广播电视工程中数字音频技术的运用

吕键 吕博萱

（黑龙江工商学院 黑龙江省哈尔滨市 150000）

根据国家广电总局公布的数据，2018年广播电视用户达到3.46亿户，同比增长7%，随着用户数量的快速增加，就要求广播电视必须具备强大的技术能力，以此来确保数字音频等数据信息，可以快速稳定地传输给目标用户，实现广播电视节目的稳定播出[1]。基于此，相关媒体应当准确把握数字音频技术等广播电视工程路径，与广播电视节目质量提升之间的内在联系，借助技术资源的科学整合与综合应用，逐步构建完善的广播电视技术体系。

1 数字音频技术分析

数字音频技术脱胎于原有的数字音频传输技术，其在广播电视工程中的应用主要采取无压缩的方式，借助计算机用0 与1 来表示数字数据，并通过二进制的音频数据转换、保存方式，在较短的时间内，定向完成数字信号的传输，实现了音频数据传输的简捷化。从过往经验来看，简捷化的数字音频技术处理方案，能够降低数字音频技术的使用成本，并且在互联网的加持下，数字音频技术的应用场景更为丰富，在实践中更具可操作性[2]。

数字音频技术主要涵盖采样、量化、编码等几个技术流程，采样流程主要针对于模拟信号，通过相关指令的操作，完成信号波形的精准调整，强化信号波形的捕捉能力。在完成模拟信号采集的前提下，数字音频技术具备对信号进行有效处理的能力，能够推动采样信号连续取向快速转化为可靠性离散取向。这种音频数据信号量化处理方式，可以将信号的丢失概率始终保持在较低的水平，实现音频数据的稳定与清晰。考虑到广播电视工程的覆盖范围较大，技术人员可以通过数字音频技术的编码操作，将广播电视传输信号按照相关技术标准完成分解动作，在信号分解环节中为保证编码效能，可以通过数字音频技术的信号处理器，将音频信号快速转化为可识别信号，实现数字音频的有效交互。而数字音频技术除了开展采样、量化以及编码等系列操作之外，还需要宏观调控数字音频中的采样率、压缩率、比特率、量化级等核心参数，以此持续提升音频传输的稳定性，避免信号传输失真的情况发生。经过多年的发展，数字音频技术逐步成熟，技术体系更为标准，形成了MPEG-2 标准、MPEG-1 标准、杜比AC-3 标准、WMA 标准、DTS 标准，这些数字音频技术标准的确立以及执行，就为广播电视音频的处理提供了可操控、可执行的依据[3]。

2 广播电视工程中数字音频技术的应用优势

2.1 持续拓展广播电视数字音频轨道

从过往经验来看，广播电视工程的播出质量与音频轨道的稳定性有着直接的联系。基于这种认知，相关部门以及技术团队投入大量的时间与精力，进行音频轨道的拓展，旨在构建稳定的广播电视音频轨道，在实现音频数据快速传输的基础上，增强音频轨道的可拓展性，促进广播电视节目播出质量的稳步提升。而将数字音频技术应用于广播电视工程中，能够在各类硬件设备、软件系统的支持下，持续改善数字音频的录制效率，并在短时间内完成音频数据的采集、汇总以及处理，从而减少广播电视音频轨道的延迟时间，提升音频轨道的收听质量[4]。同时数字音频技术有着较强的数据存储能力，便于技术人员根据广播电视节目音频内容，开展灵活化的修正调整工作，实现用户使用体验的提升。

2.2 提升广播电视数字音频剪辑能力

相关人员在制作广播电视节目的过程中，对于提取到的数字音频，可以采取剪辑管理的方式，借助科学化的广播电视工程数字音频处理手段，确保音频编辑效果。与过往的音频编辑技术相比，数字音频技术在编码速度、合成语音质量、编解码延时、算法复杂度等方面表现出极为明显的优势。具体来看，数字音频技术可以在保证音频质量的前提下，提升编码速率，减少不必要的时间损耗，实现视频广播音频编辑成本的有效管控，避免额外费用的产生。并且数字音频技术能够较好地提升合成语言质量，通过评估合成语音质量的平均意见得分、判断韵字得分以及满意度得分，针对性调整合成语言的相关参数，促使合成语音质量得到保障。此外，数字音频技术在音频剪辑中的应用，能够依托相关算法，将编码、解码的延时控制在合理的区间范围内[5]。从过往技术经验来看，数字音频技术的编解码延时通常不超过10 毫秒，低于广播电视工程中关于音频编解码延时的最低限度，因此能够保证音频数据的真实性，实现音频剪辑能力的稳步提升。

