数字音频质量检测方法研究

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　　摘 要 数字音频技术已经被广泛的应用到社会生活和生产的各个部门，具有编辑和处理方便的优点。特别是在电视节目制作过程中，音频起到了对节目中声音传递载体的作用，对电视节目的制作质量有较强的影响。但是通过调查我们发现，很多电视节目中音频出现了失真现象，影响了节目播出的整体质量。为此本文通过对数字音频信号的研究，介绍了数字音频制作的技术以及制作过程中能够采用的技术，给出了音频信号录制过程中和后期处理过程中可以采取的措施，同时就数字音频质量的监测仪器进行了简要介绍。
　　关键词 数字音频；真实性；检测方法
　　中图分类号G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）136-0070-02
　　数字化技术的发展，极大的扩大了数字化音频的使用范围，跟传统的模拟音频信号相比，它具有存储、编辑和传输方便的特点，同时具备较高的抗干扰能力。如常用的Coo Edit Pro软件能够实现对音频信号的多次操作，如删除、插入或者增加等，虽然给数字音频信号的使用带来了很大的便利。但是数字音频信号质量的保证不能够只依靠音频信号的后期处理，如果前期信号采集质量较差，即便进行再好的后期处理，都难以保证音频信号质量能够达到国家规定的标准。特别是近些年来，高清电视信号的发展，对音频数据信号质量的要求较高，由于音频资料录制环境和设备的复杂性，信号采集过程中音频信息可能会出现不可预测的变化，因此必须要加强对数字音频信号的检测。
　　1 数字音频概述
　　数字音频技术在信号采集过程中通过取样和量化两种不同的方式将音频信息中的模拟信号转换成数字信号，并且将其存储在磁盘上。但是由于模拟音频信号中信号的幅值和时间是连续的，如果调整其幅值的大小，其声音质量会受到较大的影响。数字音频技术则是将传统的电压信息进行离散化处理，将其时间和幅值进行量化，然后在对其进行处理的技术。由于模拟信号和数字信号在进行转换的过程中信号的能量损失较小，不会引起音频信号质量的变化，这是由于这种原因数字音频信号正在逐步取代传统的模拟音频信号。另外由于数字音频的存储介质和采用的运算方法有了较大的进步，使得数字音频技术的推广更加方便和容易。
　　2 数字音频的制作过程中扩音和录制的操作
　　流程
　　数字音频制作过程中通常将声音的处理分成了现场扩音和录制两个部分，具体的操作流程如下。
　　首先要将话筒采集到的声音信号和现场的伴奏信号，传送到调音台和现场音响。其中话筒采集到的人声信号传送到调音台的1路和2路中，伴奏信号则传送到3路和4路中，然后分别对其进行扩音处理，从而实现对人声信号和伴奏信号不同比例的调整。为了确保声音信号的质量，可以采用均衡器实现对人声信号饱满度的调整。同样也可以采用压限器，对声音信号的幅度进行调整，实现声音大小的适当调整。
　　其次要注意扬声器的摆放和吊挂，确保设计完成后两只音响放置在舞台左右口1/3处，面向观众席，并且尽量增加音响跟地面之间的距离，避免产生界面干扰
　　现象。
　　最后对于现场伴奏可以采用传声器拾取相关乐器的声音信号，为了提高声音采集的效果，建议采用心形指向性动圈传声器。如果现场只有一个电声乐器的音响，在声音采集过程中可适当减少拾音的距离，并且将传感器跟音响的角度设置成（25°，-40°），以保证声音拾取的圆润性。
　　3 数字音频信号的失真及对策
　　音频失真是指电视节目中存在的音频信号发生了改变，包括其幅度和频率的变化，最终导致节目播放过程中，声音信息不能正常播放，严重影响人们对电视节目的收听质量。电视节目中音频信号的质量受多种因素的影响，导致音频信号出现失真的情况非常多，但是通过对失真原因的分析，大部分是由于音频信息在采集过程中其特性曲线较高，甚至超过了整个音频录制设备的负荷。通常情况下，电视节目中的音频信号，其音量不应该超过0dB，否则就会发生音频信号失真的情况。
　　一般情况下，电视节目中的音频信号在输出过程中其波形发生变化，产生音频信息失真现象，这主要是由于音频信号在输入过程中采用的电平信号较高，超过了录音设备的正常工作范围，致使音频信号的幅度产生了变形。为了避免声音音频信号的失真，在节目录制过程中可以采取以下几个对策。
　　1）音频信号录制过程中如何避免声音信号的失真。
