数字音频中的DSD技术

2024-11-28

数字音频中的DSD技术（精选9篇）

1.数字音频中的DSD技术篇一

一、广播电视工程数字音频技术优势具体体现

（一）存储信息

相比较而言，数字音频技术优于其他音频技术的一点是其数字化技术，数字化技术能够全面突破传统音频技术工作方式存在的不足之处。数字化音频技术管理与计算机数据存储器类似，能够实现音频资源的存储和共享，不仅能够方便使用者快速找到自己需要的信息，还能够加强对音频信息的管理，实现广播电视现代化管理。因此，数字化广播电视工程必将成为未来电视广播领域的重要发展趋势。

（二）广播系统

数字音频技术中的数字广播系统方面的技术，主要涉及到压缩编码数字、无线传输以及运用组网等，压缩编码数字音频信号主要是依据人耳的特点，对音频码率进行调整和优化，我们的耳朵在受到强度差别较大的音频信号的影响过程中，对音频较低的信号反应并不强烈。因此，将这种特性应用到数字音频广播传输系统中，能够有效避免电视广播工作中的问题，为电视广播工作可持续发展奠定基础。

二、广播电视工程数字音频技术的应用发展

（一）数字调音台

数字调音台作为现代电视广播工程中的重要组成部分，对广播电视节目具有十分重要的作用。因此，在数字调音台处理过程中，不仅要确保原有功能，提高广播电视节目的整体质量，避免电视节目中耳朵噪音、串音等问题的出现，还要将数字技术融入到调音台中，发展新型数字调音台，增加切换模块等功能，丰富数字调音台功能，促使数字调音台能够适应更多的环境，满足个性化需求，发挥通路多，且体积小的作用。

（二）音频嵌入技术的应用

音频嵌入技术以其独特的优势在广播电视节目制作过程中得到了广泛应用，通过运用数字音频技术并建立数字音频工作站，不仅能够有效提高节目制作质量，还能够节约大量时间和人力，提高电视广播工作效率。在视频数据信息传输过程中，音频信号仅能够在特定范围内进行信号传输，也就是嵌入音频。因此，嵌入音频主要是指将数据信息嵌入到特定范围之中，在进行视频传输过程中，通过嵌入音频技术，能够实现声音与画面同步进行，在提高电视节目质量过程中具有十分重要的作用。目前，嵌入音频技术主要应用于电视节目的前期与后期制作过程中，随着科学技术的不断发展，为电视广播工作提供了更多帮助，促使广播电视技术的发展逐渐细化，电视节目制作也会实现数字化建设，并将嵌入音频技术推广和普及。另外，广播电视的管理过程中，要结合自身实际情况与未来发展目标，制定科学、合理的发展战略，建立以嵌入音频技术为基础的管理系统，通过这种方式，不仅能够实现实时监督和控制，还能够确保数据信息的完整性和准确性。从而推动我国广播电视进一步发展。

（三）数字音频技术在广播电视工程中的发展

目前，将数字音频技术应用于广播电视工程中，不仅方便录制声音以及后期制作，提高电视节目质量，而且极大地提高了工作效率，在前期录制工作中充分体现了数字音频技术的科学、合理性。虽然，我国广播电视工程已经基本实现了现代化建设，但是，在其发展过程中，还存在一些不足之处，亟待发现和解决。因此，为了能够推动我国电视广播事业可持续、健康发展，应加大研究力度，不断提高电视节目质量，为观众提供更加优质的服务以及更好的视听效果。

2.数字音频中的DSD技术篇二

在音频文件中嵌入水印的各种方法一般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。使用这些特性是为了满足水印的不可感知性（听觉相似性）的要求。

首先，人的听觉具有掩蔽效应。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。最后，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20～18Hz的信号，但对300～3400Hz范围内的信号最为敏感，人耳实际感觉到的音量也是随频率而变化的。

2 音频数字水印技术

2.1 音频信号的数字表示

对大多数的数字音频表示有两个重要参数：采样量化方法和瞬态采样速率。

一般音频的常用采样频率包括8kHz、9.6kHz、10kHz、12kHz、16kHz、22.05kHz和44.1kHz。采样频率影响水印数据的隐藏量，因为它给出了可用频谱的上限（如果信号的采样频率为8kHz，则引入的修改分量的频率不会超过4kHz）。对于大多数已有的水印技术而言，可用的数字空间与采样的频率的增长至少成线性关系。最后需要考虑的是由有损和可感知压缩算法引起的变化。这些变化彻底改变了信号的数据结构。他们仅仅保留了听者能感觉到的特性部分，也就是说，它听起来与原始信号非常相似，但是信号在最小平方意义上完全不同。水印嵌入的速度依赖于信号的采样率、声音编码类型和具体的水印算法。

2.2 音频信号传送环境

在实践中，含有水印的音频信号从编码到解码之间有多种可能的传播途径。

第一种情形是声音文件从一个机器拷贝到另一机器，其中没有任何形式的改变，编码方和解码方的采样率完全一样。第二种情形是信号仍然保持数字的形式，但采样率发生了变化。这一变化保持了大多数信号的幅度和相位值，但是改变了信号的时域特征。第三种情形是信号被转换为模拟形式，通过模拟线路进行传播，在终端被重新采样，在此过程中信号的幅度、量化方式和时域采样率都得不到保持。通常，这种情形下信号的相位值可以得到保持。第四种情形是信号在空气中传播，经过麦克风重新采样。这时信号受到未知的非线性改变，会导致相位改变、幅度改变、不同频率成分的漂移和产生回声等。