2.3 有效存储广播电视数字音频信息

将数字音频技术应用于广播电视工程中，能够显著提升音频数据的信息存储能力。数字音频技术以及互联网技术的深度融合，使得数字音频信息的应用能力得到全面提升，技术人员可以根据音频的内容，灵活做好音频的编辑工作，以此实现数据音频信息的有效共享。而随着共享能力的提升，技术人员不仅能够确保广播电视工程音频数据的编辑、处理能力，实现多人的有效联动，快速完成音频编辑工作，还能够借助数字音频编辑技术内置的数据库系统，对音频数据进行压缩，从而在避免音频数据失真的同时，实现了数字音频数据的有效存储。

3 广播电视工程中数字音频技术的控制机制

为确保数字音频技术在广播电视工程中的精准化应用，有必要建立健全的技术控制机制，通过控制网络的构建，有效发挥数字音频技术的作用与价值[6]。对此，技术人员可以采用异构广播总控系统，在异构总控系统中，将信号输入、外来转播信号系统、时钟系统、数字音频同步系统、主备数字矩阵、应急切换系统、信号全程监测系统等进行整合，以实现系统模块的有效联动。为达到这一目标，异构广播总控系统在运行过程中，利用总控数字矩阵、IP 网络矩阵等，将音频数据信号做好汇总以及调配，汇总的音频数据主要包括直播信号、转播信号、录音棚信号，将涵盖的有关信息纳入到总控系统之中，避免音频数据发生丢失的情况。互为主备数据矩阵系统在总控系统中的实现，可以降低音频数据丢失概率，基于这种技术特性，技术人员在应用互为主备数据矩阵时，可以将延时器、八选一切换器、音频处理器、跳线系统等硬件设备组建为系统，以此促使互为主备数据系统可以更好地服务于音频数据的管理工作。此外，由于广播电视工程的覆盖范围较为广泛，音频数据在正常传输过程中，发生数据延时的机率较高，甚至在部分区域会出现数据丢失或者遗漏的情况[7]。对此，技术人员在设计、应用广播电视工程异构总控系统的过程中，需要做好音质处理，初步达成音频修饰的目标，从源头上提升音频数据的可控性。而当异构系统遭遇运行故障时，技术人员还需要使用应急切换技术模块，以帮助系统自身可以快速作出反应，提升广播电视工程的容错率。在应用数字音频同步模块的过程中，技术人员可以采取星型结构，以此让时钟信号发射器可以在音频数据信号源的引导下，将广播电视直播中的调音台、矩阵设备的音频信号进行同步支撑，从而实现整个系统数据的同步处理，并且保证广播电视工程数据音频可以同步处理，避免电视工程数据音频信号在传输过程中出现丢失的情况。与此同时，在音频数据同步处理环节中，技术人员还可以利用GPS 技术，对数据切换器进行校对，以满足音频的同步运转需求。

4 广播电视工程中数字音频技术的应用方式

4.1 广播电视工程音频嵌入技术的应用

数字音频技术具备较强的补充与镶嵌能力，在音频数据处理过程中，技术人员可以根据广播电视节目的制作要求，完成相关节点音频的嵌入处理。考虑到广播电视音频体量较大，在嵌入技术应用环节，需要提前确定好音频处理区域的位置，以便于技术人员筛选相应节点，插入音频数据，进而达到音频修饰的目标，实现音频质量的有效提升。在音频嵌入环节，技术人员需要借助HTML5 等专业化软件进行音频的嵌入操作，在具体操作过程中首先需要登录浏览器，然后在浏览器内使用CSS3 功能模块，选择目标音频，将目标音频存储到本地数据库之中，并借助SQL 数据链条，访问音频数据，接着全面分析音频的数据缺失情况，最后以问题导向，有序做好音频嵌入、修饰等后续工作。对于嵌入的音频，技术人员需要使用HTML5 平台对其进行必要的优化，以将音频的内容清晰、完整地表述出来[8]。当广播电视音频嵌入工作完成后，考虑到最终的播出效果，技术人员还应当有针对性地做好嵌入音频的修饰工作。在音频修饰环节中应当兼顾音频的清晰度、完整度，通过主观评估与客观分析等系列举措，有目标地修正音频内的相关参数，以实现广播电视工程音频处理成效的稳步提升，更好地满足不同用户群体的音频收听需求。

