广电工程中数字音频技术的运用

次仁边宗，普琼次仁

（西藏广播电视局拉孜中波转播台，西藏 拉孜 858100）

1 数字音频技术概述

1.1 概念

数字音频技术是一种全新的声音处理技术，是在信号处理技术、计算机技术和多媒体技术基础上发展而来的，利用数字化技术手段对声音进行录制、编辑或播放。数字音频技术加快了视频信号的传输速率，提升了信号的强度，基本可以满足我国广播电视节目制作的要求。数字音频技术将更高质量的音频信号传送到千家万户，这是广电工程领域的一场革命，也是未来广电工程发展的趋势[1]。

1.2 数字音频的技术指标

（1）采样率。采样率指的是计算机每秒钟采集的声音样本数量，是用来描述音频文件的音质、音调，衡量声卡质量的。采样率越高，就表示在单位时间内获取的声音样本数据就越多，对声波的描述也就越精确。

（2）压缩率。压缩率指的是文件压缩前与压缩后的比值，一般来说，压缩率越小越好，但与此同时，解压所需时间也越长。

（3）比特率。比特率是指每秒传输的比特数，比特率越高，就代表传输的速率越快，而音频文件中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内传输的二进制数据量，是衡量音频质量的间接指标[2]。

1.3 数字音频的形式

数字音频的形式有很多，常见的有波形音频、MIDI音频和CD音频三种。

（1）波形音频。声音是通过振动产生的，麦克风在感受到振动时会将它们转化成电流，电流在经过扩音器时就变成了声音。传统上的声音是通过模拟方式储存的，如磁带，当声音再次转化为电流时，就可以用动态的波形来表示。

（2）MIDI音频。MIDI（Musical Instrument Digital Interface，乐器的数字化接口）是计算机多媒体技术在音乐领域的应用，是控制音高、节奏与响度的指令。

（3）CD音频。CD音频音质较高，大多数播放软件的“打开文件类型”都可以看到*.cda格式，也就是CD音轨，标准CD格式的采样频率是44.1 kHz。

1.4 数字音频的格式

（1）WAV格式。WAV是声音波形文件，是微软公司为了保存Windows平台的信息资源而开发的一种声音文件格式，是Windows中最经典的多媒体音频格式，应用的领域非常广泛，标准的WAV格式与CD格式一样，因此在音质上几乎和CD一样。虽然WAV音频格式可以无损耗存储，但同时也需要占据较多的音频存储空间[3]。

（2）MP3格式。MP3格式从20世纪80年代就出现了，是将音频文件压缩后，仍能保持原始音频质量的一种数字音频技术，MP3在压缩编码过程中主要用到了5种技术，由于其尺寸较小，所以常被用在电子设备中储存音乐文件，是受众最喜欢的数字音频格式之一。

（3）WMA格式。WMA（Windows Media Audio）是微软推出的一种音频格式，是通过减少数据流量但保持音质的方法，以此达到更高压缩率的目的，其压缩率一般可以达到1：18，生成的文件大小只有MP3文件的一半。

2 数字音频技术的发展现状

2.1 音频嵌入技术

在现阶段的广电工程体系中，音频嵌入技术发展到现在已经很先进了。广电工程中通过应用音频嵌入技术可以搭建一个完整的音频工作平台，同时还保证了广播电视的节目质量。该技术的使用，对于制作一些复杂的、高难度的广播电视节目来说，大大提高了工作效率，同时也减少了在人力、物力和财力方面投入的成本，减少了整个节目制作过程的工作量，对于需要在特定位置嵌入的音频也能单独处理。数字音频嵌入技术凭借着其优势，可以实现两段音频的无缝衔接，在录播节目中，可以将补录的音频重新插入到原视频中，更好地实现音频同轨，让节目变得更加完整[4]。

