广播用数字音频编码格式

9- 音响技术
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随着计算机多媒体和网络技术的发展，广播音频工作站系统中数字音频已逐步替代传统的模拟音频。

数字音频具有存储方便，存储成本低廉，存储和传输的过程中没有声音的失真，编辑和处理非常方便等特点。

广播音频编码格式
不同的数字音频设备一般都对应着不同的音频文件格式。

在广播专业领域，大量的数字音频设备投入使用，大量的节目素材需要通过数字音频工作站进行数字化并以文件形式存放，然而实现不同音频工作站之间音频素材节目的交换和兼容，却面临着不同计算机平台原始文件格式差异的问题。

因此，只有制定数字音频文件格式规范标准，才能真正解决以上问题，并推动数字音频技术的应用及发展，实现音频节目全面数字化，这也是世界范围内相互合作交流所必须的。

1.广播波形格式(BWF)
广播波形格式(Broadcast Wave Format)是在RTFF 媒体文件格式的基础上专门为专业的广播业者需要开发的一个标准的音频文件格式，该格式的框架是欧广联(EBU)提出的，并已经成为世界标准框架。

BWF 格式不是和编码绑定的，有很好的开放性，格式内可以包含大量的信息，最基础的比如音频文件的标记点信息、波形包络信息等。

BWF 格式由于本身可以包含大量信息(比如音频的标题、制作人、版权、使用记录、标记点等)，而不需要附带任何描述文件或数据库，所以非常适合用来作为交换文件的格式。

BWF 文件的最大长度略少于232个字节，也就是4 GB。

对于一个线性PCM 立体声音频文件，以48 kHz 取样、16 bit 量化、每个取样点 4 B，则最大容量为109取样个数或大于 6 小时的音频节目，这比目前广播所用的录音媒体(CD，DAT 等)都长。

2、BWF 文件构成
每个BWF 文件是由一个文件头和若干块组成，其中一些块是必需的，一些是可选的，如图1。

BWF 是以微软WAVE 音频格式为基础，WAVE 文件是微软资源交换文件格式(RIFF)中确定的多种文件规范之一，是一种包含音频数据的RIFF 文件。

RIFF 文件是由被称作“块”的基本单元组成，通常包含有特定类型的信息，每个块也包含一个标识字段和一个长度字段，使应用软件能对识别
广播用数字音频编码格式
BWF定义的定制块微软定义的必须块
BWF文件
音频数据
仅非PCM格式仅MPEG格式
并非所有应用支持的其它可选块
[<………>]
<WAVE_data>
<fmt_ck>
<fack_ck>
<broadcast_audio_extension>
<mpeg_audio_extension>
[关键词]　BWF　S48　MP3
音响技术 9-49
出来的块进行处理，也可以跳过或忽略那些不知道的“块”。

BWF 尽可以使用基本的RIFF WAVE 结构，在线性PCM 编码的WAVE 文件的基础上，仅增加了一个新的“块”，便成为BWF 文件；对于MPEG 编码的WAVE 文件要使其成为BWF 文件，需要增加另一个新的“块”。

WAVE 文件支持多种音频格式，但并不是所有WAVE 文件均能变为有效的BWF 文件。

目前BWF 仅支持线性PCM 编码和MPEG 编码格式。

BWF 文件是WAVE 文件的一个特殊类，所有WAVE 文件均包含一个头和至少2个块，其中一个是包含音频数据编码方式的说明的格式块，另一个是包含音频数据的数据块。

如果音频数据不是PCM 格式，还需要一个包含对音频数据种类进一步说明的实际块。

理论上，这些块的顺序是任意的；但实际上，音频数据块的长度相当大，因此，特别是一个大型文件，包含关于音频数据有关信息的块放在音频数据块之前是更加有用的。

3.S48格式
S48格式是法国digigram 公司定义的一种格式，该公司的声卡在录音时可以直接录音成为S48格式(S48只对应采样率48 kHz 的立体声，44.1 kHz 的则是S44，单声道的48 kHz 采样的则是M48)，即在进行音频编码时可以计算每帧(1 152个采样点)的能量值。

采用S48格式对音频编辑比较有利，因为它本身包含每帧的能量值，则显示波形非常简单；而MP2等MPEG 格式文件则不包含这些信息(因为这些格式不是为音频编辑而提供的文件格式)，所以如果要进行波形编辑(Waveform editing)还需要提取波形数据显示，且之前要将MPEG 解码成为线性格式，这非常费时。

S48格式是个裸的MPEG 1 Layer II 的数据文件格式，没有任何对音频的描述数据，这点跟BWF 不一样。

BWF 格式完全可以包含S48格式的所有信息，在此之外还可以包含大量的标准和用户自己定义的信息。

BWF 和S48两种格式可以互相转换，比如在内部可以使用S48格式，该格式本身不包含大量的其它描述数据，文件格式简单，不容易出问题，而台内对音频的描述数据都包含在数据库中了；而
对外交流和存档时在可以将S48格式加上数据库中的描述信息转换成BWF 格式，BWF 文件可以独立交换和存档而不需要任何其它的数据的支持，更方便。

S48格式编码与其它几种主流编码
1.MP3与MP2，S48的关系
MP3作为目前最为普及的音频压缩格式，各种与MP3相关的软件产品层出不穷，而且越来越多的硬件产品也开始支持MP3。

MP3是MPEG1的衍生编码方案，1993年由德国Fraunhofer IIS 研究院和汤姆生公司合作开发。

MP3可以做到12∶1的惊人压缩比并保持基本可听的音质。

MP3的压缩率更高的主要技术手段是引入了帧之间的相关性，因为实际上音频信号在连续的时间点之间肯定是有相关性的，这样MP3的帧之间数据是相关的(而MPEG 1 Layer II 每帧是独立解码还原为PCM 数据的)，显然可以提高数据压缩性能。

