广播电视音频削波失真产生机理及修复方法探索

王奥然

摘要：本文将对广播电视音频削波失真的产生机理加以介绍，同时指出节目常规的语音信号状态，并且分析削波失真引发的语音信号变化，进而指出修复语音信号的实际流程，以期为广大广播电视工作人员提供可靠参考。

关键词：广播电视音频;削波失真;谐波;频率;修复

中图分类号：TN941 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）05-0057-01

Abstract：In this paper，the mechanism of audio clipping distortion is introduced，and the routine voice signal state of the program is pointed out，and the voice signal change caused by the clipping distortion is analyzed，and then the actual process of repairing voice signal is pointed out，so as to provide reliable reference for the majority of radio and TV staff.

Key words：radio and television audio;clipping distortion;harmonics;frequency;repair

引言：在我國的广播电视音频体系的日常运行阶段，如果数字装置电平值超出相应指标，便会导致此类装置发生过载问题，削掉节目语音信号的峰值，这对音质的影响极大，最终出现失真问题，同时，人类的耳朵对于这种现象十分敏感。这就要求广播电视工作人员采用最合适的方式来修复失真，解决此类问题。

1 广播电视音频削波失真的产生机理

本文将0dBFS振幅值、1kHz频率对应正弦波信号当做案例加以介绍和分析。在正常情况下，该正弦信号拥有正常的波形频谱图以及正常的波形，图中不会出现谐波。实验时，于Adobe Audition CS6软件中人为对此信号进行失真处理，观察此时对应的频谱图。

通过观察对应图形可知，初始的信号波顶此时会存在一个较为宽平的区段，而波形的顶端被削掉，形成削波失真现象。随后观察图形下半部分，会发现形成许多的谐波，该图的分布形式为阶梯状，而最明显的便是1kHz频率的奇数倍对应谐波振幅，振幅呈现趋势为递减。

由此可见，倘若广播电视工作人员在录制节目的时候，出现了输入过载的状况，将会导致相应电平超过指标，发生削波失真问题，这会生成许多本不存在的高频成分，致使广播电视节目的音频出现失真状况，最终使录制节目的质量严重下降[1]。在通常情况下，工作人员会采用Audition CS6软件处理此类问题。

2 广播电视音频节目常规语音信号

节目常规的语音信号有以下特点：有着16位的位深度、44.1kHz的采样率，所录制节目的电平与广电总局的规定相符合。借助Audition cs6软件将此波形图显示出来进行观察能够得知，该信号分布的频率基本都停留在14kHz，即使超过14kHz，其亮度也较暗，其振幅不大。若想对问题进行量化观察，需要观察其对应频率分析图，从对应分析图中能发现，尽管有部分电平超过14kHz频率，但是其都未达到-100dBFS，这是能够忽略的。

3 广播电视音频削波失真后信号修复的方法

3.1削波失真引发的语音信号变化。为了分析修复方法，人为地将正常的信号进行过载失真处理，随后借助Audition软件进行重新录制，便会形成削波失真现象。

观察此时的波形图可知，此时分布的频率将会延伸至录制节目时常规采样频率能够记录的最高频率——22.05kHz，此时超过14kHz频率对应谐波有着极为明显的亮度。与此同时，通过观察相应频率分析图可知，这部分谐波的振幅都超过了-70dBFS[2]。

3.2修复削波失真语音信号的方法。对于广播电视工作人员而言，Audition CS6软件能够在很大程度上修复音频信号的削波失真问题。从本质上来看，该软件对限幅失真的修复效果，主要是经由将新音频数据填充到前文提及的宽平区段当中，从而实现被削掉波形被修复。

（1）削波失真检测凭证。检测削波主要是以超过3次连续波形的对应振幅采样值，且误差处于指定范围的值作为标准。在具体的工作过程中，还能够结合失真的实际情况修正宽容度以及最小素材尺寸。

（2）筛选插值。利用软件修复削波时，点选设置界面插值对应的“三次方”选项，同时借助样条曲线对波形被剪切频率对应内容进行重建，尽管此时有着较快的修复计算速度，然而会出现一些虚假频率;若选择“FFT”，生成全新波形被剪切频率速度会比较慢，但其能够有效将严重失真的音频修复。通过选择“FFT大小”，能够对各类频段数目加以选择，随后展开有效的替换、评估。

（3）控制电平。一般Audition软件在对限幅失真进行内部修复之后，宽平区段当中新创建波形峰值的振幅能够超过0dBFS，而这与广电总局相应标准并不相符，必须展开点评调整处理。

在实际发修复削波失真工作过程中，工作人员应当于增益选项当中优先勾选自动控制选项，以便使Audition软件能够对增益值自动进行计算，随后新生成于宽屏区段当中的波峰将具备较为适中大小的电平值。

（4）信号修复的实际流程。向Audition软件当中调入需要进行修复的节目音频削波失真相应文件，随后按照如下顺序点击菜单栏当中的选项：①效果;②诊断;③修复限幅失真，点击完毕后单击扫描选项，软件会结合刚刚设置完成的检测依据，对全部被剪切宽屏区段的波形进行自动检测，检测完成之后选择“全部修复”，软件将会自动修复削波失真。

对修复完毕的音频信号对应波形图进行观察，尽管显示的波形看似已经恢复的正常状态，然而通过观察频谱图的下半图可知，依然会存在大于14kHz的谐波，所以应该继续修复信号。

此時按照如下顺序点击菜单栏当中的选项：①效果;②滤波与均衡;③FFT滤波，此时再过滤处理全部超过14kHz频率谐波，使其干扰被清除。

清除之后对比完成修复音频片段频谱图、波形与常规信号同段频谱图、波形，能够明确此时波形恢复到了正常的状态，此时可以发现，基本已经清除掉了削波失真形成的谐波频率。

广播电视的声音信号主要是让受众听到的。即使通过软件修复后感觉音频效果已经恢复，依然应当经由实际的试听进行验证。而在持续的试听过程中能够明确，修复之后的音频信号音质提升明显。由此可见，Audition CS6软件有着较强的限幅失真修复功能，能够较好地处理失真音频信号。

结论：总体而言，在广播电视节目录制过程中，由于相应设备有时未被调整好，便会引发削波失真问题。尽管当前出现了具备强大功能的修复软件，但也不能彻底将音频修复到原始效果。所以，为了从根本上杜绝此类问题的发生，广播电视工作者应该必须在录制节目之前做好一切准备工作，以此保证节目最终质量。

参考文献：

[1]王连发.广播电台音频通路的电平调整[J].商情，2018，000（042）：164.

[2]蔡永泉.提高广播电台音频传输质量的举措[J].中国新通信，2018，020（006）：168.