数字音频系统论文

数字音频系统论文（共10篇）

数字音频系统论文 篇1

节传机房的任务是监听发射机房节目播出情况。一方面根据节目运行图 , 使用相应的技术设备 , 如电缆、短波、微波、卫星、光缆等收转多路广播节目信号 , 准确、及时地分配、切换和传输 , 为发射机房提供高质量 , 不间断的广播节目信号源。另一方面 , 在播出过程监听 , 监测广播信号 , 保证节目信号的传输质量。

随着数字技术不断的成熟 , 节传机房在音频传输方面采用了数字音频调度系统软件 , 基本上实现了数字自动化 , 质量可靠 , 运行安全 , 大大提高传输给发射机房的音频质量 , 能满足未来数字广播的需要。但是由于新设备、新软件 , 运行过程还会出现这样或那样的问题 , 需要加强维护和应用 , 才能保证高质量的传输和监听。数字音频调度系统由接收系统、数字音频调度系统、电源系统、监听系统和网管系统组成。实时监视数字音频调度系统各个设备的运行状况及信号传输情况 , 出现异常现象时提供报警。节目运行图在节传网管计算机运行图编辑界面编辑好后 , 通过监控软件编辑完成后提前下载到接收机存储器中 ;运行图存入接收机后 , 即便接收机出现断电 , 节目运行图也不会丢失。本文结合工作实际 , 对数字音频调度系统GPS时钟与本地时钟时间不一致产生的问题及处理进行探讨。

1 故障现象

数字音频调度系统监视屏出现GPS时钟与本地时钟时间不一致。框图出现 :中央五套1主 , 设备通信故障 ;中央五套2备 , 设备通讯故障 ;省台 , 设备通讯故障 ;音频选择控制模块有告警指示 ;TX指示灯会闪 , RX指示灯不会闪 ;数字音频调度系统与pc机交互出现故障 , 不能交换以致串口服务器不工作 , pc机闪烁灯不闪 , 不能接收和发送数据。机器其他的设备一切正常 , 节目源正常输出到发射机房。正常情况是设备显示正常 , 数字音频调度柜中四选一数字接口模块正常 , 电源模块正常。

2 故障判断

产生这种问题 , 主要有七种可能 :数字音频调度系统监控软件出故障 ;音频调度系统与pc机之间的数据传输线故障 ;pc交换机故障 ;音频选择控制模块损坏 ;数据接口模块损坏 ;网线接触不良 ;串口服务器出问题。

3 故障处理

首先 , 保障节目信号正常输送到发射机房。由于运行图在节传网管计算机运行图编辑界面编辑好后通过监控软件编辑完成后提前下载到接收机存储器中。当运行图存入接收机后 , 即便接收机出现断电 , 节目运行图也不会丢失。这样在保障节目信号正常输出到发射机房 , 确保安全播出情况下 , 作应急处理。

其次 , 在音频调度系统监控软件上校对GPS时钟与本地时钟。发现校对不了 , 数字音频调度控制模块还不停地报警 , 可能是该模块损坏。在主用优先且C波段正常播音情况下 , 对该模块进行更换 , 发现仍不能解决出现的问题 , 情况照旧。这种情况 , 只能待节目播出完检修处理。

然后 , 在第一次播音结束后重启起电脑。当前播音任务完成后 , 及时重启监控软件 , 看是否能正常。虽数字接收机可存储运行图且能自动播出节目 , 为了保障其它节目可靠和准确 , 在重启电脑时 , 仍然要注意做好数字与模拟节目源倒换工作 , 以防万一。同时让发射机房也做好数字与模拟信号源的转换工作 , 目的是确保其它节目播出万无一失。因为 , 在这当前节目播音结束时间一到 , 不知道数字接收机时间与GPS时钟是否相一致。如果不一致 , 当前节目就不能按照运行图自动切断节目源 , 仍有当前信号播出 , 照成人为多播事故。只有一到关机时间在音频四选一上执行应急操作 , 立即切断当前节目源 , 并通知发射机房关机 , 然后关机重启电脑和监控软件。一般情况下 , 重启电脑和监控软件后 , 故障会消除 , 只要再重新校验接收机运行图和同步接收机时钟即可。

最后 , 如果重启电脑和监控软件 , 故障仍不能消除 , 就要再续查是不是网线或交换机有故障等其他原因。

4 故障原因

数字音频调度系统的监控软件有问题 , 引起系统时间无法校对 , 接收机时钟和GPS时钟不一致 , 要执行的运行图不能按当前运行图运行时间运行。会照成人为多播 , 少播或停播事故。

处理完故障后 , 认真分析 , 可以发现采用数字音频调度系统的优点较多 , 更能保证节目安全播出。一是具有广播级音频指标。可同时进行多路专业音频的处理 , 拥有多种功能模式 , 面板标识清晰 , 操作简单 , 直观易于维护。二是质量可靠 , 运行稳定。采用数字音频电缆传输信号 , 抗干扰能力强 , 设备运行出现异态可通过声音和指示报警 , 让人很直观知道故障的出处。三是具有直观的网管系统 , 使用方便。可实时监控各个设备的运行状态 , 同时网管系统能自动上载运行图至各个设备 , 接收设备一旦被上载运行图后 , 整个调度系统即可脱离网管独立运行 , 任何时候都有传输音频信号的能力 , 节目传输有保障。四是节目运行图是通过监控软件编辑完成已提前下载到接收机存储器中 , 数字接收机是按预先存入接收机中的节目运行图自动播出节目。主要是由于数字接收机具有存储功能, 可存储已编制的节目运行图, 即使断电也不会丢失 , 不受干扰的准确执行。同时 , 数字接收机本身内部有高精度时钟 , 不需要外部电源具有实时性 , 时钟不会因为断电而丢失。

即便这么先进的数字音频调度系统 , 但也会出现使GPS时钟与本地时钟不一致问题 , 可能导致多播或少播问题。在实践中 , 为了保证播出准确和可靠 , 还必需通过系统给它校时。数字音频调度系统的监控软件出问题, 使GPS时钟与本地时钟不一致 , 而且不可以校正 , 分析这个故障产生的原因是接收机的时钟是本地时间 , 而本地时间存在与GPS时间不一致的可能 , 势必影响运行图运行时间。

5 故障防范

为了杜绝这种情况发生 , 一方面 , 值班员在上班时就要查看接收机内部的时钟和当前运行图 , 若发现时钟或运行图不正确 , 就应执行同步接收机时钟或校验接收机运行图。平时开展应急演练 , 提高操作技能 :一是熟练音频调度系统电脑操作 , 定时给电脑系统监控刷新 ;二是熟练设备运行不正常倒换备份操作 ;三是熟悉接收机可通过串口进行设置 , 也可通过面板手动设置操作。此外 , 值班员要加强巡视 , 做到看、听、闻 , 及早发现及时处理保证节目不间断的播出。

另一方面 , 数字音频调度系统生产商对软件进行改进 , 使显示器上能出现两个小指示 :一个是显示数字接收机的时间 , 如有与GPS时间不同可快速校对 , 就像校对GPS与本地时间一样 ;另一个是显示在播音当中 , 数字接收机按预先存入运行图运行与现在正常播音的运行图是不是相一致。有了这样的指示 , 值班员巡视设备的时候就可迅速发现和处理 , 在播音中发现不是当前的运行图也可立即校验接收机运行图 , 同步接收机时钟 , 保障节目源的可靠性和准确性。

摘要：本文结合工作实际, 对数字音频调度系统GPS时钟与本地时钟时间不一致产生的问题及处理进行探讨。

关键词：数字音频,调度系统,故障

RME数字音频解决方案 篇2

Babyface

Babyface是一款提升便携音响系统的产品，并未使用常规的在传输数码音乐时遇到瓶颈了的USB芯片，而是采用了RME独家设计，适应数码音乐传输、具有高设计自由度和高性能扩展的FPGA芯片，实现了在USB2.0的带宽下进行全速传输，在享受高品质音乐的同时，还保证了极大的使用便捷性，身材小巧，且无需外接电源。

Fireface UC

Fireface UC是针对发烧友开发的一款产品。尽管音乐的数字化已经多年，但仍有为数众多的发烧友依旧喜欢收藏和欣赏黑胶唱盘，不可否认的是，黑胶唱盘和唱机使用、维护上都相对麻烦，保留模拟味，又能便捷的使用，是Fireface UC的价值所在，它能够将唱片进行数字化无损录音。另外，Fireface UC也可以作为卧室数码音响的中枢，可以连接唱机、耳机、音箱，还能够在用PC播放DVD的时候从数码端子输出杜比、DTS环绕音效。

播出系统中的数字音频 篇3

近半个世纪以来, 计算机技术飞速发展, 在各行各业广泛应用, 使社会生产力得到极大的提升。音频技术和计算机技术相结合, 使音频技术得到快速发展。而它们的结合前提是音频技术必须数字化, 因此, 数字音频替代模拟音频是必然的趋势。数字音频技术与模拟音频技术相比, 有着得天独厚的优势。借助计算机技术, 在对音频素材的编辑合成、效果处理、存储传输方面, 数字音频技术都优于模拟音频技术。

本文将提出一些在新闻演播室的播出系统中应用数字音频时应该注意的问题, 以及简单描述数字音频技术的一些技术标准。

一数字音频的一些技术标准

1. 常用的数字音频接口

直到现在, 虽然有各种各样的接口标准, 但是主流的数字音频接口有三种, 分别是:传输双声道线性PCM编码的AES/EBU和S/PDIF, 以及传输多声道线性PCM编码的MADI。其中AES/EBU和MADI适用于专业领域, S/PDIF则适用于民用领域。现在的数字演播室主要是用AES/EBU标准。

AES的中文意思是音频工程协会, EBU的中文意思是欧洲广播联盟。AES/EBU是他们在1985年共同提出的一个开放性标准。经过多次修订后, 现已更名为AES3标准。其规定使用阻抗为110Ω的全屏蔽双绞线, 采用平衡式传输信号, 终端使用XLR (俗称卡隆头) 连接件。其芯脚的连接方法很简单, 用我们一句术语就是“1地、2高、3低”。传输距离一般在100米左右, 如果距离太长, 数字音频信号就会因为衰减得太厉害而产生解码错误。因此, AES在1995年补充了一个新的接口标准, 就是AES3-id。其规定使用阻抗为75Ω的同轴电缆, 采用非平衡式传输信号, 终端使用BNC连接件。此标准能够有效地克服双绞线传送时电缆长度的限制。但是, 由于绝大多数的音频设备都是采用XLR连接口, 所以必须有一种平衡和非平衡的转换器, 如图1, 就是平衡110Ω和不平衡75Ω格式的系统之间转换的14dB衰减器的例子。

