音频比对监测在中波转播台中的应用研究

达 娃

（西藏自治区广播电视局工布江达中波转播台，西藏工布江达 860200）

0 引言

广播电视是当今社会的主要文化传媒工具之一，对大众的生活产生比较大的影响，广播节目对声音信号的传输技术及间距均产生比较大的影响，信号传输由传统微波、电台广播等方式转化成光缆、电缆及通信卫星等传输模式。传统中短波转播台信号来源于电台广播接收器，基本做法就是把声频电缆线安装于广播电台播控室附近，综艺节目数据信号以声频电缆线为媒介输送到主机房。中波转播台作为广播电台音频数据信息的处理中心，是电视台控制节目音频参数的枢纽。在音频应用中，安全监管、安全播出问题一直被人们所重视。为了确定接收端收到的视音频数据在传输链路上是否被篡改，可以通过另外一个独立的传输链路将同样的节目传送到接收端，然后通过比对两个传输链路接收到的视音频数据，来判断节目内容是否和节目源保持一致。具体到音频比对，需要对节目所有声道的所有音频采样进行实时比对，判断其内容的一致性，以提高节目质量。

1 中波转播台音频技术应用现状

中波转播台主要借助广播电视台的播放功能和管理中心获得数字信号频率，以光缆设备作为传输媒介，将其获得的光参数信号转变为电数字信号，中波转播台在光电转换过程具有一些独特的优势，会实现其数据信号的保真，具有较强的信号传递能力，降低其他噪声，可以有效地减少外部情况的干扰。但在此过程中，由于光电转换过程自身存在诸多缺陷，需要进行改善，因而采用电缆传送数据信号方式，当选用的传输介质均匀度不符合既定工作条件时，很容易引起衍射效应，使数据在光电转换过程中的内部波形图出现毛刺，其会在一定程度上影响数据信号效果。对此，在发射数据信号前，有必要对数字信号进行预处理，改善音频数据信号传输效果。

在处理过程中，音频发射前的预处理工作较为繁杂，往往会出现一定差异，因此，有必要对差异化需求进行全面分析，比如音频数据信号在直播电视节目中会因为诸多因素的影响或可控性较差等发生突发情况，使数据信号产生变化。当发生意外情况时，技术人员抑或是系统设备均难以对其进行后续补偿处理，很难将数据信号的起伏幅度降至最低。因而有必要采用适宜的半导体元器件电路，通过其敏锐的反应把音频数据信号带来的负面影响降到最低，同时，还有必要对信号中的电子管或任意电路单元的数据信号的压缩功能进行补偿，以确保数据信号的尖锐程度符合既定的发射要求；不改变原有的数据信号在解密后的参数信息，确保其压缩时间、压缩比例及数据信息的高保真度。遵循现有信号的发射要求，提高音频信号响应速度，同时提高声音的高保真度，发挥数字化技术的重要价值。

2 音频比对监测的功能分析

2.1 功能分析

中波转播台音频比对监测技术的应用功能，主要是通过建立音频比对子系统更加精确高效地监测所有播出节目的主路音频信号及信号来源，也可以监测到中波转播台在数据信号发射之后调解出的信号，通过对比接收信号源和解调信号之间的差异，有效防止中波转播台出现防控插播甚至是错播等不良现象，提高节目播出质量，为观众营造更好的收听氛围[1]。针对中波转播台数据信号不统一的状况进行实时语音播报，也是音频比对监控系统的功能之一，其能够借助语音报警模式全面监控控制系统，传输发射电路内部首端和末端的信号传输播出情况。在此过程中，音频比对监测系统可以对台标进行有效辨识，工作人员可以实时调节音频数据信号，对台标样本参数信息进行整理，并借助特殊算法得到中波转播台音频比对参数信息的变化值，通过分析变化值的变化范围能够确定中波转播台音频数据信号辨识效率，在汇总相应辨识结果的基础上，设置台标辨识功能，有效解决中波转播台维护检查过程不规范的问题、内部标准执行不到位的问题、其他原因造成的部分数据信号源头差错问题。

此外，中波转播台音频比对监测系统，还具备延时判别功能，能够在数据信号源不同步的工况运行条件下，对不同来源的信号数据进行音频比对，并结合实际监测情况对节目进行循环监听，实现所有转播节目24h 全天候不间断地实时音频录制回放或单独提取等功能，方便技术人员快速找到异样状态下的音频参数。总之，中波转播台音频比对监测功能是针对安全播出过程的多重需求而研发的，能够在原有的智能化监控模式中扩展功能，图1 即为中波转播台智能化管理控制模块功能扩展示意图，包括了音频比对监测模块、台标识别控制模块和播出延时指标测量模块等，为实时监测中波转播台发射机播出内容和实时状态提供技术支撑。