在选择水印嵌入算法时，需要考虑信号的表述和传输路径。如果音频信号在传输中没有改变（比如第一种情形），则对水印算法的约束最小。如果音频信号在传输中发生很大变化（比如第四种情形），则对水印算法的约束很大，要求算法有很强的稳健。

2.3 音频数字水印要求

要成为成功地在数字音频媒体中隐藏数据，我们必须关注以下几方面的要求。

(1)数据变化处理操作的稳健性。要求水印本身应能经得住各种有意无意的攻击。典型的攻击有添加噪声、数据压缩、滤波、重采样、A/D-D/A转换、统计攻击等。(2)听觉相似性。数字水印是在音频载体对象中嵌入一定数量的掩蔽信息，为的是第三方不易察觉嵌入的信息，需谨慎选择嵌入方法，使嵌入信息前后不产生听觉可感知的变化。(3)是否需要原始数据进行信息提取。根据数据嵌入和提取方案的不同设计，有些方案可以不需要借助于原始数据进行信息提取，这一性能将影响方案的用途和性能。(4)数据提取误码率。数据提取误码率也是音频水印方案中的一个重要技术指标，因为一方面存在来自物理空间的干扰，另一方面，信道中传输的信号会发生衰减和畸变，再加上人为的数据变换和攻击，都会使数据提取的误码率增加。(5)嵌入数据量指标。根据用途的不同，在有些应用场合中必须保证一定的嵌入数据量，如利用音频载体进行隐蔽通信。

2.4 音频数字水印的评价标准

评价水印嵌入后媒体产品被影响程度，除了利用感知系统（人耳或人眼）定性评价以外，还可以采用定量的评价标准。通常对含有水印的音频信号进行定量评价的标准有以下两种。

(1)信噪比（SNR）。设N为音频数据段长度，xi为原始音频采样数据，xi^为嵌入水印后的音频采样数据，则信噪比被定义为：

(2)峰值信噪比（PSNR)

在音频信号中嵌入二值水印，为定量地评价提取的水印与原始水印信号的相似性，采用归一化相关系数（NC）作为评价标准，其定义为：

其中W为原始水印,大小为M1×M2;WS为提取水印。

3 总结

音频水印存在的问题及发展趋势，目前，存在的数字音频水印算法，在提取水印的过程中大多数需要原始音频信号，同时许多算法的计算量大，不便于数字音频水印技术的工程应用。寻找能提供完全版权保护的数字水印算法也是一个重要的研究方向。在水印的嵌入和提取过程中很少考虑同步问题。

寻找与新一代压缩标准MP3,MPEG,AC-3相适应的数字音频水印算法，对音频水印技术的广泛应用具有重要的意义。故今后水印技术的研究仍将着重于鲁棒性，真伪鉴别，版权证明，网络快速自动验证，水印性能评价标准等方面。

摘要：多媒体技术和网络技术的广泛应用,使得对图像、音频、视频等多媒体内容的保护成为迫切需要解决的问题。数字水印技术作为版权保护的重要手段,正得到深入的研究。

3.数字音频中的DSD技术篇三

【关键词】视频剪辑；后期特效；微电影

一、课程现状

数字视音频技术应用，这门课程主要学习数字视音频剪辑软件Premiere和影视特效合成软件After Effects，要求学生能熟练地操作这两个软件，以掌握视频、音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目标。

以往本课程教学先讲Premiere软件的使用，加以一些案例让学生练习，比如电子相册的制作，通过这个项目，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。然后再学习After Effects软件的使用，通过制作栏目片头，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，并了解栏目片头的包装技巧和流程。

二、改革目标

本课题旨在通过对《数字视音频技术应用》这门课程的改革激发学生的学习兴趣，在案例项目教授与实践的过程中深入Premiere与After Effects的学习，促进学生的想象力、创造力、统筹能力、表达能力、写作能力、沟通协作能力、审美等综合能力的提高。进而，在成功实施课程教学的基础上，总结经验，并与其他高职院校相关专业分享成果，对本课程的改革与发展起到一定的推广作用。

三、具体改革内容

本课题的具体改革内容以及研究的基本思路主要从以下几点展开：

第一，调整学习内容，从原先以学习Premiere和After Effects等软件的功能应用为主要教学内容，改变为以微电影的主题创作项目引领为主，软件学习为辅的课程体系，使学生对剧本写作、镜头运用、后期特效等方面都有一定程度的了解。

第二，《数字视音频技术应用》本门课程学时的调整，从96学时延长至132学时，对比原本多出的课时，相应地增加分镜头脚本、摄影摄像等内容的学习，旨在加强学生的专业基础学习，为本课程的艺术创作能力及思维拓展培养打下基础。

第三，课程项目创作范围、主题及要求按照浙江省大学生多媒体作品设计大赛DV组的标准来展开，以赛促学也是本课程改革的重要手段之一，通过本课程作业的创作，一来可以检验学生学习的成绩，二来可以为第二年参加省多媒体大赛选拨优秀的学生。

四、实施方案

第一，组织本课程主讲教师进行专业调研，邀请宁波微电影协会行业专家一起讨论分析专业面向岗位、课程设置体系等，完成《数字视音频技术应用》课程标准的制定，包括课程目标、课时安排、教学内容、评价方式等。