2. AES/EBU的音频帧结构及信号特性

原始的音频信号是模拟信号, 所以我们必须对它进行A/D转换, 其中就涉及到采样频率。目前主要有三种采样频率:32kHz (专业传输标准) 、44.1kHz (消费级标准) 和48kHz (广播级音频标准) 。目前演播室里面的数字音频一般都是采用48kHz, 它与32kHz有简单的换算关系, 便于进行标准的转换。

AES/EBU信号格式中的音频帧结构如图2。

一帧包括两个32bit的子帧, 其中有来自音频源的样值数据、辅助数据、同步数据、附加数据、有效比特 (V) 、用户比特 (U) 、声道状态比特 (C) 和奇偶校验比特 (P) 。同步字有三种:Z (新音频块的开始) 、X (块内其余帧的开始) 、Y (B子帧的开始) 。每192个音频帧就是一个音频块。

当采样频率是48kHz时, 整个数据率是32×2×48000=3.072Mbps。

二数字音频的同步与跟踪

1. 数字音频的同步

传统模拟音频信号是连续的, 而我们的数字音频信号是一些离散的样值序列, 由于设备之间产生的固有晶振频率误差, 还有传输过程中的延时所造成的相位误差, 当这些来自不同的音频源的样值进行混合、插入或组合时, 就需要与某个特定的基准时钟的频率和相位同步。如果数字音频信号与基准信号同步不好, 我们就可能会听到咔嚓声或者断断续续的声音, 有时甚至使数字设备解码不了, 出现哑音等比较严重的故障。在数字演播室里, 整个数字音频系统乃至整个数字视音频系统是非常复杂的, 里面设备很多。所以说, 我们有必要认真讨论一下有关同步的问题。

数字音频系统的同步方式可以分成两种, 分别是Genclock与Masterclock。那么, 怎么理解Genclock方式呢?AES3标准之中规定, 除了MADI接口之外, 所有的接口或数据源所输出的音频数据都带有嵌入式时钟信号, 接收端可以从码流中解出时钟信号。目前, 很多数字音频设备基本上都可以当作基准信号源。例如, 我们可以把其中的一个设备 (如数字调音台) 的内部时钟作为基准时钟信号源, 则这时调音台实现内同步, 其他设备通过从接收到的音频码流之中解出调音台的时钟, 实现音频系统同步。如图3。

但是, 这种方式存在一定的缺陷。因为AES11规定, 只要数字输入信号与数字基准信号时间误差在1/4取样周期之内以及输出信号与基准信号误差在1/20取样周期之内的话, 该设备就会被认定为已经同步。这样的话, 随着级联的不断增加, 产生的定时误差就会相互叠加, 最终使得系统不稳定。另外, 如果被我们定义为时钟源的某一设备经常断开连接, 系统就会无时钟输入, 就会变得不稳定, 系统也是极不安全的。

Masterclock方式, 就能很好地克服以上两个缺陷, 而且也是我们目前在搭建数字演播室时常常采用的一种方式。所谓外部时钟, 就是安装一个独立的主时钟发生器, 并让所有的音频设备与其同步, 这时除主发生器以外的音频设备都设为外部参考时钟。这样做的好处是, 无论你的系统多么复杂, 每个音频设备都直接和主时钟发生器相连接, 可以避免级联带来的问题。另外, 主时钟作为一个独立的设备, 当我们对音频系统作改动时, 也不会影响其他设备的正常运行。当前比较常用的一种是直接输入BNC端子的WORD CLOCK信号, 它是频率等于取样频率的方波信号。如图4。

另外, 我们电视台演播室里面的数字音频系统是与数字视频系统一起使用的。而数字放像机 (或者录像机) 每帧画面都有很多48kHz的音频数据, 为了使视频帧速率与音频取样频率步调一致, 保证视音频之间的无缝接入, 我们就必须考虑视频与音频系统之间的同步问题。用主视频参考信号驱动数字音频参考信号, 把视频和音频信号锁定在同精度取样频率上, 上面提到的步调一致问题就迎刃而解了。如图5。

2. 数字音频的跟踪

随着广播电视事业的发展, 节目的形式越来越丰富多彩。而新闻直播节目的内容和形式的多样化, 对播控系统的要求也越来越高。就如我们的数字音频系统, 由于输入信号的路数不断增加, 而同一时间输出信号只需选择性地输出一或两路。如果还用传统的手动推拉端子的方法来选通信号, 必将使得音响操作人员疲于奔命, 也将极大地威胁到安全播出。

因此, 在我们广大的广播电视人的共同努力下, 音频实现了对视频的跟踪。就是说, 当我们的导播 (切像员) 切出某一路视频信号时, 音频系统也自动跟着输出该路信号。但是, 因为我国经济发展不平衡, 造成各地方各级广电单位的设备参差不齐。下面, 我们就以所了解到的一个例子, 来简单讨论一下音频跟踪的问题。如图6。

如图6所示, 设计人员用一个16×2矩阵开关 (没有同步输入接口) 接在调音台后一级, 矩阵可由GPI信号选通。当切换台每次发生切换动作时, 它可以产生一个特定的GPI信号, 然后矩阵根据这信号来选通相对应的一路开关, 从而实现音频对于视频的跟踪。这一设计非常简单明了, 成本也低, 但是, 有一个致命弱点, 就是没有同步。这样做的后果是, 由于音频的瞬间不同步, 会产生咔嗒声, 严重的话还会影响系统稳定。其实现在市场上已经有相当多的带有同步输入的矩阵切换器, 如果稍微加大投入, 把旧的矩阵开关换走, 即可解决问题。另外, 也可以在原来的基础上, 直接在16×2下一级连接一个帧同步机, 当然, 这样做的成本不低。

3. 浅谈实际问题

在实际工作中, 身边经常接触到数字音频系统, 也偶尔发现系统可以改进的地方。例如有些音频系统, 中间肯定会用到类似于A/D 8921 ADT的模数转换器。就如A/D8921 ADT, 它需要时钟同步, 一般设计人员都会加WORD CLOCK字同步信号。但是, 一般的数字音频系统, 它的字同步信号是通过主时钟发生器与视频基准信号严格同步的, 而主时钟发生器不能像视频同步机那样实现热备份, 只能冷备份。就是说, 万一主时钟发生器有故障, 必将影响播出。笔者建议, 可以把视频基准信号直接接到8921的同步输入, 这样就可以避免上面的问题。

此外, 为了更好地保证播出安全, 笔者还认为可以利用跳线, 构建一条全模拟的音频通路, 这样就可以不受同步的限制。

三结语

虽然现在的数字音频技术越来越先进, 越来越成熟, 但是毕竟所有的音频都是以模拟为基础的, 模拟音频仍然具有其明显的优势, 其使用既方便又简单, 仍不失为作为备份的重要工具。所以, 模拟音频在相当长一段时间内, 还是不可或缺的。

摘要：本文主要就演播室的播出系统中应用数字音频时应该注意的问题, 以及数字音频技术的一些技术标准做了简单描述。

数字音频系统论文 篇4

关键词：视音频；剪辑；特效Premiere；After Effects

数字视音频编辑与制作课程是目前大部分高校数字媒体设计类专业开设的必修课程，也是很多高校作为计算机综合技能训练而开设的公共实践选修课程。主要学习数字视音频剪辑软件Premiere、Edius、Audition等，也有专业类院校将影视特效合成软件After Effects一并安排到该课程里的。本文以高职多媒体设计与制作专业为例，就数字视音频编辑与制作课程的具体项目设计作一定的探讨。

高职多媒体设计与制作专业是培养具备一定的数字媒体设计专业理论知识和一定的设计创意思维，能够胜任网页设计与制作、摄影摄像、视频剪辑后期合成等工作的具有良好职业道德的高素质技术技能应用型人才。数字视音频编辑与制作课程是多媒体设计与制作专业的岗位基础平台课程，本课程主要学习软件Premiere和After Effects，要求学生能较为熟练的操作这两个软件，掌握音频、视频素材的剪辑处理技术和后期特效合成技术及其应用技巧。为《影视栏目包装》、《多媒体产品艺术设计》等后续课程打下基础，还可以作为多媒体学生专业未来就业的一个发展方向。

总体设计思路

本课程以“数字视音频剪辑与特效制作”在多媒体设计与制作行业中的应用为出发点，结合行业、企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，来选取教学内容。内容编排顺序根据对学生的能力递进要求来设计，从项目中分出各个知识点的实例，由浅入深进行教学。

项目一：婚礼电子相册的制作

虽然当前电子相册制作可以由很多软件自动生成，制作方便，但该项目作为本课程第一个项目，难度小，可以将Premiere软件基础教学结合到项目制作中，而且婚礼电子相册很具代表性。

本项目安排8～12课时，素材由教师提供，项目化教学让学生“学中做、做中学”，具体的工作任务有：

1、创建项目、导入素材，让学生熟悉Premiere软件的界面、菜单功能、窗口、面板，能根据不同的格式要求来创建项目文件、导入管理素材，采集DV视频等。

2、编辑照片静态素材，学习编辑关键帧、Motion特效、Opacity特效。理解关键帧的含义，会使用Position、Scale、Rotation、Opacity等特效制作简单的关键帧动画。

3、剪辑视频素材，导入AVI、rmvb、mkv等多种格式的视频素材，学习切割素材、插入覆盖、分离和链接素材等。

4、给照片添加转场特效，让学生尝试不同的转场特效，记住各种特效的效果，选择合适的进行合理应用。并能安装外挂特效插件。

5、添加音频，学习音频的种类、音频类型的转换、音频的淡入淡出、混音器的使用、音频特效的使用。

6、制作标题字幕动画，要求学生会创建、修改字幕，会设置字幕属性，会应用字幕样式，会制作爬行和滚动字幕等。

7、合成序列、输出视频。懂得渲染工作区的设置、输出影片的参数设置、视频格式、压缩的方式。

通过制作电子相册这个项目，让学生基本上掌握了从视频采集、剪辑、添加特效、添加音频、合成输出一系列视频编辑流程。

项目二：婚礼开场MV的制作

本项目的难度较上一个项目有所增加，要求学生在已经基本掌握软件使用的基础上，对视频剪辑的镜头语言有一定的认知。因为本项目的素材均为视频动态素材，不像上一个项目主要以静态素材为主，在剪辑时对视频镜头长度的把握上有一定的要求。课时安排12～16课时。

