音频比对监测在中波转播台的应用探究

乔 悦

（河北传媒学院，河北 石家庄 050000）

0 引言

广播电视是现代社会的重要传媒工具之一，对人们的生产生活均形成较大的影响，广播行业在迅猛发展中对声音信号的传输方式及距离均形成较大的影响，信号传输由传统的微波、调频等形式转变成光缆传输及通讯卫星等更高端的传输模式。传统的中波转播台的信号来自调频接收机的接收与转播环节，常规做法是把音频线缆安装在电台播控室周边，节目信号以音频线缆为媒介传送到发射机房。录播是传统的节目播出形式，在声音录制及制作环节就已经处理了音频信号电平，其应加强音频信号电平幅度的管理、控制。

为提升中波转播台节目播出的安全性，相关部门研发了音频比对功能模块这一专用监控系统，其功能集中在音频比对监测、台标辨识及测量播出延时指标等方面，为发射机安全、稳定运行提供了强大的技术保障。

1 中波转播台的现状分析

中波转播台的节目音频信号是基于广播电台的播放和管理中心获得的，工作原理是选择光缆作为传播媒介，把光信号转变成电信号。光电转换过程中有很多优点，一是其能使电信号自身的保真度得到一定保障；二是噪音偏低，且信号幅度较尖锐；三是杂波基本不会影响光电的转换过程。但是光电转换自身也存在着一些缺点，采用光缆传送信号时，若选用的传输介质的均匀度不符合工作要求，则很容易引起衍射效应，造成光电转变过程中会在波形内形成毛刺，虽然这些毛刺偏小，不会对电信号的实际发射效果形成严重危害，但是如果对信号传输质量提出较严格的要求，那么一定要考虑这些毛刺带来的影响。合理运用光电转换技术，能够在要求不太高的工况下使声音信号传输的顺畅度、完好性得到保障，如果在发射前进行科学的预处理，则能进一步提升音频信号的传输成效，采用电信号更好的传播声音的内在信息，这样接收端便能捕获到品质更高的声音效果。但是在声音发射前进行好预处理工作是一个十分繁杂的过程，实际中要结合播放条件提出的差异化需求进行全面分析，比如基于广电转换过程获得的音频信号应用在直播节目时，因为直播节目现场有不可预测因素多、可控性差等特征，各种突发情况均可能造成声音信号出现明显改变，比如播音员做出一个多余小动作或情绪、神态突然改变时，均可能使声音信号出现较大起伏，若发生意外情况，无论播音人员尝试采用哪种方法处理，或者电子管做出响应，都是很难快速把音频信号的起伏程度降到最低。所以一定要运营适宜的半导体元件电路，利用其敏锐的反应与快捷动作响应，以把客观因素对声音信号带来的负面影响降到最低。另外，无论是电子管或者单一电路单元，其对声音信号表现出的压缩功能是有限的，很难确保声音信号的尖锐程度符合设计的发射要求。结合音频信号的发射要求，为了确保响应时间较短及压缩比例较高，且声音的高保真度，配合运用复合式集成电路或数字化技术有很大现实意义。

2 音频比对监测的概述

2.1 功能

建立音频比对子系统，不仅能精准监测到所有转播台播出节目的主路音频信号源，也可以监测转播发射后解调出的空收信号，通过比较信号源信号与解调信号，有效防控插播、错播等不良现象，针对信号不统一的状况进行实时语音报警，进而更全面的掌控节目传输发射链路内首末两端信号的实际传输与播出状况。

具备台标辨识功能，动态平移对比解调音频信号和台标样本文件，并运用特殊算法处理，传输出音频变化值，通过分析变化值的范畴能够确定出台标辨识效率，总结相应的辨识结果。能够有效防控台站由于检查、维修过程不规范或其他因素造成的部分信号源插错等现象。

具有延时判别功能，在信号源不同步的工况下，面对不同始源的信号时依然能进行音频比对。可以结合台站的实际监测情况，实时选出节目循环监听等功能，也可以24 h全天实时音频录制、回放，单独提取异常状态下的音频。

2.2 原理

在音频比对监测实践中，把主路信号源进行音频配置，其中一路被传送到发射机的节传过程，而把另一路作为比对信号，整体运送到音频比对装置的音频输入接口，并以空收天线作为载体接收发射机发射至天空内的射频信号，且要在比对装置内执行解调过程，在音频编码板卡的协助下，以MP3格式对所有音频信号进行数字编码，最后以IP数据流形式将其传送到比对服务处理器。

处理平台软件运作过程中会在时域中同步截获一段≥5 s的音频样本数据，利用某一大小区间窗口（为提升同步点位查找的精准度一般取0.5 s样本窗口）进行最细致化的平移对比（选择单个采样点作为最小平移单位）及特殊算法处置，探寻到区域中最大值块偏移，并将其作为最佳同步点与时延，经过现场实际测量误差基本能被管控在2 ms范围中，且最大误差值低于10 ms，成效显著优于传统比对算法执行过程中采用的1/2音频帧重叠法。

