自媒体时代网络直播与电视直播的音频技术分析

自媒体时代网络直播与电视直播的音频技术分析

王跃

杭州萤石软件有限公司  310051

摘要：在自媒体时代的浪潮下，网络直播和电视直播已经成为人们获取信息、娱乐和互动的重要渠道，音频技术作为直播传播中的关键要素，扮演着不可或缺的角色。无论是网络直播还是电视直播，都需要高质量的音频技术来保证节目的声音清晰、传输稳定。在这个数字化、信息化的时代，音频技术的发展与应用更是日新月异，呈现出多样化、智能化的趋势。基于此，本文简单讨论自媒体时代网络直播与电视直播的音频技术价值，深入探讨音频技术要点，以供参考。

关键词：自媒体时代；网络直播；电视直播；音频技术

前言：网络直播与电视直播在音频技术上有着各自的特点和优势，网络直播通过互联网平台进行传输，通常使用的是压缩编码技术，如AAC、MP3等，以实现音频内容的高效传输和在线播放。而电视直播则更加注重音频的真实还原和立体声效果，常采用PCM、Dolby Digital等高保真音频技术，以提供更加逼真、沉浸式的听觉体验。

1.自媒体时代网络直播与电视直播的音频技术价值

在传统的电视直播中，音频技术的应用往往受限于高昂的成本和复杂的操作，使得高级音频处理技术主要集中在专业的电视台和广播公司，随着自媒体时代的到来，网络直播平台如Twitch、抖音和Bilibili等为广大用户提供了平台和工具，使他们能够使用专业级的音频处理软件如Audacity、Adobe Audition等，以及各种音频插件和增效工具来提高直播的音质。这种技术的普及不仅降低了入门门槛，也使得音频技术的高级功能如立体声处理、噪声抑制和声音混音等变得更加易于实现，从而极大地提升了整体的音频体验。这一点在自媒体人群中尤为明显，他们能够以较低的成本实现较高的音频质量，使得直播内容更具吸引力和专业感。不同于电视直播的单向传播模式，网络直播具有极高的互动性。通过实时的音频互动功能，观众可以通过弹幕、聊天室等方式与主播实时交流，主播也可以即时回应观众的反馈。这种互动性的提升在很大程度上得益于音频处理技术的进步。例如，回声消除技术和实时音频编码技术使得主播在互动时能够保持良好的音质，避免因技术问题影响观众体验。声音变化软件和实时音效处理等技术的应用，增加了直播的趣味性和吸引力，进一步增强了观众的参与感和满意度。网络直播平台的开放性允许自媒体创作者在内容上进行大胆的创新和尝试，音频技术在这一过程中扮演了重要的角色。通过应用各种音频特效和处理技术，主播能够创造出独特的听觉体验，如虚拟现实直播中的3D音效技术，可以模拟出环绕立体声的效果，让观众仿佛身临其境。音乐直播领域的创新也离不开高级音频技术的支持，如实时音频混音和音调调整等技术的使用，可以让主播在直播中表演复杂的音乐作品，满足不同观众的音乐需求。

2.网络直播与电视直播的音频技术

2.1实时音频采集与处理

网络直播中的实时音频采集与处理是一项复杂而精密的技术活动，它涉及声音的捕捉、编码、传输、解码和播放等多个环节，在自媒体时代，这项技术的应用尤为广泛，因为它直接关系到直播的音质和观众的听觉体验。主播通常使用电容式麦克风或动圈式麦克风来捕捉声音，电容式麦克风因其较宽的频率响应范围和高灵敏度，能够捕捉到更加细腻和全面的声音细节，适合于音乐表演或高质量讲解。动圈式麦克风则因其结实耐用和较好的指向性，常用于户外直播和嘈杂环境中，为了提高音质，采集设备通常会设置在44.1kHz或更高的采样率进行录音，以确保声音的高保真度。采集到的原始声音信号通常是模拟信号，需要通过模数转换器（ADC）转换为数字信号。在这个过程中，一个关键参数是比特率，它决定了声音的数字表示精度。常见的比特率有16位、24位甚至更高，其中24位的录音设备能够提供更大的动态范围和细节层次，但相应地会增加数据量。数字信号处理过程中，声音信号会经过多种效果处理，如均衡器调整频率响应，压缩器控制动态范围，限幅器防止声音削波失真，混响器增加空间感等。这些处理大多通过软件实现，如常用的OBS Studio或Adobe Audition等提供了丰富的音频处理插件。为了满足实时性要求，这些处理需要在极短的延迟内完成，通常是几毫秒到几十毫秒不等。在音频信号编码阶段，为了有效传输，原始的数字音频数据需要被压缩。常用的编码格式有AAC（高级音频编码）和MP3等。AAC是一种更现代的编码方式，它在相同比特率下提供更好的音质。一般而言，在128kbps至256kbps的比特率范围内，AAC编码可以提供良好的音质与压缩效率平衡。在传输过程中，为了适应不同网络条件和减少缓冲，音频流通常会使用自适应比特率传输技术（ABR），根据观众端的接收能力动态调整比特率。为了防止数据丢失造成的声音中断，会使用冗余编码和数据包重发机制来保证传输的稳定性。在观众端，音频数据包需要被解码并播放出来。解码器会将压缩后的数据还原成数字音频信号，并通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号输出到耳机或扬声器。在这个过程中，为了保证声音不受设备差异影响，经常使用数字版权管理（DRM）技术来确保音频内容按照预定质量播放。