本项目Premiere制作过程基本上与上一个项目相同，在制作之前需要给学生讲解镜头语言的相关理论知识以及案例示范。

1、选择素材镜头，婚礼相关素材由教师提供，学生可以另外选择下载一些合适的光晕、光斑、花瓣、线条等视频素材；

2、确定镜头的长度，在视频编辑创作实践中，选好素材镜头之后的第一件事情就是确定镜头的长度。可根据视频内容的风格、视频内容的节奏等来合理剪辑镜头长度，怎样让视频达到最佳的观看效果。

3、剪辑点的选择，解决跳接的对策、背景音乐的选择等。

另外，婚礼MV的制作往往需要制作一个片头，而一般炫酷的片头是由软件After Effects制作的，所以本项目安排一定的课时学习After Effects，为后一个项目做准备。学生下载自己选择的片头模板（很多素材网站提供免费的AE模板以供学习练习使用），通过修改模板、替换素材，熟悉After Effects的工作界面、菜单功能、属性设置及基本操作，会创建合成项目、导入管理素材、添加Effect Controls面板中的特效等。

项目三：网络短片模仿制作

模仿是最好的老师，软件学习尤其需要大量的案例练习，这就要求学生不仅在课程上实践，而且在课外要自己多加练习。然而，在课程教学过程中，设计什么样的项目案例能够引起学生的兴趣呢？

我们可以选取一些网络特效视频，让学生模仿里面的情节自己拍摄视频，自己后期制作。比如前段时间，视频网站YouTube上的创作红人，华人小胖视觉特效系列，内容故事情节搞笑活泼，特效技术细腻逼真，其用于记录视频拍摄的花絮以及特效处理的教学，也获得了大批网友的欢迎和追捧。这样学生在学习使用粒子特效制作烟雾、爆炸效果时，比原先单纯的案例制作感兴趣的多，学习效果也好了不少。

另外还可以选取一些优秀短片，进行模仿拍摄制作，比如“V电影”网站上的一些风光短片、创意短片、广告等，这样能让学生对镜头画面的组接、声音处理技巧等有更深刻的认识。另外，这个项目在拍摄过程中要求学生分组、分工合作，锻炼了学生的沟通协作能力。

小结

这三个项目设计的出发点是以实用至上为原则，弱化原来的偏软件教学的课程模式（花大量的时间讲解软件工作区、菜单、命令等操作技术），而将社会需求的项目、能够吸引学生兴趣的项目的制作放在主体位置，在制作项目的过程中去摸索软件的操作使用，一定程度上也促进了学生自学能力的提升。三个项目由易到难，由浅入深，循序渐进，通过第一个项目，让学生掌握从视频采集、剪辑、添加特效、添加音频、合成输出一系列视频编辑流程；通过第二项目，加强学生视频剪辑中的镜头组接的概念；通过第三个项目，着重让学生掌握影视后期特效合成的各种基本操作和使用技巧。当然，根据课时量的设置，可以灵活变动，如课时安排较少，设计前两个项目即可，相对弱化After Effects的内容，如果课时安排较多，三个项目都可实施。

参考文献：

[1]张静.基于视频编辑与制作项目实战课程的开发与设计[J].新闻传播，2014，08：169.

数字音频系统论文 篇5

节目传送系统是大功率广播发射台的重要组成部分之一, 它的稳定运行直接关系到安全传输发射工作的正常进行。现今, 在节目传送系统中, 数字音频传输调度系统取代了传统的模拟传音调度设备, 固态化、智能化为值班和检修工作带来了极大方便。但是, 由于数字音频传输调度设备抗雷电和强电磁脉冲的能力较差, 遇到雷电袭击容易造成设备故障, 导致停播事故的发生。所以, 提高雷害严重地区广播发射台节目传输调度系统的防雷和抗干扰能力, 是技术维护工作者应当考虑和研究的课题。下面, 就我台对数字音频传输调度系统所采取的防雷措施进行分析, 请各位同行指正。

1 数字音频传输调度系统和雷击目标

数字音频传输调度系统方框图如图1所示。图1中, 经卫星天线接收的信号, 进入节传机房的数字音频传输调度设备, 然后通过数字音频电缆将信号送到广播发射机。数字音频传输调度系统均为数字化设备, 系统的数字卫星接收机ACSl240AT与音频四选一小盒DAL-3500采用AES/BU XLR平衡的连接方式, 特性阻抗为110Ω。

为实现阻抗匹配, 在数字音频扩展箱的输出端与数字音频电缆之间使用型号为BCJ-XJ-TRB的阻抗变换器将110Ω变为75Ω, 发射机房音频处理器的输入端使用BCJ-XJ-TRB型阻抗变换器将75Ω阻抗变为110Ω。

数字音频传输调度系统与发射机房之间距离在400m以内使用数字音频电缆传输, 在400m到1000m之间使用同轴电缆传输, 距离大于1000m采用光缆传输。我台采用数字音频电缆传输信号。

我台的数字音频传输调度系统在2007年投入使用后, 频繁遭受雷电袭击, 尤其是数字音频传输调路系统输出端和发射机音频处理器输入端的阻抗变换器极易遭受雷击而损坏, 仅2008年就更换阻抗变换器20余只。为防止雷击造成的播出事故, 遇到天气变化时, 值班人员不得不切换到模拟设备对音频信号进行传输。通过检查和分析, 认定为感应雷造成的设备器件损坏。由于到发射机房的数字音频电缆长度为350m左右, 当雷电发生时, 产生极大峰值和陡度的雷电流, 雷电流在周围空间产生强大的变化磁场, 磁场中的导体感应出很高的过电压, 感应过电压通过电缆击毁阻抗变换器。为了防止雷击造成的事故, 必须解决系统的防雷问题。

2 雷电过电压的形成和入侵途径

2.1 雷电过电压的形成

雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电过程。按照雷电产生的机理, 通常将雷电分为直击雷、感应雷和雷电波侵入等三种。在这三种雷电形式中, 以感应雷对电子信息系统造成的损害为最大, 约占雷击率的90%。

对于电子通信系统而言, 形成雷电过电压的因素主要有:

1. 直击雷的电效应作用产生的过电压。它能使机房电子设备遭受浪涌过电压的危害。直击雷的特点是雷击点低, 所含能量巨大 (主放电电流最高可达数百千安, 电压可达几百万伏) , 温度高达30000K (5倍太阳表面温度) , 在放电区域内时间极短, 对地面设施的破坏性极大。

2.感应产生的过电压, 感应过电压是指当直接雷击发生在建筑物或其邻近物体时, 在雷击点2.5km范围内将产生强烈的电磁辐射, 瞬态空间电磁场造成设备的损坏。感应过电压包括由电感性耦合产生的电磁感应和由电容性耦合产生的静电感应两个分量。对于电子设备而言, 电磁感应分量大于静电感应分量。该过电压主要是通过电源线、信号线或数据线入侵而破坏电子设备。

3.雷电侵入波产生的过电压。当雷云之间或雷云对地放电时, 强大的雷电流迅速变化, 在附近的金属管线上产生的感应过电压 (包括静电感应和电磁感应两个分量) 。如果雷电波以行波的形式侵入机房, 将危及人身安全或损坏设备。

4.雷电反击产生的过电压。雷电反击是指雷击建筑物或其近区时, 造成其附近设备的接地点处地电位升高, 产生出放射性的电位分布, 使设备外壳与设备的导电部分间产生过电压, 从而造成设备的损坏。

2.2 雷电的入侵途径

对电子通信系统而言, 雷电入侵的途径主要有:

1.通过线路侵入

电源、通信和数据线路进入机房前, 很有可能遭受直击雷和感应雷的袭击。产生的过电压和过电流沿线路侵入设备, 造成设备损坏。

通常, 将雷电由线路的侵入分为:

1) 当地面凸出物遭受直击雷打击时, 强雷电压将邻近土壤击穿, 雷电流进入电缆外皮, 并将其击穿, 从而侵入线路。

2) 雷云对地面放电时, 在线路上感应出上千伏的电压, 并通过设备连接线侵入到其它通信线路。这种侵入方式沿通信线路进行传播, 波及面宽, 危害范围大。

3) 当某一线路遭受雷击, 在与之平行的临近线路产生出感应过电压。

2. 通过接地导体侵入

直击雷经过避雷设备 (如避雷针、避雷带、避雷网等) 入地, 导致地网地电位上升, 造成地电位反击而损坏设备。

3. 雷电电磁脉冲侵入安装有电子设备的建筑物, 直接作用于电子设备。

3 雷电防护的一般原则

3.1 防雷保护区

根据国际电工委员会 (IEC) 规范IEC61312-1:1995, 电子通信系统的防雷应根据雷电电磁脉冲的严重程度, 将需要保护的空间划分为不同等级的雷电保护区LPZ (Lightning Protection Zones) , 如图2所示。其中:

LPZ 0区为建筑物或构筑物界面之外的空间。该区所有的物体均处于直击雷区, 各传输线、金属管等都有可能受到直击雷和感应雷的作用而传导全部雷电流, 空间辐射电磁场没有衰减。如果建筑物或者构筑物安装了避雷针, 则LPZ 0区又分为LPZ 0A和LPZ 0B区。

LPZ 0A区:本区处于避雷针保护范围之外, 区内的所有物体都有可能遭受直接雷击, 电磁场没有衰减。

LPZ 0B区:本区处于避雷针保护范围之内, 区内的各类物体不可能遭受直接雷击, 电磁场没有衰减。

LPZ 1区:本区为建筑物或构筑物界面所包围的空间, 区内的所有物体不可能遭受直接雷击。因为1区和0区的界面对雷电流起到一定的分流作用, 对雷电辐射电磁场有一定的屏蔽作用, 所以本区导体传导的雷电流比0区小, 如果屏蔽良好, 辐射电磁场将被衰减。

LPZ 2区:本区内的所有物体不可能遭受直接雷击, 电磁场得到进一步的衰减。

3.2 雷电防护的一般原则

由如图3所示的雷电全方位防护可见, 电子通信设备的雷电防护应将外部防雷与内部防雷有机结合起来, 其一般原则为:

1.外部防雷

外部防雷装置主要用于对直击雷的防护, 是在直击雷非防护区 (LPZ 0A) 或直击雷防护区 (LPZ 0B) 界面采取的防雷措施, 是防雷的第一道防线, 即拦截或吸引闪电, 由接闪器、引下线、接地装置三部分组成。

2.内部防雷

在直击雷防护区 (LPZ 0B) 界面内采取的防雷措施, 主要有:

1) 屏蔽, 它是防止任何形式的电磁干扰的重要手段之一。屏蔽的目的在于限制设备内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域, 防止外来的辐射干扰进入该区域内部, 降低外部电磁能量对被保护对象的危害程度。

2) 均压 (等电位) , 也称为等电位连接, 就是将导体做良好的导电性连接, 使它们的电位达到近似相等, 为雷电流提供低阻抗通路, 使之迅速导入大地而泄放。

3) 接地, 接地在分流和泄放直击雷和雷电电磁脉冲能量中起着重要的作用, 是防雷技术中所采取的重要手段。接地的作用主要是防止人身和设备免受电击、预防火灾、防止雷击和防止静电损害, 保障设备的正常运行。

此外, 使用电涌保护器 (SPD) 防护、合理的布线保持安全距离等措施, 在雷电防护中也起到了非常重要的作用。

4 数字音频传输调度系统的雷电防护技术

对数字音频传输调度系统的防雷需要根据有利于保护对象的不同而采取不同的防范措施。针对我台地处乌蒙山区, 雷害严重 (年雷暴日数超过90天) 的特点, 我们采取了如下措施。

4.1 直击雷防护

在节传机房外安装20m高的单根避雷针, 用以对直击雷进行防护。其防护范围如图3所示, 是以避雷针为轴的折线所构成的圆锥体空间。折线圆锥体的确定方法为:设避雷针高为h, 首先从针的顶端A点向下作45°斜线, 形成锥形保护空间的上部;从针底部的各方向1.5h处向0.75h处作连线, 并与45°斜线相交于B点。交点B以下斜线就构成了保护空间的下部。

被保护物高度为hx, 水平面上的保护半径rx为:

式中hx为被保护物的高度 (m) ;

当h>120m时, p=120。

4.2 感应雷防护

感应雷虽然没有直接雷猛烈, 但其发生的几率比直击雷高得多。感应雷的破坏也被称为二次破坏, 其雷电流变化梯度很大, 会产生强大的交变磁场, 使得周围的金属构件产生感应电流, 这种电流可能向周围物体放电, 对电子设备具有很强的破坏性。

4.2.1 接地

为进一步降低接地电阻, 将雷电流通过低阻抗的接地体向大地泄放, 达到有效降低雷电过电压的目的, 按照当电子设备的信号接地、逻辑接地、防静电接地、屏蔽接地和保护接地, 一般合用一个接地极, 其接地电阻不大于4Ω及当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时, 其接地电阻不大于1Ω的原则, 在节传机房外制作防雷接地坑, 坑的长和宽分别为3m, 深3.5m。接地体为不小于2平方米的紫铜板。坑内填充每层50cm木炭, 撒200kg工业盐并浇水夯实, 到最上层50cm处用湿土填充夯实, 并用15cm宽的铜带引出与卫星天线接地系统相连接。经测量, 接地电阻仅为0.3~0.5Ω。

按均压等电位的原理, 将节传机房内所有设备的工作接地、保护接地和防雷接地组成一个联合接地网, 使数字音频传输调度系统的接地和防雷接地共地, 由公共接地点提供保护接地、工作接地和防雷接地等所需的基准零电位, 以防止各系统独立接地在各地线之间产生足以导致设备毁坏的电位差。

为了进一步完善节传机房的均压等电位, 我们对机房内如电缆屏蔽层、安装数字音频传输调度系统设备的机柜、机房的金属构件、金属管线等进行严格的等电位连接, 减小了防雷空间内各金属部件和各系统之间的电位差, 形成了一个统一的低阻抗接地系统, 为雷电流提供了一条连续的低阻抗通路。

4.2.2 电源防雷

我们采用美国ALLTEC公司生产的浪涌保护器SPD (Surge Protection Device) 对电源系统作三级防护, 如图4所示, 使雷电浪涌得到了很好的抑制和吸收。浪涌保护器采用复合设计原理, 利用放电器件氧化锌压敏电阻 (MOV) 、气体放电管 (GDT) 和瞬变抑制二极管 (TVSS) 的各自优点, 避免了GDT泄流大、有续流及MOV、TVSS残压低、泄流小的问题。

1.在节传机房配电柜安装TP-40型三相浪涌保护器, 其每线最大浪涌电流 (8/20μs) 为40kA, 响应时间小于25ns, 漏电流小于9μA, 作为电源系统的第一级防护, 目的是对由外线路侵入的雷电浪涌能量进行吸收。

2.为数字音频设备的UPS电源安装SP-20型单相浪涌保护器, 其最大浪涌电流 (8/20μs) 为20kA, 响应时间小于25ns, 漏电流小于9μA, 作为电源的第二级防护。目的是对通过了第一级防护的剩余浪涌能量进行更为完善的吸收, 对暂态过电压起到更好的抑制作用。

3.在数字音频设备前端使用防雷插座, 作为电源的第三级防护, 达到进一步消除微弱暂态过电压的目。

4.2.3 信号防雷

为避免感应雷电通过线缆损坏设备, 主要采取:

1.在空间布局上, 使电源电缆与信号电缆保持足够的距离。

2.对数字音频电缆使用采用埋地电缆引入方式, 并使用金属管屏蔽, 最大限度地衰减有可能感应到电缆上的雷电压。

3.对数字音频电缆的屏蔽层进行可靠接地。

4.在数字音频传输调路系统输出端的阻抗转换器之后和发射机音频处理器输入端的阻抗变换器之前安装ALLTEC公司生产的ACP-CCTV型信号同轴防雷保护器, 如图5所示。保护器具有插入损耗小、驻波系数小、响应速度快等优点, 不仅可以有效地泄放掉侵入到信号线路上的雷电电磁脉冲, 而且经测量和试验, 对音频信号没有衰减。

选择SPD时, 应注意:

(1) SPD的接入对所传输的信号无衰减, 并且其对地阻抗尽可能大;

(2) 在不超过SPD最大通流量的雷电袭击过程中, SPD必须能够正常工作;

(3) 对雷电袭击应具有足够快的响应速度等。

综上所述, 数字音频传输调度系统的雷电保护如图6所示。

5 防雷维护检查

防雷维护检查工作是数字音频传输调度系统技术维护工作的重点之一, 制度化的检查是保证系统正常运行的重要保障, 我们规定:

第一, 每季度对机房设备的接地电阻测量进行测量并记录;

第二, 每季度对避雷针接地电阻进行测量并记录;

第三, 每季度测量一次卫星接收天线的接地电阻并记录;

第四, 每月对机房所有接地点的连接情况进行检查;

第五, 经常检查防雷器的工作情况, 如发现其指示灯变为红色, 说明防雷器已失效, 必须更换。

6 结束语

通过采取降低接地电阻、等电位连接、合理布线、安装浪涌保护器等措施, 我台的数字音频传输调度系统工作正常, 经受住了多次强雷暴的考验, 取得了对雷电防护的实效, 保证了安全传输发射工作的正常进行。

参考文献

[1]杨克俊.电磁兼容原理与设计技术.北京:人民邮电出版社2004 (8) .

数字音频系统论文 篇6

关键词：LabVIEW,人耳听觉特性,离散小波变换,奇偶性

多媒体信息的数字化及互联网技术的迅猛发展，使图像、音频和视频等多种形式的多媒体数字作品的创作、存储和传输都变得极其便利。但是数字媒体很容易被非法复制或者在传输过程中遭受第三方的蓄意篡改。为了保护知识产权，水印技术引起了人们的极大关注[1,2]。文中给出了利用LabVIEW编程工具设计的一个能在音频信号中隐藏二值图像的数字音频水印系统。

1 数字音频水印系统的原理

1.1 人类听觉系统特性

在音频文件中嵌入数据的各种方法都要利用人类听觉系统的某些特性，即人的听觉生理-心理特性[3,4]。使用这些特性是为了满足水印的不可感知性的要求。

首先，人的听觉具有掩蔽效应。掩蔽可分为频域掩蔽和时域掩蔽。时域掩蔽又包括前向掩蔽和后向掩蔽。频域和时域掩蔽效应有各自的特性及局限，频域掩蔽效应局限在频率域而时域掩蔽效应则局限在时间域。其次，人耳对声音信号的绝对相位不敏感，而只对其相对相位敏感。第三，人耳对不同频率段声音的敏感程度不同。通常人耳可以听见20 Hz～18 kHz的信号，但对2 kHz～4 kHz范围内的信号最为敏感，幅度很低的信号也能被听见，而在低频区和高频区，能被人耳听见的信号幅度要高得多。

1.2 离散小波变换（DWT）基本原理

小波变换是将信号分解到时域和尺度域上的一种变换，尺度域可以对应于频域，在时域和频域都具有表征信号的局部特征的能力[5]。正是由于时频局部化性质，对原始音频信号进行小波变换，选择在原始音频信号的小波变换重要系数上加入水印[6]，然后经过小波重构生成加入了水印的音频信号。用这种算法可以最大限度地隐藏信息而不被感觉到，且计算量小。

本系统利用人耳的听觉掩蔽特性，在嵌入水印前，首先对原始音频信号进行预处理，然后进行离散小波三级分解，并选择其中的第二级和第三级细节分量作为准备嵌入水印的序列，水印的嵌入是通过修改小波系数小数点后的有效位来实现的。接着进行离散小波三级反变换，可以得到嵌入水印的载体音频。通过这种方法，可以将水印嵌入到一段音频中，而不会引起人耳的感知。

2 数字音频水印系统的构成

2.1 音频信号的采集与水印图像的读取

音频信号由麦克风输入，经声卡转为数据存入计算机内存，再通过LabVIEW功能节点读入到LabVIEW程序中作水印嵌入处理。

系统设置缓存大小为15 000×8 bit，采样率为44.1 kHz，音效为单声道，每个采样值用16 bit量化。

水印图像是64×64的二值图像，在“图形与声音”→“图形格式”中有“读取BMP文件”节点，可以将图像读取进来。另外，通过“图形与声音”→“图片函数”中的“绘制平化像素图”节点，将读取到的图像显示出来。

2.2 音频信号和水印图像预处理

在音频信号采集过程中，噪声无处不在，本文利用小波变换的滤波法对其进行消噪处理。由于语音信号在大约800 Hz以上的高频段按6 dB/倍频程跌落，为此要进行预加重，提高高频部分，有效提高输出信噪比。

