广播电视工程建设中数字音频技术的优势与应用

新疆广播电视台：卡纳提·萨依

数字技术的发展带来概念性转变，传统的模拟领域逐渐转变为更前沿的数字音频技术，广播事业发展也必将走向全新数字音频技术时代。因此，深入探究广播电视工程建设中数字音频技术的优势与应用就显得更为重要。

1.数字音频概念及原理

1.1 数字音频概念

数字音频技术，是将传统的音频模拟信号转化为0、1二进制数据存取格式。数字音频实际上是将音频文件转化可以直接存储于计算机数据库的文件格式，然后再将其电平信号转化成二进制数据保存，广播电台音频工程师可以用这些数据信息通过模拟电平信号发出。数字音频的存储成本更低，不易丢失和损耗，所以相对声音保真度也很高，后期处理和编辑更为便捷。

数字化音频技术高速发展与广播电台的数字化目标相辅相成，从广播音频节目制作流程来看，广播节目制作、加工、传播等一系列对原始音频素材的处理，主要是以模拟信号和数字信号为主，而后才能将音频资料传播出去。为了适应音频技术发展并推动广播行业进步，实则需要从技术和设备两个层面推陈出新，这不仅仅是对于数字音频设备的升级，更需要确保音频信号传输环节上尽量弱化失真现象，从而增强广播音频的兼容性，进一步用数字音频技术来替代传统的模拟音频处理技术。总体而言，为了更好地促进广播事业发展，有必要对模拟音频技术进行升级，用音质效果更为突出的数字音频技术来构建广播系统。

1.2 数字音频转化原理

声音的本质音波，而听众能够清晰听见的波形频率是在20Hz到20kHz之间的称为声波。音频的模拟信号具有连续的函数特性，属于不同频率和振幅的声波叠加形成而来。而数字音频也相当于量化了模拟信号，最为典型的音频模式是对应时间坐标完成同等比例的时间间隔，采样之后的振幅可以完成数据量化。这便是单位时间内对采样次数完成的声源数据采集，也被称为采样频率。当一段声波被数字化，也就产生了可以被计算机识别的数据值，每个数值逐一对应抽样点振幅值，并按顺序完成排列组合，最终数字排列结果也就形成了音频信号。

上述便是ADC（模拟-数字转换）过程，而DAC（数字-模拟转换）的过程则相反，是将数字信号按之前采样的排列组合形式进行转化，用ADC解码后完成从数字信号到模拟信号的转化。因数字音频格式不同，通常也会使用PCM完成转化。但是需要通过DAC转换器放大模拟信号功率，进而达到广播电台的播放要求并被听友人耳所识别。伴随数码音频技术发展，更多音频处理器的功能也在逐渐升级，如EV DX38和KT DN9848等，通过一体化的DSP数字音频处理芯片模块，可以将时间、频率、幅度等方面的信号处理功能逐渐完善并整合在同一个音频设备之中。音频信号仅通过AD转换或DA转换即可还原音频素材，数字音频在量化后的失真度也微乎其微。

2.广播电视工程建设中数字音频技术的优势

2.1 拓宽音轨

应用数字音频技术，通过制作、管理、播出三个关键环节组成。而数字音频技术带给广播节目最大的技术支持便是拓宽音轨，在使用了数字音频技术之后很大程度上保证了声音传播质量，可以确保无损音质被完整传输，所以广播节目质量得到了强大的技术保证。现阶段广播电台主要使用64轨数字音频技术，从音频录制到管理再到播出达到了较高的音质水平。广电部门在应用数字音频技术之后，工作效率有所提升，且广播音频质量也得到全面改善。

2.2 提高储存能力

传统的模拟信号在存储时需要考虑音频质量，故而曾经使用过如磁带这种相对古老的存储设备。但是无论是磁带存储还是CD存储，都会无形占用线下存储空间，而且在多次播放后也会产生对于音质的损耗，再次使用时就会出现杂音和声音质感弱化的现象。以往时期磁带管理音频资料的阶段，工作人员需要对音频资料手工标记，查阅和管理都消耗了巨大的人力、物力、财力，对广电工作人员的精力和时间消耗都是难以衡量的。而在数字音频技术之下，仅用本地联网的终端PC机便可轻松管理数以亿计的音频资料，而且在查阅和搜索数字音频资料时，仅需短短数秒钟便可直接获得精准的数字音频资料，这无疑是提高音频资料管理工作效率的重要方法，必然能够促使广电事业更好地发展。

2.3 完成精准剪辑

音频资料不仅在存储管理方面强烈依靠于数字音频技术，而且在剪辑制作方面也得益于数字音频技术的支持，才能在短时间内毫无误差地完成音频剪辑工作。广播节目在使用音频资料时，很难直接将音频资料拿来使用，而是需要对一些音频资料进行剪辑、加工、处理。而这一系列的音频制作工作中，又需要确保剪辑音频位置的误差保持在千分之一秒内。数字音频技术可以将原始的音频数据资料通过视觉化方式呈现出来，音频剪辑过程中可以直接看到声音波形被放大后的图示结构，那么在使用耳麦和显示设备之后，音频剪辑的精准度必然有所提升。因此，数字音频技术实际上是对于普通音频资料的全视角放大，能够实现对音频资料的精准剪辑，即便是合并多个音频资料素材，也能够确保音频资料具有无缝衔接的效果，这在很大程度上提高了广播音频的流畅度。