　　首先在音频信号采集过程中要正确使用话筒，一般情况下，不同型号的话筒其灵敏度不同，在使用过程中如果人说话离话筒特别近，就会出现声音音频被提升的现象，导致音频信号在采集过程中出现不同程度的失真。同时话筒具有较强的方向性，要根据其使用环境和场合的不同进行正确的选择，避免环境中各种噪声对声音采集质量的影响。另外，在节目录制时，不同人员声音大小不同，话筒获得的音频信号的高低不同，因此必须采用合适的声音处理设备，实现对音频中不同高低声音信号的调节，得到质量最优的音频数据信息。话筒在声音采集时，不同的形状其采集到的声音不同，常见的话筒有心型、八字型或者锐心形，在使用过程中用户需要根据其采集声音方向的不同进行选择，话筒合理的选择，能够突出不同方向中声音的大小和噪音的影响。其次在录制声音信号时要注重对音量的，因此在进行音频数据信息采集之前，必须要将话筒的音量调整到正常范围，以获得最佳的音频录制质量。
　　2）后期制作过程中如何避免声音信号的失真。
　　音频信号的失真也可以通过对声音信号的后期编辑消除。一般情况下，音频系统中1-20kHz的噪声数量较大，几乎占到了整个音频信号中数据的一般以上，为了确保节目播出过程中声音的质量，我们需要采用相应的滤波器对电视节目中音频数据信息进行预处理操作，一方面去除音频信息中携带的噪声信号，另一方面调整信号中噪声门的状态，确保采集到声音信号后能够立即打开，否则就将其置于关闭状态。在进行噪声信号滤除过程中，要尽可能选择低通滤波器，避免滤波器工作过程中产生的热噪声信号对电视节目中音频信号的干扰。另外还可以采用各种先进的声音制作系统，实现对声音响度的调整。 　　音频失真是一个常见的音频制作问题，也是影响电视节目质量的关键因素，所以在声音采集之前要选择合适的设备，并且将所有设备的参数调整到最佳，确保各个设备功能的相互协调。音频数据采集完成后还要对音频信号进行正确的后期处理，最大限度的实现对音频信号质量的调整，为用户呈现最优的音频信号。
　　4 音频信号质量监测
　　一般数字节目制作系统中，为了实现对声音信号电平的监测，使节目制作人员既能充分地利用电声系统的动态范围，并且确保节目中录制的声音能够具有较好的响度参数，避免声音信号的失真，同时还要保证音频信号处于国家规定的正常范围内。目前常用的音频信号检测装置主要有三种：音量表、即音量单位表（VU表）、峰值节目表（PPM表）和数字峰值电平表，来实现对节目中声音信号电平高低的监测。而对于高质量的音频制作过程中，常采用声音信号电平或者多声道环绕立体声实现对节目中声音信号相位关系和效果的准确检测，即采用带有声场和相位监测功能的多功能监测仪。下面我们就高质量音频信号中多功能监测仪的特性进行介绍。
　　一般情况下高清节目中采用5.1声道的立体声设备，所以在监测过程中，除了要保证音频信号的质量是否能够满足国家标准的规定，同时还要监测各个声道的相位是否正确，即采用多功能监测仪。在使用过程中，监测仪的左侧用来显示音频信号中声音的大小，右侧则用来监测音频信号的相位关系。操作人员可以通过观察监测仪上幻象生源指示器和幻象声源定位指针以及中心音量指示器上，指示灯颜色和指针位置的变化，实现对声音信号中相位和效果的监测。一般情况下，幻象指示器线的颜色为黄色时，表明两个声道中的信号不相关；如果幻象指示器线的颜色为绿色，则表明两个声道中声音信号为正相关；如果颜色为红色，则表示两个声道中信号是负相关，即信号的相位相反。指针跟声音信号电平的高低相关，如果两个声道中电平信号仙童，则指针处于中间位置；否则就会偏向声道电平信号较高的
　　方向。
　　中心音量指示器中左右声道之间通过竖直的黄色线条显示不同声道中音量的大小，并且利用直线实现了L、C和R中电平指示器的连接。当电平指示器中，中心声道电平较高时，白声居于主要地位；当中心声道电平信号较低时，音乐声居于主要地位。通常情况下，要求节目音频信号中白声信号要高于音乐声，避免出现音乐声信号超过白声信号的现象，否则就会影响人们对音频信号的收听质量。
　　数字音频质量检测在社会生活和生产中的很多领域具有非常重要的应用，它为人们提供了一个进行音频信号质量监测的有效方法，具有使用方便的特点。因此研究数字音频质量的检测方法具有非常高的理论价值和实际价值，需要人们不断研究更加先进的检测技术。
　　5 结论
　　数字音频的发展带动了数字音频编辑软件技术的发展，使得数字音频信息的编辑更加方便和隐蔽。为了确保音频信号的播出效果，必须对其质量进行检测。本文主要分析了音频信号在制作过程中，如果扩音和录音同时进行应该采用的操作流程以及提高音频信号质量的措施。失效是影响音频信号质量的又一个因素，文中从音频信号的制作和后期处理两个角度给出了避免音频信号实效的措施。最后文章中对数字信号质量监测的仪器进行了阐述，介绍了多功能监测仪在音频信号质量检测中的使用方法，操作人员可以方便的通过对仪器指针位置和颜色的变化判断音频信号的质量。论文的研究为音频信号质量的检测提供了可以参考的依据，具有非常重要的价值。
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