音频信号监测论文

音频信号监测论文（共7篇）

音频信号监测论文 篇1

河南地球站在重视卫视节目安全播出的同时, 音频广播节目的安全播出也越来越受到重视。该站承担着一套卫视节目和七套音频广播节目 (8个单声) 的播出任务, 以前对音频广播节目的监测缺少先进和完善的技术手段, 只能靠手动切换轮换监听某一路音频广播信号, 不具备自动记录和故障查询手段, 音频广播节目的安全播出存在隐患。

技术人员详细调研后, 没有找到适合本站需求的音频广播信号监测系统, 为此, 根据音频广播节目播出的实际情况, 自主研发河南地球站音频广播信号监测系统。该系统使用相关硬件采集音频广播信号, 通过开发软件对音频广播信号进行分析和处理, 从而完成对音频广播信号的自动化监测。

在开发过程中, 该站技术人员刻苦钻研, 攻破了多个技术难点, 并根据值班实际需求进行人机界面的不断优化, 最终使系统功能得以完善。

一、系统构成

河南地球站音频广播信号监测系统是由解码器、接收机、采集卡、工控机、监测软件、监视器、音箱等组成, 如图1所示。

二、系统功能与实现

河南地球站音频广播信号监测系统的软件是系统的核心组成部分。信号采集、信号分析、告警输出、数据记录等功能均由软件实现。系统软件全部代码由该站技术人员采用Delphi7自主进行编写和调试。

1. 主界面的设计制作。作为人机交互的桥梁, 软件主界面承担着显示信息和接收指令的任务。界面设计务必做到尽可能容纳足够多的有用信息的同时简化日常操作步骤。因此在主界面设计方面, 该站技术人员结合实际工作应用进行了功能上的反复推敲和优化, 并进行了大量的界面美化设计, 自行绘制了音量柱图形 (软件主界面见图2) 。在软件主界面任意位置点击鼠标右键可弹出右键菜单, 能进行参数设置、数据查询和录音回放、录音文件夹、循环监听、最小化、退出等功能的选择。

该站共承担了经济台、信息台单声、交通台、文艺台、农业台、人民台和信息台立体声七套音频广播节目 (8个单声) 的上行任务。界面布局采取分组并列对比显示方案, 即在软件主界面中每一套音频广播单声划分为一个子监测区, 共分为8个子监测区 (信息台立体声占据2个子监测区) 。每个子监测区中包括一套音频广播节目单声的主、备信号源和接收信号3个监测点。8个子监测区可同时监测24路音频广播单声信号。

子监测区具有直观、明确的信息显示功能, 具体内容结合图3进行详细说明。

图中的 (1) 为子监测区名称标签:标示出子监测区的音频广播节目名称。 (2) 、 (6) 为监测点名称和告警开关:文字可标示其下方对应音量柱图形的监测点名称;底色为暗绿色表示下方监测点告警开关为开启状态, 左键单击后变为红色则表示此监测点语音告警关闭。 (3) 、 (5) 、 (7) 为监测点状态:底色为蓝色表示当前音频广播的监听功能开启, 音箱正在播放该监测点音频广播信号的声音, 同一时间只能有一路广播处于监听状态;底色为红色闪烁, 表示其所对应监测点音频广播信号处于告警状态;其他情况下底色为黑色。 (4) 为告警时间:背景色为暗红, 时间为黄色, 当前监测点出现告警时将显示故障开始时间。 (8) 为音量柱图形:该站技术人员自行设计绘制的音量柱图形, 可直观实时的显示音频广播信号的音量电平高低。

2. 参数设置。在参数设置界面 (图4) 中可对子监测区标签和告警参数等进行详细设置。合理的参数设置能使广播信号的故障告警更加准确、快速, 达到提高安全播出保障能力的预期目的。

3.数据查询和录音回放。在数据查询和录音回放界面 (图5) 可对告警历史记录进行查询和录音文件的回放。

(1) 上半部分是数据查询区域, 可通过日期、通道名称、告警状态等进行条件查询。在数据列表框内可显示查询结果。

(2) 下半部分为录音回放区域。在数据列表内选中一条故障记录, 录音回放区域可自动提取与选中故障记录相对应的录音文件, 并在右侧信息栏内显示出对应的告警数据信息。

播放器功能完善, 且在录音播放过程中点击“跳至告警前5秒”按钮, 可将播放进度跳转至故障时间点5秒前的位置, 方便快速监听故障现象。

4. 录音文件夹。在右键菜单中点击“录音文件夹”可通过资源管理器快速打开录音文件所在的文件夹。

5. 循环监听。在右键菜单中点击“循环监听”, 可开启循环监听功能。

6. 最小化。在右键菜单中点击“最小化”, 可最小化软件界面, 方便进行其他操作。

7. 音频广播信号的故障判断。该系统采用的是模拟视音频采集卡, 音频广播节目故障是通过模拟信号的音量电平高低进行判断。该站技术人员反复对代码进行了调试、优化, 使软件各项指标满足了要求, 整个系统达到了实时、快速、准确、安全的预期目标。

三、主要创新点

1. 实时、准确、快速、安全的监测系统。

《河南地球站音频广播信号监测系统》可使值班员通过一个界面同时监看24路音频广播单声的实时播出情况;具有准确的故障告警和信息记录能力;通过计算机控制, 可自动、快速的分析所有音频广播信号, 便于值班员快速的发现和处理故障;一个实时、准确、快速的监测系统可有效保障该站卫星音频广播节目的安全播出。

2. 创新的自动循环监听功能。

音频广播信号异常而常规监测系统又无法准确检测, 易造成劣播甚至是停播事故, 需要值班员定时手动对每一路音频广播节目进行声音监听和判断。该功能利用计算机软件自动化控制技术从根本上改变了音频广播信号的监听模式, 实现了无需值班员手动干预的自动循环监听。通过设置循环监听时长和循环监听周期两个参数, 可根据情况改变循环监听的时间和频率。该系统投入使用后, 值班员通过此功能及时发现了某路广播的劣播现象并及时进行了处理, 未造成播出事故, 从而保障了安全播出。

3. 自制的音量柱图形。

现有的具备类似功能的控件无法满足本系统对音量柱图形的美观及功能需求, 该站技术人员自行制作了具有色彩渐变的美观度高、实用性强的音量柱图形。其唯美的显示效果和足够大的显示面积可减轻值班员的视觉疲劳, 提高故障判断的准确度。

4. 音频广播信号分组并列对比显示布局。

现有的监测系统中音频广播信号监测多为附属功能, 只是对音量柱进行简单排列, 不利于值班员观察。该站技术人员在进行了不同的组合搭配试验后, 创出分组并列对比显示的布局方案。该方案将同一路音频广播节目的主、备信号源和接收信号3个监测点作为一个监测组放在一起显示, 在分组顶部共用一个节目名称标签, 每个监测点又具有独自的监测点名称标签。当节目出现故障方便进行信号源及接收信号的对比, 使值班员可以很直观地看到这一路音频广播节目的播出状态。

