广播节目音频处理方法探讨

Broadcast and Production - - Contents - 胡军海口广播电视台

胡军

【摘要】 本文从分析广播节目音频问题产生的原因出发,总结音频处理器使用特点,提出了全局的提升广播节目音频播出品质的方法——从音频信号源分析和测量入手,根据节目类型风格恰当的设置处理器,并在发射环节正确接入,防止信号失真和溢出,从而全面提升听众对广播节目的听力欣赏。

【关键词】 广播节目 压缩 限幅 削波 响度 一致性

一、引言

随着广播事业的发展,广播市场的竞争也愈来愈激烈,听众不仅对节目质 量有要求,对节目的声音品质也提出了更高的要求。

目前电台广播节目源的形式和来源非常广泛,有自制的栏目(新闻、专题),有来自卫星(转播新闻、体育现场直播),热线电话采访,互动节目等,节目源音量大小不一致,响度难于统一,同时后期制作的设备档次也不一样,还有一些外来节目没有加工就直接播出,导致了整个播出系统音量时大时小,影响听众的收听质量。

为解决这类问题,广播技术人员通常在播出末级使用音频处理设备,增强对传输的音频处理,期望达到理想的效果。由于不同厂商对音频处理的出发点不同、应用技术不同,以及音频处理的 功能与节目风格的匹配设置,往往仅靠一台音频处理设备并不能达到满意的效果。

二、音频处理术语

探讨音频处理时,会经常运用一些术语,为避免混淆,定义如下:

1)响度通过缩减峰值/平均值的比值来增加声音的响度。如果峰值降低了,平均电平就可以在允许的调制范围内增加,响度就提高。

2)压缩减小在大声与弱声之间的电平差距,更充分地利用了允许的峰值电平的范围,使弱声音部分在响度上听起来主观上增加了,但它不能使大声音部分听

起来更响。压缩是一种类似随着增益的变化而减少动态范围的方法。

3)限幅。限幅是用于增加语音节目的密度。增加密度可使声音听起来感觉更响。但是它会导致一些难受的杂音。当设置影响被处理声音的密度的控制时,要注意许多负面的主观影响,这是很重要的。4)削波平滑地削去尖峰并不产生任何可以听到的副作用,但过分的削波将会引起明显可以感觉到的失真。5)响度,清晰度和失真。在音频信号处理过程中,在响度、清晰度和失真之间存在着一种直接的制约关系。如果我们想改善它们当中的某一个技术参数,那么另外两个技术参数也会受到变化,要想它们三个参数都达到平衡的状态是非常困难的,最好的方法是降低响度来获得声音的清晰度与减少失真。因为听众可以直接调节收音机音量的大小来获得响度的补偿,但是听众却没有任何办法改善收音机的清晰度与失真。

三、音频规范化处理

广播技术人员调试音频的目标,希望:音频质量要满足技术规范要求,音频品质要满足听众对艺术性的要求。最终让听众能够听到清晰、干净和各节目保持一致的音频节目。

我们也可以将上述要求通俗的归纳为“整形”和“塑形”,所谓整形,即将所有参与播出的广播节目的各类信号,先整理到满足技术规范的要求,再通过音频处理设备,按频道、栏目等节目风格的要求,调整到符合听众艺术性听感的要求。

根据广发【2013】87号文件,国家新闻出版广电总局批准发布了行业标准GY/T 275-2013《电台节目制播质量监测技术规范》,标准规定了广播中心数字化、网络化、文件化后用于播出目的的节目在采集、制作、播出、传输、存储等环节上的监测技术规范。

《电台节目制播质量监测技术规范》中对音频质量测量主要规定的内容包括:

(1)音频信号质量的监测,如电平过低、反相、声道缺失等;

(2)数字基带传输音频信号的监测,如A E S信号的载波电压、失锁、有效位等,并对多通道数字信号M A D I信号中的有效标志、峰值电压等进行了规定;

(3)基于计算机网络环境的音频文件质量监测如:文件格式、文件帧结构、比特率合法性、文件传输完整性等;

(4)网络传输音频信号的网络和音频信号的质量监测如:延时、丢包率、失真等。

根据规范要求,对参与播出的所有音源的音频质量指标和参数作为主要测量对象,主要包含如下测量参数:

(1)音频信号幅度、相位进行测量和评价;

(2)音频总谐波失真加噪声指标测量;

(3)对音频文件进行播出后,对音频幅度、相位及总谐波失真加噪声测量;

经过调整、测试,音频信号源质量必须满足GY/T 275-2013规范要求。

我们知道,C D技术的出现,数字音乐发行时,越来越多的唱片制作人采用了数字削波技术,在压缩动态的同时提升了响度,从而赢得发行市场的竞争,从图一中可以看到,对相同的一首歌(迈克尔.杰克逊“Black or Wh i t e”),在不同制作年代,1991年的原始版本拥有一定的动态,经过1995年、2007年不同的发型,动态范围越来越小,随着整首音乐的响度也越来越高,却也失去了欣赏的艺术性。

1990年代,M P3压缩音乐流行,数字音乐发行人利用人耳升学掩蔽特征,将压缩带来的噪声隐藏。若将这些音频直接用于广播节目播出,经过音频处理后,将会带来非常大的副作用,通常表现为:噪声、破音、破坏一致性。

对经过压缩的数字音源,需要“恢复”处理,第一步是去削波,将方波恢复为峰值,恢复动态,第二部是将被数字压缩了的动态恢复到一个合理的范围。处理方法为:将一份完整的音频划分为不同的频段(通常为5段或7段),通过不同频段的扩展,再通过参量均衡处理,让压缩的音频恢复到原始的波形,以便下一步作一致性处理。

这个方法类似于音频制作处理,只不过在播出域通过仪表测量、设置恰当的参数,让音频处理器自动处理。

四、音频艺术化处理

常用的音频处理设备,主要借助减小动态范围的方法来抑制噪声,其中包括对节目信号的压缩、峰值限制与削波、多频段压缩和频率可选择的限制及均衡功效。压缩的主要目的是缩小节目动态范围,增加声音的密度,尽量使音频信号峰点幅度均匀一致。峰值限制是压缩的一种极端形式,但它压缩比高,起动和复原时间较快,主要目的是保护后面声道的传输不出现过荷。 峰值削波处理是防止因声道处理电路过荷而造成的失真,瞬时地“切掉”超过阀值的高电平波峰部分的处理。峰值限制和削波如能完美匹配,将能在音频节目信号的密度和响度之间,处理好谐波失真和互调失真及信号带宽的负面影响作用问题。

如果仅仅这样设置音频处理器,在

保证音频符合技术要求时,实际效果将使得音频音质变得平庸。如何兼顾音频节目的技术指标和艺术性?

在音频处理过程中将将全频宽的频谱划分为几个不同的音频频段(频段划分有重叠和交叉的部分),并对每个频段分别进行压缩和限制,多频段压缩器可以独立或关联工作(比重或密度不同),即“多频段压缩和可选择的限制”,如果设置正确、合理,将会有效消除频谱增益的互调。避免了全频段处理时导致的可能在其它频段出现的“pumping” 声,避免了(特别是)当能量集中在低频时的“闷”的可闻失真,减少了互调失真。

先进的音频处理器(现在常用为数字音频处理器),就是对增益、均衡和参量的细致和恰当的调节,来达致我们的目标。

1)增益输入增益:就是控制处理器的输入电平,一般可以调节的范围在12分贝左右。包括两类处理:一是慢动的A G C,二是动作与恢复时间适中的压缩器,对每个频段根据需要设置调节最佳的时间常数。我们在实际使用中得出结论,适当地将低声频段时间常数设置的比高声频段慢一些(约200μ s左右),此法在增加节目信号密度上起的作用较大。 2)均衡对于音频处理中的均衡,其作用是一方面利用均衡器来改变音频信号整体频带中相关频率的平衡,另一方面是通过改变其中“敏感频率”的响度来营造某种音响特征,以增加节目的喧染力,另外它还可以用作传输系统中的频响校正。