第二，具体教学实施，主讲教师对二年级的多媒体专业学生以及大三工作室学生实施微电影创作教学和比赛辅导。

第三，竞赛辅助提高，组织学生参加一年一度的浙江省大学生多媒体作品设计大赛，时间大约在每年的5月～9月。

第四，课程总结及成果展示，包括学生优秀作品展示、课程网站建设、课程资源整合等。建设数字视音频技术应用的课程网站，要求完善教学资料、整理素材资源、展示优秀作品、注重交流互动等。

五、实施方法

第一，教学实施

以项目化、任务化模式进行，按照微电影创作流程安排课时：主题确定、剧本创作、分镜头脚本制作、拍摄、剪辑、后期。

第二，调查研究

① 通过访谈与座谈的方式对数字视音频技术应用课程在国内高校开展实施的进展进行调查研究，如深圳职业技术学院、北京信息职业技术学院等示范院校较早开展本类课程教学的现状、教学实施、课堂效率、成果质量等情况。对比自身专业课程的发展，找到差距，找出问题，分析原因，吸取其经验。

② 通过问卷、访谈与座谈的方式调查本校本专业课程改革前后的几届学生对本课程的反馈，分析比较得出课程改革后的优势。

第三，案例分析

对当前国内外优秀短片电影、微电影进行观摩，对当前国内外高校学生优秀作品进行案例分析。在将微电影创作项目化引入本课程之后，对微电影创作各个环节在本课程教学实施过程中侧重点分配。

六、拟解决的关键问题

第一、由于本课程引入微电影创作项目，使得本课程的知识量大大增加，尤其是剧本创作及分镜头脚本制作、拍摄等模块对学生的要求大大提高。

第二、就本课程对微电影本身的创作要求来讲，如何挖掘作品的深度，引导学生对社会的一些现象、热点问题进行深入的思考并表现出来，是一大难点。

七、总结

我们正处在一个“微”时代，微信、微博在很大程度上取代了冗长的博客的网络统治地位，微电影、微小说等也成为独立于电影、小说的媒体，越来越受到大众的喜爱与重视，手机的功能不再只是通讯，而成为人们生活中必不可少的工具，对“微”时代的形成和发展起了催化作用。在这样的背景下，多媒体专业的数字视音频技术应用课程的改革创新势在必行。

首先，这是顺应时代的需要，学生的兴趣所在。原先单纯的软件学习不能够发挥学生各自的优势，对部分学生来说显得枯燥乏味。改变课程的理念，以微电影的主题创作为主要教学内容，能够让每个学生在合作中找到自己所擅长的位置，发现自己的才能，激发他们的学习兴趣。

其次，本课程的改革对综合性、创新性人才的培养有推波助澜的作用。社会对人才的要求越来越高，不仅仅需要专业技术人才，更需要综合性、创新性人才，高职院校的微电影创作集导演、编剧、摄影、表演、音乐、后期剪辑于一身，提高学生的想象力、创造力、统筹能力、表达能力、写作能力、沟通协作能力、审美等综合能力，也能够引发学生对一些社会现象、热点问题、人际关系等方面的思考。

再者，为学生未來的职业发展奠定基础。数字视音频技术应用课程的改革拓宽了学生发展的方向，今后面向的就业岗位有摄影摄像、视频剪辑、后期处理等。学生毕业后可在各类企划公司、教育行业、广告公司、电视台、网络传媒业等企事业单位从事摄影与摄像、影视编辑与制作等相关的工作。

4.数字音频中的DSD技术篇四

关键词：DRA,数字音频,数字电视,采编系统

进入21 世纪以来,全球数字电视产业覆盖了数字电视制造、数字电视广播、视听类消费电子、宽带网络多媒体、智能视频监控等众多数字媒体应用,产值已占到了信息产业总产值的三分之一。

在数字电视产业中,音视频编码压缩技术是整个产业依赖的关键共性技术,成熟的国际/国家标准是数字电视产业的基础。近几年,我国自主音视频技术创新取得了长足进步,具有我国自主知识产权的DRA、AVS标准的颁布与实施对我国日渐强大的音视频产业起到巨大推动作用,为构建我国具有自主知识产权的数字音视频产业链提供了难得的机遇。

音频编解码技术是数字家庭的关键技术和重要组成部分,具有我国自主知识产权的DRA多声道数字音频编解码技术(简称DRA技术[1]),与MP3 等国际主流的数字音频编解码技术比,具有压缩效率高、音质好、解码器复杂度低和容错能力强等特点,可广泛应用于数字电视、数字音频广播、数字家庭影院等领域。

本文针对数字家庭产业链上相配套的环节,如上游的数字内容制作和媒体资源管理系统,下游的播出系统、终端接收系统等,研究分析了DRA音频在数字家庭领域整个业务流程中的应用,实现核心技术、节目制作、节目播发、关键产品开发的有机融合。

1 现状分析

1.1 研究意义

目前,数字音视频产业迅速发展,我国相关产品虽然产量居高,但同时也面临着巨大的问题。一是产业大而不强,国际竞争力较弱;二是屡屡受到国外企业的专利诉讼,面临巨额专利费索赔。DRA技术作为我国自主创新的一种具有国际先进水平的数字音频压缩技术,被颁布为国家标准后,形成了我国自主的音视频技术体系,今后对于提升我国产业的话语权,抵御国外“技术壁垒”起到牵制作用。

