義。廣播電視工程的不斷完善，與數字音頻的發展密切相關，作為廣播電視工程的重要組成部分，認識數字音頻技術的基本原理使對每一位廣播電視工作者的要求。

2數字音頻的壓縮編碼設置

廣播電視工程的發展壯大，聲音作為三要素之一，發揮著至關重要的作用，所以認識和了解數字音頻壓縮編碼的工作機理，對于從本質上提高廣播電視工程質量具有深刻的意義。自然界中的音頻信號是模擬信號，所以經過數字化處理后的音頻信號必須依然還原成為模擬信號，最終才能轉換為聲音被人們獲知?，F階段常見的數字音頻編碼技術可以分為以下幾類。

2.1波形編碼

直接對音頻信號的波形采樣值進行處理，通過靜音檢測、預測等手段進行壓縮編碼，這種方法保留了信號原始值的細節變化，從而可以詳盡的記錄信號各種過渡特征，具有極大的兼容性，可以適用于任意類型的數字聲音，并且算法簡單，較為容易實現，是一項很成熟的編碼技術。

2.2參數編碼

這種編碼技術最初主要在語音編碼和音樂作品的合成中使用，近幾年隨著編碼技術的不斷提升，參數編碼逐漸擴展到整個音頻信號的編碼，主要應用在低數碼率的音頻編碼中，這是因為它可以應用感知模型把音頻信號分解成不同的信號部分，然后在對每個部分的內容用適當的模型參數描述出來，并不要求原波形與重建波形形狀一致。

2.3混合編碼

兼具波形編碼和參數編碼的特征，一方面對聲音信號建立描述模型并對模型參數進行計算和編碼，另一方面也對音頻信號的原始波形與重建波形之間的誤差進行編碼，修飾二者之間的波形形狀。在廣播電視工程中，由于音頻信號數字化后可以避免模擬信號容易受噪聲和干擾的影響，所以工作人員可以適當的擴大音頻的動態范圍，利用計算機進行數據處理，在聲音不失真的條件下實現遠距離傳輸，并配合圖像、視頻等其他媒體信息進行多路使用。

3數字音頻技術在廣播電視工程中的實際應用

3.1數字音頻工作站的基本概述和作用

簡單來說，數字音頻工作站是指可以輸入、輸出音頻信號并能實現加工處理的計算機。但從專業角度來說，數字音頻工作站是一種集計算機、多軌道錄音機、非線性編輯、調音臺、效果器等功能為一體的全面數字音頻錄播設備。廣播節目制作是廣播電視工程中的重要環節，數字音頻工作站的出現和使用，改變了傳統的錄制與播出分離的模式，使錄播實現一體化，即節目錄制、編輯、方音和播出控制融為一體，從而大大簡化了錄播系統。目前，數字音頻工作站已經逐步應用到廣播節目制作、播出、管理以及系統的控制等各個環節，極大的節省了人力物力，提高了廣播電視節目的質量，同時也實現了資源共享化，具有操作簡單、編輯方便、播出及時安全等等優勢，已經成為廣播電視工程數字化、網絡化的關鍵性設備之一。

3.2數字音頻工作站的主要功能

（1）具有專業水準的音質錄入和播放功用，由于數字音頻工作站的設備齊全，功能強大，所以具備錄入專業級要求的音樂作品。這對于廣播電視工程中提高音質來說是極其便捷的方式，大大提高廣播電視節目的音頻質量。（2）錄音、放音與聲音合成，數字音頻工作站是數字音頻技術的整合統一，在音頻工作站中進行錄音放音與合成，和制作普通多軌道節目的工作流程一樣，甚至大大減少了節目制作的時間。而且，數字音頻工作站可以直接聽到多軌道的聲音，并且直觀的反應在DAW屏幕上的彩色信號波形中，操作簡單直接。記憶功能還能自動編號和存儲，為后期的節目制作留出極大的余地，是廣播電視節目工程中必不可少的重要設備。（3）先進的音頻剪輯功能，對于錄制好的聲音素材，音頻工作站能夠進行刪除、復制、移位、拼接、效果等等操作。而在這類操作的進行時，還可以準確、細致和快速的完成，大大提高了編輯工作的質量和效率。并且在廣播節目剪輯中，音頻工作站在操作者直接找到剪輯點之后，便會自動化的進行電平調整和剪輯預放，使操作者得心應手。

4總結

利用數字技術和網絡技術變革廣播電視行業，不但使信道資源利用率大大提高，并且在根本上改變了廣播電視媒體的形態、內容和服務方式。數字音頻技術身為多媒體行業的重要組成部分，研究人員應該不斷探索不斷創新，為促進廣播電視領域的發展作出貢獻。

作者:張宗健 單位:霸州電視臺

參考文獻

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