2.2 数字调音台

数字调音台在广电工程体系中扮演了十分重要的角色，尤其体现在扩音系统和收音系统方面，是一种常用的信号设备。通过在调音台中运用数字音频技术，就能够对音频进行高效处理，能对多个轨道的音频同时进行编辑，另外，根据广播电视节目的具体制作要求，可以对音频进行降音降噪、淡入淡出等处理，满足广播电视节目播出的个性化和多样化要求。

2.3 云端广播电视技术

互联网时代，广播电视媒介最大的特点就是稍纵即逝。近些年，计算机和互联网在数据库方面的技术发展非常快，广播电视体系可以实现云端数据储存。当受众将各种视频信息储存到云端上时，可以随时随地回看，甚至是多次回看。而现阶段各大广播电视平台也越来越注重对这方面的建设，受众通过这些平台也可以更快地进行相关操作。

3 数字音频技术在广电工程中的优缺点

3.1 数字音频技术的优点

（1）便于音频信息的采集与编码。在广电工程中，最基本的工作内容就是及时地对音频信息进行采集与编码，在此过程中，数字音频技术的应用使得这个工作变得简单起来，其能够实现实时信号传送和相关指令的更改。在实际操作过程中，由于设备或者网络的原因，可能会出现卡顿现象，音频的波形可能会发生细微的改变，此时采集的音频可能会不准确，因此需要对波形进行分析，之后再进行其他操作。在采集完相关音频信息后，还要完成对这些音频信息的编码工作，为了保证数字信息的准确性，在编码过程中需要对音频信息进行二次采集，并做相应的处理工作，这是其优势[5]。

（2）增加音频文件储存量。传统音频技术在音频资料储存上存在较大的问题，那就是音频资料占据了较多的储存空间，如胶片和磁盘是传统的储存音频最常见的介质，这些介质除了储存音频信息有限，介质本身也占据了较多的空间，随着时间的推移，遇到潮湿或者高温的情况，会面临信息全部或部分丢失，不利于保存，同时也不利于具体音频资料的查找。而数字音频技术的出现就有效解决了这个问题，通过网络和云端技术的结合，可以储存大量的音频资料，并且还可以备份，当丢失的音频资料时能及时使用备份资料，能实现音频资料的实时分享、传输和查找。

（3）提高信号处理质量。从物理角度讲，20～20 000 Hz是人耳可以接收到的声音范围，数字音频技术通过后期处理，能够生成适合人耳收听范围的音频，同时也提高了受众的音频接收质量。对于一些对声音要求质量很高的音乐类和语言类的节目来说，数字音频技术还可以实现多轨道操作，通过增加音频轨道可以提升节目的质感，增强观众的视听感受。数字音频技术应用于节目中的工作流程大致可以概括为两个步骤：一是数字音频技术可以准确地识别出人声、背景声和音乐声，然后把这些声音分别录入到系统中；二是根据节目需求对需要修改的音频进行准确定位，在短时间内就可以找到需要处理的音频，大大节省了节目制作的时间。

3.2 数字音频技术的缺点

（1）各种辅助设备成本增加。虽然数字音频技术在广电工程中优势明显，但由于该技术不能单独使用，需要有其他设备的辅助才能正常运转，这就加大了其使用成本。广播电视工程是一个专业性极强的领域，因此数字音频技术的辅助对接设备也必须专业，例如，为了提升音质，需要话筒、压缩器等更为专业的设备支持，这就加大了额外的资金投入。

（2）数字音频技术的参数存在误差。在我国，数字音频技术在广电工程中主要用到3种技术，但这些技术的参数标准都存在不同程度的误差，虽然不会对最终呈现效果产生太大的影响，但是会对节目的最终呈现效果带来一定的影响。如采用频率，也就是在一秒钟内收集信号的次数，奈奎斯特采样理论是采样频率的参考标准，只有接近这个参考标准的采样频率才能最大限度地还原原有声音信号，然而在实际采样过程中，往往会受到外界因素的影响，给实际采用工作带来一定的误差。

