电台音频工作站设计

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澄海电台音频工作站系统的设计
澄海电台音频工作站系统的设计
澄海电台 郑泓
广播电台要在众多宣传媒体中立于不败之地，必须在声音方面上很下功夫，声音是电台的阵地，所以电台的播出音质在一定程度上决定了它的生命力，而提高广播设备的技术指标和档次是其中较为重要的一环，数字技术在节目制作中已得到广泛的应用，尤其是数字音频工作站。 我们电台是县市级的综合性（FM立体声）广播电台，每天播出17小时，采用节目主持人直播的形式，各节目在时间的正点均须播出新闻、信息、广告等内容，半点也要插播广告，这些节目以往则多采用磁带录音机进行录制，然后按不同时间要求播出，由于模拟磁带录音机的特点，编辑困难、播放点选不准等情况时而发生，影响了播出质量，广告客户也不满意。针对上述情况，笔者认为使用音频工作站正好合适，但目前此产品售价还十分昂贵，在现在广播经济实力相对较弱的现实下（特别是县级电台），一般较难实现。但随着微机性能讯速提高和超大容量记录媒介的大幅度降价，音频工作站在县级电台的应用应该成为可能。我们从1996年底开始，运用计算机知识结合广播技术，参考有关资料，结合我台实际情况，设计研制了一套适合我台使用的数字音频工作站系统，成功应用于节目的制作和播出，为电台的高质量运作创造了方便而又经济的条件。为实行广播的数字化电脑化和网络化迈出了第一步。 音频工作站是运用电脑多媒体技术，对音频信号进行处理的一种数字式录音、编辑和播放的设备，是电子计算机在音频技术领域上一种成功的应用，也是近年来迅速发展起来的一种专业化微机系统。它作为一种高档次的录音设备在一些电台的应用已十分广泛。 音频工作站的技术核心是音频数字化，CD唱机的普及证明了音频数字技术的实用性。虽然数字音频技术诞生至今已有十多年时间，但与计算机结合成为音频工作站是近几年才开始的，这与现代微型计算机技术的迅猛发展是分不开。下面分别简述音频数字化及我台音频工作站系统的组成和使用情况。
一、音频数字化
音频信号是一种具有振幅、频率（听觉范围内）和相位等物理属性的波，且随时间轴而复杂变化着，但这是一种模拟信号，计算机能够识别和处理只是数字信号，想让计算机处理音频信号，必须先把模拟信号经过模/数（A/D）转换电路，转换成数字信号，然后由计算机进行处理；处理后的数据再由数/模（D/A）转换电路，还原成模拟信号，再进行放大输出到扬声器或其他设备，这就是音频数字化的处理过程。音频数字化技术是整个数字音频领域中最基本、最主要的技术。在微机应用中这一工作过程是由声音处理卡（Sound Card）及相关软件完成的。 A/D转换电路对输入的音频模拟信号以固定的时间间隔进行取样（Sampling），并将取样信号送给量化编码器，变成数码，并将所得的数码保存下来。每一个取样值对应于音频信号瞬时值的某一点。音频数字化有三个重要参数，一是取样频率（Sample Rate），二是取样数据位数（Resolution），三是声道数（Channels）。下面分别介绍三个参数对音频数字化的影响。
1、 取样频率（Sample Rate）
取样频率是指在一秒钟时间内所进行取样的次数。取样频率越高，声音保真度就越高（表现在频响），产生数据量也越多，所需存贮空间也越大。对音频进行取样的常见标准有11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz、48kHz等几种。为保证指标，在广播电台应用中应采用44.1kHz以上的取样频率（CD质量）。
2、 量化精度（Resolution）
量化精度是指每个取样点所表示的数据范围。不同的位数（精度）决定了不同的音质，位数越多，精度越高，对原始波形的模拟就越细腻，失真度也就越小，需存贮数据量也同样越大。量化精度通常有8位和16位（Bit）。 一个数字音频系统的信噪比（S/N）约为取样Bit数乘以6dB，用式表示即：
S/N≈6R（dB） 式中R为取样Bit数
这样，8Bit取样系统的信噪比（S/N）约只有6×8＝48dB，而16Bit的S/N可高达96dB，达到专业级水平。
3、 声道数（Channels）
在这里声道数指同一时间中出现（产生）的音频通道数。常见有单声道和双声道（立体声），立体声波形数字化处理后的数据存贮量是单声道的2倍。 立体声方式能更准确反映人们的听觉效果，现场真实感强。要让声音得到真实的还原则应尽量采用立体声录制和重放。现在的FM广播电台基本都是立体声广播，我们电台也不例外。 综合上面所述，一个声音文件的数据量（存贮量），可由下式算出： （取样频率×取样Bit数×声道数）/8＝字节数/秒（Bytes/Sec） 如CD唱片的取样频率是44.1kHz，取样Bit数为16Bit，声道数2（立体声），那么，根据上式计算出每分钟声音的数据量为： （44.1×16×2×60秒）/8＝10584（Bytes/Sec）＝10.584（MB/Sec）
由此可看出，取样频率和量化精度越高、声道数越多，所需存贮空间也就越大，当然还有时间因素的影响。 制定一个音频数字编码系统必须考虑输入音频信号的特点，存贮容量及系统传输速率，音频输出（还原）的质量要求，系统的性能价格比等因素。 应用于广播电台的音频工作站是很重视音频重放质量的，必须在保证音质前提下再考虑其他因素。我们采用的标准是44.1kHz的取样频率和16Bit的量化精度，确保达到CD级的重放指标。在实际操作中可采取以下方法：录制纯语音节目（如新闻）时采用单声道方式；制作有音乐内容节目时采用立体声方式。这样既可保证效果，又能合理节约存贮空间。 数据存盘选用PCM（脉冲编码调制）编码方式。我们曾试用有压缩功能的其他格式，虽可节约存贮空间，但使用中发现，如把一个声音文件经过多次修改、多次存盘后，损伤程度随着存盘次数的增加而逐渐积累，重放时已可觉察声音失真，故不可采用（若修改和存盘次数不多，损伤程度可忽略，可考虑使用）。虽然PCM格式存贮空间较大，但理论和实践都证明PCM是无损的格式，决定以硬盘空间来确保系统的重放指标。

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二、音频工作站
根据以上原理结合计算机技术，我们成功地设计研制出应用于电台的录制、编辑、播出的数字音频处理系统──音频工作站。
1、 音频工作站的特点
音频工作站与传统模拟式录音设备比较的特点是：声音保真度高；可多次无失真复制和传送（录音室到直播室）；编辑快捷、准确，加入特殊效果方便、多样；可快速编成播出菜单，并能随时修改和保存，播出极为方便；性能价格比高。还可根据需要建立起计算机网络系统，组成多台工作站进行分工工作，建立不同的声音资料库，并从资料库中提取所需内容进行合成和播出，寻找内容和自动播出都很方便。但要求使用人员须掌握一定的计算机操作知识（现在许多行业都有此要求）。
2、 音频工作站的构成

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sword

谢谢了，我想看看你的设计

yxhui888

errrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr

lame

主要是看看你是用的什么声卡和用什么软件？

lame

很多年前的贴子了，还在用PMMX。。。现在都P4 3.0了

tiger.zhang2008

不错不错 学习中
顶 感谢楼主

TJHY

学习学习，谢谢楼主了。。。。。。。。。。

yql52

数字时代给人带来很多创造和个人能力的发挥，我在从中学到不少知识。

YXT

数字设备普及是今后音视频发展的必然趋势,多了解有好处,感谢楼主提供