5. 友好的人机交互界面。

在软件的主界面设计上优化了值班过程中的常用操作。需要时只需点击某一路音频广播信号的相应区域即可开启或关闭声音监听, 并以颜色区分声音监听的开关状态。需要打开或关闭某一路音频广播信号的告警只需在相应子标签上进行点击即可, 无需进入设置菜单进行繁杂的操作。当出现故障告警时, 相应节目的子标签下方会自动出现当前故障的开始时间, 而无需再进入记录查询界面进行查找, 方便值班员进行故障记录和汇报。

6. 人性化的数据记录及录音回放功能。

在数据库的故障记录中具有中断时长记录, 当故障恢复后, 系统将自动计算本次故障的持续时间并将其添加至数据库中, 免去了值班员人工计算故障时长的麻烦。

录音回放界面除具备一般播放器的功能外, 我站技术人员结合数据库为其创新地提出了“跳至告警前5秒”按钮, 使录音回放功能具备了独有的快速定位故障时间点的能力。方便了故障现象的快速再现, 不必耗费时间听取多余无用的录音。

综上, 河南地球站音频广播信号监测系统在该站投入应用1年多以来, 运行稳定、可靠, 达到了预期目标, 使广播节目的监测实现了自动化。

音频信号监测论文 篇2

基于以上考虑, 本人独立研发设计了一套针对中波发射台站的音频信号监测系统, 可以实现对台站内每一套节目音频链路中的所有关键节点进行取样监测, 取样的音频信号统一送到中央监控计算机 (服务器) , 并设计了用于处理和显示音频信号状态的软件, 可以对每一套节目音频链路中的所有关键节点进行实时监测, 音频信号一旦出现异常就会立刻声音报警, 并推图显示出现异常的故障位置。

1 音频监测系统的组成

本音频监测系统主要由3个部分组成:信号采集处理系统、数据存储服务器、音频信号状态显示系统。系统的拓扑结构如图1。

信号采集处理系统安装在音频立柜内, 负责对从各个音频链路关键节点分配器送来的音频信号进行采样处理, 并将处理结果送至数据存储服务器。

数据存储服务器安装在服务器机柜内, 主要用于存储信号采集处理系统送来的临时数据、历史数据、报警信息等, 同时也作为信号采集处理系统和音频信号状态显示系统的数据交换中心。

音频信号状态显示系统安装在值班室的监控平台计算机上, 主要负责显示各路音频信号链路关键节点的实时状态, 如若音频信号节点出现异常 (如静音) , 便以声音报警的方式通知值机员, 并推图显示异常节点位置。

2 信号采集处理系统

信号采集处理系统是一台装有3块海康威视DS4008HS视音频采集卡的电脑主机, 主机的安装位置尽量靠近各个信号采集点, 以本台为例安装在音频立柜内, 这样可以尽量缩短音频信号采集线的长度, 减少电磁干扰。

海康威视DS4008HS是一块8路视音频信号采集卡, 可以同时对8路视频和8路音频信号进行采样处理, 实现视频/音频的模数转换, 方便后期计算机的处理。本系统只使用了该板卡中的音频处理部分。该采集卡的8个音频采集通道是相互独立的, 每个通道的参数均可以单独设置, 每个通道都具有16位DSP, 量化精度对于中波音频来说已经足够了。海康威视公司为购买该板卡的客户都提供了一套针对该板卡的完整基于VC++的SDK开发包, 使用该开发包可以很方便地进行后期软件开发, 极大程度上提高了后期开发软件的可靠性。

信号采集处理系统的软件部分是基于海康威视公司提供的SDK开发包, 使用VC++语言编写的服务器端程序。该程序先从数据存储服务器的MYSQL数据库中读取采集卡中每个接口通道的初始化信息, 然后通过调用DS4008HS视音频采集卡SDK开发包相应的API接口函数, 读取相应接口经过采样量化后的音频幅度数据, 并将该数据存储到数据存储服务器中MYSQL数据库的临时数据列表中, 以供音频信号状态显示系统的读取和显示, 相关代码如图2。该软件还会定时将每个通道的采样数据存储到数据存储服务器中MYSQL数据库的历史数据列表中, 以供有需要时翻查, 定时时间可以根据需要在系统设置中设置。其模块结构如图3, 软件界面如图4。

3 数据存储服务器

数据存储服务器是一台装有MYSQL数据库的专用服务器主机, 这是整一套音频监测系统的数据存储及交换中心。MYSQL数据库中存有如下数据:音频链路节点配置信息、音频链路节点量化的音频幅度即时数据、音频链路节点量化的音频幅度历史数据、系统信息、历史报警信息。每一类信息和数据在MYSQL数据库中都以一个单独的数据表存储, 这样可以提高数据库的运行效率和软件调用读取调用数据的灵活性。

4 音频信号状态显示系统

在控制台计算机上运行的音频信号状态显示系统客户端程序, 用于显示各路音频信号链路关键节点的音频信号实时状态 (实时动态音频柱状图) , 如若音频信号节点出现异常 (如静音) , 便以声音报警的方式通知值班机员, 并推图显示异常节点位置。

该客户端软件程序使用VC++语言编写, 其算法流程如图5, 软件界面及异常报警推图如图6, 相关音柱实时显示代码如图7。

5 音频信号监测系统运行情况分析

本系统投入运行后经过近一个月的调试修改和将近一年的试运行, 各设备运行正常, 网络通信稳定, 能够直观地显示每一套节目音频链路中的所有关键节点的实时状态, 监测的节点音频信号出现异常时, 能够及时地以声音和推图的方式通知值班员。除此之外, 在有需要的时候, 还可以很方便地在音频信号状态显示系统客户端程序中查看各个监测节点的音频量化数据和报警信息。测试结果证明本音频信号监测系统具有稳定、高效、实时的特点, 安装简单, 系统组织结构灵活, 改变了传统产品需要人工观察、异常情况处理费时费力的状况, 极大地减轻了人的劳动强度, 提高了音频信号监测技术水平, 保证了音频信号链路工作的可靠性, 提高了发射台管理的智能水平。

6 结论

音频信号内容比对实用算法 篇3

1.1信号传输拓扑示意图

广播电视信号制作好以后, 通过各种媒介传输到覆盖设备的前端, 进行编码调制后送达最终受众的终端。覆盖方式主要包含无线覆盖 (发射机房) 、有线覆盖 (有线电视网络) 、互联网覆盖 (网络数字媒体) 、卫星覆盖等, 示意图如下:

一般来说作为覆盖设备的机房, 其信号源都需要有来自不同路由的主、备路, 如图中所示。主、备路由有各种不同的组合, 如双光纤 (路由不同) , 或一路光纤、一路微波, 也有些机房还会使用接收自卫星的信号作为备用信号源, 如图中的“发射机房”。

1.2 非法信号入侵的途径

如图1所示, 以“发射机房”为例。由于传输路途可能很遥远, 实际上每一种传输路径都有可能被插播。光纤可能被窃听, 获取传输格式, 然后切断插入非法信号;微波传输, 在靠近的地点使用大功率非法信号波束照射接收天线, 可能压制合法信号;卫星接收的信号源, 当卫星被非法信号攻击时, 也可能被非法插播。

