数字音频实时延时处理器的应用和发展

摘 要 近年来，随着数字技术、计算机技术以及网络技术的不断发展，数字音频技术也迅速发展，并且在广播电视领域获得了极为广泛的应用。在广播电视节目的制作管理过程中，数字音频实时延时处理技术起到了较大的作用，通过它的应用可以有效完成某些数字音频信号的处理要求。

【关键词】数字音频技术 采样 实时延时

1 数字音频技术

声音是人类进行信息传递的一种重要形式，它主要依靠声波进行描述。在数字音频技术中，由于计算机本身的处理特点，在进行声音处理时，需要将声音转换成数字信号。转换的过程如图1.1所示，首先需要对声音信号进行采样，然后将采样信息进行归一化处理并分为几个量化等级，最后将量化后的信号进行二进制转码，转码后就能成为数字信号，此时计算机就可以对这个信号进行处理了。

声音信号不同时，其数字化过程也会存在一定的差异。数字化效果的差异主要体现在采样率、通道数、采样位宽及编码方式等参数上，我们可以通过控制这些参数来实现不同的数字化效果。同时，还可以借这些参数来描述其数字化情况。

2 数字音频实时延时处理器

数字音频实时延时处理器是在数字技术及计算机技术发展的基础上产生的，它通过利用计算机对数据的高速计算能力来实现对音频数据的各种操作变换。

数字音频实时延时处理器采用模块化结构构成，所有的数字音频输出信号都是由一个相对应的输入信号通过数字音频实时延时处理器转换而成的，而具体的输出信号则有转换参数进行控制，参数不同则输出信号不同。通过利用数字音频实时延时处理器可以对数字音频信号进行实时延时控制、变换采样率以及进行压缩解压操作等。同时可以通过多种方式的组合来实现对同一信号的多种转换。

数字音频实时延时处理器主要被应用于广播电视的节目制作、管理、存储和播出的各个方面，对音频信号进行多种处理，有很强的实用性。通常，实时性与延时性是两个相互对立的概念，很难被同时应用到一种事物的处理中。但是在广播电视领域，常常会同时对这两种特性产生需求。比如很多需要进行直播多节目，就需要信号具有实时性；而很多节目为了保证播出过程中的质量，就需要信号具有一定的延时性。比如在节目录播的过程中，其中出现了一些因各种原因而无法播出的内容，这时就需要利用延时的特性将这部分内容剪掉，保证节目能够正常播出。另外，还可以利用数字音频实时延时处理器对节目数据进行压缩和解压缩，这样可以使节目的存储占用更小的空间、更加方便。同时可以让受网络带宽限制无法正常播出的节目能够通过网络进行正常播放。

3 实时延时功能的实现

实时延时是数字音频实时延时处理器最重要的功能，它能够在对数字信号进行动态延时控制的同时，保证信号的实时性。

输入和输出功能是基于声卡的底层波形音频函数实现的。数字音频实时延时处理器所采样的音频信号底层波形处理函数主要包含在System.dll中，其函数的种类较多，其中以WaveIn为词头的函数主要负责对波形音频进行录制，以WaveOut为刺头的函数主要负责实现波形音频的播放功能。

实时延时的功能则是使用算法完成的。所谓实时性，主要是指输出的数字信号与当前所输入的信号应该保持一致，但由于处理机制的原因，并不能达到真正的实时，这只是一种相对的状态。我们所说的实时性是通过建立一个缓冲区对对输入信号与输出信号进行交换，并利用处理器的多线程同步机制来对实现两种数据之间的瞬时交换。比如利用录音线程实现连续的录音功能，这里需要至少三个基本线程，分别实现数据的采样、处理及播放功能，这三个线程对数据进行同步处理，最终实现音频信号从采集到播出的实时性，其中对数据的处理线程并非出于一种运行的状态。

这里的延时性，包括增大延时时间的变化和减小延时时间的变化，分为延时建立阶段和延时阶段，延时阶段的时间则是最终要延迟的时间t。对于具体的延时系统，它采用了一大小固定的延时缓冲区，并建立两数据指针分别对应数据的存储和读取。如图3.1所示：

延时缓冲区中所存储的数据量大小与具体的延时时间有关，其具体数据量大小为t秒钟的数据录入量，该数据量也是存放指针域读取指针之间的差量。当延时时间增大时，延时缓冲区及数据存放读取指针间的差量也会随之增加；反之，则减少。因此，通过对延时时间进行调整，即可实现动态延时转换功能。

4 结束语

目前，数字音频实时延时处理器已被广泛应用到广播系统中，而且随着数字化广播的覆盖范围不断扩大，将会对数字音频实时延时处理技术提出更高的要求，需要数字音频实时延时处理器具有更高的控制精度极易压缩速度。在此基础上，还可以将数字音频实时延时处理器应用到视频领域中。总之，基于数字信号处理的实时延时处理器对推动广播视频领域的发展具有重要意义。

作者单位

广东省九0九广播电台 广东省珠海市 519000