数字音频技术在广播电视领域的应用

唐广言

摘 要 数字音频技术在网络音频调控设备、数字功放、音频矩阵、可变声学系统、自动反馈抑制、话筒数字预放等方面广泛应用，文章对其进行研究和探讨，为其进一步发展打下坚实的基础。

关键词 数字音频技术；广播电视；应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）233-0104-02

数字音频技术就是通过把所获得的声音的模拟信号进行录制、存储、编辑、压缩和播放通过数字化的手段来实现，它在现如今的社会中是继计算机、信号处理、多媒体等技术之后对语音进行各种处理的一类新型的手段，对于现在整个社会几乎处于一个数字化的时代，数字音频技术为我们的生活提供了非常多的变化，可以说是现在社会中运用范围最大的一类数字技术，数字音频在我国高清电视、交互式网络电视、手机电视、超清存储等领域，不断的有新的科技和产物被研究出来，由此可以推测，我国今后在与信息相关的产业中，数字音频技术会成为最大的支柱之一。

1 数字音频技术概述

数字音频我们可以理解为把声音的强弱用数据序列来表示，通过一些设备对模拟信号实现采样、量化、编码的操作后，完成模/数（A/D）转换，形成数字信号的整个过程。对这些数字信号可进行存储、传送，也可经再生电路进行数/模（D/A）转换，还原成模拟信号。数字音频在现如今的应用中，主要是在音乐的后期制作和对录音的各种处理等多媒体中起到巨大的作用。

1.1 数字音频技术处理过程

1.1.1 数字音频信号

我们把音频信号分为模拟和数字两种，模拟信号经过完全人为的处理后改变成数字信号，简单的说就是把电信号用人为的方式来实现大幅度简化。

1.1.2 声音数字化的过程

采样：以恒定的频率在时间轴上抽取模拟音频信号的峰值，并以离散的点在设备上显示出来，最后获取由这些抽出的峰值点所绘出的图形也就是在时间上离散的脉冲序列的过程。

量化：对音频脉冲信号的幅度进行离散化处理，使信号幅度转变为有限的离散数值。我们把这个过程称为量化。

编码：把音频信号采样和量化之后，再变化成数字信号的过程叫做编码，即是把量化值变为能让电脑直接识别的机器语言的方式，以便于电脑对其存放和处理。

1.1.3 数字音频的主要性能参数

采样频率：把每秒钟长度的声音需要多少个数据以波形采样的方法进行记录。一般来说采样频率越高，相对的语音品质就更好，但所需要的数据量就会更大，通常有3种采样频率：44.1kHz（用于CD品质的音乐）；22.05kHz（适用于语音和中等品质的音乐）；11.025kHz（低品质音乐）。

量化位数：简单点说就是确定转变成的数字信号的动态范围，要让转变成的数字信号和初始信号的相似度高，就需要提高量化精度，即是增多量化位数，但所需要占用的存储空间也就越大，因为电脑是按字节来运算的，所以量化位数通常为8位和16位。

声道数：可以理解为我们正在用的声音通道个数，一般分为单声道和双声道，即是看记录的声音是一个波形还是两个波形，我们所说的立体声就是双声道，它和单声道相比语音更加饱满，然而单声道所占用的存储空间相较于双声道的要少得多。

1.2 数字音频技术的发展史

从1950年至2000年我国集成电路发展迅速，加之数字信号处理理论变得更加成熟与技术被不断的完善，使模拟信号渐渐被数字信号替换，使数字音频拥有一个良好的发展空间，开始迅猛发展。无损压缩是人们对数字音频最早的开发，如70年代开始采用编码效率低的瞬时压扩技术和块压扩技术。80年代末至90年代初，128kps的AC-2、AC-3等利用人耳的掩蔽效应和临界频带的特性来进行子带编码和变换编码出现。90年代至今，音频数据的压缩率提高到12：1的有损压缩出现，也带来音频质量的下降。比较著名的是：MP3，AAC，RM等。