水印序列是二维图像，可表示为：

W={w(i,j),0燮i燮P,0燮j

要将其嵌入到一维的数字音频信号中，必须先进行降维处理，变成一维序列V，即：

V={v(i,j),0燮i

为了达到安全和保密的目的，本文利用LabVIEW编制程序对一维序列V进行置乱变换，置乱后得到由V转换而来的新的一维二进制序列X={x(i),0燮i

2.3 水印的嵌入

假设S是含有N个采样数据的原始数字音频信号，它可以表示为：

S={s(n),0燮n燮N-1}

为了讨论方便，将原始数字音频信号分解成两部分：与水印嵌入有关部分(Se)和与水印嵌入无关部分(Sr)，即：S=Se+Sr。

本文选择Db4小波对每一音频数据段Se(k)分别做三级DWT分解，并选择其中的第二级和第三级细节分量作为准备嵌入水印的序列。根据一维小波分解的基本原理，在第二级细节分量上的d2(4k)、d2(4k+1)、d2(4k+2)和d2(4k+3)4个分量与原音频信号S的相关性最大，因此选择此组分量嵌入水印;同理，在第三级细节分量上的d3(2k)和d3(2k+1)2个分量中嵌入水印。

水印的嵌入是通过修改小波系数小数点后的有效位来实现的。本文嵌入时要修改的是小数点后的第4位的奇偶性，修改方法如下：

当在该位置嵌入1时，在保证修改量最小的情况下，修改小数点后的第4位成一个偶数。

当在该位置嵌入0时，在保证修改量最小的情况下，修改小数点后的第4位成一个奇数。

2.4 含音频信号水印的生成

对嵌入水印后的音频信号分段进行小波逆变换得到时域中含有水印信息的音频信号Se′(k)，将Se′(k)代替Se(k)，最终得到含水印的数字音频信号Sw=Se′+Sr。

2.5 水印的提取

设S′为待检测的数字音频信号，水印的提取过程可以通过以下方法进行：

(1)对待检测的数字音频信号S′作分段处理，即S′=Sse+Ssr，然后对含水印部分Sse作三级离散小波变换。

(2)按照嵌入时的规则，在第二级和第三级小波系数上分别选取与k相对应的系数d2′(4k)、d2′(4k+1)、d2′(4k+2)和d2′(4k+3)以及d3′(2k)和d3′(2k+1)，得到一个含有Nw个元素的序列D′(k)。

(3)检测序列D′(k)中各元素小数点后第4位数值的奇偶性。为偶数时，则提取信息“1”;奇数时，则提取信息“0”。将提取的信息送入向量V′(k)。

(4)将所提取的水印序列进行逆随机置乱并进行升维操作，利用LabVIEW编制程序将二值图像水印还原并保存。

为了消除观察者的主观因素，通常采用归一化相关系数对提取水印和原始水印的相似性进行定量的评价，其定义式为：

水印含有与否的判断标准为：若NC>T，则可以判定被测音频信号含有水印，否则不含水印。阈值的选择要同时考虑虚警率和漏警率。本文取T值为0.9。

3 数字音频水印系统界面实现

本文采用图形化语言LabVIEW结合MATLAB节点调用设计了数字音频水印系统。该系统界面由原始音频与水印图像读取、水印的嵌入、水印的提取和参数评估4部分组成。本系统能非常方便地与用户交互，用户可以通过界面操作，将标志性信息(水印)直接嵌到需要进行版权保护的音频信号当中，进行数字音频版权保护及进行所有权证明。

如图1所示为数字音频水印系统的界面设计，程序开始运行时就开始读入音频信号和水印图片，并显示原始音频信号波形图。

在图2所示嵌入面板界面中点击“嵌入”按钮就开始对原始音频信号的消噪，然后进行预加重处理，接着对干净的音频信号进行三级离散小波分解并将水印进行降维操作和置乱处理，修改完原始音频信号小波系数小数点后的有效位进行逆离散小波变换，还原含有水印信息的音频信号。

在图3所示提取面板界面中点击“提取”按钮，首先将含有水印信息的音频信号进行三级离散小波变换，接着检测小波系数小数点后的有效位，最后提取出有效数据将水印图片还原。

4 数字音频水印系统性能分析

通过运行程序，可以得到嵌入水印后的音频信号和提取出的水印以及提取出水印后的音频信号，其效果如图2和图3。

由图2和图3可以看出，嵌入水印后，音频信号没有变化，提取出的水印与原水印也基本相同。经过计算，嵌有水印的音频信号信噪比值是121.28 dB，提取出的水印与原水印之间的相似度NC是1。另外，当水印从音频信号中提取出来之后，音频信号也基本上没有变化。因此，本文所构造的数字水印系统是可用的，本文使用的方法是可行的。

本系统采用LabVIEW开发平台，实现了一个数字音频水印系统。系统采用离散小波变换的方法，通过修改小波系数小数点后有效位的奇偶性进行水印嵌入，可以最大限度地隐藏信息而不被感觉到，且计算量小。提取时检测小波系数小数点后有效位的奇偶性来提取水印数据，不需要原始音频信号的参与，因此是真正意义上的盲水印。该系统具有操作方便、成本低廉、与外围设备数据交换迅速等优点，有良好的推广前景和应用价值。

参考文献

[1]WOLFGANG R B,PODILCHUK C I,DELP E J.Perceptual watermarks for digital images and vido[J].Proceedings of the IEEE,1999,87(7):1108-1126.

[2]PODILCHUK C I,DELP E J.Digital watermarking:algorithms and applications.IEEE Signal Processing Maga-zine,2001,18(4):38-46.

[3]ISO/IEC Generic coding of moving pictures and associated audio information.Information technology.13818,ISO/IEC,1998.

[4]杨行峻,迟惠生.语音信号数字处理[M].北京:电子工业出版社,1995:112-120.

[5]钮心忻,杨义先.基于小波变换的数字水印隐藏与检测算法[J].计算机学报,2000,23(1):21-27.

数字音频系统论文 篇7

关键词：数字音频信号眼图传输系统

1 前言

无线局大功率广播发射台站的主要作用是:利用中短波广播发射机实现对音频信号的远距离传输。发射机的音频调制信号来源较多, 通常接收数字卫星广播信号, 经解码、解复用后, 由数字音频传输系统送到各大功率调幅广播发射机的低频输入端, 作为调制信号, 经D/A转换后, 由广播发射机进行幅度调制发送至各服务区。数字音频信号的传输质量, 直接影响着发射机的播出效果。

为了能够优化节目传输质量性能, 提高节目收听效果, 充分了解数学音频信号传输性能, 维护好数字音频信号的传输链路是安全传输发射的一项重要任务。而眼图无疑是评估数字通信链路质量最有效、简单的方法之一, 它会在很大程度上将数字传输信道上各类参数展示在我们眼前。通过眼图我们可以对接收滤波器的特性加以调整, 以减小码间串扰, 改善系统的传输特性。通过眼图, 我们还可以估计系统的防噪声能力和信道受到噪声干扰的情况。

2 数字信号的基带传输

数字音频信号首先是数字信号, 它的传输系统包括了基带传输和载波传输。数字基带信号都是矩形波形, 在研究频谱时常常只画出能量最集中的频谱范围, 但这些基带信号在频域内实际上是无穷延伸的。如果直接采用矩形脉冲的基带信号作为传输码型, 由于实际信道的频带都是有限的, 则传输系统接收端所得的信号频谱必定与发送端不同, 这就会使接收端数字基带信号的波形失真。因此常采用滤波器产生出平滑波形进行传输。

如图1所示:数字基带信号的产生过程可分为码型编码和波形形成两步。码型编码的输出信号为δ脉冲序列, 波形形成网络的作用则是将每个δ脉冲转换为一定波形的信号。

根据奈奎斯特第一准则:当数字信号通过传输系统时, 接收波形满足抽样值无失真传输的充要条件是仅在本码元的抽样时刻上有最大值, 而对其他码元的抽样时刻信号值无影响, 即在抽样点上不存在码间干扰。也就是说:如果信号经传输后整个波形发生了变化, 但只要其特定点的抽样值保持不变, 那么用再次抽样的办法, 仍然可以准确无误地恢复出原始信码, 因为信息完全携带在抽样幅度值上。

因此, 在大多数有线传输情况下, 信号频带不是陡然截止的, 而且基带频谱也是逐渐衰减的, 这与设计时所确定的滚降系数有关, 如图2所示:当输入端信号为“1”时, 其输出波形如图2 (a) 所示, 该码元y (t) 只要在t0时刻为判决时刻, 就能恢复出信号, 在下一个码元判决时刻t0+Tb到来时为0, 就不会造成串扰。

3 眼图的形成及其测量

尽管数字信号的传输相对于模拟信号而言, 有极大的优势, 但要使其达到理想的传输特性任然是很困难的, 甚至是不可能的, 因为码间串扰和噪声对系统的影响无法彻底消除。

为了对系统性能有一个直观的了解, 可利用示波器, 再现码元传输效果, 从而对系统性能进行估计, 这就是眼图法, 示波器所获图形即为眼图。

具体做法如下:取一台带有时域分析功能的示波器, 将待测信号加到该示波器的输入端, 同时把位定时信号作为扫描同步信号, 也可以调整示波器的水平扫描周期, 使示波器的扫描周期与接收码元的周期同步。从而估计出系统性能的优劣。对于二进制数字信号而言, 示波器的图形与人眼想象, 所以称为“眼图”。利用带时域分析的示波器, 使用连续比特位的眼图生成方法, 能快速测量眼图和抖动。如图3所示, 第一步示波器采集到一长串连续的数据波形;第二步, 使用软件恢复时钟, 用恢复的时钟切割每个比特的波形, 最后一步是把所有比特重叠, 得到眼图。

眼图显示了数据波形图可能取得的所有瞬时值, 在完全随机输入情况下, 各个波形叠加后会在眼图中形成若干眼孔, 眼孔的开启状况能充分说明传输信号的质量, 在有符号间干扰和噪声的情况下, 眼图由许多有一定偏移的线条组成, 看起来犹如构成眼图的线条变宽了, 这等效于眼图聚焦点扩散, 水平和垂直方向眼睛的张开程度都减小了。在无码间串扰和噪声的理想情况下, 波形无失真, 眼开启的最大, 当有码间串扰时, 波形失真, 引起眼部分闭合。若再加上噪声的影响, 则使眼图的线条变得模糊, 眼开启的小了, 因此, 眼张开的大小表示失真的程度。由此可知, 眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响, 可评价一个传输系统性能的优劣。当把眼图抽象为一个模型时, 可以由眼图获得以图4信息:

(1) 最佳抽样时刻应选在眼图张开最大的时刻, 此时的信噪比最大。

(2) 眼图斜边的斜率反映出系统对定时误差的灵敏度、斜边越陡, 对定时误差越灵敏, 对定时稳定性要求越高。

(3) 在抽样时刻, 上下两个阴影区的高度称为信号失真量, 它是噪声和码间串扰叠加的结果, 当码间串扰十分严重时, 眼睛会完全闭合, 此时信息码元无法经过抽样判决准确恢复, 因此必须对码间串扰进行纠正。

4 眼图在数字音频信号传输中的作用

在基层台站中, 我们从卫星接收天线接收数字音频信号, 在远离接收端的发射机房, 我们采用光传输系统进行传输, 在离接收端较近的发射机房, 采用数字音频电缆进行传输。系统中涵盖了光传输、电传输等设备。随着使用时间的推延, 设备和线路的老化, 元器件性能发生变化等原因, 势必造成系统性能有所下降, 这时候对系统建立一套行之有效的测试, 分析方法将对系统的维护, 保证信号的有效传输起到重要的作用。而利用眼图测量法, 是检验系统传输性能最简便及行之有效的方法之一。

我们知道, 在数字音频信号的传输中, 主要的测试指标有:数字信号的幅值;传输阻抗、信号延时、抖动等。在实际应用中, 传输系统异常的表现形式多种多样, 但最本质的表现均为数字音频信号的传输误码。

通过眼图的张合, 可以判断传输系统误码率程度, 从而采取有效措施, 提高传输质量。

数字信道的干扰主要有加性干扰和乘性干扰。加性干扰表现在眼图上, 主要改变图形的纵向张合度, 它往往是由于地阻抗耦合、漏电流等因素产生的干扰, 叠加在了信号上。此时, 可能是因为线路老化引起, 可加强屏蔽、接地、隔离、滤波或更换传输线, 加强线间转换匹配等方法加以抑制。而由于传输线的衰减、时延和阻抗失配等因素引起的反射干扰和码间干扰将使信号眼图产生畸变, 这类信号称为乘性干扰, 它往往使码元间产生抖动。此时可以观察:周期性抖动, 常来自于开关电源和串扰, 而随机抖动, 可考虑基准时钟和锁相环PAL电路。

通过对传输线路的分段测量和定期测量所得基础数据的积累和比较, 可以更准确地掌握传输设备的运行规律, 从而进一步总结维护经验。

5 结束语

在实际使用中, 大多数数字音频信号的传输异常故障, 通过示波器, 利用眼图的日常测量可以预防, 同时, 我们也可以利用眼图, 了解系统的传输性能是否有所下降, 并及时加以处理, 从而保证了信号传输的高品质。

参考文献

[1]张卫纲.通信原理与通信技术[M].西安电子科技大学出版社, 2003.

[2]李建兴.现代通信系统与仿真[M].机械工业出版社, 2005.

数字音频系统校时故障分析及改进 篇8

基于计算机网络和音频数字化技术的数字音频系统, 目前已经在大多数广播电台中投入使用。为保证网络内所有计算机时间的同步, 数字音频系统通常需要采用网络校时功能, 客户端定期连接服务器来进行同步校时。我台目前使用的英夫美迪S1数字音频系统, 就是采用了一台校时服务器来实现局域网内所有计算机的时间同步。校时功能看似简单, 但在系统中却起着重要的作用, 配置维护不当, 有可能直接影响到音频系统的播出。本人在数字音频系统维护工作中, 就遇到过此类问题, 通过对故障的分析, 发现了目前S1音频系统校时功能存在的不足, 提出了一种校时程序的改进方法, 以供广大广电从业人员参考。

2 案例回顾与分析

首先简单介绍下我台使用英夫美迪S1数字音频系统校时程序的状况, 校时系统结构如图1所示。

从图1中可以看到, 服务器和播出站都安装了校时客户端程序, 编辑区部分编辑站安装校时客户端程序, 整个系统由一台校时服务器负责接收和解释青岛时钟信号源, 对所有客户端进行时间同步。

接下来回顾一下在我台数字音频系统维护中遇到的两个校时案例。

案例一:频道编辑人员反映, 在编排站重新更改节目编排后, 播出站上没有自动刷新出变化的内容。经检查发现, 该编辑站没有安装校时客户端软件, 系统日期比正常日期慢了一天。

英夫美迪系统更改节目编排后播出站自动刷新栏目内容的执行步骤是:编排软件更改节目编排, 修改服务器数据库相应日期的AL表 (例如AL20120101) , AL表中UpdateTime字段记录该行节目数据的修改日期。系统判断AL表中的UpdateTime字段时间, 然后将当天修改过的栏目ID、时间和需要刷新的播出站ID插入到数据库ProgChange表中, 播出站根据ProgChange表中记录, 执行刷新对应栏目内容的操作。故障问题出在UpdateTime字段上, 记录节目修改的时间取自客户端本机时间而并非服务器时间, 因此记录时间比正常日期慢了一天, 系统判断不是当天修改的内容, 所以导致播出站没有自动刷新。

在音频系统中, 我们常常关注服务器和播出工作站的时间同步和准确性, 对于一般的编辑工作站, 时间准确性要求容易忽略。案例一给了我们一个提醒, 编辑工作站也要注意校时。但是, 是否对所有工作站都安装了校时程序, 系统就能正常运行呢?

案例二:新闻中心人员在一台安装了校时程序的新闻编排站上编排好新闻发送上播出站, 播出站刷新不出新闻内容。同时, 有频道反映播出站前几分钟检查还存在的播出节目刷新后不见了。经检查发现, 出现问题的工作站系统时间都比正常日期提前了一天。由于有多台计算机出现日期错误, 故障很快定位到校时服务器上,

原来校时服务器上解析读取青岛时钟信号的程序发生错误, 致使校时服务器系统时间提前了一天, 客户端校时程序读取了服务器上的错误时间。

目前我台使用的校时系统, 只有一个校时服务器, 存在着单点故障。客户端校时软件没有判断服务器时间是否正确的逻辑设计, 万一校时服务器有问题, 客户端只能被动跟着出错。经历了两次故障, 让我们清醒地认识到, 不能忽视看似功能简单的校时系统, 虽然它的出错几率较小, 但是一旦出错, 会严重影响音频系统的播出安全。我台的校时系统还存在着不足, 需要对其进行改进。

3 校时系统设计改进

3.1 系统结构改进

为了消除校时服务器这一单点故障, 校时系统必须增加一台或多台校时备份服务器, 各校时服务器接入不同的时钟信号源, 保证在某台校时服务器出现故障时, 客户端还能从备份校时服务器获取正确的时间进行同步。系统结构如图2所示, 红色为改进部分。

3.2 校时程序设计

为配合校时系统结构的调整, 需要对校时软件进行重新设计。设计主要思路是针对旧校时客户端只能进行一台服务器被动校时的不足, 完善校时客户端的程序功能, 令客户端能同时接受多路服务器校时, 并且具有自主判断的逻辑。校时程序分成服务器端和客户端两部分。服务器端程序负责监听客户端的请求, 并将时间发送回客户端。客户端程序定时向各服务器端发出请求, 获取时间后进行正确性判断, 然后自主决定是否校时和校准哪个时间。

校时程序客户端和服务器端通信上采用套接字 (socket) 通信方式。socket是为计算机编程提供的一个通信端口, 可通过这个端口与另外具有socket的计算机进行通信, 应用程序在网络的传输、接收信息都通过socket实现。在微软.Net框架中, 对socket类和相关方法进行了进一步的封装, 使得用户在编程上更加简单。新校时程序, 就是在.Net 3.5框架下使用Socket类开发的C#网络应用程序。

3.2.1 校时服务器端设计与实现

根据连接启动的方式以及本地socket要连接的目标, socket之间的连接过程可以分为三个步骤:服务器监听, 客户端请求, 连接确认。校时服务器端的设计, 主要是进行服务器监听和连接确认两部分设计。

校时服务器端程序主要由ServerSocket和SocketThread两个类构成, 如图3所示。

ServerSocket类主要负责监听客户端的连接请求。由StartListening方法实现多线程连接。

SocketThread类用于处理客户端请求的Socket, 返回服务器当前时间, 由GetDate方法实现。

校时服务器端程序运行效果如图4所示。

3.2.2 校时客户端设计与实现

校时客户端的设计, 主要进行客户端请求和时间自主判断逻辑两部分设计, 程序主要包括以下类, 如图5所示。

Program类为应用程序的主入口点。PublicVariable类用于保存一些代码中使用的公共变量。Form类用于用户操作界面控制, 程序可以提供窗体界面运行, 也可以最小化到工具栏中以静默方式运行。ClientSocket类处理客户端与服务器端的socket通信。INIOperationClass类用于操作ini文件保存和获取用户输入的IP、监听端口和刷新频率等参数设置。

客户端程序流程图如图6所示。

ClientSocket类用于创建、终止与服务器的连接, 获取服务器的信息。

PublicVariable类中一个重要属性变量lastTIME, 该变量记录程序上一次校时时间。程序第一次运行时, 默认主或备服务器时间正确, 记录在lastTIME中, 以后每次校时, 程序都将lastTIME与本次服务器端获取的时间做比较, 判断服务器时间是否出现大的偏差, 来决定客户端是否与服务器时间同步。

时间自主判断流程如图7。

Form类提供窗体界面供用户操作, 也使用了.net的notifyIcon控件和ContextMenuStrip控件实现程序在window系统通知区域中以图标方式后台运行。客户端程序实现效果如图8和图9, 具体实现方式不再详细介绍。

4 小结

本文论述的校时系统, 是根据我台实际情况采取的一种方式, 在不改变系统现有模式, 不进行额外经济投入前提下, 增强了我台音频系统校时功能的容错性和安全性, 取得了良好的效果。不过, 由于该校时系统是基于网络通讯和软件执行校准的方式, 不可避免会出现网络延时和程序执行时间的误差, 与其它更精准的校时系统比较, 时间精确度还不够。另外, 在校时客户端自主判断逻辑方面, 鉴于笔者个人水平和能力, 在设计各种潜在发生问题上难免考虑不周, 设计的程序未必能应对未来发生的所有情况, 还需要在实践工作中继续研究和改进。

摘要：校时程序是目前广播电台数字音频系统中的一个重要组成部分。本文从日常维护中遇到的两个校时案例入手, 分析目前S1数字音频系统校时程序存在的不足, 设计了一种基于socket技术, 可配置多台校时服务器, 客户端自主判断时间正确性的校时程序, 提高了校时系统的安全性。

关键词：校时程序,S1数字音频系统,自主判断

参考文献

[1]Simon Robinson.Christian Nagel.c#高级编程.清华大学出版社, 2005.7.