通过研究DRA音频技术在数字电视、广电移动多媒体、蓝光DVD等产业的应用,可以大力推动DRA音频技术的产业化,为我国政府、行业协会与国外技术垄断企业的谈判赢得了议价的空间,每年可为我国数字音频终端企业节省数亿元专利费,创造了巨大的经济效益和社会效益。

同时DRA技术已经通过了国内外权威机构的严格测试,成为国际蓝光光盘的音频标准,具备了作为数字电视音频技术的优质条件。但数字电视产业链上相配套的其他环节,如上游的数字内容制作和媒体资源管理系统,下游的播出系统、终端接收系统等方面,DRA技术的开发应用还不成熟。所以研究如何打通DRA技术在数字电视领域整个业务流程中的应用对推广DRA技术的产业化具有重要意义。

1.2 研究方向

本文的研究方向主要是DRA音频技术在数字电视中的应用,它贯穿了产业链中的各个环节。

节目制作和媒体资源管理系统:完成支持DRA音频标准的数字内容制作系统和媒体资源管理系统的集成与建设工作,打通DRA技术在广播电视行业的采集、编辑、审核、存储、播出等全业务流程[2]。

节目播出系统:在基于微软交互技术的数字家庭平台和基于单向DVB-C技术的数字电视平台上同时实现DRA音频的系统集成和应用开发。

终端接收系统:与上游芯片厂商和下游终端厂商共同研发支持DRA技术应用的数字家庭多媒体终端系统解决方案,并形成高、中、低档等针对不同人群和业务的产品系列。

产业基地和内容源建设:建设DRA音视频产业制作基地和采用DRA标准的节目资源库。

2研究内容

2.1 DRA音频技术的创新性

研究数字音频技术的目的就是要尽量节约存储空间和传输带宽,即对数字音频信号进行压缩,降低码率。音频信号能够压缩的基本依据是信号的冗余度和人类的听觉感知特性,在保持音质、限制码率和降低编码计算量三方面进行折中[3]。

DRA技术是一套完整、高效的数字音频编解码技术方案,其最大特点是用很低的解码复杂度实现了国际先进水平的压缩效率。在编解码过程中,信号通道保持24 bit的精度,可支持的声道设置除了立体声、5.1环绕声、6.1环绕声和7.1环绕声之外,还为未来的音频技术发展预留了空间;同时可支持从8~192 k Hz间的标准采样频率,包括44.1 k Hz和48 k Hz;它对编码比特率没有明确限制,在具体应用时可根据信道带宽和音质要求等因素来设定[1]。

在创新方面,DRA技术重点研究方向就是根据音频信号的短时特性,设计创新的时频分析工具,实现对信号进行不同分辨率的时频分解,从而获得自适应的可变分辨率时频变换,提高后续量化熵编码效果,从而获得更好的编码质量。另外,在量化比特熵编码这个模块中,通过创新的码书选择方案,进一步提高了编码的质量。

DRA技术从研发到形成标准,通过了国家广播电视质量监督检测中心和国家广播电影电视总局进行的多次主观听音测试及客观指标测试,同时DRA技术通过了国际好莱坞片商和盘片播放器企业组织的音频技术测试,性能指标达到国际先进水平。DRA技术主要性能指标如表1所示。

2.2 DRA制作和媒资系统架构

本文基于DRA技术的特性,研究了数字电视节目采编系统的搭建。根据DRA制作和媒资管理,划分为节目采集区域和节目制作区域,同时这两个区域又依赖于基础网络平台和节目存储平台,整体系统通过5个部分相互连接而构成一个整体,如图1所示。

1)节目采集区域:完成所有音视频节目数据的采集工作。

2)节目制作区域:完成采集后的节目数据的编辑处理工作,包括编辑、配音、节目合成、视音频质量审核等。

3)基础网络平台:光纤FC+以太网双网结构,为节目采集与制作提供高可靠、高效率的带宽。

4)节目存储平台:提供大容量、高性能的存储体,为节目采集区和节目制作区提供节目数据的存储;同时为节目存储提供一定的近线存储空间。

5)内部管理平台:包括业务管理和网络管理。通过共享网络存储和资源管理器,采用媒体制作播出的一体化设计模式,实现了DRA节目的采集、编辑、审核、存储、播发等流程,打通了节目制作和发行的各个链条。

2.3 DRA信号的采编

1)节目的采编

可通过表2所示的两种方式进行。

2)DRA音频和视频非编系统的结合

非编系统可以使用DRA格式进行音频信号的编辑,具体实现中为非编系统及软件提供专用的DRA音频插件,集成到编辑界面中去。音频插件的功能包括:

(1) 音视频同步。基于时间戳机制,保证音频和视频的时间同步。

(2) 多声道编辑。DRA音频插件最大可支持7.1声道的同时编辑,以及对每个声道单独编辑。

(3) 音频信号处理。调整音频信号的增益,在频域进行均衡、滤波等多种音频特效处理。

(4) 噪声处理。对输入的音频信号自动检测,提供白噪声、粉色噪声的抑制,对白中的说话音增强。

(5) 音频编解码。对输入信号进行DRA解码,对编辑后的音频信号重新编码为DRA格式。

2.4 DRA信号的存储

DRA技术本身属于多声道数字音频编解码技术,其节目制作占用的存储空间要大于普通的双声道立体声节目。另外,节目制作时还要同时支持高清技术的其他附加应用,这样将需要更加可靠和高效率的存储带宽支持。

