浅谈数字音频技术在广播电台的应用

2011-12-30陈春杰

中国新技术新产品 2011年7期

陈春杰

（内蒙古广电局科右中729发射台,内蒙古兴安盟 029400）

在广播系统中，从声音节目的录制、编播、传送、直到接收和重放这样一条长链中，任何一个环节都受到音频技术的制约，这种制约形成了对最终收听效果的影响。随着现代音频技术的发展，特别是在数字音频技术发展之后，一方面数字音频设备作为消费品进人家庭，倒如CD唱片，使得人们对节目欣赏的水准提高了。另一方面由于数字音频技术的研究和发展，促进了模拟音频技术的发展，使家用音响设备的性能有了大幅度提高，甚至与专业设备相差无几。在选种情况下，为保证广播听众获得良好的收听效果，电台除考虑充分发挥现有设备的性能外，技术更新也应列入考虑的范围。

1 数字音频技术的概念

数字音频技术，实际上就是以音频工程所包括的内容作为研究对象的数字技术。或者说是数字技术在音频领域中的应用，包括拾音、录音，存贮、传送、以及重放等许多方面，数字音频技术除了具有纯技术性的问题外，还具有必须满足人们听觉要求的主观性的一面。前者，作为技术的实现手段，与数字技术的发展紧紧地联系在一起后者强调出数字音频技术不同于一般数字技术的特殊性，是为谱足人的听觉要求服务的，必须满足人耳听觉的高保真准则。

从当前的数字进展来说，我们可以发现从声音的拾取到重放，只有传声器和扬声器这两种界面设备的数字化尚未能这封实用水平，而其它的环节都已实现了数字化，并且就数字化所提供的性能来说.它使信号的动态范围信噪比、抖晃频响特性及瞬态特性等各方面都获得了较大的改善，而且从使用的灵活性、精确性方面也得剜了大大地提高，特别是自动编程所提供的变换技术，使录音师能够保证在及时地完成各种操作的情况下，可以腾出更多的时间来把握对作品的整俸处理。利用数字音额技术还可以对旧的录音、或有差错的录音进行翻新、修改。还可以用于台成垒新的音响，例如现在的数字合成器和数字鼓机等。利用数字音频技术，还可以进行信号分杯寻找适用的音响，增强音响的艺术表现力。

2 数字音频广播系统的基本组成和关键技术

数字音频广播系统与数字通信系统的组成非常相似.也可以说.数字音频广播是一点对多点的数字通信系统。数字音频广播的关键技术主要有三个方面.数字音频信号的压缩编码，高速数据信号的无线传输和组网技术。

2.1 数字音频信号的压缩编码

将音频信号用线性PCM进行数字化后，其码率约为700kbit／S。例如CD的抽样率为44.1kHz，每抽样用16bit字长表示，其码率为705 6kbit／S，一路立体声信号的码率达到1411.2kbit／S。这样高的码率在传输时需要很宽的频带，在存储时需要很大的存储容量，这将大大限制数字化音频的应用，也很难实现数字音频广播。为了解决这个问题，需要采用压缩编码技术，在基本保证接近CD音质的情况下，有效地降低码率。

应用在数字广播(包括数字电视和数字音额广播)中的音频压缩编码技术有多种，它们都是基于人耳感觉特性来实现降低码率的目的。在这些编码方案中.利用了人耳的频率，时间遮蔽效应和对声音的定位特性。频率遮蔽效应是当频率接近、强度有明显区别的两个信号同时出现时，人耳只能感觉强度高的信号，而强度低的信号将被遮蔽，时间遮蔽效应是当一个强度比较弱的信号出现在强度比它强的信号之前或之后的一个时间区间内时，比较弱的信号将被遮蔽，显然被遮敝的信号不需要传送，从而降低了码率；人耳对声源定位时，对低频信号方向性不敏感，对高频信号的方向主要是从对包络的感觉判断，这些特性被用于降低立体声编码的码率。当然，这样处理损失了原始音频信号中的一部分，但因为这部分是感觉不到的或者是很不敏感的，因此它基本上不会影响声音的质量，从而既保证了音质，又降低了码率。应用在数字音频广播中的压缩编码方案主要有 MPEG-1／2 中的 LayerⅡ 、LayerⅢ和MPEG AAC等，使一路立体声的码率降低到192-96kbit／S，并且有可能继续降低，大大减少了对传输带宽和存储容量的要求，应该说压缩编码技术的发展是数字音频广播得以实现的基础。

3 数字调音台在广播电台中的应用

目前，数字音频信号处理调音台，可以得到所有传统调音台的功能。而频响、噪声、失真、串音等指标得到了很大提高，是模拟调音台无法比拟的。新型的数字调音台都具有数字切换矩阵功能。为了适应不同的操作方式和需要，控制面具有很多的形式，以适应节El或节El录制、制作和新闻编辑。数字调音台一大优点就是多通路，体积小。例如，内蒙古电台录音用的数字混音调音台TASCAM TM-D4000，有32个单声道加两个立体声输入、有8个输出口和6个辅助发送端，但却只有19个可见的推子。因为推子是被分为两层的，每层包含l6个推子。(如果需要也可扩展推子层；三层或四层；成为48路输入，64路输入等)。而多功能的显示则可以迎合直播室的需要。

数字调音台设置为多路模拟输入、输出及多路数字输入、输出。它可以同时分配至数字和模拟输出，尤其对直播调音台来讲更为重要。数字输出为主输出，模拟输出作为备份。另外，值得一提的是数字调音台除了具备A／D、D／A转换器外，它还设有虚拟通道(也有虚拟数字调音台)。虚拟通道是一个应用软件，可控制音频的所有功能，而不需要一个物理的控制界面。现在内蒙古电台直播室用的数字调音台Studer on-air一2000数字调音台上的对讲通道就是利用该台子上的第14虚拟通路来完成的。

4 数字音频在广播电台中的应用

随着电子技术的突飞猛进和计算机多媒体技术的发展，计算机早已应用到音频技术，数字音频工作站的问世开辟了音频数字广播的新纪元。有数字录制音频工作站；数字播出音频工作站；节目管理工作站等。数字音频工作站的主要组成部分及应用：

4.1 多轨数字硬盘录音：多达64轨甚至更多，可进行音乐语言等节目录音补录、搬轨及并轨使用，轨道可根据用户需要扩充。

4.2 精密数字编辑：备有高解像度计算机屏幕显示声音波形，可方便地确定编辑剪接点，它的图像波形编辑可让你听到、看到，可进行可变交叉淡化的精确波形剪辑。

4.3 无限的数字信号处理(DSP)能力：时间压缩和扩展、移动和变速、实时采样率变换、数字压缩、限幅、延迟、混响等。

4.4 全部的数字动态均衡、电平、声像及自动化播出系统。

4.5 作为计算机的数据存储器，能存储音频程序、数据配备，包括大容量硬盘、DAT、CD、MD等大容量信息源，可作母带存储，可随时调出使用。

4.6 结合数字音频及MIDI录音和编辑，各功能均由MIDI控制。信号进行监测。第3套显示屏上展示有1 6路数字信号。1～6路接有6个直播机房的模拟信号，通过模／数转换后得到的数字信号 (AES／EBU接口)，9～13路接有6个直播机房通过数字音分、数字音频矩阵的数字信号(AES／EBU接口)。这3套监测显示器在彩条信号展示的同时可对每路信号进行监听，可对每路音频信号中断、载波异常、电平过荷、相位反相进行报警指示。