在电台自动播出系统上使用普通声卡
北海人民广播电台
黄学强 林炳德 李敏
数字音频工作站由计算机及其操作系统、声卡和功能软件三部分构成。其中声卡是最核心的技术，功能软件是在声卡所提供的专用开发包的基础上开发的。一般来说，声卡的音频三大指标即频响、失真、信噪比必须达到广播甲级指标，在录放音同时，进行MPEG标准的压缩和解压缩运算，提供MPEG音频压缩标准1层和2层上的支持。
用于数字音频工作站的声卡决定了整个数字音频工作站的音频指标，法国DIGIGRAM公司的PCX系列声卡，音频指标高，国内很多电台都选用该系列声卡。我台也不例外，在系统中采用了PCX11+录放音频处理卡和PCX20V2单放数字频处理卡，在审听音频工作站采用一般非专业声卡。
PCX系列声卡，价格都在万元以上，有些地市级的电台就是因为这些专业声卡昂贵的价格而用不起自动播出系统。由此想到这样一个问题：在电台自动播出系统中，普通低价声卡与昂贵的专业声卡在功能应用上有什么不同？能否使用普通声卡完成电台的录制和播出工作？
先看两块声卡。声卡一，法国Digigram公司的PCX11+声卡，我台购买时近两万元，主要技术指标和特性为：
1、全双工专业声卡，提供录放音相互独立、同时双向进行的强大功能。
2、2平衡输入/2平衡输出，无数字输入输出，动态范围>96dB,
频率响应（48KHz） 20Hz-20KHz +0.6dB , 信噪比（S/N）>88 dB。
3、采样频率支持：8、11.025、16、22.05、24、32、44.1和48kHz,最大量化位数：20Bit。
4、具有实时执行的特性：在录放音同时，进行MPEG-1和MPEG-2标准的压缩和解压缩运算，提供MPEG (标准的ISO 11172-3和低采样频率的ISO 13818-3)音频压缩标准1层和2层上的支持，数据压缩格式采用 Musicam ciso/mpeg Audio stand 。
4、在DSP中可执行多重音频文件混合、电平调整、平滑移动、交叉淡出、串进串出、时间轴压缩伸展、行距换档、格式转换和频率的转换。
5、最多支持64轨录音、编辑、合成、降噪声及时间轴压缩/扩展等。
声卡二，创新公司Sb live!声卡，价格约千元，技术指标和特点如下:
1、全双工（Full Duplex）声卡，频率响应：20Hz-20KHz±0.5dB，动态范围：≥90dB，最大MIDI Channels 48
2、最大量化位数 16-bit ，最大采样频率 48 KHz，
3、理论信噪比（S/N Ratio）>96 dB，失真THD:<0.02%(1dB below clipping @1KHz)。
4、支持Line In/line out（不平衡）,数字输入/输出（S/PDIF In/Out）
5、Dolby 5.1解码
若从技术指标和特性，SB LIVE根本不能与PCX11+比。但两种声卡的技术指标均超过部颁甲级标准，Sb live!声卡也完全支持多轨制作及非线性编辑。PCX11+的技术指标虽高，但有必要要了解在电台自动播出系统上该声卡是用了哪些功能？
首先从音频压缩方式说起，MPEG(Moving Picture Experts Group)音频压缩的原理很简单，首先是利用编码技术，将源文件(多为Wave格式)重新进行编码压缩，其次是利用数据缩减，将人类听觉中的不敏感部分删除，从而达到缩小文件尺寸的目的。和所有压缩格式一样，MPEG也会造成声音的失真，所以根据需要的不同，人们又定义了不同的压缩比率。MPEG系列标准中的每个标准都是建立在前面标准的基础之上的。MPEG-1 和MPEG-2是目前成熟的广泛应用的标准。
1．MPEG-1
1993年正式推出的MPEG-1（ISO/IEC 11172）标准是用于高至1.5Mbit/s的数字存储媒体的活动图像和及其伴音的压缩编码标准，包括系统、视频、音频、一致性和参考软件五个部分。MPEG-1为了满足用户的应用需求，具有随机存取、快速正向/逆向搜索、逆向重播、视听同步、容错性等功能。
2．MPEG-2
MPEG-2（ISO/IEC 13818）标准于1994年正式推出，主要用于高清晰度视频及其音频的编码。MPEG-2解决了MPEG-1不能满足的日益增长的多媒体应用对分辨率和传输率的要求，支持固定比特率传送、可变比特率传送、随机访问、分级编码、比特流编辑等功能。MPEG-2能够提供广播级的视像和CD级的音质。MPEG-2 可以说是MPEG-1的超集，在MPEG-1的基础上附加了一些特征帧格式和编码选项。
简单来说，MPEG-2是比MPEG-1高得多的压缩标准。PCX11+声卡支持MPEG-1和MPEG-2,而SB live 声卡仅支持MPEG-1标准.