1.3 数字音频技术的现状

随着人们的消费水平以及对高科技产品需求增长，数字产品的种类越来越丰富，其使用范围正在越来越广阔，对数字音频技术要求越来越高，使得数字音视频技术的发展更加迅速，充分满足了世界各地的广大声乐爱好者的视听享受。如今数字音频技术已成为音频领域的核心，与它相关的产物大多数都是现在开发的热门，光盘、录音带和在社会上刚出现的远程终端输入（DCC），不管是在家用方面還是在专业使用方面都为我们提供了很大的便利。

1.4 数字音频处理的关键技术

信道编码和调制技术是数字信号在记录或传送当中一般会出现一些误码，想要增加传送的可靠性或能从光盘、磁盘等存储媒介中读出正确的数据，需要对数字信号进行纠错编码，将误码修正或去除，并将其码型变成合适于信道传输的形式。在真正的运用中，专业人员在选择音频压缩方法上，都会把压缩比、计算复杂程度、音频质量等因素综合分析，因此将经常用到的压缩方法划分成下几种类型：

熵编码：以信息论变长编码定力为理论基础，音频信息的熵编码与视屏信息的熵编码基本原理相同，主要包括合福曼编码、算数编码、游程编码。

波形编码：是指在对模拟信号进行采样量化过程中，将人类的听觉特性列入考虑范围，使编码后得到的数字信号尽可能与原始输入的模拟信号相匹配，又能满足人们的对音频的要求。其中，脉冲编码调制（PCM），自适应量化（APCM），差值量化（DPCM）和自适应差值量化（ADPCM）等在音频中常常采用。图1是PCM通信系统的构成：

相比于其他方法，波形编码好处是能够在高码率的情况下获得高质量的语音信号，不足之处就是它没有很高的压缩比，而且数据率很大，因此波形编码经常用在高保真度语音信号上。

2 数字音频技术在广播电视领域中的应用

数字音频在广播电视领域上发挥着巨大的效用，它能够有效地提高数字电视生产质量，还能够扩张音频轨道，同时还能保证音频剪辑拥有较高的准确性，对广播系统的高效传输提供相当大的帮助，使信息的存储工作能够顺利进行，下面对数字音频技术对上述的应用做详细介绍：

1）扩充音频轨道。数字播出音频、节目管理及数字录制音频是我们如今比较常见的基本工作站类型，其功能主要表现于广播电视里的音效这一模块，可以完成在多轨数字硬盘里录音，同时可以对多达64轨的语音信号达到同步处理，完成录音的情况下还能对录下来的声音完成针对性的并轨、搬轨和补录操作，达到扩充音频轨道的效果，完成客户各种各样的需求。

2）有利于保证音频剪辑的准确性。通过运用拥有较高分辨率的电脑的显示功能，使数字音频在编辑的环节中，在电脑屏幕上通过波形图来体现声音，这种方式方便于后期对音频剪辑工作的顺利进行，使工作人员能够轻松完成任务量，不但不降低反而对音频剪辑的质量进行提高。

3）有利于广播系统的高效传输。数字音频技术还同组网技术、数字信号无线传输技术和视音频信号压缩编码技术存在紧密的联系，结合人类耳朵的听觉特征，调试相应的音频码率。

4）有利于信息的存储工作。根据计算机存储原理能够对音频信号实行管理，对多种音频、程度数据实行存放，还可以实现修改、查找等功能。

5）有利于广播电视多媒体技术发展。和以前的配音、配乐比较，低成本的音频技术靠着高效率的优势在多媒体中迅速发展，使音乐和音效在多媒体中随处可见。数字音频技术的强大魅力在于它将语音、音乐、音视频的完美的结合。如今手机铃声中的许多旋律優美、声音怪异和彰显个性的铃声就是这些音乐人利用数字音频处理技术制作出来的。

3 结论

本论文仅仅只是介绍了数字音频应用的一部分，还有很多各种各样的具有不同实用价值的音频技术或在一些特别的地方被业界赋予特定应用没有提到。随着人们对声音信息高效率、高质量、多功能和强兼容性等数字化需求的越来越高，以及网络通信、数字电视、多媒体计算机等技术的迅速发展和广泛应用，数字音频技术将更加先进，在未来拥有无限的发展空间，能更深入的融入我们的日常生活当中。

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