在纯粹的播放和录音场合，MP3技术是非常好的。

但在广播行业，由于需要对MPEG 文件进行再次编辑，而MP3的帧之间具有相关性就造成编辑的难度加大、精度降低。

2.广播音频格式采用S48，而不采用其它主流编码格式的原因
上面提到，MP3标准的帧之间有相关性，造成编辑时精度降低、难度提高，每个MPEG 帧如果不能根据自己的数据独立解码成PCM 数据而需要其它帧的数据才可以，则一串连环要求时MP3的编辑非常麻烦。

目前要对MP3格式进行编辑基本上都是采用先解码成为线性PCM 格式，然后编辑，最后再合成为MP3格式。

这样的方式第一速度慢，解码和编码都要耗费大量的时间；第二，MP3是有损压缩，对音质是有影响的；第三，如果需要多次编辑，重复解码和编码将造成音质下降，几次重复以后将下降非常厉害。

但如果是资料类的音频，基本不需要编辑而就直接播出，则可以采用MP3格式，比如歌曲。

当然，需要指出的是目前MP3不能跟MP2直接混编，要编辑需要解码成PCM 格式。

湖北电台音乐频道的
音响技术 9-53
媒体家庭影院的软件发展，远远超过了硬件普及速度！
系统试听
将系统连接好，音源为电脑声卡， Win DVD Platinum 5.0软件解码支持，节目源有下载的MP3歌曲和虚拟光碟片，自制3Q5GT 直热胆声卡缓冲器，自制上述6L6双单声道胆放，信号线用电视同轴信号线自制，音箱为1对自制90 dB 的8英寸全频落地音箱，17英寸液晶彩显。

开机一片寂静，在Win DVD Platinum 5.0中，右击播放窗口，选择“设置音频”确认勾选“音频控制”下的“原音频子面板”选项，单击“确定”按钮返回WinDVD Platinum 5.0主界面，此时就可以发现在WinDVD Platinum 5.0 子面板中，比之前增加了音频效果、音频环绕和音频模式3项控制菜单。

选择“音频模式”，将虚拟扬声器的状态由“off”改为“on”，点击杜比(Dolby)虚拟扬声器的图标，并选择合适的环绕模式，就能感到杜比(Dolby)虚拟扬声器的环绕效果了。

暂且点击一下MP3试试，一首《久别的人》出声令人为之一惊, 音色优美动听，胆味浓郁，听人声仿佛歌手就在眼前，堂音丰富，动态凌厉，音律、音节清晰准确，2只音箱产生了5只的效果。

试放虚拟光碟曲目《多情东江水》有声有色，边听乐曲边看彩显，小小居室临近剧院之美！
星期至一个月，再复查一次工作点，如不正确，要再作调整，必要时要更换有关元器件。

软件方面
采用虚拟光驱(Virtual Drive 7.0)有3个好处：一是物理光驱不必在每次使用时都启动，可延长寿命；二是利用虚拟光驱没有转动噪声；三是虚拟光驱存储容量大，检点快捷方便。

虚拟光驱(Virtual Drive 7.0)是一个模拟真实光驱的工具软件，它能创建多达23台虚拟光驱或1 000个光驱柜，将光盘上的应用软件和资料压缩成一个虚拟光驱文件(*.VCD)存放在指定的硬盘上，并产生一个虚拟光驱图标后告知操作系统，可以将此虚拟光驱视作光驱中的光盘来使用。

当日后要启动此应用程序时，不需要再将光盘放入物理光驱中(没有物理光驱也可执行)，更不需要等待光驱的缓慢启动，只需要在虚拟光碟图标上双击，虚拟光碟片立即会载入虚拟光驱中执行，快捷方便。

采用Win DVD Platinum 杜比(Dolby)虚拟扬声器环绕效果软件，以Win DVD Platinum 5.0版本为例(此软件目前已升至7.0甚至更高版本)，功能强悍，效果显著。

WinDVD Platinum 是Inter Video 公司开发的一项性能最优秀电脑DVD 播放软件，支持包括24 bit/96 kHz 音频解码，5.1，6.1，7.1环绕声道等在内的多种革命性升级, Win DVD Platinum
的出现使多
Powercaster 系统则带有MP3引擎功能，支持MP3直接播放，而且也可以和MP2或S48音频混播。

广播音频格式制定依据
广播音频格式标准制定的依据是EBU Tech 3285(1997)技术规范和R98(1999)技术推荐，结合目前中国数字音频制作普遍采用PCM 和MPEG-1编码方式的实际情况，推荐在专业广播领域中取样频率为48 kHz。

但考虑到已有大量数字音频素材(如CD 光盘节目)的取样频率是44.1 kHz，又考虑到节目交换是一个世界范围内的问题，并且遵循尽量靠拢已有国际规范(BWF)的原则，因而该取样率也在推荐之列。

发展趋势
随着数字技术、信息技术和网络技术的迅猛发展，无线电传播领域正在引发一场深刻的技术革命，新兴媒体在全球悄然而蓬勃地兴起。

数字音频广播(DAB)是继传统的调幅、调频广播之后的第三代广播，是广播技术的一场革命。

与现行广播相比，数字音频广播音质出众，可达到CD 音质、可实现多媒体接收、可高速移动接收、可加密、发射功率小、覆盖面积大、频谱利用率高、有很强的抗干扰和在恶劣环境下接收的能力，并可利用卫星大幅度提高广播的覆盖率等优点。

因此，新一代的数字音频编码技术在传输的可靠性、
对带宽的要求和版权的安全性等方面的要求更高。