输入均衡:音频处理器大多数使用5~7个全参量均衡,内部可调参数 有3个,分别是频率、带宽或Q值、增益。第一和第三两个参数调节大家一般都明白,比较困惑的是带宽(或Q值),这个我也不想多说,只告诉大家一个基本的概念:带宽,用OCT表示, O C T=0.3,调节范围,调节效果和31段均衡一样,O C T=0.7,调节范围与效果和15段均衡差不多,O C T=1,调节范围效果和7-9段均衡差不多。O C T值越大,说明你调节范围越宽。而Q值,它可以理解为O C T的倒数, Q=1.4/o c t,o C T=0.35对应的Q值大约就是Q=4,大家可以自己换算一下。在进行调节的时候,如果你不是很明白,就把这个带宽值设为0.3左右(或Q=4.3),然后选择需要调的频率,这样,你就可以按照31段均衡的调法和感觉来调增益了。

3)辅助处理音频处理器在基本系统中增加了一些辅助的组件,启用了音频处理器装在慢动A G C与多频段压缩器之间的频率均衡处理组件,来补偿中波广播信号典型存在的音频频响不佳的状况。如:每个人的声音是自然且独特的,典型的不对称性,因而不能用一个统一的规范化的波形描述不同的人声。适当地提升600H Z-1.2K H Z声音能量在整个音频频谱中的分布,让这段声音在听觉上变得“较大”(人耳听觉最灵敏范围在2K H Z-8K H Z)。可使听众感到声音变得真实动听。

音频处理器还使用了称为的“抵削失真”装置,用它来提供绝对的负峰值控制,防止了音频信号溢波,以消除听众最可能听得见的一些频段中的失真。

五、发射环节考虑

因而发射也是音频处理的重要一环,不能忽视。

广播发射用的音频处理,主要是对人耳可听的频率范围加以压缩或限制,在防止它被过调制的同时,又要保证使音频获得最好的信噪比和音频带宽。使音频信号在保持原始节目素材特征的基础上,对其作恰当的处理,使其成为一个全新的、具有特征性,能提升听众听感水平的节目。

结合实际情况,发射环节应注重以下两个方面: 1)保持信号不失真的传输在调频广播发射机前端,被音频处理器高度处理过的音频信号中,会含有不少类似方波的平顶波形。方波的波形对它所经过的传输通路的幅度和相位响应要求是比较高的。原理上讲在节目主能量的频率范围中,若平坦的幅度和群时延发生偏差,就会使处理过的音频信号平坦顶部产生倾斜,从而增加了峰值调制电压,但平均电平并没有增加。从峰/平比值看,该通路的平均电平减小了,因而响度就会被相应减弱。对此,我们要保持处理后信号波形的原形,首先采用的方法是,在传输信号电缆的使用上,尽量选择质量上乘,性能优良的传输电缆,要求其分布参数小、频带宽、采用线径粗、衰耗小,屏蔽好的铜芯传输线。这点非常重要,也很有效果。另外,在传输连接中,尽量不添加任何附加设备及分支部件,如中间放大器、分配器等,以减小信号波形畸变,保证良好的传输质量。2)系统中音频处理器摆放的位置在系统中对音频处理器所放置的位置,也是有讲究的,为了有效的保护被音频处理器处理过的峰值限制的波形,使其在传送到发射机的过程中不发生改变,应将音频处理器靠近发射机放置,并且是距离越短越好。以免在传输过程中因分布参数变化,引起寄生调制峰值,使已处理过峰值限制的波形发生改变,造成音频信号的波形失真。

结语

广播节目音频处理成功与否,是由它的实际效果即听觉效应来判断的,如广播的播音效果能被听众接受,这种处理方式我们就认为是成功的,否则就是失败的。

上面从当前广播节目音频主要遇到的问题出发,分析了单一依靠音频处理器来提升音频的不足,或者说在使用音频处理器时,即使再先进的音频处理器应用到系统中,也要注意音频节目信号源和发射环节的影响,必须使用测试设备测量并规范信号指标,根据节目的风格进行恰当的设置和调整,确保音频节目既符合技术规范,也能保持艺术效果,从而全面提升听众的欣赏感受,为赢得市场竞争助力!B&P

图1 迈克尔.杰克逊“Black or White”, 1991-1995-2007不同发行时间的动态和峰值

图2 输出电平相对输入的缓慢释放

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