[2]Anthony Jones, Jim Ohlund.Windows 网络编程 (第2版) .清华大学出版社, 2002.11.

[3]金旭亮..NET 4.0面向对象编程漫谈·基础篇.电子工业出版社, 2010.10.

数字音频系统论文 篇9

【中图分类号】TN912.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0109-03

1前言

在中短波调幅广播中采用音频处理器提高发射机的平均调幅度，可以增加边带功率，扩大广播覆盖，改善收听效果。音频处理器的电路结构虽然是多种多样，但音频加工的基本方式可分为电平加工，能量加工，频谱加工和相位加工等。其音频加工处理的原理如下图所示。

2 OPTIMOD-AM 处理

从我们机房改造以来一直使用美国orban公司的OPTIMOD-AM音频处理器，OPTIMOD-AM的处理在模拟信号时有七个重要阶段，在数字信号时五个重要阶段。

第一阶段是立体声增强：这项操作仅处理有失真的立体声和没有进行折中处理MONO传送。

第二阶段gentle AGC，AGC平常用于slowly ride gain，保持长期平均激励电平到下一多波段压缩阶段常数。经过处理后信号被分解为：analog AM 和HD AM独立处理。

第三阶段是分部的均衡器，可以进行低音，中音和高频均衡。也可以进行EQ （in dB），bandwidth，the center frequency的设置

第四阶段是一个五波段压缩器配有Orban专利的多波段去除失真削波器。

第五阶段是：智能削波器（模拟信号处理）

第六阶段是安全削波器和过辐射补偿器，可以准确地控调制峰值而无需加波段外频率，像削波器一样简单。

第七阶段是：过辐射补偿器为每个输出设定发射均衡，设定决定低频均衡器修正的最大数值控制器设定频率，在该频率上延迟均衡器开始加周相移动以修正发射机和天线系统的非连续性延迟。控制器设定频率，在该频率上高频均衡器开始复制高频响应以补偿发射机和天线系统的过辐射。

3 ORBAN9300功能键说明

ORBAN9300音频处理器目前是我们机房所使用的音频处理器，由于按键和菜单都是英文，为了便于我们熟悉掌握其功能，我们先从按键进行说明（如下图所示）：

Screen Display 标注四个屏幕按键，提供控制设置的信息。显示各个菜单功能项。

Contrast 键调整液晶屏幕显示最佳效果。按此键转动调整对比度。

四个软按键 分别对应显示屏四个显示区域，不同显示区域对应不同的功能菜单项，按动后进入其对应的功能菜单项。

Next和Pre键有的屏幕有许多页面，用来显示更多的页面，向前或往后翻动页面，在修改数据时，也可以用这两键字符间的位置Control 旋钮用于改变数据。

Escape 键回到先前的屏幕，重复按动则回到主屏。

Recall 键显示当前的预设和下一个预设（可以通过转动控制旋钮改变）。要使用不同的预设播音，转动控制旋钮找到需要的预设，然后按RECALL NEXT屏幕按键。

Modify 键出现的屏幕用于修改LISS-MORE，EQ 和所有当前播音的预设控制参数。

Setup 键出现的屏幕用于修改系统设置。

4 ORBAN9300的系统设置

为了使ORBAN9300能在播音中起到关键的作用，对其进行运行前的设置也是很关键的，其步骤如下：

1） 确定发射机没有被连接

因为是刚开始设置参数，所以先不要连接到发射机，等到完全调整好参数后再连接发射机

2） 加上电，9300开始自检，并初始化

3） 按动前面板SETUP键

4） 按动显示屏幕上“QUICKTAME SETUP”对应的软按键，就进入到了快速安装的菜单画面，按动NEXT和PRE键就可以前翻和后翻菜单项。

5） 设定时间、日期、（夏时制的时间）：

按 NEXT 键，出现设置时间的画面

按住对应的软键，转动KNOB键设定小时、分、秒，并

定好准确的秒钟，以确保时间的准确性。

按 NEXT键，出现设置日期的画面

按住对应的软键，转动KNOB键设定日期、月份、年份

按 NEXT键进入夏时制的开始和结束的日期时间

6） 设定输出带宽

按 NEXT键，出现设置低通滤波器带宽的画面低通滤波器是十分重要的参数，直接关系到发射射频信号的带宽，设定值一定要符合国家的要求规范。

设置范围是：4.5khz --9.5khz，步进为：0.5khz，系统默认的是：NRSC。按住对应的软键，转动KNOB就可以改动数值。

7） 设置高通滤波器

设置范围是：50hz—100hz，步进为：10hz，默认是：50hz

按住对应的软键，转动KNOB就可以改动数值了

8） 设置外部AGC模式

假如连接有外部AGC设备，如：Orban 8200ST

OPTIMOD-Studio，464A Co-Operator，则在NEXT出现的画面中选择”YES”； 如没有则选择“NO”，系统将启用9400自身的AGC

9） 设置首要音频输入的信号源状态（数字还是模拟）

三个选项：digital，digital +j17，analog . 模拟的选择模拟

数字的一般选择digital

10） 设置立体声、MONO模式

设置声音处理模式。供选择的模式有：STEREO（立体声），Mono L，Mono R，Mono L+R输入为数字信号一般都选择立体声模式，选择MONO模式时，应选择MonoR+L；输入为模拟信号时，如果只有单声道（L或R）则选择Mono（L或R），如果L，R都有则选择MonoR+L

11） 设置输入电平值

根据输入的信号，这项功能分为两个选项：ANALOG（模拟）和digital（数字）设置的办法是：按住相应的软键不放，同时转动KNOB键进行调整数值，调整的范围都是：10DB

12）设置数字信号的采样率

Set the digital output sample rate. 可提供的数字信号的采样

率为：32，44.1，48，88.2，96KHZ

如输入为模拟信号则不会出现这项功能设置项

13）准备设置输出电平

按动“NEXT”，出现是否要使用”TONE”的选项

选”YES”是进入到“TONE”（自动调音状态）

选“NO”是进入到“program material”（节目素材状态）

14）设置数字输出电平

Set the digital output level.此项为设置数字输出的电平，转

动KNOB键，就可设定相匹配的输出电平值。如选择模拟

输出则跳过此项。在快速设置中，都是默认设置第一路的

信号输出，如果要想用第二路输出，那将在快速设置完后

再到相应的设置项中进行设置

15）设置模拟输出电平

Set the analog output level.此项为设置模拟输出信号的电平

值，如果使用的是数字输出，则可跳过此项。在快速设置中，都是默认设置第一路的信号输出，如果要想用第二路输出，那将在快速设置完后再到相应的设置项中进行设置。

说明：快速安装，只对一些基本的或是重要的参数做了设置，是完成输入输出节目处理的最基本的一些设置。如果用户需要定制一些个性化参数，或是需要做一些更为细致，专业的设置，就需要进行一些专项的设置了。

5 ORBAN9300模拟和数字 I/O设置

这部分主要说明有关9300 I/O方面的一些参数设置。具体的操作步骤如下：

1）确定没有连接发射机

在修改参数时，不要连接到发射机，以免发生错误。

2）临时设置外部的AGC为“no”

操作：按SETUP键 >按NEXT >按NEXT >进入到EXT

AGC，设置为：no

如果使用了外部扩展的AGC如：8200ST，你将要在这项

设置完成后，再将AGC设为“yes”

3） 输入选项参数设置

操作：按SETUP键 >选择IO CALIB对应的软件> ANLG

IN/DIG IN. 选择输入信号的性质（模拟还是数字），在没

有数字信号输入时，系统默认是模拟输入

4）调整模拟参考输入电平

调整范围9dBu 到+13dBu （VU），或者–2 to +20dBu （PPM）]

步进0.5 dB （如为数字信号输入则跳过此步）

5）调整右声道平衡度

这项设置旨在调整右声道的平衡度，已达到左右声道的相对

平衡。设置范围是：-3 dB t到+3dB]，步进0.1 dB这项设置对模拟和数字信号处理都有效，如果设置的是MONO模式，则将看不到这项设置，如果设置的是：MONO+L/R模式，则能出现这项设置。

6） 调整数字输入参考电平和右平衡度设置

在 3）中选择数字输入后，就进入了数字电平设置界面和右

平衡度设置，和模拟时设置一样。

7） 设置输出带宽和高通滤波频率

这项设置可以以下几项参数：

lowpass filter cutoff frequency（低通滤波频率），lowpass filter

shape（低通滤波波形调整），highpass filter cutoff frequency（高通滤波频率），positive peak threshold （asymmetry）（非对称的正峰值设定），six transmitter equalizer con-trols.（六种发射机均衡器设置）

A、设置低通滤波频率

操作：按住显示屏中lowpass所对应的软键，转动KNOB键选

择所需要设定的owpass filter cutoff frequency值；其范围是：4.5

kHz to 9.5 kHz （NRSC） 步进0.5 kHz . 这项设置要和所在国的相关规定相匹配

B、设置lowpass filter shape（低通滤波波形调整）

操作：按住显示屏中LPF SHAP 所对应的软键，转动knob键

确定输入的低通滤波是否在设置的低通滤波频率上下降0.1db，3db或是6db。

C、设置高通滤波频率

操作：按住显示屏中HIGH PASS 所对应的软键，转动knob键，选择合适的highpass filter cutoff frequency值；设置范围：50到100Hz 步进10Hz . 默认为50 Hz.