3.数字音频技术在广播电视建设中的应用趋势

3.1 数字调音台

数字调音台是广电传媒最早引进数字音频技术的起源，数字调音台也可以理解为是扩声系统(Audio Mixing Console)，是影音录音中最为常见的通用设备。数字调音台可以同时共用多路输入，每路数字音频信号都可以完成单独播放。其中也包括对于数字音频的制作和加工，可放大音量和不同声道的音源识别度，作高音、中音、低音方面的数字音频音质补偿，给输入到广播节目中的声音增加韵味和艺术性，对多路声源泉作空间定位等操作。当然也可以完成对于数字音频的各种声音混合，混合比例可调，且拥有多种输出方式，包括：左右立体声输出、编辑输出、混合单声输出、监听输出、录音输出以及各种辅助输出等。数字调音台在广播系统中起着极为重要的作用，可以为广播节目创作背景音乐、立体声、美化声音，也可以抑制数字音频资料中潜藏的噪声、控制播放数字音频资料的音量，是广播节目对数字音频资料进行加工和制作的重要声音艺术处理工具。

3.2 AI数字音频技术

AI数字音频技术最早是应用于车载广播的终端领域，运用AI人工智能技术对广播音频节目进行数据化升级，可以实现“场景化+智能电台流”的数字音频技术应用，除了根据地域位置推送电台直播流，弥补电台信号不足问题外之外，AI人工智能技术可以对数字音频进行智能识别，依据终端用户的收听习惯、时间、地点、人物、当前事件定义场景，从而完成对于听友所需数字音频内容的精准定位。AI人工智能在启用大数据系统联合发布数字音频之后，AI技术实际上是对终端用户进行了精准的画像，基于场景和用户画像的大数据结果之上，按需智能组合来分类广播节目讯息，如新闻资讯、音乐、娱乐、出行信息等相关的数字音频内容，均可实现24小时不间断的AI电台流推送方式，为终端用户提供适应度和针对性更高的数字音频服务。

毫无疑问，这套专为广播电台研发的AI智能生产工具，也是更懂主持人的广播播出系统，加上中央广播电视总台的新媒体客户端80多年历史沉淀的优质节目资源数据库，亿级听友的客户端联动，以及4000万云听车机用户的领先布局，AI智能广播的商业价值将进一步放大，数字音频技术借助AI人工智能加持必定突破广播声量，成为下一代广播事业发展的核心技术。

3.3 云端音频数据技术

云音频技术是联合云存储技术拓展的新型数字音频技术。如腾讯云开发了RT-ONE™网络，整合了实时通信网络（TRTC）、即时通信网络（IM）以及流媒体分发网络（CDN），为业界最完整的音频传播构建了PaaS平台基座。广播音频开始追求空间音频和高品质音乐的实时传输。RTC即Real-Time Communication，这里面C代表Communication。但随着音频技术的不断发展，其边界也在不断延展，现在C不仅仅是Communication，它还可以是Content、Control等等。

在终端用户使用移动网络收听广播节目时，实时场景下具有云端音频数据存储功能，所以内容层面上RTC便成为了面向终端听友群体的Real-Time Content。而在云电脑、远程驾驶、实时同屏等场景中，端到端小于100毫秒的延时，可以在很大程度上确保无损音质的广播服务。因此，云技术实际上是对于数字音频技术的全面升级，无论在音质保护还是在多场景应用方面，都具有更加先进的技术服务优势。此外，云技术也正在适应各种能够播放数字音频的终端设备，如TRTC的整体架构内可以适应iOS、Android、Windows、macOS、Linux等多种系统平台。所以，广播节目应用数字音频和云端技术之后，将有利于拓宽音频数据化的应用层面，并确保更多终端设备接入广播数字音频服务。

3.4 数字音频补偿技术

即便是最好的终端接收设备，也可能因5G信号衰弱而产生断断续续的数字音频信号丢失，以至于终端用户无法收听到完整的广播节目。因为数字音频信号必须是续的，但如果将这个数字音频在时间颗粒度上放小，就会发现声音是的连续波形被破坏，如果在传输数字音频时丢失一小部分，则可以运用预判波形来补齐完整的数字音频声波。这种技术被称为PLC，但如果终端用户丢失掉的连续波形比较多，恢复最初的广播音频难度便会随之增加。目前互联网移动音频场景下，正在逐步开发TRTC数字音频补偿技术。

TRTC的cPLC技术可以很好地应对音频连续丢包的场景，cPLC会根据历史数字音频帧进行上下文分析，然后再利用数字音频波形合成最初的广播音频，即使在120毫秒级别连续丢帧的情况下，终端用户收听到的广播音频也能够具有较好的连续性，收听效果流畅度仍然较为完整。

综上所述，通过分析数字音频概念及原理可知，广播电视工程建设中数字音频技术的优势主要体现在拓宽音轨、提高储存能力以及完成精准剪辑等方面。而在具体的应用层面上，数字调音台、AI数字音频技术、云端音频数据技术、数字音频补偿技术的全面应用，将促进广播节目质量全面提升，也必将加速广播电视工程建设和高质量发展。