数字广播中的音频技术

国家新闻出版广电总局602台 党明群



数字广播中的音频技术

国家新闻出版广电总局602台 党明群

【摘要】广播作为消息的传播载体之一，是由无线电波或导线作为声音的载体，以此来传播信息。由于科技的不断发展，科技技术不断提高，广播也由最原始的调频和调幅变为如今的数字音频广播。本文针对目前流行的数字音频广播，就其定义，应用及数字音频广播的优点做出详细的分析。

【关键词】数字广播；音频技术；数字音频

0　引言

声音为人们接收信息的重要方式之一，广播作为声音的载体，它充斥在人们日常生活中。走在学校中有校园广播；开车时有车载广播；傍晚，在村前都会有大喇叭播放广播……戏曲、相声、故事、交友、情感问题咨询等都存在于广播之中。

广播由传统广播逐渐改革为现在的数字广播，它不仅包括了数字广播，还包括了数字广播电视等多种形式的广播。而音频技术则是数字广播中的核心技术，它的推广改革了传统广播易受干扰，清晰度低等缺点，是广播的一大进步。

1　数字广播及音频技术的定义

数字广播指的是将音频信号数字化，在数字化形态下实现进行编程、传递等过程。广播通过数字化，不仅传递了音频，还实现了图形、数据、文字等形式的多媒体信号传播［1］。数字广播有别于普通的FM/AM调频和调幅，是一种使信号通过地面的发射装置，发射数字信号，使信号发散到各个地方的一种新形式的广播。数字广播由于其具有音质纯净、抗干扰能力强等优势，已成为目前大多数地区普遍应用的广播方式。

音频技术为数字广播的核心技术，它是一种独立的技术，但同时包含了建筑声学、音乐艺术、人体生理心理学等各个方面的内容，通过将信号进行加工处理，实现了数字信号的发生、接收、变换、记忆、加工、重放等问题的处理。音频技术应用于数字广播中，其发展很大程度生促进了数字广播的改革创新。随着音频技术的不断创新，人们接收到的数字广播也不断的完善发展。

2　数字音频广播的核心技术

2.1高速数据信号的无线传输

广播信号的传输途径分为有线信道和无线信道，而传统的广播中声音主要靠电磁波传递，电磁波的传播介质主要是在空气中。由于电磁波在传播过程中受到空气中气流不稳定、城市建筑遮挡等各方面因素影响，使得声信号在传播过程中，质量大幅下降。信号在空气中传播远远不如在光纤、电缆等介质中传播稳定，因此用户接收到的音频质量十分低［2］。为了提高音频广播的质量，对传统广播进行了改革，采用了数字音频广播，数字音频广播技术能够为音频广播提供纠错编码、正交频分复用和时间、频率交织的组合，并且使用能够将高速串行数据变成多路并行数据进行传输的一种高频谱利用率的频分复用技术。这对于抗频率选择性衰落和延时扩展十分有利。并且使得接收和输送设备逐渐简化。高速数据信号的无线传输解决了广播音频信号传输不稳定，传输介质消耗大的问题。

2.2数字音频信号的压缩编码

传统音频信号频率较窄，可接收到的广播较少。将音频信号数字化后，其码率约为700kbit/S。将高码率的信号传输时，需要很宽的频带传输，很大的储存空间进行储存。这在很大程度上限制了数字音频的使用，为了解决这个问题，采用了压缩编码技术，将冗长复杂的编码进行压缩，在保证音质不变的情况下，更加便于传输数字音频信号。压缩编码技术有多种，根据其不同特性应用于数字电视和数字广播中［3］。它根据人耳所能接收的频率和其他方面的特性，对编码进行了压缩，使其码率降低的同时不会被人耳察觉出较大的变化，不影响音频信号的接收和输送。人耳对于高强度的信号有感知，但是很难察觉出低强度的信号。因此低强度的信号被屏蔽，人耳无法感知到，这在保证了音质的同时，降低了码率，减小了音频信号传送的难度，大大降低了音频信号对于频带传输和储存空间的要求。数字音频信号的压缩编码技术是实现数字广播的音频传输的关键。