原始音频素材文件采用8通道、48 k Hz采样、32位PCM方式存储,每声道1 536 kbit/s,总共传输数据为1 536 kbit/s×8=12 288 kbit/s,加上其余辅助数据等,需按13 Mbit/s计算。现有技术中只有光纤FC+以太网双网结构为节目采集与制作提供可靠、高效率的带宽,才能够满足业务的要求。

2.5 DRA终端的部署研发

参照DVD机对杜比和DTS的支持方式和成功经验[4],采用循序渐进的方式,可以采用几种不同的解决方案稳步推进DRA终端的部署。

1)DRA技术在单向DVB-C机顶盒上的应用。通过在标清的芯片中集成DRA技术,已经可以验证标清芯片可以支持DRA数字信号的光纤和同轴输出,DRA信号通过机顶盒解码传送至音响,用户可以在终端听到声音的重现。

2)DRA技术在移动终端信号中的应用。DRA技术目前已在中国多媒体数据广播CMMB中得到应用,成为其必选的音频标准。CMMB的市场主要面对手持移动终端的接收,产品类型多样,涵盖手机、PDA、MP4、MP5、车载电视、导航仪等,只要终端内置CMMB芯片就可以接收DRA的音频广播。但是CMMB作为手持终端接收信号的环境比较差,因此技术上的重点是体现DRA技术在低码率和移动情况下相对于FM广播的优良品质。由于CMMB移动接收的特点,又能较好地和手机结合在一起,一旦普及,其终端数量将非常可观,这样就为DRA的传输开辟了另一条通道。这一解决方案的目标是为用户提供更多DRA技术新的应用,扩大DRA音频的应用范围[5]。

3)DRA技术在多媒体数字家庭终端上的应用。随着技术的进步,未来几年多媒体交互式的数字家庭终端将会成为市场上的主流产品,这些产品应当是具有高清、互动等功能,因此CPU的能力将大大加强,完全可以满足DRA解码的需求。

3 市场预测

对于数字电视产业来说,数字音频标准是一项重要的配套标准,它无论作为视频的伴音还是单独的音频广播,都是不可或缺的。为了达到高保真的目的,对于数字音频的采样率和量化精度又有了更高的要求。这就意味着需要信道传输的数据量越来越巨大,而电视信道的带宽资源是相对固定的,因此对于信源标准的压缩效率和性能有着越来越高的要求。而一直以来,高压缩率的数字音频编解码核心技术都掌握在国外公司手中,攫取我国数字音频市场的大部分利润。DRA技术的研发及产业化为我国数字音频产业带来了极大的机遇,其压缩率高、解码复杂度低等特点非常适合数字电视领域的应用。同时,近年兴起的高清有线数字电视市场,也为DRA标准的应用提供了机遇。DRA成为国家标准后,业内普遍认为,“DMBT信道+AVS视频+DRA音频”将是地面数字电视国标最完美的结合。目前,前端设备制造商、国内外知名芯片公司,以及机顶盒和终端厂商对DRA音频标准的采纳及应用将构成完整的DRA数字电视产业链,市场空间十分广阔。

4 结论

5.高效能数字音频进化革命篇五

然而距离完美的音质还有一大段距离，当时所使用的喇叭扩音机的噪音还是太多，且音量也很低。1940年代，哥伦比亚唱片公司推出33转黑胶唱片；由真空管进步到采用晶体管电子，以及立体录音技术的出现，让高效能音频解决方案又前进了一大步。

虽然一路上意见纷歧，但是由Philips和Sony在1982年推出的光盘片(CD)技术正是数字音频革命的滥觞。不过，虽然数字音频录制和制作技术已被广泛应用于古典唱片产业，但是播放的媒介却仍然是模拟设备。

能被普罗大众所接受的大幅音质改善，以及数字音频格式的采用，已成为未来音频系统的发展基准。

由于人们一直以来想要改善声音的再生质量，也促进音频发展历史的演化。希望能藉由进一步的发展，让人们尽可能地在家中享有接近原始音质的听觉享受。

不过，在过去数年间，随着音频市场分裂为数个区隔，此一大原则已不再适用，音频效能、格式和媒介都已针对相关应用进行优化。例如Mini Disc、便携式MP3播放器、DVD播放系统等新产品，都为消费者带来了前所未有的新使用经验，但很明显的，这些新产品并未着墨于提供高效能音频再生的先进技术。

最近有关数字音频系统的研究，大部分都聚焦在如何以最少的位数让音乐再生能拥有“近似CD”的音质。这项能力是相当重要的，因为唯有如此才能在狭窄的电话网络带宽中，快速传输庞大的音频档案，或是储存于像是快闪记忆卡等固态媒介中。例如，使用MP3编码，CD比特率会以11:1的比例减少，由12Mbps压缩至96kbps，且音质仍然相当近似于原始声音。

目前存在着许多不同的音频压缩技术，其中有些较其他方式成功。比较相似的方法包括MP3, Dolby Laboratories AC-3, Microsoft WMA和Franhofer Institute 的AAC。传统的数据压缩技术，例如哈夫曼编码(Huffman coding)或是游程编码器(run-length encoders)，都不太适用于音频数据的压缩上。几乎所有的音频压缩方法都是利用人类听觉的心理学模型发展而成。