虽然实现上述插播方式有一定难度, 遭遇到的可能性不高, 但安全播出的要求很高, 还是需要对一切可能的安全播出隐患做出防范对策。

2 防非法插播的技术策略和关键算法

2.1 技术策略分析选择

如果直接对信号源的内容意义进行分析, 判断其内容是否符合政策和宣传要求, 那么按现有的计算机软件软件技术而言, 不仅难度非常高, 而且准确率和实时性也很难满足要求。但是考虑到实际上信号源有多路的情况下, 我们可以用更简单的办法来判断是否有哪路信号路径被插播。那就是把同一节目的来自不同路由的信号源拿来进行内容比对, 如果所有路由的信号内容全部相同, 那么说明信号是安全的;否则, 说明其中必有一路信号被非法插播, 这时就要马上输出报警信息, 等待人工对信号内容进行识别判断。如果信号源路由超过2路, 也可以先把内容与众不同的那一路排除出去, 从内容相同的信号源中选一路输出去播出, 然后再报警请求人工监听的最后裁决。

使用内容比对的方法, 我们不需要对信号内容的意义做出判断, 只需要对不同信号源的内容是否一致做出判断即可, 这样对技术上的要求就降低到了可行的程度。

2.2 音频信号内容比对的依据

可用的技术手段, 无非是用于音频信号处理的电路硬件和对采样数据进行分析的软件。关键在于对信号源内容是否一致的特征提取。如果对某路音频信号源的信号波形用示波器进行观察, 可以发现每当播音员讲话或播放音乐时, 示波器上都会出现相应的波包, 而当出现节目间隙、语言语句之间的间隙、音乐之间的间隙的时候, 示波器上的波形就近乎一条直线 (幅度近乎零) 。如图2～图5所示:

我们可以把语音节目的内容, 看成是由各种不同时间长度和幅度变化规律的波包, 以及各种不同时间长度的间隙组成的信息系列。这种系列与节目内容一一对应, 相同的节目内容必有完全相同的系列, 而不同的系列则意味着不同的节目内容。图2展示了两路内容相同、没有时延差的语言信号的信息系列, 图3是内容不同的信息系列。

因此, 我们就把对内容的判断转化成对音频信息系列的比对判断, 如果信息系列完全相同则内容相同, 否则内容不同。从图2～图5可以看出来, 只要比对的信号中有一路是纯语言类, 内容相同与否其特征非常明显;音乐 (或带音乐背景) 类信号之间, 以及与准白噪声之间的波包特征差别较小甚至难于分辨。

2.3 具体电路和关键算法

来自不同路由的音频信号可能存在时间延迟, 即不同步的问题。因此在进行信号比对之前必须先把两路信号的时间点“拉”齐, 一般是把先到达的信号延时然后与后到达的信号对齐在同一时间点。假设最大可能的信号时间延迟为5秒, 用于信号比对的时长为3秒, 下面讨论不同处理算法的资源开销。

2.3.1 直接对音频信号高速采样的比对方案

直接的音频信号采样, 为了不漏掉任何一个信号上升下降细节, 采样率最好是最高信号频率分量的十倍以上。调频立体声的音频信号最高频率达15 KHz, 采样率需要达到150 KB/S。因为比对前不知道两路信号哪一路的延时更多, 所以实际需要截取的信号时长是比对时长与最大信号延时时长之和, 即8秒。每一路信号8 s时长的采样数据个数为8*150K=1200K。为了得到信号比对的结果, 需要对每一路信号的采样数据逐个后移, 取其后3 s的数据与另一路信号的前3 s数据进行逐个比对, 因此最大的比对次数为2*5*150K*3*150K=6.75*1011次, 而每次比对都需要取数、运算、比较判断、统计存储等操作, 最少也需要10个指令周期, 就算都是单时钟周期指令, 总共也需要6.75*1012个时钟周期, 这一切需要在3秒内完成, 所以每秒需要最少2.25*1012个时钟, 即时钟频率要达到2250GHz。这还只是进行两路信号的比对运算量, 如果要求更多路信号的比对, 运算量还要大得多。这样的运算速度对于单核的芯片是很难完成的, 需要多核的高速芯片并行计算才可能实现。因此这种方案成本太高, 现实可行性差。

2.3.2 先对信号进行包络检波, 再低速采样的比对方案

如果先对音频信号进行幅度变化的包络检波——简单的预处理, 那么虽然我们失去了波形的瞬间 (毫秒级) 幅度变化细节, 但是还是可以保留语句、音乐等间隙和幅度变化的整体趋势等最重要的特征信息, 而这些信息对内容比对来说就已经足够了, 这样做的结果就是可以极大降低比对所需要的运算速度。下面以图6的预处理电路参数为例说明:

上图中的检波电路可以消除检波二极管死区电压的影响, 即使只有几十毫伏的音频信号也能得到正常的包络输出。包络跟踪的R1C1=47 ms, 因此采样周期可以取5 ms, 即采样速率200 B/S。对于时长3 s、最大可能延时量5 s的两路音频数据进行完整比对所需要的最大比对次数为2*5*200*3*200=1.2*106次, 需要的总时钟周期数为1.2*107, 如果运算时间最长为3 s, 则时钟频率要求为最小4MHz。这样的运算速度要求还不到上一方案的百万分之一, 使用价格便宜的51系列单片机就可以实现了。当然, 使用运算速度更快的芯片或DSP可以获得更快的反应速度, 实时性更令人满意。

2.3.3 采样数据的比对处理和判断基准

在两路音频信号之间进行采样数据比对, 还要考虑信号本身的幅度问题。内容相同的信号幅度不一定相同, 但对采样数据进行比对时, 其比例应该是相同的, 这一比例值可以取一段时间长度 (例如8 s) 中两路信号最大采样值之比为“比例参考值”。

对于语言类信号, 使用图6的信号预处理电路, 如果对一段时间长度3秒的采样数据进行逐一比对, 大量的实验表明:1) 如果内容相同, 则采样数据值之比与“比例参考值”误差10%以内的比对结果 (简称“比例一致性”) 个数, 可以占总比对个数的80%以上。这个结论在反复的实验中至少有99%的准确性。2) 如果内容不同, 则“比例一致性”个数, 占总比对个数的50%以下。这个结论在反复的实验中至少有95%的准确性。3) 如果把“比例一致性”的个数是否占总比对个数65%以上, 作为语言类节目内容是否相同的判断基准, 则准确率可达99%以上。4) 对报警实时性放宽要求, 可以极大降低误报率。每增加一次 (3秒) 比对内容不一致的累积才报警, 误报率可以降低100倍。

以上算法的准确性主要受信号的信噪比影响。信噪比20 dB以下的时候, 当信号幅度小的瞬间噪声电平的影响比率增大很多, 影响了其判断的准确度。为了修正这种影响, 可以适当调整“比例一致性”的标准, 例如当采样值为最大值的十分之一以下时, 改用与“比例参考值”误差30%以内作为“比例一致性”的参考标准。

