摘要：隨著數(shù)字技術(shù)的不斷進(jìn)步，廣播工程中的音視頻信號(hào)處理技術(shù)正經(jīng)歷快速的創(chuàng)新與發(fā)展。通過(guò)引入先進(jìn)的編碼解碼技術(shù)、壓縮算法以及信號(hào)增強(qiáng)手段，音視頻信號(hào)處理的質(zhì)量和效率得到顯著提升。采用基于人工智能的智能處理系統(tǒng)，可以有效提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和清晰度，減少噪聲干擾，并在復(fù)雜環(huán)境中保證信號(hào)的高質(zhì)量輸出。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，不僅優(yōu)化了廣播內(nèi)容的制作流程，還增強(qiáng)了實(shí)時(shí)傳輸和后期處理的能力。采用高效的算法和處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多通道音視頻同步處理，提升了用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)整體性能。這些技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了廣播工程向更高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，為多媒體通信和互動(dòng)廣播帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：音視頻信號(hào)處理；數(shù)字信號(hào)處理；人工智能；編碼解碼；壓縮算法

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.045

中圖分類號(hào)：TN 47；TN 94 " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-0-03

Innovation and Development of Audio and Video Signal Processing Technology in Broadcasting Engineering

DONG Xiaoguang， WANG Yitan

（Zhongyan Shitaiquan （Shandong） Testing Technology Co.， Ltd.， Ji'nan 250000， China）

Abstract： With the continuous advancement of digital technology， audio and video signal processing technology in broadcasting engineering is undergoing rapid innovation and development. By introducing advanced encoding and decoding techniques， compression algorithms， and signal enhancement methods， the quality and efficiency of audio and video signal processing have been significantly improved. Adopting an intelligent processing system based on artificial intelligence can effectively improve the stability and clarity of signal transmission， reduce noise interference， and ensure high-quality signal output in complex environments. The application of digital signal processing technology not only optimizes the production process of broadcast content， but also enhances real-time transmission and post-processing capabilities. By adopting efficient algorithms and processing platforms， multi-channel audio and video synchronization processing has been achieved， improving user experience and overall system performance. These technological innovations have propelled broadcasting engineering towards higher standards， bringing new opportunities and challenges to multimedia communication and interactive broadcasting.

Keywords： audio and video signal processing; digital signal processing; artificial intelligence; encoding and decoding; compression algorithm

1 " 音視頻信號(hào)處理技術(shù)的演變與發(fā)展趨勢(shì)

音視頻信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變，并且隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，不斷迎來(lái)新的技術(shù)突破。在早期的廣播工程中，音視頻信號(hào)主要依賴模擬信號(hào)傳輸，這種方式的局限性導(dǎo)致了信號(hào)容易受到噪聲和干擾，影響信號(hào)的質(zhì)量。隨著數(shù)字技術(shù)的普及，音視頻信號(hào)處理逐步轉(zhuǎn)向數(shù)字化，采用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)替代傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理方法。數(shù)字化處理不僅提高了信號(hào)的抗干擾能力，還增強(qiáng)了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和清晰度，標(biāo)志著廣播工程進(jìn)入了一個(gè)新的技術(shù)時(shí)代。

進(jìn)入21世紀(jì)，音視頻信號(hào)處理技術(shù)的創(chuàng)新逐漸與更高效的算法和更強(qiáng)大的硬件平臺(tái)相結(jié)合。特別是隨著壓縮技術(shù)的進(jìn)步，音視頻信號(hào)可以以更小的帶寬傳輸而不損失過(guò)多質(zhì)量。例如，H.264和HEVC等視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使得高清視頻和超高清視頻的實(shí)時(shí)傳輸成為可能。這些技術(shù)不僅極大地提升了廣播內(nèi)容的制作效率，還降低了傳輸成本，為廣播行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)。

近年來(lái)，人工智能技術(shù)的引入使得音視頻信號(hào)處理進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。通過(guò)深度學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，信號(hào)處理的自動(dòng)化水平顯著提高。例如，AI可以在視頻編碼過(guò)程中自動(dòng)優(yōu)化壓縮率，減少視頻播放時(shí)的卡頓和延遲，同時(shí)提升畫面質(zhì)量。在音頻處理方面，人工智能技術(shù)能夠智能去噪、增強(qiáng)語(yǔ)音識(shí)別效果，進(jìn)一步提升音視頻質(zhì)量和用戶體驗(yàn)[1]。