4.2 打造广播电视数字音频技术平台

4.2.1 广播电视数字音频技术平台的构建思路

为提升广播电视直播的效率，避免出现音视频不稳定的情况，相关人员在设计广播电视数字音频技术平台时，可以利用FFmpeg等音频编辑软件，对获取到的原始的音频数据进行必要的压缩处理，这种压缩处理，并不会影响原有音频的播出质量，也不会出现音频失真的情况，并且在很大程度节约了数据体量，降低了数据传输、存储的难度。同时，与传统的音频编辑软件相对比，FFmpeg 表现出较高的适配性能，工作人员可以着眼于音频处理的不同需求，灵活调整技术参数，通过技术参数的优化，实现软件功能的充分发挥。FFmpeg 以LINUX 系统作为主要的技术框架，因此在使用环节，可以采取交叉编码的方式，定向进行视频、音频的编码处理。例如工作人员可以使用NDK 工具链，完成交叉编码处理，这种交叉编码不仅可以降低编码差错的发生几率，还能够提升数据的交互共享能力。考虑到电视广播音频、视频的处理难度相对较高，工作周期较长，为更好的兼顾节目时效性与视频、音频处理效果，在利用相关软件，开展编码处理的同时，还可以对已有的媒体协议进行适当的优化，通过网络协议的调整，使得音频、视频数据的交互能力得到提升，从而降低了数据传输过程中的延迟度[9]。现阶段，主要采用RTMP 协议来进行系统内部数据的传输，这种新型的传输协议，不仅可以保证了数据传输的速度，还能够实现不同类型媒体数据的同时传输，使得工作人员可以根据实际的播出效果，灵活调整数据传输的速度，进而达到压缩节目制作周期，简化制作环节的目的。相关工作人员在广播电视广播音频视频处理过程中，通过对编码软件、传输协议的有效应对，可以形成健全的数据采集、压缩以及共享机制，实现节目制作流畅性、稳定性以及高品质。此外，在广播电视节目录制过程中，对于收录到的音频数据，需要开展在线监控，避免音频出现丢失或者模糊的情况。在线监听环节中，技术人员应当充分利用已有的技术手段，实时收录各类声音信号以及有关数据，完成音频数据的评估工作。同时利用嵌入技术，实时查找广播电视节目录制中音频收录时出现的错误、偏差，并及时采取纠偏处理方案，确保广播电视的收听效果。基于嵌入技术的优势，目前在广播电视工程中应用数字音频技术时，往往着重进行嵌入技术体系的构建，以形成完整的音频后期处理机制。

4.2.2 广播电视数字音频技术平台的实现路径

在广播电视节目制作过程中，音频的数字化采集是节目制作的重要基础，音频数字化采集的质量，对于后期音频处理成效、观众的观感体验有着最为直接的作用。基于这种内在联系，广播电视应当建立起数字音频技术平台，通过该类平台，实现音频的高质量采集。从国外经验来看，目前针对于音频的数字化采集，主要通过MediaRecorder 以及AudioRecord 两大技术平台实现，这两种技术平台在技术原理、操作要求等方面有着一定的差异，在实际的使用环节，工作人员需要根据平台的不同，采取差异化的处理方式，制定相应的技术举措，有效发挥相关技术优势。例如在使用MediaRecorder 平台，开展音频采集时，需要在麦克风等外接设备的支持下，进行音频数据的获取，获取后依次序做好压缩，生成MP3 等音频格式文件，存储在平台的相关位置，但是这一平台的延伸行较差，在一些直播类节目中的实际表现不佳[10]。而利用AudioRecord 对原始的音频数据进行采集、编码以及压缩时，与MediaRecorder 相比较其更具可拓展性，因此在广播电视直播系统的音频采集过程中，应当选用AudioRecord 技术。在明确音频采集技术类型之后，研发人员需要对音频采集算法进行编辑，以确保音频采集过程中AudioRecord 能够随机对音频采集对象进行初始化处理，并根据实际需求，对音频输入、采集率、声道设置、数据位宽等进行细化，其目的在于能够使手机中的麦克风在获取到PCM 音频数据后，可以快速进行数据归集、存储，并在完成采集任务后，可以自动停止运转，释放后台资源，从而确保手机的正常运行。借助于这种数字音频采集与处理方式，可以进一步提升数字音频的质量，并且保证了其可拓展性，为后续编码压缩、交互等工作的开展奠定了坚实基础，降低了后续技术的应用难度。在完成手机数字音频采集之后，研发人员还需要借助相关的编码方案，对获取的数据进行必要的压缩处理，以此为数据压缩、传输以及拓展等活动的开展提供保障。此外，考虑到广播电视直播的相关要求，研发人员应采用JNI 技术对采集到的各类数字音频原始数据进行H.264/AAC编码，这种编码处理方式能够促使数字音频编码数据得到快速处理以及高效发送，降低了后续数据发送的实现难度。而在编码数据发送的过程中，研发人员应当创建RTMP 对话机制，以此对手机内存进行合理划分，并与流媒体服务器汇总的URL 以及RTMA 进行对接，进而形成高效的数据传输协议，基于此能够快速实现数字音频数据包的发送、共享，满足用户的使用需求。

