对音频处理器几项参数设置的分析

袁新杉

1 中波广播简介

中波广播是我国广播网的重要组成部分，其优点是覆盖范围广，传播距离远，频谱利用率高（带宽窄），固定接收和移动接收（允许车速1 000 km/h）有相同的质量。但是，它也有明显的缺点，如很容易受到干扰导致传输质量一般。

中波广播播出的信号流程如图1所示。对于中波发射台来说，要提高播出质量，重点是抓好发射机和天调系统。当发射台建设完成后，发射机和天线系统也就基本固定了，所以，一线技术人员在日常工作中，都很重视发射机本身的三大技术指标和天调系统的匹配问题。如果根据实际能够科学设置音频处理器，对提高播出质量也大有帮助。

图1 信号流程图

2 音频处理器

电台播出的广播节目既有语言类节目，又有音乐类节目，其动态音频信号存在很大非线性。一般来说，语言类节目的动态范围约20 dB，普通音乐节目的动态范围约40 dB，而交响音乐的动态范围约70 dB。对于发射台来说，面临的问题是，当发射机最大调幅度为100%时，小音频电压将被杂音电压所掩盖，而当参考最小音频电压定调制度时，大音频电压将使发射机过调制，发生过电压、电流和音频失真。

对于发射系统来说，既希望能够准确还原节目本来的特点，又要确保发射机不会产生瞬时过调。音频处理器作为重要的音频前端设备，其主要作用是进行发射前的音频预处理。它主要有动态压缩和限幅功能，可以将动态变化范围很大的节目信号压缩到一个适宜范围内。同时，优秀的音频处理器还具有音频预加重功能、削波失真补偿功能和非对称输出功能，这些功能用于补偿收音机的音频频响特性，提高广播播出响度和音质，提升发射机播出效果。

目前，陕西广播电视台第一发射台（以下简称“我台”）使用的音频处理器为Orban公司生产的OPTIMOD-AM 9300（以下简称9300），这款音频处理器是一款优秀的音频处理器。它的核心器件是Motorola DSP56367数字信号处理芯片。实现了全数字化，能够满足长波、中波和短波广播的播出需要。因为在DSP中对音频信号进行高速处理，所以，输出的声音非常干净，品质好且稳定，这是低端音频处理器所不具备的。

图2是9300的信号流程图。从中可以看出，音频信号经过高通滤波和低通滤波后，经过两段AGC处理，然后通过均衡器（Equalizer）补偿和修饰，并且对高频信号进行预加重（Pre-emphasize）处理，接下来将信号分成5个频段分别进行压缩和限制，经过失真削减和超调补偿（overshoot compensator）后，再次进行低通滤波，最后均衡后提供三路输出。

3 几项参数的设置分析

在9300中可供用户设置的参数很多，这些参数也对发射机的工作及播出效果产生影响。为保护发射设备，在设置音频处理器时，一定要将发射机关机，避免对发射机造成损害。下面将对几个比较重要的参数进行介绍和分析。

3.1 截止频率

截止频率（Cutoff frequency）是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降的边界频率。9300在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。两个截止频率之间的频率范围称为通频带。

从图2可以看到，9300包括高通滤波器和低通滤波器。前者参照发射机指标设置，用以确保发射机不受意外损坏；后者则根据相应国标进行设置。目前，我台使用的发射机Harris 3DX50和3DX100的频率响应为50 Hz～10 kHz，所以高通滤波器和低通滤波器的截止频率分别设为50 Hz和10 kHz。需要注意的一点是，有些版本的9300的低通滤波器设置范围为4.5 kHz～9.5 kHz，所以只能设置为美国NRSC（全国广播制式委员会）的默认标准9.5 kHz。

3.2 三频段均衡器

均衡器（Equalizer）是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其他特殊作用。

9300使用参数均衡器，能对低频、中频、高频三个频段进行调节，可选择频点、增益和频带宽度。合理的设置参数可以美化声音，使音频显得丰富多彩，为收听者提供更好的体验。详细的设置可通过软件完成，如图3所示。

图2 9300框图

图3 参数均衡器的设置

低频部分是音频信号的基础部分，其能量占整个音频能量的70%。尽量使声音显得丰满柔和，其增益可设为6 dB，经测试能提高400%的能量。不过要注意的是，超过6 dB后，会使声音发闷，明亮度下降，鼻音增强。

中频部分是最重要的频段。如果调节的合适，就能使声音显得透彻明亮，不足时声音朦胧。在目前的技术条件下从采集到传输都很好，Orban公司的技术人员建议不做大的修改。

高频部分穿透力强，使声音有层次感。可将频点设置在4.4 kHz附近，用以提升高频声音的明亮度。

在传播中，调幅广播中的高频信号会出现急剧衰减（rolloff）的问题，这是由于其的高频信号在2 kHz开始衰减3 dB，之后最大衰减18 dB左右。所以，均衡器针对高频专门进行预加重，其目的是用来加重高频信号，以此改善这一现象。

设置增益控制决定曲线的高度，根据最大衰减情况，一般设置为18 dB。

设置曲线控制来设定响应的能力，设置参数在0～10。0的响应曲线最陡峭，而10比较平滑。具体情况可参考图4。厂家建议设置为0。这一功能可以按照NRSC标准设置为固定的一阶预加重，也可以设成三阶可调的可调增益和曲线形状。一般来说，如果对高频部分加重的比较多，就要关闭less-more控制以避免失真。

图4 增益控制响应曲线

3.3 多频段压缩处理

最初的压缩器是全频段的，即由一个增益控制元件来处理音频信号。它的缺点是，当削减增益时，整个信号的电平均被降低。例如，当一段音频信号中带有噪音的低频信号，压缩器就会把当时所有声音的电平通通降低，这样会导致高频信号被压缩。如果压缩比过高时，该段音频就会显得浑浊沉闷。

而多频带压缩器把音频信号分离为多个频带。音频信号通过滤波器分频后，不同频带的信号会被导入相对应的压缩路径进行加工，经过处理的信号随后会被再次混合在一起。它的优点在于，对某一频带中的噪声信号处理不会导致其他频带增益的削减。例如，对低频信号的噪音进行压缩时，中频与高频信号不受影响。如今的多频带压缩技术，在压缩器后还设置一个峰值限制器，这样可有效预防过冲或过量的电平。

9300采用5频段压缩处理，并接着完成限幅功能。此外，还包括一个单端动态降噪系统（DNR，dynamic noise reduction），它能降低信号中的噪声，同时可以降低系统的本底噪声，通常降噪量为10～14 dB，建议将其打开。

3.4 失真削减

9300在进行多频段压缩处理后，又通过失真削减器进一步减少失真。这是因为分频后的信号经过混合后，仍会出现互调失真。需要注意的是，出厂设置是确定经过广泛的实际测试得出的参数，一般情况下不要进行更改。例如，多频带削减（Multiband Clipper）和最终削减（Final Clip Driver）的设置，在经过对响度（loudness）和失真度（distortion）两者进行权衡后，折衷的结果是将其均设为0 dB以取得较好的控制。

4 结语

提高中波广播发射质量是一项系统工程，音频处理器设置正确与否应主要由两方面决定。一方面，看是否准确还原了节目，同时确保发射机无过调；另一方面，要由实际收听效果决定，为此要兼顾听众使用的接收器材和收听习惯，毕竟听众满意才是根本。同时，我们不应过分夸大音频处理器对响度和音质的作用。对于调幅广播，提升发射功率并匹配好天线网络，其作用是不言而喻的。随着广播事业的发展和技术水平的提高，以及对音频处理器的深入理解，播出质量和播出稳定性都会有进一步提高，从而为听众提供更稳定的节目信号。

[1]道客巴巴.OPTIMOD-AM 9300 Operating Manual[EB/OL].(2012-06-14)[2018-01-05].http://www.doc88.com/p-215659571621.html.