对比子系统的核心算法应用了梅尔倒谱系数（MFCC）算法计算处理音频信号内容，MFCC算法具备人耳的听觉特性。人耳听到声音的高低程度和声音的频率大小之间并不成正比例关系，而Mel频率尺度和人耳听觉特性的相符度更高，人耳对1 000 Hz以下的声音频率能表现出较高的敏感性，当频率高于1 000 Hz时敏感度会显著降低。基于这种特性，Mel频率带宽伴随频率的增加过程而做出相应改变，在1 000 Hz之下基本呈现出线性分布特征，频率高于1 000 Hz时表现出等比变化的特点，随后转换至倒谱区域上。因为有效模拟了人耳的听觉特性，且在没有任何前提下做出假设条件，故而可以断定MFCC参数具备较强的识别性能和抗噪能力。

具体算法可以做出如下阐述：

快速傅里叶变换：利用其把信号由时域转换至频域上，能够观察到信号的能量分布特点，用x（n）、x（n）分别表示时域、频域信息，则有：

三角带通滤波器：运用单组24个三角带通滤波器对（1）式运算卷积，测求出各个滤波器传输出的对数能量，采用下式表示Mel频率与普通频率：

离散余弦转换：基于转换过程就能顺利获得Mel倒频谱频率，有：

在本式内，P（k）是各个滤波器传输出的对数能量；d是Mel倒频谱系数数目，d∈[1，13]。

相关性运算：获得13个倒频谱系数，提取后12个进行相关性运算，相关性越高提示两路音频内容相似度越高，否则认为这两路音频内容有差别。运用欧氏距离法执行相关性运算过程：

式中，M-M是（3）式所得的两路音频Mel倒频谱系数：

如果rela相关性值高于阈值，则可以认为两路音频相似，一般取阈值为0.8。

此外，比对子系统可以结合对比信号源的差异性，有针对性的调整对比算法内的各项参数，算法的对比精度有高度、中度及低度匹配之分，其中高度匹配在两路信号较好的场所内适用性更高；中度匹配适用于两路信号偏好或一路信号偏差的场所；低度匹配多用在两路信号均差的场合内。鉴于以上情况，用户可以结合运用场景去调整部分对比参数，力争使对比结果尽可能地满足实际所需。

3 音频对比监测在中波转播台的运用

首先，有意义提升音频信号的整体传输质量。大部分状况下，为了在维持中波转播台稳定运行的工况下提升音频信号的传输质量，基本上是采用限制信号峰值的方式去达成的。通常要求工作人员采用双通道的工作模式，规范连接立体化声音信号。因为实际的信号状况有差异，故而在处理信号时，工作人员要采用多种方法去处置音频信号，通过对比分析明确不同音频信号具备的特征，进而采用适宜的方法执行音频信号的传输过程，全面提升信号的传输质量，全面提升信号资源的利用效率，为广大观众提供更优质的服务。另外，分析处理台标栏目及非台标时采用的方法也基本相似，通过精准区分不同音频信号的特征，对外输出差异化的音频波动值，而后结合音频波动值大小去精准辨别出是否是台标，识别台标以后做出相应的判定结果。

其次，运用特别的音频算法去执行音频对比监测工作。当前，我国中波转播台的音频对比处置主要是利用主路信号去配置音频的，把不同的音频信号传输到相应的发射机设备内执行信号传输过程，并且于另一端口衔接音频输入接口，采用同时连接发射机信号及音频接口的形式去调节设备。而后运用音频编码板开展音频信号的数字编码工作，最后利用IP数据输出，并且明确指出要将其传输到信号服务处理器内。运用平台软件处置音频信号时，还要提前截取一小段音频，将其作为样本数据执行音频数据的平移尝试过程，随后运用规格大小有差异的窗口和算法进行处理，精准探寻到整个区域范畴中最大的数据偏移量，将该项指标值作为重要的参照依据指导后续工作过程。

最后，运用先进技术采用智能化办法开展相应管理工作。进入21世纪以来，信息化技术快速发展，智能科技和社会多个产业相融合，在人们生产生活中占据着重要地位。数据智能化监控是智能化监管系统的技术保障，以通信线路为载体去传送信息，在多品类系统的协助下建设出服务器和不同客户之间的关联性，进而全面掌握整个监控系统的运作模式，确保数据智能化监控过程的有序执行。不仅要在传统的系统框架外加装智能监管系统，也要不断完善音频对比监测模块的功能，确保不同子系统之间能高度配合，高效率执行中波转播平台上的音频对比监测任务，有益于减少人为因素引起的故障异常、误判等情况，提升广播电台的信号输出质量与效率，为广大用户提供更优质的服务。此外，也可以尝试运用Web链接互联网实现不同界面之间的访问，借此方式维持工作页面运行的稳定性。

4 结语

总之，广播电视是新时期下的一种重要传媒方式，在人们生产生活中占据很高地位，其带来的社会影响是十分广泛的。中波转播台作为广播电台的声音信号处理中心，主要执行电台的音频控制工作，将音频对比监测子系统增加到传统系统内，明显提升了智能化监控系统功能的完善度，安装、调试应用后，性能稳定，不同系统之间的兼容性高，不仅使电台节目播出中心运行安全性有所保障，也提升了音频信号播出质量，值得进行推广。