4.3 广播电视工程AES/EBU接口的应用

为持续提升数字音频技术的实用性，保证音频技术的可拓展性，技术人员可以根据广播电视节目的制作要求，灵活整合相关技术，以更好地服务于数据音频处理等各项工作。从现阶段的数字音频技术发展成效来看，AES/EBU 协议在DAT、CD 以及数字调音台等广播电视设备之中得到广泛应用，AES 是音频工程师协会，EBU是指欧洲广播联盟，这两类数据接口协议技术标准较为统一，也被视为行业标准。在这类数据接口协议的辅助下，能够快速完成音频数据的交互，且将其应用于广播电视设备中，可以在技术均衡的状态下，实现音频信息远距离传输，从而更好地解决广播电视工程数据传输过程中存在的各类问题。基于这种认知，技术人员要准确认识到AES/EBU 协议的技术标准、行业要求，以技术规范为指导，有目标、有计划地将数字音频技术纳入协议框架内，形成标准化的数字音频技术方案，搭建起统一化的技术平台，以更好地解决数字音频技术应用性不佳和实用性不强的问题。

4.4 广播电视数字音频编码技术的应用

广播电视数字音频编码技术主要涉及到波形音频、MIDI 音频以及CD 音频等。波形音频是目前主流的电子化声波状态，是波形信息声音存储的有效技术形式。在实际的音频处理环节，需要保证数据空间存储的充足性，避免数据存储量过大，影响数据音频技术的可操作性，引发波形音频失真等问题。MIDI 音频可以划归为多媒体的技术范畴，应用时需实时汇总编码记录，监控数字音频的状态，在监控过程中，如果发现异常情况，必须要采取有效措施，保证数字音频的准确性，以逐步达到预期的节目效果。CD 音频在技术应用过程中，可以借助计算机网络技术，对涉及到的音频文件进行适当的调整，以达到音频文件修饰的目的。基于上述音频特点，技术人员在编码处理过程中，可以充分利用频谱遮掩效应、时域掩蔽效应，去除声音中的冗余信号，以此避免声音数据失真，保证音频数据的清晰度。而考虑到音频数据所占的存储空间相对较大，技术人员还可以利用编码技术，压缩获得的音频数据，并将数据存储量保持在合理的区间范围内，从而降低音频数据的存储难度，有效控制音频采集、汇总以及存储成本。

4.5 广播电视云端电视技术的应用

近些年来，广播电视工程呈现出精细化的发展趋势，广播电视节目的用户粘度得到逐步增强，节目影响力、生命力也在持续提升。而数字音频技术的发展催生出云端电视，云端电视使用流媒体，将广播电视中的音频、视频信号存储在云服务器之中，借助这种临时性的存储，广播电视平台在运行过程中，可以根据用户的实际需求，从云服务器中调取视频、音频资料，以此保证广播电视节目的个性化收看，实现用户体验感的全面提升。为达到这一目标，技术人员可以将数字音频技术与云计算技术有机结合起来，利用云计算技术，将广播电视节目制作中产生的音频数据存储到云服务之中，并在分布式网络的框架下，根据用户发出的信息指令，针对性地完成数据信息的调配，以确保用户快速获取目标数据，从而赋予广播电视多元化功能。

5 结语

将数字音频技术应用于广播电视工程中，对于广播电视节目制作水平的提升而言大有裨益。为提高数字音频技术的应用水平，优化广播电视工程的技术构成，相关人员可从音频嵌入技术、数字音频技术平台、AES/EBU 接口、音频编码技术、云端电视技术等方面对其运用路径进行分析，以更好地发挥数字音频技术在音频信息交互、存储、编码处理方面的优势，实现音频传播精准性与范围广阔性的兼顾，为用户提供更为优质的广播电视服务。