D、发射机的均衡设置

操作：按ESC键；

按住屏幕中显示的需要设置的发射机参数设置项所对应的

软键；设置方式和上面的步骤相同；

8） 配置模拟输出

操作：按SETUP 键>按IO CALIB对应的软键> 按

OUTPUT对应的软键> ANALOG1，按动NEXT键将会显示出

此菜单下所有的参数设置项

设置节目源特征，选项有：AM PROC，HD PROC和ONITOR，AM PROC是指所选择的输出处理是为模拟发射机的；HD PROC是指所选择的输出处理是为HD Radio或是其他的数字传输频道，比如：netcasts； MONITOR则为监控所用。

如果需要使用第二模拟口输出，则进行如下操作

SETUP > IO CALIB > OUTPUT > ANALOG2

其他设置和ANALOG1 一样

9） 配置数字输出

操作：按SETUP键 >按IO CALIB所对应的软键> 按OUTPUT所对应的软键> DIGITAL1. 按动NEXT键将会显示出此菜单下所有的参数设置项设置节目源特征，选项有：AM PROC，HD PROC和MONITOR

A、设置数字输出PRE-EMPH（预加重）到J.17 或者FLAT（平滑）几乎所有的系统都要求平滑输出（即flat），J.17仅仅在驱动一个使用了J.17预加重的STL，默认选择FLAT

B、设置the DO1 RATE to 32，44.1，48，88.2，or 96 kHz（声音采样频率）

C、设置数字输出的格式AES3 or SPDIF一般设为：AES3

D、设置output WORD LGTH （word length）（输出字长度）

有如下几项：[14]，[16]，[18]，[20]，和[24]，单位为bit

E、设置抖动DITHER IN OR OUT

如果设置为IN，9300将在任何输出字断裂处加上高通抖动。如果节目源已经经过去抖动校正处理，这项设置可以设为OUT；使用Noise Reduction feature（噪声降低特性）也有显著的效果，但是处理器有时能够消弱输入信号抖动，将导致信号偏弱不足以进行输出去抖动校正。这时，应该加入9400内部去抖动的功能。

E、设置the DO SYNC（时钟同步）

选项为：INTERNAL（输出采样同步采用9300内部时钟，EXTERNAL（输出采样同步采用外部时钟，即采用AES3输入信号的时钟）

F、假如需要使用第二路输出口，则进行以下操作

按 SETUP键 > IO CALIB > OUTPUT > DIGITAL2其他的参数设置和DIGITAL1 一样

6 音频处理的一些概念

响度和覆盖可以通过降低音频的峰值与平均值之比来提高。如果降低峰值，平均值可以在调制允许的范围内提高。这个效果可以实现而无讨厌的副作用（如修剪失真），这是提高音频处理效果的最好的单一措施。

密度是短期音频幅度变化图峰值的RMS振幅均衡化的范围（以动态幅度为代价）。具有大量短期动态幅度的节目的密度低；高度压缩的节目密度高。压缩降低柔合声音与喧闹声音之间的电平差别以更有效地利用峰值电平的限制，从而主动地提高柔合声音的响度。它不会使喧闹声更大。压缩以类似于“驾驭增益”的方式相对缓慢地降低动态幅度，限幅，修剪，另一方面降低音频短期峰值与平均值的比。限幅提高音频密度。密度提高会使喧闹声好像更大，但是也会产生不引人注意的，忙碌，密集和缺乏动态的声音。当设置会影响处理声音的密度的控制器时，必须意识到密度过大所带来的负面的主动性副作用。另一方面，当存在实质噪音时，高密度处理可以改善清晰度，因为那些通常会以低于噪音电平复制的语音波型的低能量部分会被放大而可以听到。因此高密度节目内容听起来可以很好或者不引人注意，这取决于接收条件！

数字音频系统论文 篇10

在电台计算机综合信息系统中，数字音频自动播出系统占据着相当重要的地位，可以说是电台数字化的基础。没有很好的数字音频自动播出系统就不能很好地支撑广播电台业务的运营。未来广播电台将同时面对播出系统、采编系统、文稿系统、广告资源系统、媒体资产管理系统、网上广播/点播系统等多种平台，各平台之间将实现对接、整合与兼容，而现有系统在一体化全方位解决上大多没有考虑。虽然国内已有一定数量的广播电台建立了自己的数字音频工作站系统，并已成功应用于日常节目的制作和播出。但现有的大多数系统存在着多种多样的不足，如：无法实现软件与声卡无关、难以实现一体化全方位的解决平台、不利于跨区域整合运营和难以适应数字化所带来的业务运营模式上的变化等等。

同样的，随着技术进步和电台需求的变化，音频播控系统的原有业务管理模式与技术架构也逐渐需要改变。在各种权限管理和存储空间管理、节目的编排与审听的流程上都需要有新一代的系统与之适应。

本文就是在数字化广播电台的蓬勃发展，但是广播电台的运营管理相对滞后的背景下，进行了数字音频播出系统业务管理体系的开发和建设工作。

2 技术路线

2.1 客户端工作模式

Smart Client又称智能客户端，Smart Client是微软推出的一种可扩展的、不同应用可以集成的、符合“即插即用”特性的桌面应用程序技术。Smart Client模式继承和扩展了B/S和C/S的特点，既具有B/S模式集中管理的灵活性，又具有C/S模式的高度响应、高性能和对网络环境要求低的优点，可以方便的经Web运行而不用担心防火墙问题，并可以方便的离线运用，以此能够方便连接Web Services应用。一方面，它性能卓越，另一方面通过Web Services实现了远程服务和数据共享，而且易于部署和管理。它提供了一个松散的、低耦合的、高性能的、可管理的跨平台企业应用集成环境。非常适合多功能集成、信息共享、规则多变的工程管理信息系统。

Smart Client有以下特色：

(1) 使用本地资源：SmartClient其实是微软通过对C/S模式的改造，加入了对Web服务的访问等，使其具备了B/S模式的特性。所以智能客户端具备C/S模式的对本地资源的利用，只在需要服务时才使用网络资源，从而减少了服务器端的要求。

(2) 使用网络资源：由于智能客户端体系中集成了对Web服务的访问，使其具备了使用网络资源的能力，也使系统摆脱了局域网的束缚。

(3) 支持偶尔连接的用户:智能客户端通过数据缓存等功能使用户可以在明确脱机、使用低带宽或高延迟网络，或者连接时断时续的情况下继续高效地工作。

(4) 更松散的耦合：由于模块间的相互调用并不采用直接引用的方式，相互之间的通信用事件触发的方式，这样系统实现更松散的耦合，为应用程序升级更新提供了方便。

(5) 更好的用户体验和用户界面：智能客户端采用组合式界面，其界面是由多个不同的工作区组成。

(6) 与Web Service的无缝集成：正因为SmartClient结合了B/S和C/S的优点，能使系统即具备客户端功能复杂，交互性强，又可以访问网络资源，方便部署与维护，所以它很符合数字音频播控系统的要求。

2.2 Web Service体系结构

传统的分布式计算模型中有CORBA、DC0M和EJB中的RMI，但是它们在创建跨平台、跨Internet、适应Internet的可伸缩性的程序时力不从心。W e b服务是一种被部署到Internet中，可复用的开放式应用程序部件，是通用组件技术面向Internet的延伸。通过它可以使公司和个人迅速且廉价地向全世界提供其数据服务。

3 系统介绍

数字音频播控系统是采用计算机数据库技术与多媒体技术实现音频的录制、编辑、传输、存储、复制、管理及播出等功能的音频系统。它是广播电台实现数字节目共享、无带传输和自动播出的基础。图1是此系统的基本组成。

系统包括素材的采集系统(图1左边部分)，包括记者站，采访机，语音信箱，录制站等，这部分负责制作节目的原始素材;然后由编辑站对原始素材进行剪辑，转码等编辑处理，之后形成一个成品节目存储在音频临时库中等待审核，经部主任、系列台总监或其他有权人员审听确认后节目就发送到节目库中;此时编排站，播出站就可以使用进行编排播出了。其中播出工作站根据预先的设置，可提前将次日或次几日要播出的节目内容从节目库中预载到播出工作站的本地硬盘上，保证在网络因故瘫痪时也能正常播出。

将此系统分解为多个模块，每个模块完成单一的工作。各个模块协调完成音频播出的功能。主要包括的模块有：播出准备、栏目级播出、节目级播出、声卡控制、快捷播出、状态显示、播出显示和管理、补白播出、预听播放器、录音器、工作模式管理、自动加载管理、数据交互模块、信息服务模块等。其中信息服务模块专门用来与数据库交互，并向其他模块提供相应的信息服务。

此系统解决了几个关键问题：

(1) 系统的高度安全性和稳定性：长时间运行不会内存泄露、硬件失灵、系统紊乱、播出音频抖动、有噪音等，也不会出现段落变长等问题。

(2) 系统的高度容错性：在不降低声卡和输出声音质量的前提下能够兼容多家声卡和多种声卡，也可兼容多种文件格式和各种工作方式。

(3) 系统的功能强大：覆盖了电台录、编、播、广告、播后监控等各个环节，并将上述环节连成一个整体，功能完善而又易于管理。系统除了节目录制、编排、播出、系统管理等基本功能外，还具有广告管理、语音信箱、台长审听、慢速录音、延时器、播出预警、主备自动切换报警、停播报警和自动补白及系统监控功能模块。

本系统是一套可扩展的分布式系统，从结构和功能上都是可伸缩的，具有大容量的素材信息维护和业务服务管理能力。

业务管理体系是音频编排播出系统的重要组成部分, 不仅包含了整个从节目到播出的流程:节目管理、编排、审核和日志查询、广告投放等, 也包含整个系统各个环节的配置, 例如频道设置、栏目规划、播出安排、空间分配、人员管理、数据管理、素材分类、负责管理播出系统网络等内容。其系统模块框架如图2所示。

下面主要介绍以下各模块要处理的内容：

信息服务模块：是专门处理与服务器交互的模块，所有对服务器的访问都要通过该模块。

用户管理模块：综合了全台管理站和频率管理站对用户管理的要求，包括对用户信息和权限信息的管理。可根据与不同模块的通信对相关功能屏蔽或加载。

节目管理模块：同用户管理，不同的是功能上在全台管理站和频率管理站的操作基本一致，只是检索的节目库空间不同，如：频率管理站一般是只能检索本频率的节目库空间。其功能包括节目信息和节目类型的管理。

预听模块：提供对节目的播放，暂停，停止，淡出等功能，为对节目或广告的管理，编排等提供服务。

用户认证模块：主要是对用户登录与用户切换的处理，由于业务管理体系包括多个工作站，为方便用户操作，对有多个工作站权限的用户从一个站切换到另一个站是可不必重新登录。从一个用户切换到另一个用户等，需要用户认证模块对其身份和权限进行验证。

4 总结

本文所述业务管理系统的内涵充分体现了先进的运营模式与管理思路。因此，业务管理系统的建设除充分考虑技术因素外，还要将运营、管理、市场推广、用户服务等诸多因素考虑在内，使之能够满足变革时期广电行业发展的需要。

摘要：本文讨论了一种结合Web Service和Smart Client技术的分布式数字音频工作站。它以.Net为技术开发运行平台, 综合运用Web服务和SQL Server存储技术, 实现了一套数字音频自动播出系统中的业务管理体系的数据设计、应用服务器设计和客户端实现, 建立了完备的身份管理、权限管理和存储空间管理。

关键词：数字音频播控系统,业务管理体系,Smart Client,Web Service

参考文献

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