图1 中波转播台智能化管理控制模块扩展示意图

2.2 原理分析

在中波转播台音频比对监测功能的应用中，转播台主路信号源进行数据信号的匹配后，其中一路信号源将会被传送到中波转播台的发射机中进行数据信息传输，为观众提供高质量的节目；另一路则将作为对比信号输送到音频对比监测模块中，对既定的音频数据信息输入接口和输出接口进行对比分析，并对空收天线这一载体所接收到的音频信号进行对比。在执行数据信号过程中，中波转播台会发挥音频编码功能，以IP 数据流形式将最终的参数信息送到服务器处理模块进行数据信息的比对分析[2]。在整个处理过程中，中波转播台会同步解码音频，利用其大小区间窗口（一般情况下，设置同步点位查找精度为0.5s 的样本窗口）进行平移对比选择，选择单个的采样点作为最小的平移单位进行特殊算法处理，探寻到选择区域范围内最大的位移块状，并将该值作为其最佳同步点进行提取参数试验。实时监测数据信号传输现场的测量误差，将误差控制在2μs 范围内，且保证最大的误差参数值小于10μs，以确保数字音频参数的对比效果优于传统的1/2 音频帧重叠算法效果，从而提高转播台数据音频对比率。

此外，中波转播台音频对比子系统模块融合了新算法，其基于普尔梅尔倒谱系数理论，能够处理大量的音频数据信号。由于普尔梅尔倒谱系数法符合人体听觉功能原理，其在收听到音频后，可以对音色、声音频率大小等参数的正比例关系分析处理，使中波转播台转播信号的频率尺度和人耳的听觉参数更加贴合，尤其是人耳对1000Hz以下声音频率呈现出较高的敏感性，而应用普尔梅尔倒谱系数法的系统模块在收听频率高于1000Hz 的音频时，能够呈现出音频的线性分布特征，随后将高于1000Hz 或低于1000Hz 的音频数据信息转换到梅尔道普区域范围内，实现数据信息的有效模拟，并做出相应的假设判断。梅尔倒谱系数具备强烈的识别性和抗噪性，图2 为特殊算法条件下某一音频参数波动值的具体示意图，通过对波动值的范围进行对比分析可以获得中波转播台音频的比对情况，进而确定音频比对参数的监测结果，再通过对音频数据信号设定报警阈值的方式进行定量分析和报警预警处理[3]。

图2 音频参数波动值具体示意图

3 音频比对监测在中波转播台中的应用

在中波转播台中应用音频对比监测技术能够有效提高转播台传输音频信号的质量，其通过特殊的音频算法对文件进行对比监测[4]。在绝大部分情况下，中波转播台要想保证音频信号的传输质量，需要限制信号充值，在双通道的工作模式下，技术人员连接立体化声音网络系统，通常会让实际传输信号出现异常。因而在处理相应的参数信号时，工作人员往往需要利用多种方法处理音频信号，通过对比两段音频数据信号的音频参数特征（见图3），再对音频传输信号进行管理，提高中波转播台信息资源的利用效率，为广大观众提供更优质的电视服务。该技术对播出前后的音频信号进行比对，及时发现播出过程中的异常。在传输链路中对各个节点的信号进行音频比对，可以有效避免信号受自然环境、非法干扰、设备故障的影响，减少非法插播、停播、劣播等事故。

图3 音频对比监测界面

在分析台标或非台标栏目时，精准区分出不同音频参数信号的特征，使音频对比分析技术在中波转播台中的应用范围得到扩大，在其输出差异化的音频波动之后能够结合音频波动值的大小，在一定的范围内精确判断是否属于台标，在识别台标后得出相应的判断结果，以此高效处理数据。

目前，国内中波转播台的数据音频对比主要采用主路信号匹配音频对比方式，系统将不同类型的音频信号传输到相应的设备内部，执行信号传输分析过程，同时在另一端口衔接音频参数信号接口，使其同时连接发射机信号和音频接口信号，而后采用相应的音频编码方式开展数据信号的编码工作，最后利用IP 数据输出方式将其输入到相应的服务处理器中。在利用音频对比监测软件处理数据信号时，应提前截取一小段音频，将其作为样本数据，在后续的工作过程中采用规格大小略有差异的接口，对音频算法进行精准化处理，进而算出整个核查区域内最大的数据偏移量，将该项偏移量作为后续转播台数据信号比对的基准，从而优化数据音频信号的对比监测过程[5]。

最后，通过中波数据信号链路传递信息，可以在多系统协助下建立服务器和不同用户之间的关联，控制整个监控系统，确保音频对比工作的准确性，有效弥补传统监测模式下成本高、效率低等弊端；同时，可不断完善中波转播台音频数据比对监测模块的功能，确保子系统间功能得以高度匹配，高效执行音频对比监测任务。

4 结语

广播电视是对信息有效传递的媒介，在人们的日常生活中有比较重要的作用。中波转播台作为信号处理的中心，是重要的环节之一。通过音频比对监控技术的应用能在不破坏原有播出链路的前提下，采集到不同格式的音频信号，并进行内容比对，有效地增加节目播出内容的安全性，减少错播故障率，对电台广告的播出监控也有一定的作用，为广播电台的运维人员提供便利的智能监测工具，减少工作人员的工作量。总之，该系统的使用大幅度减少了人为误判的故障率，缩短了故障处理的时间，保障了播出的安全性，因此值得推广与应用。