未來(lái)，隨著5G、6G技術(shù)的發(fā)展，音視頻信號(hào)處理將迎來(lái)更為廣闊的應(yīng)用前景。多通道信號(hào)同步處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等新興技術(shù)的引入，進(jìn)一步推動(dòng)了廣播行業(yè)對(duì)更高質(zhì)量和更低延遲音視頻處理的需求?？深A(yù)見(jiàn)的是，音視頻信號(hào)處理技術(shù)將在廣播、醫(yī)療、教育等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，進(jìn)而推動(dòng)全球多媒體通信向更高層次的智能化和多元化發(fā)展。

2 " 編碼解碼技術(shù)在音視頻信號(hào)處理中的

應(yīng)用與創(chuàng)新

編碼解碼技術(shù)是音視頻信號(hào)處理中的核心環(huán)節(jié)，主要用于將原始音視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)字格式，并在接收端恢復(fù)原始內(nèi)容。隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，編碼解碼技術(shù)也經(jīng)歷了持續(xù)的創(chuàng)新，以滿足更高質(zhì)量、低延遲和更高效率的傳輸需求。

傳統(tǒng)的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-2和H.264，在過(guò)去幾十年里得到了廣泛應(yīng)用。這些編碼標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)視頻內(nèi)容的冗余信息進(jìn)行壓縮，極大地減少了所需的帶寬，為高清電視、視頻會(huì)議等應(yīng)用提供了技術(shù)支持。然而，隨著視頻分辨率的不斷提高，尤其是4K、8K等超高清視頻的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的編碼技術(shù)面臨著處理效率與質(zhì)量之間的平衡問(wèn)題。為了適應(yīng)這一趨勢(shì)，HEVC（高效視頻編碼）應(yīng)運(yùn)而生。HEVC不僅在壓縮率上比H.264提高了50%，還有效降低了高清視頻的傳輸帶寬需求，使得高質(zhì)量的視頻能夠以更少的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行傳輸，為廣播工程帶來(lái)了革命性的突破。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的興起，視頻流媒體和點(diǎn)播服務(wù)成為主流，低延遲和高效的視頻傳輸變得尤為重要。在這種背景下，視頻編碼技術(shù)不斷創(chuàng)新，面向?qū)崟r(shí)傳輸和大規(guī)模分發(fā)的需求，出現(xiàn)了VP9、AV1等新一代編碼標(biāo)準(zhǔn)[2]。這些新標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)引入更復(fù)雜的算法和自適應(yīng)比特率調(diào)整，使得音視頻流可以在不同網(wǎng)絡(luò)條件下自適應(yīng)傳輸，提升了用戶體驗(yàn)，同時(shí)降低了存儲(chǔ)和帶寬成本。

另外，音頻編碼技術(shù)在不斷進(jìn)步，從早期的MP3、AAC到如今的Opus和AC-4，這些新型音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在音質(zhì)、壓縮效率和低延遲方面有了顯著改進(jìn)。Opus編碼器，作為一種廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)通信和流媒體的音頻編解碼器在高質(zhì)量音頻傳輸和低延遲處理方面表現(xiàn)出色，尤其適用于視頻會(huì)議、在線直播等需要高保真度和低延遲的場(chǎng)景。

未來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，編碼解碼技術(shù)的智能化程度也將進(jìn)一步提高。AI驅(qū)動(dòng)的編碼優(yōu)化技術(shù)能夠根據(jù)視頻內(nèi)容的復(fù)雜度自適應(yīng)調(diào)整壓縮參數(shù)，提高編碼效率，同時(shí)保持圖像質(zhì)量。隨著5G/6G網(wǎng)絡(luò)的普及，編碼解碼技術(shù)將更加注重低延遲、高效傳輸以及高質(zhì)量音視頻的實(shí)時(shí)處理，推動(dòng)廣播行業(yè)邁向更加智能和高效的未來(lái)。

3 " 壓縮算法優(yōu)化與音視頻質(zhì)量提升的

技術(shù)路徑

音視頻信號(hào)的壓縮技術(shù)在廣播和多媒體應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。其主要目的是通過(guò)去除冗余數(shù)據(jù)，降低傳輸和存儲(chǔ)所需的帶寬和空間，而在這一過(guò)程中最大限度地保持音視頻的質(zhì)量。隨著高清視頻和超高清視頻內(nèi)容需求的增加，壓縮算法的優(yōu)化成為音視頻信號(hào)處理中的核心技術(shù)之一，將推動(dòng)信號(hào)處理效率和質(zhì)量的雙重提升。

早期的壓縮算法主要依賴于簡(jiǎn)單的離散余弦變換（DCT）技術(shù)，如H.264和MPEG-2等，它們通過(guò)對(duì)圖像塊進(jìn)行變換、量化和編碼等操作，去除空間冗余并壓縮數(shù)據(jù)。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)在廣泛應(yīng)用中取得了顯著成果，但在面對(duì)超高清視頻（如4K、8K）和高幀率視頻時(shí)，它們的壓縮效率和圖像質(zhì)量仍顯不足[3]。為了提升壓縮率與視頻質(zhì)量，HEVC（H.265）作為H.264的繼任者，采用了更加復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)，如更大的宏塊分割、更精細(xì)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和改進(jìn)的編碼預(yù)測(cè)方式，這些創(chuàng)新使得HEVC在同等視頻質(zhì)量下壓縮率提高了50%。

隨著需求的多樣化和網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升，壓縮算法的研究也開(kāi)始聚焦于內(nèi)容自適應(yīng)和實(shí)時(shí)壓縮優(yōu)化。例如，基于深度學(xué)習(xí)的壓縮算法在圖像編碼中取得了顯著突破。深度學(xué)習(xí)能夠借鑒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)視頻幀的特征，優(yōu)化量化和預(yù)測(cè)模型，從而實(shí)現(xiàn)更高效的壓縮，同時(shí)保留細(xì)節(jié)和層次感。相較于傳統(tǒng)壓縮算法，這些基于AI的技術(shù)不僅能有效提高壓縮比，還能在壓縮過(guò)程中更好地保留視頻的主觀質(zhì)量，使得高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）和細(xì)節(jié)部分得到更好地呈現(xiàn)。

此外，針對(duì)音頻信號(hào)的壓縮，近年來(lái)的優(yōu)化路徑也在于提高算法的自適應(yīng)性和音質(zhì)?，F(xiàn)代音頻壓縮算法如Opus和AAC不僅具備高壓縮效率，還能夠在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中自動(dòng)調(diào)整壓縮率，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)條件。Opus作為一種面向?qū)崟r(shí)通信的音頻編解碼器，特別適合低延遲、語(yǔ)音清晰度要求高的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)分析，Opus能夠智能調(diào)整編碼策略，保證在低帶寬情況下仍能提供優(yōu)質(zhì)的音頻效果。

未來(lái)，壓縮算法的優(yōu)化將朝著更加智能化、實(shí)時(shí)化的方向發(fā)展，結(jié)合5G、6G等高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，優(yōu)化的算法不僅要求具備更高的壓縮效率，還需進(jìn)一步降低編碼延遲，保證在超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性和互動(dòng)性。

4 " 人工智能在廣播信號(hào)處理中的應(yīng)用前

景與挑戰(zhàn)

人工智能（AI）技術(shù)在廣播信號(hào)處理中的應(yīng)用正變得越來(lái)越廣泛，為傳統(tǒng)廣播行業(yè)帶來(lái)了革命性的變革。從信號(hào)優(yōu)化、內(nèi)容生成到智能監(jiān)控，AI的引入為廣播工程帶來(lái)了更高效、更精準(zhǔn)的處理手段。AI技術(shù)，特別是深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)，已被廣泛應(yīng)用于音視頻信號(hào)的編碼、解碼、增強(qiáng)及實(shí)時(shí)處理等領(lǐng)域，顯著提升了廣播內(nèi)容的質(zhì)量和傳輸效率。

在信號(hào)優(yōu)化方面，AI能夠?qū)崟r(shí)分析和處理音視頻數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整壓縮比率、去噪和進(jìn)行圖像增強(qiáng)，從而提高視頻的清晰度和穩(wěn)定性。例如，基于深度學(xué)習(xí)的圖像處理技術(shù)能夠有效減少圖像中的噪聲，提升圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)，即便是在低帶寬或低信號(hào)條件下仍能保持較高的圖像質(zhì)量。在音頻處理上，AI驅(qū)動(dòng)的語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)能夠去除背景噪音，提升語(yǔ)音的清晰度，尤其適用于廣播、視頻會(huì)議等實(shí)時(shí)場(chǎng)景。

內(nèi)容生成和編輯是AI在廣播行業(yè)中另一個(gè)重要的應(yīng)用方向?；谧匀徽Z(yǔ)言處理（NLP）和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，AI能夠自動(dòng)化生成內(nèi)容摘要、自動(dòng)配音以及進(jìn)行視頻編輯。例如，AI可以自動(dòng)識(shí)別視頻中的關(guān)鍵片段并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則進(jìn)行編輯，顯著減少人工干預(yù)的工作量。在新聞、娛樂(lè)和體育廣播中，AI技術(shù)不僅提高了生產(chǎn)效率，還可幫助人們制作個(gè)性化內(nèi)容，滿足觀眾的多樣化需求[4]。

盡管人工智能在廣播信號(hào)處理中的應(yīng)用前景廣闊，但其在實(shí)踐中的應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先，AI技術(shù)對(duì)于大量數(shù)據(jù)的依賴需要強(qiáng)大的計(jì)算能力和高效的算法優(yōu)化，這對(duì)于許多中小型廣播公司來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)技術(shù)和成本上的負(fù)擔(dān)。其次，AI的應(yīng)用需要高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的不完備或偏差可能導(dǎo)致AI處理結(jié)果的不準(zhǔn)確或質(zhì)量不穩(wěn)定，影響廣播內(nèi)容的最終呈現(xiàn)效果。

5 " 多通道同步處理技術(shù)對(duì)廣播信號(hào)傳

輸?shù)挠绊?/p>

多通道同步處理技術(shù)是廣播信號(hào)處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用于音視頻信號(hào)的多路傳輸與同步處理。在傳統(tǒng)廣播中，音視頻信號(hào)通常通過(guò)單一通道進(jìn)行傳輸，但隨著高清、超高清和360度全景視頻等新型內(nèi)容的興起，對(duì)多通道同步處理的需求不斷增加。多通道同步處理技術(shù)通過(guò)有效協(xié)調(diào)多個(gè)信號(hào)通道，確保不同音視頻信號(hào)的同步性與穩(wěn)定性，顯著提升了廣播質(zhì)量和傳輸效率。

在音頻信號(hào)處理中，多通道同步技術(shù)通常應(yīng)用于立體聲、環(huán)繞聲或3D音效的傳輸。通過(guò)對(duì)多個(gè)音頻信號(hào)通道的精確同步，確保每個(gè)通道的音頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中不發(fā)生時(shí)延偏差，保證聽(tīng)覺(jué)效果的一致性。

在視頻信號(hào)傳輸中，多通道同步處理技術(shù)同樣至關(guān)重要，特別是在實(shí)時(shí)高清視頻傳輸和多攝像機(jī)直播場(chǎng)景中。在多攝像頭拍攝的直播或賽事轉(zhuǎn)播中，各個(gè)視頻信號(hào)需要通過(guò)多通道同步處理，確保不同視角和攝像機(jī)拍攝的畫面能夠準(zhǔn)確同步，以避免畫面撕裂或延遲現(xiàn)象。多通道同步處理技術(shù)通過(guò)精確的時(shí)鐘同步和數(shù)據(jù)流協(xié)調(diào)，使得視頻信號(hào)在多個(gè)通道之間無(wú)縫對(duì)接，提升了視頻質(zhì)量和觀看體驗(yàn)[5]。

此外，多通道同步技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)壓縮效率也有重要影響。隨著5G、6G等高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，多通道同步技術(shù)需要支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲，確保多個(gè)音視頻流在高帶寬環(huán)境下能夠?qū)崟r(shí)、穩(wěn)定地同步傳輸。

6 " 結(jié)束語(yǔ)

音視頻信號(hào)處理技術(shù)在廣播行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展正驅(qū)動(dòng)著行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。編碼解碼技術(shù)的進(jìn)步、壓縮算法的優(yōu)化、人工智能的應(yīng)用以及多通道同步處理技術(shù)的推廣，顯著提升了廣播內(nèi)容的質(zhì)量和傳輸效率。隨著5G、6G等高速網(wǎng)絡(luò)的普及和智能化技術(shù)的不斷成熟，廣播行業(yè)將迎來(lái)更高效、低延遲和個(gè)性化的傳播模式。然而，技術(shù)的普及和應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，包括計(jì)算能力、數(shù)據(jù)安全和技術(shù)成本等問(wèn)題。未來(lái)，技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)需求的緊密結(jié)合，將推動(dòng)廣播工程向更高層次發(fā)展，迎接更多智能化與多元化的機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

[1] 周衛(wèi)紅.廣播電視工程中數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用[J].電子技術(shù)，

2021，50（4）：40-41.

[2] 王學(xué)齋.多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視信號(hào)處理中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)有線電視，2022（4）：85-87.

[3] 李偉.數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用研究[J].電聲技術(shù)，

2023，47（3）：4-6.

[4] 位文軍.電視錄制技術(shù)與質(zhì)量提升的對(duì)策分析[J].電子技術(shù)，2023，52（8）：214-215.

[5] 林文愛(ài).廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)分析[J].電子技術(shù)，

2023，52（8）：130-131.