数字化节目制作与音频工作站系统及其维护管理

摘 要 首先对数字化制作方式优点进行分析，探讨了数字化节目制作与音频工作站系统及其维护管理方法。

关键词 数字化节目制作；音频工作站系统；维护管理

中图分类号G22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0013-02

传统的广播节目制作建立在模拟信号的基础上。模拟信号是一个物理量，它随着时间或空间连续变化。随着数字技术的发展，数字化的节目制作技术已经成熟，从l 997年5月中国国际广播电台的43种语言广播、每天192小时节目的录制和播出，率先实现了数字化。目前许多省台、市台已广泛采用数字方式制作广播音频节目。数字信号是一个依赖于时间或空间的二进制形式编码值序列，它是从模拟信号转换来的。

1 数字化制作方式的优点

广播电台的数字化发展是合理的选择。具体来说，有以下优点：

1）减少节目制作过程中的失真，提高节目品质； 2）可共享节目资源。既提高了资源的利用率，还减少了磁带反复拷贝过程中的失真； 3）节目制作方便，可节省大量制作时间； 4）在节目播出时，可反复播放某一节目，不必担心由于磁带磨损带来音质的恶化，也不需要反复倒带，简化了播出手续；5）数字化节目资源易于保存，品质不会因存储时间太久而恶化；6）数字化节目资源易于查找，并且可以很方便地检听节目内容； 7）数字化节目可方便地实现非线性播出和自动化播出。

2 数字音频工作站系统

数字音频工作站系统是数字化节目制作的物质基础。

2.1 数字音频工作站及其特点

数字音频是指把声音信号数字化，并在数字状态下进行传送、记录、重放以及其他加工处理等——整套技术。数字音频工作站的英文缩写为DAW，也简称为音频工作站，是一种声音处理工具。它是以计算机控制的硬磁盘为主要载体的非线性数字音频系统，由计算机中央处理器、数字音频处理器、软件功能模块、音源外设、存储器等部分所构成，集计算机和录音机、调音台、效果器音响设备为一体的数字音频系统。

2.2 DAW的构成与数字化过程

DAW是在计算机的基础上发展起来、是依靠调用程序来工作的。工作站的主机采用普遍使用的通用微机，软件系统也是普通的视窗操作系统。从音频工作的角度，多媒体计算机的硬件构成，也就是普通计算机硬件的主体：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。

DAW系统是多台主机通过快速以太网、FC网或更高速的网络进行连接，通过软件系统实现复杂的功能，其中的每一台主机都叫做一个工作站。

DAW处理声音信号的第一步是把模拟信号进行数字化。把输入模拟信号的波形以适当的时间间隔来观测，并将各个时刻波形的幅值用二进制数读出，然后再将这些二进制数毁排列成顺序的脉冲列，这就是将模拟信号数字化。

数字化过程要经过三个重要的步骤：采样、量化和编码。

1）采样（samPlin8）

采样也被称为取样，把振幅随时间连续变化的信号波形按照一定的时间间隔切取，形成在时间上不连续的脉冲列的操作叫做采样。每个脉冲都可以看做是表示在各个时刻信号的振幅的样本，叫做样本值或采样值。采样把连续信号变成了与时间有关的离散信号。

采样的关键参数是采样频率，采样频率是一秒钟内间隔采样脉冲的个数。为了逼真反映原模拟音频信号，按照采样定理，采样频率应高于声波的最大频率20kHz的两倍，即应超过40kHz，如果低于这个频率，有可能发生“频谱混正”失真。由于实际声音的动态范围并非总是达到40kHz（语音的动态范围较窄，器乐的动态范围较宽），因此，一般根据采样声音类型的不同，使用11.025kHz、22.05kHz和42.lkHz三种标准采样频率进行采样，采样频率越高，声音的保真度越高。其中，42.1kHz的采样频率是通常所说的CD质量声音的一个指标。

2）量化

采样后的脉冲信号按照一定的等级归一化，凡是落在某一范围内的振幅都用同一个量化电平表示，把连续变化的信号振幅用按一定间隔设定的有限个不连续振幅电平近似，进而变换成阶梯状变化的不连续信号波形的操作叫做量化。量化将连续信号变成了与振幅有关的离散信号。 采样和量化在顺序上多半同时进行。

3）编码

将量化后的幅值转变成相应的二进制代码的过程称为编码。编码可以用各种码，但是一般使用二进制代码。因为二进制代码只有0、1两个数，而开关电路的两种状态最容易或者说恰好能代表这两个数，实现二进制编码。二进制代码的一个重要参数是数码的位数，数码信息的单位通常称之为“bit”。

对音频一般采用8bit或16bit的量化字长进行量化，有时对单纯语音也采用4bit量化。8bit采样可以按照256个量化记录每个取样点的音量值，而16bit量化的分辨率可达65536个音量级。量化字长越长，保存的声音就越完整，同时在磁盘或光盘上所占的存储空间也相应增加。

磁带记录意味着在一段磁带上移动录/放音磁头，这被称为线性记录。不论快进/快退，从一个点移动到另一个点需要花费一些时间。硬盘记录则完全不同，在数字硬盘上存储的信息是按照盘操作系统规则进行分配的，信息存储样式与接受信息的顺序不相关，因此达到一个精确的位置不需要快进/快返的操作。硬盘不是一种按时间排列前后顺序的记录媒体，数据随机存储，可以在1min内被访问，这被称为非线性记录。从广播技术的角度看，非线性编辑是计算机和多媒体技术高速发展的必然产物，从节目编排与制作的角度分析，它代表着数字时代广播制作观念的更新。

3 数字化节目制作与播出流程

对于DAW来讲，是通过一个广播非线性编辑程序来处理音频数据。DAW提供了录音棚所需的全部功能，实际上就是一台非线性数字编辑多声轨录音机。

3.1录音、放音与合成

DAW的录音、放音、合成与普通制作多声轨节目一样。但在录放音时既听到声音，同时还可看到DAW屏幕上的彩色信号波形，更直观、更有效，所有操作界面均可同屏显示，操作状态一目了然。

3.2数字效果处理

DAW通过DSP数字处理器提供了许多数字信号处理手段，在Pc机控制下可实时完成调音、均衡、声像移动、电平调整、混响、延迟、降噪、变调等多种功能，对声音进行时域和频域的处理。它们控制界面的风格形成和各种可调参数与传统的设备基本一样，所有操作都在习惯的工作环境下完成。其中某些处理在传统设备上是无法实现的。

3.3节目存储

节目制作完毕后，时效性强的节目直接通过快速因特网传送到节目播出服务器中等候播出，其他节目可以通过控制程序自动存档。存储的介质是磁盘或光盘，即储存到大容量的磁盘阵列或光盘塔中。

3.4节目播出

通过大容量的播服务器及高速网络传输播出自动化。播出服务器接收上传的音频节目，播出前一天再转移回硬盘待播。在播控软件系统的控制下，实现节目在播出前可以先转移到磁带库中，到新型的节目播控系统不仅能在磁带及硬盘的基础上完成多频道播出，而且能完成近线存储与归档、周边设备的调度、监控与报警、自动化卫星收录管理、丰富的播出类型（顺序播出、插入播出、延时播出、自动重复播出等）管理、信息与数据的共享，以及非线性编辑网络的无缝连接等更多的功能，从而建立一个以数字化、网络化为核心的功能强大、安全稳定的“大播控”系统。

4 DAW系统的安全维护与管理

DAW集广播节目的录、编、审、播一体，贯穿于节目的整个制作、播出过程，系统维护的中心是保证设备的完好工作与网络的畅通无阻，系统的安全性应放在首要地位，主要体现在；网络安全性、数据安全性、播出安全性。

1） DAW系统由计算机局域网构成，网络安全的隐患主要在于大量的音频数据传输可能引发网络阻塞、工作站死机，以及关键网络设备发生故障而引起系统的瘫痪。从网络安全上考虑：一方面要保证工作站所用的设备在设计制造及设备配套上没有缺陷，要采用备用服务器，通过软件实现服务器的自动切换；另一方面要对音频数据流量的大小与网络工作站的数量、类别进行深入的分析，对音频网上的工作站进行合理布局，要充分实现带宽的共享；

2）DAW系统在录、编、审、播过程中产生了大量的音频数据资源，这些资源一旦丢失，后果则非常严重。所以，数据的安全极为重要。要保证数据的安全，首先要采用具有高度存储技术的存储介质保证存储安全，必要时也要采用备用存储。其次，要防止数据在网络传输中丢失或阻塞，以避免信息的丢失或错误。

参考文献

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