（3）编码算法可能会丢失信息。音频编码主要运用ISO和MPEG技术，这两种技术可以最大限度地保证声音效果，但是这也意味着需要更大的储存空间，为了解决这一问题，就需要运用全新的压缩编码技术。与此同时，其弊端也显现出来，由于这种技术的工作特点，在运行过程中会对数字信号进行压缩处理，这就会导致一部分信息丢失。

4 数字音频技术在广电工程中的具体应 用途径

4.1 双向广电技术的应用

这里讲的“双向”是产品内容与个体之间的互动性，在广电工程领域中，就是实现广电部门与用户之间的互动，而要想实现二者之间的良好互动就需要双方保持良好的沟通。随着未来数字音频技术的不断创新与发展，其更能够在提升广播电视节目收视率方面做出贡献，实现真正意义上的有效互动。

4.2 数字音频技术在广电工程中的实际应用

为了进一步提升广播电视节目质量和用户体验值，就必须制定标准，只有理论和技术都达到标准化要求，才能对其进行标准化的研究，而这也是未来数字音频技术和广电技术的发展方向。

4.3 后期制作技术的应用

各种广播电视节目离不开后期制作技术，而现代的后期制作主要用到了数字音频嵌入技术，这也是广播电视节目后期制作中最重要的技术之一。在广电工程领域中，数字音频技术成为了后期制作技术的重要组成部分，在后期剪辑中发挥了十分重要的作用。当前，人们时刻面对着各种网络媒体，每人每天在各种网络媒体上花费大量的时间和精力，在此过程中，人们无时无刻都在享受着数字嵌入技术带来的便利。数字音频技术随着后期剪辑技术的不断发展也得到了充分的发展，这不仅提高了数字音频技术的使用质量，其相应的技术成本也降低了不少。

5 数字音频技术在广电工程中的技术应 用要点

5.1 前期调试准备工作

为了保证使用效果，减少工作中出现失误的概率，任何一项技术在实际投入使用前，都需要对其功能和具体参数指标进行严格的测试和调试。数字音频技术也不例外。电缆对数字音频技术的影响是主要方面，一般来讲，电缆的电阻为50～70 Ω，这就可以保证数字信号传输的完整性，因此在测试时应主要注意电缆的情况，电缆的延时和阻抗是主要测试部分，要确保其质量达标达到使用标准。

5.2 定期检查维修

在实际使用过程中，数字音频系统内部结构会发生不同程度的变化，所以要想更好地确保数字音频技术正常使用，必须要定期追踪其具体使用的情况。定期对系统进行故障检测并及时维修，确保驻波比在一个合理的范围。要想准确及时地检测出故障，需要使用一些现代科学技术，如人工智能技术。检查与维修工作是更好地运用数字音频技术的保障，因此检修人员需要严格落实每次的检测与维修工作。

5.3 做好日常维护工作

数字音频系统在投入使用后较容易地受到外界的干扰，如电压和气温等，这就大大降低了使用体验，更严重的还会发生故障。因此为了减少故障的发生的次数，在日常使用过程中就要做好相关维护工作，尤其是电源这个特殊的部件。

6 数字音频技术在广电工程中未来的发 展趋势

近些年，各种新型媒介对广播电视等传统媒介产生了不小的冲击，广播电视领域为了应对这些挑战，就不得不跟随相关技术发展的步伐，而数字音频技术就是其中的一种。该技术在广电工程中应用较为广泛，对广播电视的播出系统和运行系统起到支撑作用，应用价值较大。为了使数字音频技术持续为广电工程发力，后期应加大对数字音频技术的研发力度，尤其是加强对数字接口的研究工作，使其在不断的研发过程中功能日趋完善。相关研发人员要密切关注国内外数字音频技术的最新研发动态，必要时借鉴国外先进的技术和经验，推动数字音频技术不断向前发展。

7 结束语

数字新媒体时代，数字音频技术在广电工程中的作用越来越重要。随着我国广电工程的发展，数字音频技术在广电工程中的应用范围也越来越广，在广电工程领域发挥了重要的作用。为了能够更好地使用数字音频技术，需要了解其工作原理，并结合广电工程的实际需求确定未来技术的主攻方向。■