2.2多声道音频混音与处理

电视直播中的多声道音频混音与处理是一项高度专业化的技术工作，它使得观众能够体验到仿佛置身现场的立体声效，这一过程不仅涉及音频的捕获，还包括混音、处理、编码和最终的播放。在电视直播中，需要使用多个麦克风和/或线路输入来捕获现场的声音，这些声音信号可能来源于主持人、嘉宾、现场观众、背景音乐以及其他环境声音。为了实现多声道输出，通常会使用至少五个麦克风来分别捕获前左、前右、中央、后左和后右的声音信号，还有一个额外的低频效果（LFE）通道用于捕获低频声音，这是5.1环绕声系统的标准配置。捕获的声音信号通过高质量的模数转换器（ADC）转换为数字信号，并输入到数字音频工作站（DAW）或专用的硬件混音台。在混音过程中，工程师会使用多轨混音技术，将不同来源的声音分配到不同的声道，并通过均衡器（EQ）、压缩器、限幅器、噪声门等处理工具进行精细调整。例如，对于人声通道，可能会增加一定的高频以提升清晰度，同时使用压缩器来平衡动态范围，确保人声在各种播放设备上都能清晰听到。在多声道混音中，工程师会根据声源在现场的位置来调整每个麦克风信号的声像定位和混响，以模拟真实环境中的声音传播。例如，在5.1环绕声中，如果一个演讲者站在舞台左侧，那么他的声音将被混入左前和左后的声道中，并适当调整使得观众感觉到声音是从左侧传来。混音完成后，多声道信号需要经过编码器进行编码，以适应电视广播传输标准。常用的编码格式有Dolby Digital（AC-3）和DTS等。这些编码格式能够将多个独立的音频信号压缩成一个单一的比特流，在不牺牲太多音质的情况下降低传输所需的带宽。例如，Dolby Digital通常会在384kbps至640kbps的比特率范围内进行编码。在播放端，观众的接收设备需要将编码后的比特流解码回多个独立的音频通道，并通过扬声器阵列输出。这要求观众拥有相应配置的环绕声扬声器系统，并正确放置各个扬声器以匹配混音时的空间定位设置。

2.3音频信号失真修复与调整

在网络直播与电视直播的音频技术中，音频信号失真的修复与调整是确保音质清晰度和提升听众观看体验的重要环节，失真可能由多种原因造成，包括信号过载、传输错误、编解码不当以及播放设备的不足等，修复这些失真需要一系列的技术手段和设备来实现。在直播过程中，工程师会使用专业软件和硬件来实时监控音频信号的波形和频谱，任何异常的波峰或波谷都可能是失真的迹象。例如，如果波形显示某个频段的幅度远超过正常水平，这可能是过载失真的标志。工程师会根据这些信息来调整前置放大器或混音台上的增益设置，以确保信号不会超出设备的最大处理能力，通常这个增益调整会保持在-6dB至-3dB的范围内，以预留足够的头寸避免过载。对于已经发生的轻微失真，可以通过数字音频编辑软件中的修复插件来进行处理，这些插件能够识别失真的音频部分，并尝试还原其原始的波形。例如，一个常见的工具是波形重构技术，它通过分析失真前后的波形来推测失真点应有的形状，并对其进行修复。这种技术在处理瞬时峰值失真时尤为有效。更严重的失真，如由于编解码器错误导致的信号损坏，则需要更高级的算法来处理。高级音频修复软件通常包含多种算法，能够处理包括点击声、裂音和背景噪声等问题。这些软件通过对损坏信号进行频谱分析，识别出异常频率成分，并利用周围正常信号的信息来进行插值修复。在数字域内，这种处理可以非常精细，甚至可以达到每个采样点级别的修复。在处理编解码器引起的失真时，可能需要调整编码比特率或更换编解码格式。例如，在网络直播中，为了适应不同网络条件，可能会采用可变比特率（VBR）编码，这样可以在保证音质的同时减少数据流量。如果网络条件允许，可以将AAC编码的比特率从128kbps提升到256kbps或更高，以减少压缩失真。在信号传输过程中，为了防止丢包导致的信号中断或损坏，可以采用前向纠错（FEC）技术。FEC通过在传输信号中添加额外的数据来实现错误检测和修复。在直播中，这意味着即使在一定程度的数据丢失情况下，接收端也能够重建原始信号，从而避免音频断裂。

