浅析数字音频技术在广播电视领域中的应用

彭梓棋

（广州广晟数码技术有限公司）

浅析数字音频技术在广播电视领域中的应用

彭梓棋

（广州广晟数码技术有限公司）

对于信息时代来说，数字技术是保证其发展的重要基础，所有的信息技术都是依靠数字技术所生存和发展的。数字音频技术在我国的广播电视工程中应用广泛，其通过数字技术能够对音频信号进行有效控制，而且还能够保证音频质量，提高广播电视的节目质量。对此，本文将对数字音频技术的原理和具体应用进行详细探究。

数字音频技术；广播电视领域；应用

1 引言

在广播电视行业，数字音频技术已经得到了广泛应用，是提高节目质量的关键，有利于降低各档节目的故障发生率。因此，对数字音频技术应用理论和应用方法进行深入研究，有利于提高广播电视数字化水平。

2 数字音频技术原理

将模拟过程中所产生的电信号转化为数字信号需要实施模拟信号数字化过程，专业中被称为模/数转换（A/D）。应对A/D转换过程，在目前较为常见的是脉冲编码调制（PCM）技术，它不仅能够对数据压缩而直接进行量化传输，因此为了产生诸如数字音频这样的数字电信号，必须经过A/D转换的三大阶段：采样—量化—编码。

首先，A/D模数转换应该被视为是模拟信号转化到数字信号的系统，其中涵盖了滤波、采样保持与编码三个过程，如图1所示。

图1 A/D模数转化的过程示意图

2.1 采样

采样指的是将时间轴上的连续电信号每隔一段时间抽取一个信号幅度样本，然后通过连续模拟量用单独的离散点来表示，这一过程也被称为是时间离散上的脉冲序列。每一秒采样的次数在该技术中都被称为采样频率，用fs来表示。在样本之间的时间间隔则被称为取样周期，用T表示，一般情况下，T=1/fs。比如，CD音频的采样频率通常为44.1kHz，这一数字表示它每秒的采样次数是44100次。另外，常用的采样频率还包括了 8kHz，37.8kHz，48kHz等。

2.2 量化

在采样后要进行量化，它是度量采样后对离散信号幅度的处理过程。度量结果会用二进制数来表示，它的量化精度代表了度量时的分级多少。量化过程中会将采集到的数据全部送到A/D转换器中并编码为数字，其中，每个数字都代表了一次采样所获取的声音信号瞬间值。在量化过程中，要将脉冲序列幅度划分为各个层次的量化级，并把落入同一级的样本值归为一类，逐一给出量化值。量化级别越多，量化的误差也就越小，声音质量就越好。而在量化过程中，量化级所对应的二进制位数被称为量化位数。量化位数是每个采样点都可以表示的数据范围，所以它也被称为采样位数，可以理解量化位数的大小决定了模拟信号数字化后声音的动态范围。

2.3 编码

A/D数模转化经历了编码后，其电信号才会变为数字信号。它通过一定格式将离散数字信号记录下来，并在数据中配合同步及纠错功能来控制信号，最后转化为数字编码脉冲，这一过程就是编码过程。编码也有一定的格式标准，比如二进制编码，利用二进制编码所编制而成的脉冲串其频率应该与采样频率和量化比特数乘积相等，所以其被称为传输数字信号的数码率。采样频率越高，量比特率数就越大，数码率也就越高，所需要的传输带宽就越宽，故数码率的计算公式应该如下：

数码率（bps）=量化位数（bit）×采样频率（Hz）×声道数（bit/s）

3 数字化音频技术在广播电视工程当中的主要优势

3.1 扩展音频轨道

在高新科技发展下，数字音频技术在广播电视中有三大主要应用，包括录制音频、节目管理和数字音频播出音频。数字音频技术的应用使广播电视音频轨道得到有效地扩展，它可以大大提高音乐、语言类节目的音质，利用音频轨道的先进技术，进行64轨硬盘录音；而且针对在录制中出现的偏差还可以通过补录或搬轨进行修补；同时，还可以进行音频扩音轨道操作，有效提高电视音质、画面等广播质量，达到使用者对先进技术使用的要求。

3.2 音频剪辑精准

数字音频技术在广播电视工程中具有精准的音频剪辑功能，可以在高解像度电脑屏幕下对数字音频进行精准编辑，使用先进的波形技术将待修整文件中的声音显示在计算机屏幕上。剪辑师可对其进行便捷、有效的音频剪辑，利用这种清晰的剪辑方式可有效提高音频的精准度，提高电视节目广播中音频播放效率，提升用户使用的满意度。

3.3 存储信息

在广播电视工程中应用数字音频技术比较先进的一点就是其具备数字化技术，与传统的音频技术相比，具有高效的储存信息功能；同时，还可以共享资源。这个技术特点和电脑数据储存的特点相同，可以为用户提供音频信息储存功能，并在较短时间内查找到要应用的信息，有效实现了信息储存的特点，同时推动了广播电视工程高新技术应用的发展。

3.4 广播系统

数字音频技术在广播电视工程中的广播系统上具有无线传输、压缩编码数字和运用组网等功能，压缩编码技术可以利用人耳对音频信号的接收能力科学优化音频码率，改善人耳对较弱信号辨别较弱的不足，提高用户对广播音频的辨识，从而有效改进广播电视工程中存在的不足。利用广播系统技术可以提高广播电视工程满足用户的优质效率，促使广播电视的长期稳步发展。

4 数字音频嵌入技术应用实现方式

如图2所示，音频嵌入技术的整体框架应该包含四大部分：①基于HD-SDI技术的信号接收、标志检测与串并转换；②AES串行数据接口，它实现了将串行数据转换为AES格式；③对AES数据进行缓存；④将AES数据格式化并嵌入到视频图像数据包中。

图2 音频嵌入技术实现框架示意图

在图2中，音频嵌入模块是整个广播电视数字音频技术中最为核心的一部分，但实际上它的技术要求并不困难，只需要将模块根据接受模块所提供的视频时序信息，比如EAV、行数等相互作用，就能为音频数字信号找到嵌入位置并嵌入。在这一系列流程中，音频嵌入模块要与音频缓冲区交互作用才能实现音频嵌入目的，它将缓冲区中需要嵌入的音频信息全部提取出来，这降低了音频嵌入技术的工作量。

如图3，在Audio_mux模块中，时序信息找到了正确的嵌入位置，并根据所检测到的EAV信息对音频缓冲区进行检测，看其是否己有输出请求信号。如果存在，则需要返回一个应答信号，并根据接收音频缓冲区中4个声道的音频信号进行音频信号解码，将它们格式化为一个音频数据包的响应字节。待到嵌入时序出现后，就将这些字节以音频信号数据包的顺序再次嵌入到并行视频中，完成音频嵌入技术流程。

图3 音频数字信号包嵌入信号示意图

5 数字音频技术在广播电视工程中的具体应用

5.1 数字音频技术在广播数字调音台中的应用

在当前的广播电视工程发展中，数字调音台是一个非常重要的内容，其能够通过数字音频技术的处理功能对音频信号进行调控，从而增加音频信号的质量。通过数字音频技术的应用，能够在保留原有调音台功能的基础上对信号中的干扰信号进行处理，从而使音频更加清晰，消除其中的噪音。另外，数字音频技术中还具有能够切换矩阵的功能，这对音频的切换来说更加简单。在调音台中加入数字技术之后，其能够对各种音频信号进行处理，使其适应的环境更多。通过数字技术的处理，能够使得各种广播电视节目的剪辑和制作更加简便，满足了广播电视中不同节目播放的音频调整需求。结合了数字技术的调音台功能更加强大，且对于各种音频信息的处理能力更强，同时，其新增的一些功能使其具有更加丰富的处理功能，且通路增加了许多，这大大增强了音频的质量。除此以外，数字技术的集成度更高，减小了调音台的体积，使其能够更加方便的进行使用。

5.2 数字音频嵌入技术在广播电视工程中的应用

当所有节目在进行主要处理当中，并且能够进行与之相关的相对传输以及加强制作的方式和方法，通常所采用的都是数字音频的嵌入技术与数字分量进行串行的一个主要接口，从而来进行制作一些数字化的电视节目。一些数字音频的嵌入技术与数字分量串行接口的去深入理解的一个最大关键，就是指在广大数字化节目当中通过广播电视工程的主要现场并能够从直播的体制中心进行相应的搭建，构想，以及所设想的重点解决的主要方案。由于经过事先所模拟的信号只有通过必须全部符合以下的方法及所进行的相对分量也各有不同，因此才会经过相应的进行数字拾取之后，从而进行一些相关数据的相对传输方式通常也会出现一些相对的串行以及并行的重点区分，但是它却具有极其相同的一个共性，也就是它们所拥有的共同部位。

6 结语

本文主要介绍了数字音频的特点与发展，并且对数字技术对现代新媒体的推动作用以及数字化音频在广播电视工程中的应用进行了详细分析。与传统的模拟音频相比，数字化的运用对音频的编辑处理和特效处理有着重要作用，数字化的技术使声音更精确更悦耳，可以使数字化技术更好的服务于我国广播电视的各项工作，同时还能够带动新媒体的发展。

[1]党明群.数字音频技术在广播电视领域中的应用研究[J].中国科技博览，2015（23）：206.

[2]刘源.试论数字音频技术在广播电视领域中的应用[J].魅力中国，2014（18）：138.

[3]陈帅.数字音频技术在广电视中的优势与应用发展[J].数码影像时代，2015（08）：40～41.

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1004-7344（2016）10-0281-02

2016-3-15

彭梓棋（1985-），女，硕士，主要从事音频技术工作。