2.3.4 音乐节目信号之间内容比对的优化方法

从图4看到, 音乐节目或含有音乐背景的节目, 其波包的特征比较不明显, 以上述算法去判断准确率是比较低的。因为音乐信号由各种不同的乐器组合而成, 不同乐器其频谱是不同的, 所以可以按频谱对总信号进行分频率段滤波筛选, 分别进行检波采样, 然后再用上述算法判断, 这样做以后准确率依然可以很高。例如可以把300 Hz以下的为一段 (分出鼓类乐器) , 500 Hz～2 000Hz为一段 (中音乐器) , 3 000 Hz以上为一段 (高音乐器) 。分得越细准确度越高, 但是计算量越大, 要求的芯片处理速度越高。

2.3.5 准白噪声信号的识别

某些情况下, 当节目信号丢失时, 信道完全由噪声占据, 表现为幅度连续的宽频谱的“沙沙”声, 这里称之为“准白噪声”。“准白噪声”与音乐信号在总波形的波包特征上差别不大, 很难直接识别出来。但是, 如果按频谱对总信号进行分段筛选, 分段后的波包特征, 音乐信号与准白噪声信号之间的差别还是很明显的。准白噪声信号无论是总信号波包还是分频段的信号波包, 都显示出很“木”的特征, 即起伏很小而且一直不变, 信息含量很低;而音乐信号在分频段之后, 其波包显得很活跃, 并时刻在随着内容的不同而变化着。根据这些特征可以对某路信号是噪声还是音乐节目作出准确的判断。

3 实用系统的组成与应用

现代化覆盖设备的信号源, 已经有很多是数字音频信号, 这种情况可以从其音频分配器的分配口取出后进行数/模转换, 然后再进行内容比对处理, 判断结果作为报警触发信号或自动切换的依据。如图7所示:

图中, 语言类节目只需要用到“总包络检波”的采样数据。“频率段n”是用带通滤波器实现的, 用于音乐类节目的比对和噪声信号的识别。

该比对系统不仅可以应用于中波和调频广播, 也可以对电视节目的伴音进行比对, 通过对伴音内容一致性的识别来判断电视节目是否被插播, 因为节目的语言被插播其后果远超图像被插播。

数字音频信号的传输与测量 篇4

随着广播设备数字化技术的飞速发展, 广播发射机节目源已从原来的模拟音频信号逐步过渡到了数字音频信号。数字信号有诸多优点, 主要表现在数字信号对干扰不敏感、基本上与传输距离无关、可以再生、可由处理器进行修正以及更好地集成等。数字音频的标准有SPDIF、AES/EBU、M ADI等, 其中, AES/EBU又称为AES3, 是音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的标准, 它是传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议。

我台广播节目传输的数字音频信号采用的就是AES/EBU标准, 其节目传输示意图如图1所示。从图1中我们可以看到, 从卫星接收机解码输出的AES/EBU数字音频信号, 经音频分配器后, 其中一路经平衡/不平衡转换器, 将数字音频信号由110Ω平衡信号转换为75Ω不平衡信号后通过同轴电缆送到发射机;另一路110Ω平衡数字音频信号送到数字音频光端机, 通过光缆送到发射机。

2 数字音频信号的传输

从目前来看, 传输AES/EBU数字音频信号不外乎如下几种方式, 即:屏蔽双绞线电缆传输、同轴电缆传输和光纤传输三种。下面结合我台数字音频传输实例, 分别介绍三种不同的传输方式。

2.1 双绞屏蔽线电缆传输

用双绞线屏蔽电缆传输模拟音频信号是最早使用的手段之一, 它的优点是:在传输距离较短时, 铺线较容易, 比起其他传输手段来说, 投资相对少, 技术较成熟, 维护方便等。其缺点是:传输距离较远时频响较差。

模拟音频的频响为20Hz到20kHz, 它可以通过双绞线屏蔽电缆从一处传输到另一处。由于音频电缆上所使用的插头从RCA到专业的X LR接插头, 种类繁多, 因此, 当人们刚开始考虑专业数字音频信号的传输时, 就很自然地选择使用带有XLR插头的双绞线屏蔽电缆。数字音频双绞电缆与标准模拟音频双绞电缆的区别关键在于特性阻抗指标。AES/EBU标准由于公差范围宽, 特性阻抗范围可以从88Ω到132Ω;标准模拟音频电缆的特性阻抗从45Ω到70Ω。如使用模拟音频电缆线传输数字音频信号, 因阻抗不匹配, 会导致信号反射及抖动, 从而在接收端产生误码, 由于这个原因, 推荐使用100Ω至120Ω的屏蔽双绞线数字音频电缆用于数字音频传送 (电缆的阻抗不是直流阻抗, 而是高频信号下的交流阻抗, 万用表是测量不出来的) 。数字音频信号通过平衡屏蔽的双绞线电缆从一个发送器传输到另一个接收器的距离可达100m。

图2是AES数字音频双绞线传输的电路示意图。在AES数字音频信号传输中, 通常使用RS-422A数据通讯的标准驱动器和接收器芯片, 而使用变压器耦合可获得较好的共模拟制, 且避免了信号的大地回路, 电缆较长时也可使用均衡补偿。

2.2 同轴电缆传输

如果通过某种方法将AES数字音频信号电平变为1V, 阻抗变为非平衡75Ω, 那么就可以将数字音频信号如同视频信号一样传输。图3为使用同轴电缆进行数字音频传输的原理示意图。其传输规范为AES发布的一份文件AES3ID, 在该文件中, 描述了同轴分配装置的优越性, 还包括了电缆、电缆平衡器以及接收器电路等方面的信息, 在接收器的信息中, 还包括当需要将AES3格式的信号长距离 (1000m) 传输时或在模拟视频分配设备的环境中使用时, 标准AES3设备与电缆系统进行转换的变换器。我台广播节目通过平衡至不平衡变换器将110Ω阻抗变换为75Ω阻抗, 并通过同轴电缆进行节目传送, 其稳定传输距离已达500m, 平衡/不平衡转换器原理图如图4所示。

需要指出的是, 平衡和不平衡传输系统不能直接对接, 原因主要有两个:

(1) 电平不匹配

AES数字音频信号是TTL的5V电平, 遵循RS422的接口, 而BNC的AES/EBU接口的电平是0.5V, 比较低幅度的信号送入XLR的5V接口容易发生电平不翻转的问题 (AES/EBU平衡的接收器最低的输入幅度要求大于200mV, 0.5V的BNC接口外加线路损耗, 尤其是低频的电阻损耗和高频的介质损耗, 往往中长线路不能保证其衰减控制在-6dB以内) 。此外, 用平衡直接连接到不平衡, 输入信号太大, 加重了发送端的负载。

(2) 阻抗严重不匹配

75Ω与110Ω直接对接, 在整个传输系统中会出现回波, 它重叠在原信号上, 使得传输系统的孔径变小 (眼图抖动变大, 开度减小) , 当小到接收器不能正常解码而时常出现误码时, AES/EBU每个子帧的校验位将出错, 接收器会将这个错误子帧丢弃, 造成音频传输错误。