它们采用3种关键技术。当声音低于听觉的最低门坎而被弃置时，此时会采用频率遮蔽技巧。当一个振幅较大的信号接近另一个振幅较低的信号时，此时便会采用振幅遮蔽的技巧，小信号会被较大的信号“遮蔽”，于是此小信号便不会被编码。最后，当同一时间的音调都很接近时，则会采用时域遮蔽，在一个较大的声音之前或较小的声音之后，会遮蔽输出，并被弃置。

超高质量的数字音频革命

那么到底有没人在乎更高的效能？看起来消费者也没吵着要更新、更高质量的音频标准。不过，即使大家漠不关心，但是一场追求超高质量的数字音频革命的确正在进行中。

DVD Audio是第一个被发表的高带宽、高分辨率音频系统。此音频格式由DVD论坛提出，用以取代CD。其衍生自DVD Video标准，能支持采样率192 kHz和分辨率高达 24位的录音播放。

DVD论坛为此规格的原始制订机构，其中还包括JVC, Panasonic, Pioneer, Samsung, Toshiba 和Warner Brothers等会员。DVD论坛为一独立的组织，共计有33家公司会员：包括10家原始DVD论坛会员和其他公司，这其中有Intel以及相关的半导体业者。他们共同发展此一早在1998年末便首次发表的DVD-Audio格式。

此论坛的音频工作小组提出3种DVD音乐光盘及3种DVD播放器的规划，其功能各有不同。此规格支持PCM和各种压缩音频格式，包括两声道96kHZ / 24位和192kHz/24位立体声录音；压缩4-, 5-和6-声道程序，甚至是由前声道96kHz/24位数据和环绕声道48kHz/24字节成的 5-声道技术。

可以预想DVD-Audio格式将与其他DVD格式并存，这些格式如下：

Music-only DVD，包含音乐内容，其符合所提出的DVD Audio规格。可选择主题、静止画面，以及屏幕选单。此盘片必须在DVD-Audio播放器(其可播放PCM音频，但不一定能播放Dolby Digital, DTS和MPEG音频。)和可播放DVD-Audio光盘片、以及符合现行DVD视讯规格的DVD-Audio光盘片的电影/音乐复合播放器播放。

复合光盘片整合了仅有音乐的内容(符合所提出的DVD-Audio规格)和)全动画音乐视讯(符合现行DVD Video规格)。此音乐影片能在可播放电影/音乐的复合播放器(或是全功能机种)或是目前市面上仅提供影片播放的机型上播放。仅有音乐的内容可在电影/音乐复合播放器以及仅支持音乐播放的机种上播放，其亦可播放音乐影片的音频部分。

第三种盘片被视为DVD Video规格的延伸，可提供电影和音乐影片，但此规格也包含“音频导引档案”，只要影片中经过授权的音频内容就可在专属的DVD-Audio播放器上播放。授权音频内容的格式可为PCM audio, Dolby Digital, DTS和MPEG音频，这些皆可在仅播放音乐的机种上播放。此光盘不仅只包含符合DVD-Audio规格的音乐内容。

最普及的数字音频数据格式为脉冲编码调变(pulse code modulation；PCM)。CD采用以44.1kHz采样率录制的16位 PCM。DVD-Audio亦采用PCM数据格式。因此处理DVD-Audio的技术便不会异于CD的处理技术。典型的系统架构如下图所示。注意在sigma-delta数字模拟转换器之前，使用了一个数字滤波器，以执行超取样(over sampling)及逆映像缩减(anti-image reduction)

Alec H. Reeves于1937年发明脉冲编码调变(PCM)技术，当时他任职于法国的International Telephone and Telegraph Co.。在1962年，PCM首次应用于电话传输上，当时集成电路的发展让此应用得以实现。此有限的4kHZ语音频道的采样率为8kHz，且每一脉冲以一个数值进行编码；此数值经过多任务处理一个相同脉冲的线性序列，且每一脉冲与一个取样振幅在语音声波的某一特别的点及时进行编码

在过去的15年间，模拟数字转换系统(ADC)和数字模拟转换(DAC)系统持续稳定发展中。以下的音频DAC表格为今日的先进技术和1986年当时技术的简单比较。以现今的技术将各种数字滤波器整合至数字模拟转换器是较为可行且经济的。诸如Wolfson Microelectronics的WM8742等组件，其架构能完整支持最新世代的DVD-Audio标准，以及CD和其他使用PCM资格式数据的数字音频系统。

6.数字音频中的DSD技术篇六

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.