2.4音频同步与时序控制

在现代的网络直播与电视直播中，音频同步和时序控制是至关重要的技术挑战，任何音视频不同步的问题都会严重影响观众的体验。在电视直播领域，音视频同步通常依赖于时间码（Time Code）和基准时钟（Genlock），时间码是一种记录在媒体上的信号，用于标记视频和音频样本的确切时间位置，确保音频和视频的帧对齐。SMPTE（美国电影电视工程师协会）时间码是行业标准之一，它以时：分：秒：帧的格式记录，对于30fps的视频，一个小时的视频就会有108000帧，音频的对应样本也会有相匹配的时间码。使用SMPTE时间码时，如果发现音视频不同步，技术人员可以检查时间码并对音视频流进行相应的微调，使其重新同步。网络的直播中，时间同步则依赖于网络时间协议（NTP）（图1），这是一种用于计算机时间同步的网络协议。NTP客户端会与NTP服务器通信，以毫秒级或更高的精度来校准设备时间。一旦所有的直播设备都根据NTP校正了时间，音视频流就可以根据全球统一的时间标准进行同步。由于网络传输可能存在延迟和抖动，直播流需要进行缓冲以保持同步。这里使用的是缓冲区和延时补偿技术。例如，在视频流媒体中，可能会设置2至5秒的缓冲区。这意味着播放器会先缓存2至5秒的数据，然后再开始播放。这样做可以减少网络波动对播放连续性的影响，保持音视频同步。如果检测到音频领先或落后于视频，可以适当调整音频的播放速率，或者微调视频播放速率，来实现再次同步。在处理信号传输时，延迟的一致性是关键。用于直播的编解码器会引入一定的编码和解码延迟，在设置直播系统时，技术人员需要测量这些延迟并在系统中进行校准。例如，如果视频编码器引入了200毫秒的延迟，而音频编码器引入了100毫秒的延迟，则需要对音频流进行100毫秒的额外延迟，以确保音视频同步。为了进一步提升音视频同步的精度，还可以采用自适应流媒体传输协议，如HLS（HTTP Live Streaming）或DASH（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）。这些协议支持对媒体流进行分段，每个分段包含几秒钟的音视频数据，并带有时间戳信息。播放器根据这些时间戳信息来控制播放，以确保连续性和同步性。在传输过程中，播放器会根据网络条件动态选择不同质量的媒体分段，但时间戳保证了不同质量分段之间的无缝衔接。

图1 网络时间协议（NTP）示意图

结束语：在自媒体时代，网络直播与电视直播的音频技术不断演进，为观众提供了更加丰富、沉浸式的听觉体验。未来，随着科技的不断发展和创新，我们可以期待音频技术在直播领域发挥更加重要的作用，从更高保真度的音频传输到智能化的声音处理，音频技术将进一步提升直播内容的质量和观赏性。

参考文献：

[1]李晨宇, 石超. 情感消费视角下音频直播平台用户的孤独情绪对打赏意愿的影响研究[J]. 新媒体研究, 2023, 9 (23): 1-7+34.

[2]潘先荣. 广播电台直播中音频传输技术的应用问题分析[J]. 电声技术, 2023, 47 (06): 118-120+124.

[3]冯浩桪. 广电5G直播视音频传输的探索与实践[J]. 广播电视网络, 2023, 30 (05): 67-69.

[4]郝思佳. 移动音频直播中主播的情感传播研究[J]. 西部广播电视, 2022, 43 (04): 7-9.