在平衡和不平衡传输系统之间通常要加装变压器, 用来进行电平和阻抗的转换。

2.3 光纤传输

光纤传输信息时, 是将电信号转变为光信号, 然后在光导纤维内部进行传输, 因此光纤传输具有很强的抗干扰性、保密性和可靠性;它的传输损耗小, 传输容量大, 不会因大气条件变化而带来质量损伤, 也不存在带宽瓶颈问题;它还具有体积小、重量轻、铺设容易等一系列优点。目前, 光纤传输设备使用简便, 没有同轴电缆的均衡需求, 光纤传输设备几乎不需维护, 且可靠、稳定、便宜, 因此, 采用光纤通讯技术, 可以大大提高广播电视节目的传输质量。目前, 一条单模光纤可以传输2.488Gb/s的数字信号。采用1550nm光波长时, 中继距离可在100km以上, 图5是数字音频光缆传输的原理图。

采用光缆传输在发送与接收端需要增加额外的光端机, 相对于无源的电缆传输, 也增加了一个故障环节, 但其在抗干扰性能和传输距离上却有着电缆无法比拟的优点。

3 数字音频信号的测量

AES/EBU数字音频信号可采用平衡传输方式, 也可采用非平衡传输方式, 虽然这两种传输方式输入/输出接口的阻抗和电气特性有所不同, 但是两种传输方式所传输的数据帧结构却是一致的, 都是遵循AES/EBU帧结构标准。

3.1 电气特性

数字音频信号采用不同的传输方式, 其对应的接口和电平都各不相同, 表1为采用平衡双绞线进行数字音频传输时的电气接口参数, 表2为采用同轴电缆进行数字音频传输时的电器接口参数。

3.2 数据帧结构

要对数字音频信号进行测量, 首先要了解AES/EBU数字信号的结构特点以及各个校验位与状态帧的含义, 测量时可采用专用设备, 也可采用数字存储示波器来完成。在AES/EBU数据帧中包含了时钟信息、音频数据帧、非音频数据三种数据类型, 下面将分别对这三部分数据信息进行介绍。

3.2.1 时钟信息

在AES/EUB数字音频信号中, 采用“双相位”编码方式, 将信号的时钟信息嵌入AES/EBU数字音频信号流中。

在“双相位”编码方式中, 把每一个逻辑“1”和逻辑“0”位所占用的时间称为一个“时间片”, 在逻辑“0”位时, 只在“时间片”的开始与结束处信号进行高、低电平的跳变;在逻辑“1”位时, 不仅在“时间片”的开始和结束处信号进行高、低电平的跳变, 同时还要在“时间片”的中央再进行一次高、低电平的跳变。如一段001010的数据经过“双相位”编码后的电平图如图6所示。

在图6中, 时间片1、2、4、6中传输的是“0”, 时间片3、5中传输的是“1”, 则除了在时间片的开始和结束处分别有一个电平的跳变外, 在时间片的中央还有一个电平的跳变过程。

通过这种传输编码方式有以下两方面的好处:第一, 接收端可以从传输的信号中重建信号的传输速率, 从而得到所接收信号的时钟信息;第二, 通过这种传输编码, 可以消除传输链路上由于“常1”或“常0”而造成的积累电平, 使传输链路上的电平处于0V。

3.2.2 音频数据帧

在AES/EBU数字音频信号中, 音频信息以数据帧的方式传输, 其中每个音频数据帧包含左、右两个子帧, 并以串行的方式排列传输, 左子帧在前、右子帧在后。左、右两个子帧的结构是一致的, 其构成如图7所示。

从图7中可以看到, 在左、右子帧中各占有24bit的长度的音频数据, 其内容为一个采样信号的量化数值。LSB为最低有效位, MSB为最高有效位。24bit音频数据表示最高的量化深度为24bit, 同时在传输量化深度为16或20bit的音频数据时, 可以采用最低有效位向右移动相应位, 将最低有效位左边的数据位给予置“0”的方式来完成。图8为一个音频数据是16bit长的左、右子帧示意图。

图7、图8中, 各字段和字母的含义如下。

(1) Preamble:标识数据。其编码方式不遵循“双相位”编码规则, 也是在AES/EBU信号流中唯一不遵循“双相位”编码规则的数据。其占有的时长为四个“时间片”, 在这四个“时间片”长的脉冲中, 会出现一个或两个持续时长为1.5个“时间片”长度的逻辑“1”或逻辑“0”脉冲。如图9所示。

Preamble通常有如下三种类型的标识数据:

(1) X类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是左声道的音频帧;

(2) Y类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是右声道的音频帧;

(3) Z类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是一个左声道的音频帧, 同时也表示是一个新的状态数据块的开始。

(2) V:有效位 (Validity bit) 。其功能主要是确认传输数据的有效性。如果有效位被置为“1”, 表示接收到的数字音频信号不适合转换成模拟信号, 在其它情况下, 比如传输的数据产生了一些错误或在帧中传输的数据不是线性的PCM音频数据, 都会使有效位置“1”。

(3) U:用户数据位 (User-bit) 。在AES/EBU信号中没有使用。

(4) C:通道状态位 (Channel-status bit) 。在AES/EBU数字音频信号协议中, 规定每192个音频数据帧为一块, 块中包含有192个左帧、192个右帧, 每个块的开头标识为Z类型的标识数据。在块中所有的左帧和右帧内的通道状态位就分别组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 也就是说, 单个帧中的通道状态位是没有意义的, 一个音频块的数据类型、采样频率等信息是通过块中所有帧的通道状态位组合起来实现的。

(5) P:奇偶校验位。为该子帧的奇偶校验位。

3.2.3 非音频数据

如上所述, 每个音频块含有192个帧, 其中所有的左帧和右帧内的通道状态位, 组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 这192位作为192/8=24个字节, 对块中的音频数据进行说明, 表示了所传数据的采样频率、量化深度、循环校验码等信息。

3.3 数字音频信号的码率

我们知道, 一个音频数据块有192个帧组成, 每个帧由两个子帧组成, 帧在使用的采样率下重复。第一个子帧包含来自通道A中的采样数据或是立体声中在左声道的采样数据;第二个子帧为通道B或是立体声右声道的采样数据, 每个子帧含有32bit的数据。在48kHz采样频率下, 其码率为:

帧中的一个数据比特持续时间为:1/3.072Mbps=325.5ns, 每个音频帧包括64bit, 每个音频帧的持续时间为:325.5ns×64=20.83μs, 在双相标志码编码后, 数据传输率将提高到两倍, 即:3.072×2=6.144Mbps, 一个双相标志码比特单元时间为325.5ns/2=163ns。

知道了码率和数据比特和音频帧的持续时间, 在使用数字存储示波器进行测量时, 就能根据要测量的内容调整时间参数了。比如要查看一个音频帧, 那么我们可以根据音频帧的持续时间20.83μs, 将扫描时间调整到大于21μs等。