7.数字音频中的DSD技术篇七

一、广播数字音频的编辑制作思路

广播数字音频的编辑制作过程主要包括以下两个方面:一是合成制作;二是录音制作。合成制作是将原本分散的音频内容, 应用广播音频编辑软件进行合成, 从而形成一部拥有完整性的广播节目。录音制作则是专业的广播从业人员通过专业的音频录制设备, 对不同时间、空间上的声音源进行录制, 通过广播数字音频的编辑软件将这些音源处理混合, 从而合成若干个节目的音频作品。

随着现代数字音频技术的不断发展和普及, 传统手工制作的广播音频节目作品逐渐被替代。广播节目在形式上形成了桌面化、一体化和异地化的新格局。通过广播数字音频编辑制作软件的不同处理, 广播作品在形式上变得更加多样化, 节目作品的内容也变得丰富多彩, 广播音频节目的质量也得到了很大提升。编辑和制作人员在广播节目的整个制作过程中得到了更好地交流, 也使得我国广播音频节目的制作技术与传播得到了长久的发展。

二、广播音频编辑制作软件的构建核心

(一) 广播音频编辑与制作软件应用的环境

在我国, 广播行业使用的音频编辑与制作软件是多种多样的, 音频的编辑与制作是广播行业的关键环节, 专业的技术人员通过广播电台的编辑工作站对需要进行编辑的音频进行处理, 主要是进行剪接、合成和处理过程的有效集合。

(二) 广播音频编辑与制作软件结构设计

随着数字音频技术的高速发展和在广播电台的普遍应用, 编辑工作台的硬件水平在很大程度上影响着整个广播电台的运行过程。目前我国大部分广播电台使用的声卡均来自于法国DIGIGRAM公司研制的专业声卡, 该声卡可以对多种音频进行驱动, 可以有效降低音频节目在播出时的延时, 能够在实际应用中切实提高广播节目的录音、处理和播出效率。广播音频编辑与制作软件是安装在广播电台编辑工作台计算机终端的一个应用软件, 这样可以让广播电台内的工作人员更快、更好地使用广播音频编辑与制作软件, 对节目的音频作品进行编辑和制作。

(三) 广播音频编辑与制作软件模块设计

广播音频编辑与制作软件在实际广播行业的应用是由多个不同模块之间协调工作而进行的, 处于优先等级高的模块通过软件内部的调用函数对优先级低的模块进行访问, 优先级低的模块将采集到的数据和参数及时反馈给优先等级高的模块, 从而实现广播音频编辑与制作功能。

1.广播音频编辑与制作软件主程序模块

广播音频编辑与制作软件在广播电台的应用主要是通过主程序模块实现软件与用户之间的交互界面设计、数据信息的采集存储以及硬件设备的更新与格式化等等。用户交互设计的界面需要简洁, 可以使用户在使用广播音频编辑与制作软件时操作方便;数据信息的采集存储需要准确和安全, 在确保采集信息准确性的前提下不断提高采集速度, 对采集到的信息可以及时存储并能够安全的进行保管;硬件设备的更新需要做到及时精确, 确保广播音频编辑与制作软件的硬件时刻保持与软件相符合, 对其格式化功能要进行准确把控。

2.广播音频编辑与制作软件功能控制模块

广播音频编辑与制作软件的功能模块是根据不同用户的实际操作情况来完成判断功能的有效性, 用户不同的操作针对于当前文件是否有效都是通过这一模块实现的。一旦出现用户操作不符合目标音频文件的情况, 则将该操作视为失效, 不予以执行, 相反则对音频文件作出相应处理。

3.广播音频编辑与制作软件波形显示模块

波形显示模块是广播音频编辑与制作软件中至关重要的一个模块, 这一部分的模块对于音频编辑制作人员来说是最能直观体现音频内容的部分。通过对音频文件展现出的不同波形, 可以判断该音频文件是否需要进行编辑, 同样对于音频文件的编辑和制作也是通过改变不同波形来完成的。

三、广播音频编辑与制作软件的应用特点探索

广播音频编辑与制作软件的应用, 对于我国构建新型的广播音频节目起到了至关重要的作用。在实际应用中不断发现和探索其应用特点可以更好地为我国广播事业做出贡献。

(一) 可视化

广播音频编辑与制作软件的最显著特点就是其实现了编辑的可视化, 过去传统的开盘式录音机只能够完成音频的录制过程, 对于音频的具体信息是完全看不到的, 如果想要对已录制的音频进行编辑则需要相关工作人员反复更换磁带, 即使是编辑也是凭借相关编辑制作人员的听力进行模糊的剪切和拼接, 这在很大程度上限制了音频作品的质量和制作人员的工作热情。当使用广播音频编辑与制作软件时, 用户可以很直观地通过“看”来分析和处理相关音频文件, 在用户的交互界面上音频以波形的具体形式展现出来, 用户仅需要通过辨别不同波形, 判断需要进行修剪编辑的音频信息。

(二) 无损化

过去人们在制作音频文件的时候从心理上会有一种担心, 对于音频文件的编辑在很大程度上会影响其本身的质量。传统方式下对于磁带的修剪只能是一次性的, 一旦出现错误或缺失是很难进行弥补的。使用广播音频编辑与制作软件后可以针对性的对音频文件进行编辑, 其中包括剪接、复制、分割和粘贴等等。广播音频编辑与制作软件自身带有的储存功能, 可以很好地保存音频文件的源文件, 对于音频的编辑处理也不再是简单的对原始文件直接处理。通过利用可视化的编辑模式对音频文件的不同音轨进行波形上的编辑处理, 不再会出现损坏源文件的情况。

(三) 多样化

广播音频编辑与制作软件不仅在质量上满足了专业化的音频节目制作, 同时使编辑出的节目具有良好的性能, 可以满足广大人民群众不同的需求, 同时简化了用户的操作, 使得用户可以节约更多的时间对节目本身进行欣赏。随着广播音频编辑与制作软件的不断更新升级, 对于广播音频节目的多样化起到了推动作用, 也使得各级广播电台节目在播出与制作中向着多功能、多元化的方向不断发展。

