音频编辑通用解决方案

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音频编辑通用解决方案

    计算机技术已经渗入广播媒体的采编播过程，给音频制作这一环节带来了很大的变化，使音频制作桌面化。

    音频工作站的分类

    以计算机为基础进行音频制作、储存、传输和播出的系统，被称为音频工作站。在我国，音频工作站主要有以下几种类型：

    (1)由国外的专业音频卡、专业公司编制的应用软件组成的音频工作站，大多是上个世纪80、90年代引进的，其硬件陈旧、过时，软件功能不强，在网络中使用容易出现拥堵现象，后续发展能力较弱。

    (2)由国外专业音频卡、国内专业公司编制的应用软件组成的自动播出系统，大多是在本世纪初购置的，市场覆盖面较广。系统硬件较先进，软件功能比较符合国内广播运作的要求，易于升级，后续发展能力较强。

    (3)由通用计算机声卡、国内专业公司编制的应用软件组成的自动播出系统，其硬件性能指标较低，使用单位主要是县、乡广播站。

    (4)由广播爱好者根据个人习惯搭建的桌面音频编辑系统，集成度差，使用范围很小。

    评价音频工作站的指标主要有两个：集成度和兼容性。前者是指系统运行过程中不需要人干预的程度；后者是指与现有数字编播系统结合的紧密程度。一般来讲，同一家软件公司推出的软件集成度会不断提高，但出于保护自身市场份额的目的，其兼容性会下降。

    音频压缩技术

    音频工作站的核心是音频压缩技术，它关系到整个应用系统的工作效率。目前比较流行的压缩算法有三种：

    (1)MPEG压缩算法。它分三层，分别是MPEGLayer1、MPEGLayer2及MPEGLayer3(MP3)，层数愈高，压缩复杂程度就愈高(见附表)。

附表



    (2)RealAudio。为RealNetworks推出的一种流行于网上的音乐压缩格式，压缩率可以达到1∶96，可以在速率14.4kb/s的Modem*畅回放。RealAudio已经成为流媒体制作的*压缩格式，但音质欠佳。

    (3)SoundVQ。是Yamaha公司推出的一种音乐压缩格式，能提供1∶18的压缩比而保持音色基本不变，比MP3的压缩率还要高1/3。

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    执行“从素材库导入音频…”命令后，会弹出如图6所示的对话框。

图6


    它是数据库接口，可与已有的数据库连接，调用原有音频库中的资料，为综合应用各种音频格式提供了统一的解决方案。对话框中可列出任意音频数据库的记录；提供多种查询方式，当确定了某一文件后，可以点击“导入选中的曲目”按钮，则在当前轨中会存入相应的数据。

    为便于使用，AQUA音频编辑软件提供快捷键按钮，如图7所示。

图7



    音频编辑的另一关键是声卡的选用。每一种声卡的指标可以很容易从说明书中得到，但是通路指标则要通过实际测试而得到。可以采用传统的方法，用专用的设备对声卡的指标进行测试；也可以用声卡评测的软件，比如RightMarkAudioAnalyzer(RMAA)，对声卡的各项指标进行评测。测试指标包括：频率响应、本底噪声、动态范围、总谐波失真+噪声、立体声分离度、互调失真等。

    沈阳电台在此解决方案中选用了MAYA44Pro声卡，在各系列台一共安装了5套音频工作站，经测试，各项性能指标完全达到播出要求。通过近一年的运行和改进，该套系统性能稳定，得到了制作人员和主持人的一致认可。

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MPEGLayer2是MPEG提出的一种参考标准，许多厂家的产品在此标准的基础上又加入了一些非标准的专用信息。例如法国Digigram公司生产的PCX924声卡，其数字信号处理器在音频处理过程中，每一帧都加入了额外信息，以提高效率。国内集成商采用此声卡时，也采用了相应的软件开发包(SDK)，也包含这些信息。我国现在许多电台采用的*.S48格式就是这种情况。另一方面，由于受专用声卡的SDK的限制，国内集成商所编制的软件同其他型号的声卡无法兼容。

    音频工作站通用解决方案

    PCX924声卡价格高昂，技术上的特殊处理又对软件的兼容性提出了挑战。针对这一问题，我们推出了一套性价比高、兼容性强的音频编辑解决方案，它可以同市场上绝大部分声卡绑定，而不依赖于某一厂家的声卡，可满足不同用户的需求。该方案不但兼容流行的*.mp3格式，而且兼容*.S48格式。值得一提的是，它还提供数据库接口。

图3



    图3是该解决方案中AQUA音频编辑软件的主界面。AQUA音频编辑软件菜单及子菜单中包含了对音频操作的所有命令，如图4、图5所示。

图4


图5

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  目前，国产音频工作站软件多采用MPEGLayer2压缩算法。MPEGLayer2是开放的标准，它能在压缩比与音质之间达到*平衡。图1示出了MPEGLayer2编码器的工作过程。

图1



    输入是声音信号的采样，映射模块将产生一个经过过滤的子采样来替代输入的音频流；心理声学模型模块通过对映射前后的数据进行比较，对量化和译码模块做出相应的控制；量化和译码模块将映射模块的输出加工成为一系列码字；帧封装模块将量化和译码模块输出的比特流封装成帧，还可以在每一帧加入一些额外的信息，比如校验等。

    心理声学模型的作用是去除声音采样中无法被人类听觉系统感知的成分，从而达到减少冗余数据的目的。心理声学模型是MPEG中的重要组成部分，涉及几个基本概念。

    (1)听觉阈值电平，其大小随声音频率的改变而改变。不同的人听觉阈值也不同，大多数人对2～5kHz的声音*敏感。

    (2)听觉掩饰特性，意即听觉阈值电平是自适应的，它会随听到声音的不同频率而发生变化。例如，同时有两种频率的声音存在，一种是1kHz，另一种是1.1kHz，如果后者的强度比前者低18dB，1.1kHz的声音就听不到。

图2


    图2给出了解码器对音频帧的处理过程。比特流首先进入帧拆包模块，对帧的正确性进行检查，将帧中有关信息提取出来；重建模块将使已经映射的采样重新量化；反向映射模块会将映射后的采样再转化为PCM信号。