3.4 专业数字音频测试仪器

目前, 许多厂家针对AES/EBU数字音频生产出了一些专业测试仪器, 这些仪器可按AES/EBU和S/PDIF (IEC60958标准) 标准, 对数字音频信号进行电学和定时同步 (抖动) 分析以及其他测量;仪器可通过对“连通性”的检查, 再结合其内置的自动测试程序, 可在各种环境和场合下快速且可靠地完成正常/失效的判断指示, 提供比示波器更专业的测量和检查手段, 以确保数字音频系统的可靠运行。

有些仪器还具有详细诊断功能, 比如, 音频、通道状态数据内容及电学参数等诊断, 其中电学参数包括:信号源及同数据相关的抖动、振幅和眼图闭合诊断等。甚至有些仪器还提供了信号发生器功能, 可通过一系列特别设计的AES/EBU标准数字音频接口测试信号, 包括:信号源恶化的信号、与数据相关的抖动信号、用于bit误码检测的伪随机序列信号 (PRS) 等, 用来测试传输通路的可靠性和传输媒介的损耗情况。

4 小结

随着电台广播节目数字化的普及, 数字音频已逐渐取代了模拟音频的传输与调度, 为充分发挥数字音频的优势, 只靠使用万用表简单地测试信号通路的连通与否, 已无法满足数字音频信号传输的要求。只有明确了数字信号传输的电气特性和数据帧结构, 才能发现数字信号传输过程中出现的问题并及时进行处理, 用以确保广播传输发射工作高质量、不间断地运行。

摘要：本文结合实际应用讲述了AES/EBU数字音频信号的三种传输方式和传输方式之间的转换方法, 并对AES/EBU数字音频信号的电气参数和数据帧结构进行了详细的描述。

音频信号数字化编码方式分析 篇5

一、声音信息中存在着以下冗余:1、幅度分布的非均匀性;2、样值间的相关性;3、周期间的相关性;4、话音间隙冗余。

二、听觉器官的不敏感性也就是专业语言所说的听觉的掩蔽效应, 它主要表现在以下两个方面:

1.频谱掩蔽效应

比如在一个频率1KHz, 强度为70d B的声音背景下的掩蔽门限线图如下

2.时间掩蔽效应

声压强度大的声音信号出现之前和之后的短暂时间内已存在的弱音信号也会被强音信号掩蔽掉, 分别称为前掩蔽 (20ms) 和后掩蔽 (100~200ms) 。

音频的编码技术通常会用到MPEG-1、MPEG-2标准。MPEG即Moving Picture Experts Group是国际电联ITU标准专家组制定的音频编码标准。MPEG强调人的听觉心理声学模型的利用。可利用估计听觉掩蔽阈值、量化精度、尺度化等各种压缩手段进行压缩编码。

MPEG-1音频 (ISO/IEC 11172-3) 描述了具有如下属性的三层音频编码:

层次Ⅰ, 将音频信号输入按一定格式固定分割成32个子带, 子带系数的量化精度为4bit, 比例因子为6bit, 单声道码率为192k bit/s.

层次Ⅱ, 采用自适应的比特分配, 子带低频量化精度为4bit, 中频段为3bit, 高频段为2bit;比例因子为6bit;高保真度码率为128k bit/s.

层次Ⅲ, 用混合带通滤波器提高频率分配率, 采用非均匀量化、自适应分段和量化值熵编码技术。每通道64k bit/s.

MPEG-2音频是在1994年11月为数字电视而提出来的, 其发展分为三个阶段:

第一阶段是对MPEG-1增加了低采样频率, 有16KHZ, 22.05KHZ, 以及24KHZ。

第二阶段是对MPEG-1实施了向后兼容的多声道扩展, 将其称为MPEG-2BC。支持单声道, 双声道, 多声道等编码。并附加“低频加重”扩展声道, 从而达到五声道编码。

第三阶段是向后不兼容, 将其称为MPEG-2 AAC先进音频编码。采样频率可以低至8KHZ;而高至96KHZ范围内的1-48个通道可选的高音质音频编码。

摘要：通过对声音信号特点和人耳听觉特性的理解来分析音频信号数字化的编码方式。

关键词：声音冗余,掩蔽效应,MPEG-1,MPEG-2

参考文献

[1]数字音频技术.作者: (美) 波尔曼 (Pohlmann, K.C)

音频与视频信号时间差及其测量 篇6

对电视接收机而言,音视频信号同步性是随数字电视接收机出现而提出的一项新的指标要求。然而,就电视、电影系统来说,音视频同步性却早已是被关注、研究并提出要求的“老项目”,例如电影中的对口型,电视采集记录中的唇音同步。在模拟电视系统中,接收机只负责声像信号的接收、放大和再现,即使在音视频信号分别处理的单元,处理时间的差别最大也不过毫秒量级,只要进入接收机的信号是音视频同步的,重现的声像不会“对不上口型”。假如对不上,问题一般出在所接收的信号上,因此,对接收机无须要求音视频同步性的指标。但对于数字电视系统,在音视频信号分别处理的信源编码单元(发端)和信源解码单元(收端),由于数字音视频信号的复杂程度大不相同,加上为了尽量降低视频信号占用的码率,常常不惜以加长处理时间来换取其高的编码效率,于是,在这两个单元中,视频处理时间比音频处理时间长许多,它们之间的差甚至达到秒的量级。为尽可能确保音视频的同步性,在这两个单元中,都会引入一定的补偿机制,然而硬件环境的限制及补偿策略的优劣都会影响到补偿效果的好坏,因此在数字电视领域,不仅包含信源编码单元的发端需要作音视频同步性的测量,而且包含信源解码单元的接收机也需要作音视频同步性的测量。此外,显示单元中,显示器的响应速度和涉及帧存储的图像处理电路对音视频信号时间差也可能造成可察觉的影响,故也需要对数字电视显示器作音视频同步性测量。

对于接收终端,音视频同步性可定义为同步采集的声音和图像信号在再现过程中保持同步的程度,以它们出现的时间差表示,单位为ms,声音信号提前为正,迟后为负。

2 音视频同步性的的感觉特性和音视频时间差指标要求

音视频同步好坏不仅与设备的性能有关,还涉及人们听觉和视觉特性,电影电视工作者对此早就开始研究。图1引自ITU-R BT.1359-1[1]建议,它集中体现了这些研究的成果。图1表明,从声音超前20 ms到落后90 ms的范围内,人们感觉不出视听质量的变化,CC′称不可察觉门限;一般将主观评价降0.5级(5级记分)时作为可察觉门限,如BB′所示,它对应于-125~+45 ms;而下降不足1.5级的范围认为都可接受,AA′称为可接受门限,对应于-185~+90 ms。这些数据明确指出,人们的感觉对声音落后于图像要比声音超前于图像宽容得多,这可能是由于人们对声落后于像的一般自然现象长期习惯的结果。

根据图1,建议数字电视终端设备音视频时间差的指标和分配如下:

1)数字电视接收机(下称一体机):音视频时间差不超出-160~+65 ms。对应的主观评价级差约在1级附近,接近可察觉门限与可接受门限的中间值,余下±25 ms的空间留给发端。

2)数字电视接收器(下称机顶盒)和数字电视显示器(下称显示器)合起来相当于数字电视接收机,上述指标自然应对它们作合理的分配,建议:显示器不超出-120~+45 ms,机顶盒不超出-40~+20 ms。这种对机顶盒偏紧而对显示器偏松的分配原则,是出于两点考虑:其一,显示器中画质处理和图像出现相对于激励信号的滞后等因素都将造成音视频的正时间差,且难予弥补;其二,声像测量比波形测量(见后)的误差要大得多,数据越小相对误差越大。另一可考虑的方案是显示器不超出-100~+45 ms,机顶盒不超出-60~+20 ms,既放宽了机顶盒负限的要求,又保持最终声像再现的质量水平。无论选哪个方案,机顶盒的指标都比SJ/T 11334-2006[2]的规定(±20 ms)有所放宽。

3 机顶盒音视频时间差的测量

测试系统如图2所示。

测试TS流发生器发出音视频时间差为0的特定测试流信号。测试发射机按相关标准将TS流进行信道编码并调制成RF信号输出,输出信号的音视频时间差Tb仍保持为0,待测机顶盒的输出只有电信号,测得输出信号的音视频时间差Tc,Tc即是待测机顶盒的音视频时间差Tx。此测量中,保证测量正确性的最关键因素有两个,其一是测试信号的设计,其二是TS流中的音视频信号的时间差必须为0。

SJ/T 11337-2006[3]卫星数字电视接收器测量方法推荐的测试信号波形如图3所示。

实际使用中发现该测试信号有以下缺点:1)周期太长(4 s),需要很长的存储时间(或很大的存储空间)才能看到完整的波形,实际上周期降到1 s左右对测量结果并无影响,却大大降低了对选用示波器的要求。2)必须采用时基精度高、具有数字读数功能的示波器才能较正确地测得音视频波形上升沿之间的时间差。

建议的测试信号如图4所示。

视频信号为12帧(0.48 s)亮和12帧暗的循环。音频为0.4 s有(幅度如图所示)、0.56 s无、基本频率为1 k Hz的间歇信号,间歇周期与视频信号循环周期相同。视频信号亮帧群的前沿与有声期间的中点时间重合为同步的基准。1 k Hz的波形形成了最小刻度间隔1 ms,最大读数范围±200 ms的十进标尺。由于该信号根据声像波形相对位置的变化来测定音视频时间差,称为波形测试信号,它具有以下特点:

1)音频信号的幅度构成了十进计数的标尺,根据视频信号中亮帧群的前沿映射到音频信号上的位置到中点的距离即可直接读出测量结果(左偏为负,右偏为正),且由于测试信号本身具有极高的时基精度,既使测量简单方便,又使结果正确可靠。

2)大大降低了对选用示波器的精度和性能要求,甚至可采用较老式的模拟存储示波器。

3)该设计还考虑了实现全数字化检测的简便性,并极易扩展到数字输出的视音频信号同步性的测量。

将波形测试信号(声像测试信号同)转换成TS流信号时,一般依据相关的编码规则,并严格使音视频同步基准的声音与图像具有相同的“PTS”采用软编码来实现。

4 一体机音视频时间差的测量

测试系统如图5所示。

与图4的系统比较,两者基本相同。然而,由于测试对象不同,检测手段和测试信号有所不同。对接收机而言,其直接的输出是声音和图像,它们的时间差只能由人们的耳朵和眼睛来检测,所用测试信号也需另行设计,称为声像测试信号。

参考ITU 1729-2005[4]的推荐,建议的声像测试信号由声音信号和图像信号组成。其图像信号由任一静止背景上开一测试窗口形成。测试窗口的图形如图6所示。

测试窗口由背景为黑色的横条上若干垂直白线条所组成,这些白线条分成在A,B,C 3组。A组的中央竖线为参考点,左边的2条竖线分别给出一体机和显示器声音比图像超前的指标限额位置;右边的2条竖线分别给出显示器和一体机声音比图像落后的指标限额位置。C组的中央竖线同样是参考点,其水平位置与A组参考点相同,11条竖线从左至右分别指示音视信号时间差的位置,B组仅1条竖线,它从左向右作循环的匀速移动,称为移动标记,每0.96 s循环1次。

音视频信号时间差声像测试信号中,音频信号的左声道为连续的400 Hz单频信号,右声道为每0.96 s间断25 ms的600 Hz单频信号。

将音视频信号合并形成声像测试信号时,必须使右声道间断的前沿与视频信号中移动标记正好到达参考点的时刻相同,此为音视频信号同步的基准。

测量时,注视显示图像中测试窗口的图形,目光跟随标记C移动,同时聆听声音,确定声音刚开始变调那瞬间移动标记C的位置,根据上刻度线A判定合格与否,根据下刻度线B判读时间差的数值。

无论波形测试信号还是声像测试信号,尽管音频信号不因HDTV,SDTV而有差别,但图像信号各不相同,故各需两个信号。

5 显示器音视频时间差的测量

测试系统如图7所示。

测试信号同样采用前述的声像测试信号,它可由信号发生器直接产生,但必须确保测试信号自身的音视频时间差为0,为此声音信号和图像必须由同一时钟产生,并有可靠的机制确保同步基准点的对准。

6 音视频时间差测量的一些体会

本文的建议作为提案已被全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会接纳,进入标准起草程序,相应的测试信号和设备的设计开发基本完成,也进行了一些实际测量。然而,标准还有待修改完善,测量的经验和数据需要较长的积累过程,目前只能谈一点初步体会,并欢迎大家展开讨论,多多提出宝贵的建议和意见。

早期的机顶盒能解出图像和声音即视为成功,常常对音视频同步不予理会,不仅音视频时间差的测量结果绝对数值甚大,而且每次开机测得的结果差别也很大,如不根据数字音视频信号各自的PTS作音视频同步的自动调整,是难以达到指标要求的。

即使是专业级的“标准”解码器(测量中曾使用两家公司的专业解码器及一家知名公司的信号源和笔者等人自行开发的信号源,情况基本一样),各次开机测量结果一般也有数毫秒之差,个别超过10 ms(作为一种猜测,所用调整策略可能是时间差大于某阈值才予调整,否则不予理会)。因此,正式测量中可能有必要取多次测量的均值,同时也可采用更佳的调整策略。

一体机和显示器音视频同步性是依据主观判断。笔者作了多个已知时间差的测试信号,请多人判读。开始所测结果相差很大,与预设数值差别也很大,稍经训练,这些差别明显减小。可见,经过训练的测试员,所测数据的一致性和正确性是能保证的。此外,信号源除提供音视频时间差为0的测试信号外,还有必要提供若干已知时间差的训练信号,使测试员能常得到训练和“复习”。

参考文献

[1]ITU-R BT.1359-1,Relative timing of sound and vision for broad-casting[S].1998.

[2]SJ/T11334-2006,卫星数字电视接收器通用规范[S].2006.

[3]SJ/T11335-2006,卫星数字电视接收器测量方法[S].2006.

音频信号监测论文 篇7

在进行录制的时候在既定的一个测量点中的数值与给定的标准值之间的偏差数值, 就称作是电平。

1) 绝对电平:在专业领域中对电平有一个专门的概念界限, 其功率必须要达到Po=1mW, 在电压方面也要在0.775的标准之内, 阻抗效果要达到Zo=600Ω。当阻抗的效果达不到标准的时候, 就被称作是OdBu。

2) 相对电平:在电路中有各种电压、电流之类的数据, 这个电平就是对其中的几点之间的参数数据之间进行比较, 所得到的数值在达到V2=V1的标准的时候, 就被称作是相对电平的OdB。

3) 常用的相对电平和绝对电平有以下几个: (1) 在一方面, 相对电平也被称作是可参考电平; (2) 其电压的标准要被规定在0.775 Vrms的范围中; (3) 还有一种就是用来表达数字音频信号的单位, 用dBFS来表示; (4) 还有一种要注意的就是OdBFS, 这个也就是相当于在操作过程中经常被提到的满刻度数字音频, 这项指标已经成为现在相关机械设备中自动调节化的一项关键了, 满刻度数据相对于实际操作中产生的数值来说是最大的可编码声音信号, 只有在其准备的数值才可以称得上是优质、标准。

4) 几种不同数字音频设备的满刻度电平值。

无论其技术形式是否先进的数字音频设备都有一个刻度最大电平值, 也就是对于电平值来说都有一个不可超过的临界点, 这个规定或是说最大编码值在专业领域中被称作是简谐信号 (1KHz) 。 (1) 就我国现在的广播电视音频系统来说, 与其他发达国家的技术相比还是不够发达, 科学技术情况还是不够先进, 所以考虑到实际情况的要求, 我国电视广播领域对这方面的要求降低, 由原先的最高刻度值为+24dBu降低实际操作水准为+22dBu, 也就是说对于允许度电平值的范围变大。 (2) 即使是对于发达国家来说, 就例如欧洲, 他们的满刻度电平值也是跟我国国内的标准数值一样为+22dBu。

以上所表达的这些数值可以得到, 每个国家由于他们的科学技术发展水平不同、经济发展水平的速度对这方面的要求不一样, 也就会到这社会对音频设备的电平值的要求也不同, 其技术发展水平越高的其对电平值的要求自然也就越高。这就导致了从不同国家进口来的音频设备在使用之前要了解其原先设定的满度电平值, 因为在组成数字设备的时候可能会采取来自不同国家的好几种设备, 这样组成的设备就必须要在使用之前将其满度电平设置为一样的数值, 这样的话才可以保障其设备在使用操作的时候可以达到更好的工作效率和工作质量效果。当然, 在了解其满度电平值的时候发现数值的规定一样, 处理起来就非常间的那了, 只需要将他们连接在一起即可, 但是遇到数值规定不同的时候就需要将满度电平值最低的那个设备作为标准也就是作为最高的满度电平值, 在运行过程中绝对不可以超过这个数值, 否则录制声音失真事小, 耽误录制的节目播放事大。

2 录音电平的正确选择

1) 就现在广播电视台的发展情况而言, 最普遍使用的录制系统是几下几种:传声器、调音台及记录设备。但是, 现在的社会科学技术水平的进步, 其广播电视台的控制系统也在不断的进步, 相继在控制系统领域方面出现了新型的数字录制系统, 还有一种是在现在比较受欢迎的混合式模拟录制系统。因为有太多中优质的录制声音控制系统可以供现在的广播电视台选择, 但是其在进行录音的时候, 声音信号都必须记录在一个类似载体的硬件中, 或磁带或光盘或U盘。这个也就跟记录信号硬件的质量又一定关系了, 只有可以保证个载体中记录的声音信号质量, 才可以真正的保证这个音乐节目的录制情况为良好。

2) 这个电平值的选择就要看录音师的专业素质水平了, 只有对录音设备动态阀掌握足够熟练, 操作技术水平灵活, 尤其是对对于电平储备量的选择要适当, 才可以在此节目收听率较高音乐处于高标的时候不削顶失真, 在声音节目处于低音也就是低潮的时候, 也能够保证减少设备的杂音。在选择录音工作是要用到的工作电平时, 要考虑到最高准确值电平与储备粮电平之间的关系, 在日常操作中, 对其中的关系, 最常使用到的对比关系就是用最高准确值电平减去电平储备量后的信号最高准平均值电平, 在对其进行计算过后得到的数值, 才是最后可以使用的最恰当的录音电平。

在录音的时候可能会对自然界中的各种声音进行录制或是模仿自然界声音的时候, 要首先了解要录制的声音的普遍分贝情况, 因为在自然界中声音的波动氛围很广, 像是动态之类的高分贝, 其最高甚至可以达到80-100分贝, 要是在录制音乐节目之类的要注意到经常播放的交响乐的分贝在正常情况下是处于60-80分贝之间, 但是在人们说话的时候, 其分贝的分贝也是属于动态的波动情况。

3) 说明声音信号就普遍的存在于广播、电视节目中的动态规范中, 上限峰值声压级与下限峰值值声压级之间的差距定好上限的范围。在进行录制的时候, 要严格的将录制的实践操作控制在此标准内, 按照规定完成质量有两的声音录制工作。并且, 只有在操作师十分的了解各种声音信号的动态范围之后——这个需要录音师有足够多的经验和深厚的专业理论知识做基础才可以, 才可以灵活的在节目录制、播放中灵活的对其掌握和控制, 使其达到最好的状态。

4) 对于各种声音, 广播、电视、电影的电声系统和设备都会在自身设置中规定一个要求, 被人们称作是动态阀的要求。这种自动化调节可以保证声音在节目信号达到最高的时候不会产生音量过高而导致声音失真的问题;在声音处于低谷、信号弱是不会被现场的机械设备的噪声所掩盖或扰乱。就根据以上的几点要求, 设备的动态阀的设定是根据其声音音频信号的上限和人下限所制定出来的, 上限即是音最高峰要受到的失真限制, 下限就要根据平时受到的噪声影响所决定的。而在观察节目峰尖大小的时候就要由峰值节目表显示, 因此这个对于节目录制过程中用来观察声音信号的波动情况是再好不过的了, 虽然就现在的节目信号的峰尖情况的大小并不能精准的将现在的声音带给人们听觉的舒适感表达出来, 但是, 正是因为有这样的缺陷才会给节目峰值表的未来一个很大的进步空间。综上可得, 在录制节目或是播放节目的时候, 选择一个最为适合的音平是非常关键的, 其与节目的质量水平直接挂钩。

3 放音电平的正确选择

电声录制工程师的工作之一就是要严格的控制节目信号的波动幅度, 使其达到最好的播放效果, 只有将声音的播放信号控制在一个既不失真既不受到噪声影响的范围内才可以作为一个能力高的音平控制师和真正的体现出一个质量优良的音乐播放系统。

参考文献