结束语

综上所述, 本文分析了广播音频编辑软件在我国的发展情况, 就其应用环境做出了一定的研究, 针对广播音频编辑软件在我国广播事业上的发展和应用的具体要求做出了设计。从广播音频编辑与制作软件的应用特点探索的过程中我们可以发现, 广播音频编辑与制作软件具有可视化、无损化和多样化的特点, 结合这些广播音频编辑与制作软件的独有特点, 相关从业人员可以更好地在实际工作中对音频文件进行编辑处理, 从而更好地促进我国广播文化事业的发展。

摘要：随着科学技术的不断发展, 计算机技术和电子信息技术已经广泛地应用于各行各业。由此促进广播电台的数字化程度也在不断加深, 广播音频编辑软件与计算机技术的相辅相成使得我国在数字音频技术下构建新型广播电台变得更加容易。本文就基于数字音频技术的广播音频编辑软件构建进行了研究, 确定了广播音频编辑制作软件的构建核心, 分析了广播音频编辑与制作软件的应用特点, 希望给相关从业人员提供帮助。

关键词：广播音频编辑软件,数字音频技术,构建

参考文献

[1]罗双兰.基于TC动机设计模型网络学习动机的激发策略研究[J].广西师范大学学报 (哲学社会科学版) , 2011 (3)

8.数字音频中的DSD技术篇八

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) .

9.数字音频水印技术在扩频域的实现篇九

作为保护多媒体信息版权而发展起来的一项新兴技术,数字水印技术最早出现在1994年,早期主要应用于数字图像,后来,研究人员将数字水印的概念扩展到音频领域。与图像水印相比,音频在每个时间间隔内的采样点数要少得多,也就意味着音频信号中可嵌入的信息量要比可视媒体小得多。另外人耳比较灵敏,听觉上的不可感知性实现起来要比视觉的不可感知更为困难。虽然如此,数字音频水印仍有着重要的实用价值,例如军事领域语音通讯隐秘性,数字音频制品版权保护的问题等[1]。

就目前而言,数字音频水印技术总体上还处在一个技术评估阶段,研究者的主要任务是设计更多、更有效的数字音频水印算法,为本学科发展尽可能多的积累有关技术经验,尽可能多的接受多媒体产业日新月异发展需求的各种考验,不断完善数字水印理论框架体系,并大力发展实用的数字水印技术,促使数字水印技术向质变发展[2]。

2、基于人类听觉系统的音频水印算法实现

2.1 数字水印的基本原理

数字水印技术是嵌入某些标识数据到宿主信号中作为水印,使得水印在宿主信号中不可感知和足够安全。从信号处理的角度分析,就是把嵌入到宿主信号中的水印信号视为在强背景下叠加一个弱信号,只要叠加的水印信号强度低于人类听觉系统的感知门限阈值,人们就无法感知到水印信号的存在。由于人类感觉系统受时间和频率特性的影响,因此通过对宿主信号作一定的调整,就有可能在不引起人类感觉器官感知的情况下嵌入一些信息,从而达到水印嵌入目的。

2.2 数字音频水印的基本模型

研究表明,人耳存在掩蔽效应,即一个较弱的但可以听到的声音,由于另外一个较强的声音出现而变得无法听到的现象。掩蔽的效果依赖于掩蔽音和被掩蔽音的时域和频域特性;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;人耳对不同频段声音的敏感程度不同,通常人耳可以听见20~18的信号。但对300~3400范围内的信号最为敏感,幅度很低的信号也能听见,而在低频区和高频区,能被人耳听见的掩蔽信号的幅度要高得多。依据这些特性,在数字水印系统设计时,研究听觉系统对声音的感知特性的目的与数字音频压缩相似,即寻找音频信号中与听觉感知不相关的部分。在感知压缩中,使用此信息可以确定量化噪声的上限;在音频水印中,使用此信息可以确定水印嵌入的最大强度,在此嵌入强度下,嵌入的水印信号不被听觉系统感知。同时,可利用HAS的掩蔽特性,控制水印的嵌入,以达到自适应的目的。

2.3 算法设计

数字音频水印算法有多种,目前公认的有最不重要位法,回声隐藏法,相位编码法,扩展频谱法[3]。其中,扩展频谱法利用同欲传输数据无关的扩谱码对被传输的信号扩展频谱,使之远远超过被传输信息所必需的带宽,将隐藏的数据流扩展到尽可能宽的频谱或者是指定的频段上,达到隐藏数据的目的,具有较高的健壮性和安全性。

本文基于人耳听觉系统,采用DCT变换和扩频技术,实现了32×32和64×64的二值灰度图像水印在数字音频信号中的嵌入与提取,具体算法如下:

1).对音频信号进行分段处理;

2).将二值水印图像由二维转换成一维;

3).在数字音频信号中嵌入水印:

a.对用于水印嵌入的音频数据部分做分段离散余弦变换;

b.在离散余弦变换域内确定数字音频信号的中频系数;

c.修改中频系数,嵌入序列元素;

d.对嵌入序列元素的水印离散余弦反变换,得到数字音频信号中含有水印信息的部分;

e.将含有水印信息部分代替原始信息中的相应部分,得到含水印的数字音频信号。

4).从含水印的音频信号中提取水印,具体步骤如下: