【摘要】 在播出链路中增加音频处理器，对声音进行处理，来获得最佳音质，可以在激烈的竞争中吸引并保持听众的数目。它对广播质量的影响起了举足轻重的作用。本文简单介绍了数字音频处理器的功能原理，并以8400 OPTIMOD-FM为例介绍一下这种音频处理器的设置，最后通过两个实验，分析说明了音频处理器对节目信号处理的效果和效益。
【关键字】 音频处理器 峰值 压缩 多波段 收听响度
一. 背景
随着科技的进步时代的发展，广播市场的竞争也愈加激烈，听众不仅对节目内容有要求，对节目的声音质量以及主观感受也提出了更高的要求。在广播节目中，直播节目占了相当大的比例，其在电平和响度的控制精度上远不如录播节目，这就使得节目源音频电平大小、响度等都很难统一，影响到后续传输和发射的正常工作，因此必须对节目信号进行处理[1]。因此，在播出链路中增加音频处理器，对声音进行处理，来获得最佳音质，在激烈的竞争中吸引并保持听众的数目。它对广播质量的影响起了举足轻重的作用[2~3]。
我台在正在使用三种音频处理器，都是orban公司的，型号分别为8200 OPTIMOD-FM、8400 OPTIMOD-FM、和8500 OPTIMOD-FM。这些音频处理器分别串联在播出链路的最后一级，在调频发射机之前。如图1所示：
图1 节目播出链路示意图
二. 音频处理器的功能
音频处理器有以下的功能：
·峰值调制度的绝对控制，避免了发射系统的过载的问题。
·提供最高为25dB的增益可调范围，在自动控制情况下，对于动态的压缩范围和补偿，其放大器增益误差与增益均不一致。提供了适当的动态范围，以便在有一定噪声环境下能听清大部分节目内容，同时要有很好的清晰度，对较快语速的播音，也能分辨清楚。
·电平或响度的稳定性，满足了同一电台的不同节目之间的响度不能有太大。
·提供预加重限幅器，在其音频输出和立体声编码器之前提供了带宽限幅器和过冲补偿，设置了15kHz低通滤波器，以防止后面立体声编码器和传送链路可能产生的伪失真。
·为整体设计的五波段(或多波段)处理器，经其处理过的声音，不会受到不希望的边带的影响；为进行高雅控制的声音而设计的两波段处理器，可以保护原始节目资料的频率均衡。通过多波段的压缩、限幅和切割，来提高节目素材的密度和响度，显著地提高广播电台声音的和谐性和响度，以及分辨率的提高，且不会产生不希望有的边带效应。
三. 音频处理器的原理
要很好的应用音频处理器，就必须对其原理有一定的了解。进入音频处理器的声音信号的处理主要经历立体声加强、双波段门限自动增益控制、均衡、多频段压缩、智能削波、过冲补偿、采用数字信号处理器的立体声编码器、复合信号电平控制处理器等过程，其中辅助一些反馈网络来达到优化的目的，最终满足用户需求。[4]
压缩的动作是当节目信号电平的平均值或均方根值超过压缩门限值时，经由降低该信号的增益而形成的，于是该节目的动态范围被压缩了，自动增益控制(AGC)放大器就是压缩器，压缩器减小了轻声与响声之间的电平差距，更充分地利用了允许的峰值电平范围，使轻声部分的响声在主观上增加了，但是却不会使响声部分的响度更响，压缩处理相对缓慢地缩小了动态范围，其方式仿佛是专门派一个人看管，不断地来调整增益。
峰值限制与削波峰值限制是压缩器的一种极端形式，其特点为压缩比高，起动和复原时间也较快，在现代音频处理中，峰值限制本身通常限制的不是波形中个别的瞬时峰值，而是整段封包波形的峰值，这些瞬时峰值常常是被削波:限幅和削波，将减小音频信号中短暂的峰值对平均值的比值(峰/平比)，其中主要目的是保护调频发射机不至于过荷，而压缩则不同，压缩的主要目标是缩小节目的动态范围。多频段压缩和频率可选择的限制；多频段压缩和频率可选择的限制，就是把音频频谱划分成几个频段，并对每个频段分别进行压缩或限制，这是当代强有力的、先进的音频处理技术。
四. 音频处理器的设置
下面就以8400 OPTIMOD-FM为例介绍一下这种音频处理器的设置，在8400中，处理结构是作为完整的音频处理系统工作的一种程序，在某一时刻只有一种处理结构发挥功能，正如可以使用模拟组件，(如均衡器、压缩器、限幅器、削波器)来设置一个处理系统一样，用8400的DSP硬件可完成几种处理结构，与模拟系统不同。模拟系统通过连线将不同系统连接在一起，组成一个完整的处理系统，而8400通过使用DSP集成芯片，采用一系列高速数字运算，实现其处理结构。在8400中两种结构可同时工作，所以相互切换时，不会发生时延，可实现平滑切换。
现有两种基本结构：双波段、多波段。
双波段：是一个最洁净的线性相位的结构，正确设置后，它可用于保护限幅，我们提供了两种设置。
多波段：是用于流行音乐的基本结构，因为它对于节目可提供有效的自动均衡，也可用于新闻、谈话节目和体育节目。
8400主观设置可以灵活地定制声音的效果，然而，与其它音频处理系统相似，必须正确地调节：包括在音量、密度、与可听失真之间寻求平衡。它为用户提供了三种水平的调节，初级设置，中级设置和高级设置。
1.初级设置
可控制8400处理系统的三个重要因素:立体声增强器、均衡器、以及动态部分(多波段压缩，限幅，削波)，在这种级别上，对于动态部分的控制中只有一个：LESS/MORE，它可以根据存贮于8400的ROM中的表格，同时修改几个不同的主观设置控制值。在该表中存放着几组主管设置控制值，可提供在音量、密度及可听失真之间选择最佳的平衡点，多数用户永远不会用到初级设置以外的其它方法，Orban的音频处理专家经过数年的经心设计，经过了百小时的主观听觉测试，已将这些主观设置控制参数进行了优化。
当增加LESS/MORE的参数时，播出的响度会增加，但处理中会产生更多的假频。注意，LESS/MORE的最大设定值，是被故意设计为可产生明显的失真和假频，这可以帮助寻找并确定所选择的LESS/MORE最佳设置，因为将控制调入到超过这一点时，音质已开始无法接受。
当然，也不必制造出完全没有杂音的声音，通过对厂家预置的修改即可获得用户没置，先对厂家的LESS/MORE设置进行初步调整，设置所需的声音尽可能相近的值，然后再进行高级设置。因为LESS/MORE控制可帮助最大可能地在响度与假频之间取得平衡，所以所做的改变会比较小。
在8400中，LESS/MORE只影响动态处理(压缩、限幅、削波)过程，所以可以改变均衡与立体声增强设置，而不会影响到LESS/MORE的功能。当使用用户设置时，8400会将均衡、立体声增强参数与LESS/MORE设置值一起保存起来，当调用用户设置值时，仍可编辑LESS/MORE设置。
2.中级设置
中级设置是在初级设置与高级设置之间求得妥协，它可以使用户基本以调节Orban 8200处理器的水平来调整动态部分。控制本身并不具有危险，即使想为自己的电台制造一个“签名声音”，大多数情况下不会超越中级设置的水平。
中级设置不提供LESS/MORE控制。另外，一旦在中级设置中编辑了动态参数的设置，在初级设置中LESS/MORE控制就无效了，当你进入该菜单时，它就会显灰色，无法修改。因此，大多数情况下还是使用初级设置LESS/MORE的设置，以获得尽可能理想的声音，然后再在中级设置的水平上进一步优化设置。
3.高级设置
如果想制造一个不同一般的"签名声音"，即可使用高级设置。在这种水平上，可以定制或修改任何人为设置的控制参数，以获得符合品味的独具特色的声音。可以将设置保存下来，随时调用。
在Orban的FM处理器中，压缩器的上升时间和门限，以及影响自动限幅失真控制的设置是向用户开放的，这些控制非常关键，没有经验人可能会错误地修改设置，使声音忽高忽低，如你有播出声音设计的经验，并且愿意花费精力检查许多不同节目资料的听觉效果，可以在高级设置水平上，生成定制的设置。
五. 音频处理器在我台的应用
1.通过音频处理器改善播出声音的质量和稳定性
为了直观的看出我台数字音频处理器设置的效果，我们进行了一个实验，实验在同一时刻录制了三段音频，实验的连线如图2所示：
图2 实验连接示意图
CD播放机播放一段音频，经过数字分放，分出三路信号，一路不经任何处理直接录入录制站，另外两路分别经过了两台音频处理器录入录制工作站。多轨录制站录制的声音波形如图3：
图3 多轨录制站录制的声音波形
在图3中，音轨1是没有经过任何处理的音源，工作站直接录制的声音波形。音轨2和音轨3是同一段音源经过两台设置不同参数的音频处理器后录制的声音波形。
其中音轨2是经过了一个以语言、新闻类为主要节目的音频处理器处理后的声音波形，从图中可以明显看出，无论输入音源的大小，输出的音量始终控制在一个比较高的一个范围，当然动态范围也就相应的减小了，但是这有利于提高节目的响度，即便在有一定噪声环境下，也能听清大部分节目内容，同时也有很好的清晰度，对较快语速的，或者较低声音的播音，也能分辨清楚。音轨3，是我台经过了一个以音乐类为主要节目的音频处理器处理后的声音波形，从图中可以看出，音频处理器将较小的音频做了提升处理，但又不像音轨2那样提升的明显，动态范围也就相应的比音轨2要大一些，当然，这只是从音量上的直观感受。
音轨2和音轨3，其在电平和控制上都较音轨1有了明显的改善，对播出声音的质量和稳定性有明显的作用。
对音频处理器的调节，在艺术上的目标很多人有着不同的观点，有的人喜欢完全忠于原始节目，不做任何察觉的修改，也有的人想要对原来的声音信号做较大的修改，而创造出耳目一新、具有特殊音质的声音信号用于广播。这都是仁者见仁的事情，而作为技术人员，就要在保证声音质量的前提下，满足大多数听众的要求。
2.通过改变音频处理器输出电平改善收听响度
通过改变音频处理器输出电平改善收听响度，我们进行了一个实验，将我台一套广播节目经过音频处理器之后传输到大塔的发射机进行发射，在发射不间断的情况下由工程师对音频处理器进行调节，用NI-1000广播监测接收机接收。这套频率的射频信号并按照 ITU-R SM.1268.1标准来进行调频信号最大频偏的统计分析，比较调节音频处理器前后的数据。
图4 实验链路示意图
图5 累计频偏分布图
从频偏统计分布来看，对于相同的节目源，调节前信号频偏主要分布从25kHz-95%到45kHz-5%呈半钟形曲线走向，调节后信号频偏主要分布从45kHz-95%到55KHz-95%呈半钟形曲线走向。相比之下，调节后信号频偏值更大，分布也更为饱满。
可见，在相同节目源的情况下，通过调节音频处理器的输出电平，可以改进频偏分布使之更饱满，频偏值更大，继而提高FM接收机解调响度。
六. 结语
广播节目的音频处理是一个较为复杂的技术，既要从工程上又要从艺术上两个方面兼顾，音频处理系统是一个复杂的系统 ，涉及的方面很多，我们在调整局部的时候始终要考虑整体的传输过程，目标是在合乎峰值调制的限制范围内，尽量增加主观感觉和响度。我们还发现，除了对音频处理系统进行调整以外，音源信号的好坏也直接影响播出信号的质量，因此广播信号的处理是一个系统工程，必须要加强各环节的沟通和协调，才能发挥各系统的最大效能。B&P
参考文献
[1] 戚洪江. 数字传输下广播音频处理器的配置[J].音响技术,2006, (08): 23-25
[2] 董水仙. 有关FM音频处理器在广播电台立体声播出中的应用[J].内蒙古科技与经济,2000, (5):89-90
[3] 刘大庆, 韩海霞. 音频处理器在调频发射机的应用[J]. 内蒙古科技与经济,2005,(09):137-138
[4] 韩明良. 音频处理器原理及在广播播控系统中的应用[J]. 视听界(广播电视技术),2008,(02) : 25-27