2.3同步网技术

为了实现不同地区广播的同步化，传统广播采用了许多方法，但是无法实现大范围的广播同步化。而同步网技术则实现了不同地区接收到同一电台、同一频率、同一时间的相同节目。这项技术主要使用了小功率的发射机，实现了频谱的高使用率的目的，使得广播音频信号接收范围扩大。同步网技术实现了“一个地球”，通过发射的信号，将数字化后的音频由一个地方发散到另一个地方乃至到全国各地。

2.4高速数据信号的无线传输和组网技术

由于数字广播的出现，较之前的广播具有十分明显的优势，使得广播行业飞速发展。因此广播的频率资源使用特别紧张。在发展飞速的广播事业中，若不提出解决方法，那么许多音频则无法使用。对此，目前有两种方法解决这种困境，一种是使用单频组网，将多路节目分配使用相同的频率，整个广播使用相同的载波频率。达到节省频率的目的。第二种方法是将节目与正在使用的节目使用相同的频率，不同的节目则用频率分隔和调制方法，用以区别不同的数字音频。目前许多国家的数字音频广播就是使用的这种方法。

3　数字音频如何在广播中实现

在广播中，从节目的录制、传播到接收等整个过程都是涉及到音频的使用。而使用数字音频则是提高广播音频质量的一个及有效的方法。广播中音频信号的数字化主要以人耳可接收到的信号频率范围来决定的。根据生理学、心理学等多个方面，调整数字音频，达到可以使人耳接收到有效信号的目的。通常，人耳接收的信号频率在16Hz到16kHz之间。因此数字音频信号主要控制在0到15kHz之间。对于常见的数字音频信号，主要分为以下几种：

（1）人耳有效动态范围约在100dB。

（2）在无噪声的环境下，可谓听音者提供的最大峰值声压与感觉不到的噪声之间的动态约为118Db。

（3）管弦乐队能够达到的最大峰值达113dB。近距拾音的打击乐的峰值达到139dB。

（4）演播室内噪声在20kHz的范围内测得的平均值为4dB左右，一般都要达到十几分贝。普通家庭的听音环境中，背景噪声大约为40到50dB。

综合听觉和数字音频的核心技术，实现了数字音频在广播中的使用和实现。

4　数字音频广播较传统广播的优点

4.1不易受干扰

数字广播中的音频技术由于采用了高速数据信号的无线传输的技术，使得传输的数据信号相对较为独立。传统广播由于使用电磁波在空气中的传播为接收和发散信号的主要方式，具有很大的不稳定性因素，受到天气、环境等因素的影响很大。而数字广播采用音频信号数字化的方式，实现了信号传输具有稳定性，不受外界因素的干扰的特点，这很大程度上提高了广播的质量。

4.2音质好，范围广

传统广播在进行广播时，容易受到其他频率的广播台的影响。广播设备基本只能用于小范围的社区、广场上进行广播，而无法实现大范围的广播。数字音频广播则可以通过卫星发射信号等方式进行全国各地区的广播，同一个广播台可以在不同地区进行收听，同时数字音频广播由于采用先进的技术，实现了音质无损播放，在收听电台时，也可以感受到其高质量的音质

4.3可管理性强

传统广播由于其职能使用专用的播放设备，具有一定的地域局限性和时间局限性。而数字音频广播在进行管理时，具有一套完整的系统服务器，不仅安装简单方便，还具备很强的可管理性。应用范围广，目前已应用于网络广播系统中。

4.4质量有一定的保障

为了解决传统音频时常出现信号不稳定，在移动的情况下，质量会大幅下降等状况，职能通过将广播数字化的方式。数字化的音频传播相对稳定，很有效的解决了广播在移动的状态下无法接收稳定信号的问题。

5　结语

声音为信息的主要传播方式之一，广播为其主要载体。传统的广播具有很大的局限性，从时间、空间等多方面局限了人们接受到的信息的质量。随着科技的发展，音频技术的不断改善，音频技术应用于数字广播中，不仅提高了广播的质量，还提高了人们的生活质量。对于人类的发展具有很重要的意义。新技术突破了地域、时间和空间的限制，带给人们高质量的音频享受。

参考文献

［1］蔺晓姗.数字音频技术在广播电视中的应用［J］.中国有线电视，2016（1）：49-49.

［2］周亚明，李淑杰.调频数字音频广播激励器技术指标测试技巧［J］.数字技术与应用，2016（1）：253-253.

［3］王成来.数字音频技术的现状和未来发展趋势——评《数字音频技术及应用》［J］.中国教育学刊，2016（2）：157-157.