我台自动播出系统的配置情况:IBM 6563-86C(PIII 600CPU"64M内存"S3savage4显卡) + PCX11+声卡，Air2000制作软件,当系统安装好时,被告知采用MP2的音频压缩标准方式制作节目, 16bit/48kHz采样,生成文件的后缀.S48。开始时对还以为MP2标准就是MPEG-2，因为软件公司安装好软件后就开始使用了，没什么详细的书面文字的东西交给我们。 随着我们在后来使用中的不断了解知道，MPEG1是广播/电视行业的标准编码方式，压缩格式分为3层，分别是MPEG Audio Layer-1、Layer-2和Layer-3，可以分别简称为MP1、MP2、MP3。Wave是一种没有经过压缩的音乐档案格式，不失真，但是文件的尺寸非常大，基本上存储1分钟的音乐要占用10MB的空间（录音采用的非压缩的PCM线性编码，按16b/48kHz采样的立体声音频计算，每秒数据量为16b×48000×2 = 1536000b/s，即192kB/s，每分钟11.52M）。MP1和MP2分别有1∶4和1∶6～1∶8的压缩比例,MP3的压缩比率最大，可以达到1∶10～1∶12。这也就决定了MP3格式的文件存储空间最小。MP3的高压缩比是以牺牲细微的音质换来的，无疑会对音质产生一定的影响。MPEG-1压缩后的大小与录制时采用比特率有关，我们可在压缩比和压缩质量之间权衡选择。目前在音频上常使用的主要有MP2和MP3。而MP2因其帧结构的延时小，适合做比较精确的剪辑而被定为广播音频的编码标准和DAB广播的信源编码标准，即所谓的MUSICAM，编码帧延时24ms。而MP3因其更高的压缩比而适用于音乐播放，但因为其帧结构的原因，帧延时较大，不适合广播要求的精度的剪辑。所以，英夫美迪公司的节目录制工作站采用了MP2的压缩格式。
但是，MP2是属于MPEG-1里面的东西，级别较低。PCX11+声卡的技术指标虽然高，如支持MPEG-2压缩，20Bit/48K采样等，而SB live只支持MPEG-1标准，16Bit/48K采样，但在电台的自动播出系统的录制工作中，PCX11+声卡没有采用较高压缩标准和采样标准，而是只采用了16Bit/48K采样，MPEG-1中Layer 2(简称MP2)的压缩方式编辑制作和播放音频节目，而用SB Live 声卡也能完成。
请看如下实验，实验条件：电脑一台，主要配置为赛扬900CPU，256M内存，SB Live声卡，Windows 2000 Professional 操作系统，声音处理软件为豪杰解霸3000+。
从CD上先以CD抓轨的方式录制一首304秒的音乐（当然也可以以线路输入的方式录制，目的都是为了取得没有经过压缩的WAV文件），为了便于对比，增加了44.1K的采样。
| 采样频率（K） |
量化位数（Bit） |
文件名 |
文件大小（M） |
| 48 |
16 |
48.wav |
55.6 |
| 44.1 |
16 |
44.wav |
51.1 |
然后，以豪杰解霸3000+软件分别以MPEG-1中L1（MP1）、L2（MP2）、L3（MP3）的方式处理WAV文件，为了便于对比，用256K和128K比特率作对比。
| 文件名 |
比特率（K） |
采样频率（KHz） |
量化位数（Bit） |
压缩方式 |
转换时间（秒） |
新文件名 |
文件大小（M） |
| 48.wav |
256 |
48 |
16 |
L1 |
46 |
48-256-1 |
9.27 |
|
|
|
|
|
L2 |
34 |
48-256-2 |
9.27 |
|
|
|
|
|
L3 |
65 |
48-256-3 |
9.27 |
| 48.wav |
128 |
48 |
16 |
L1 |
40 |
48-128-1 |
4.63 |
|
|
|
|
|
L2 |
30 |
48-128-2 |
4.63 |
|
|
|
|
|
L3 |
76 |
48-128-3 |
4.63 |
| 44.wav |
256 |
44.1 |
16 |
L1 |
42 |
44-256-1 |
9.27 |
|
|
|
|
|
L2 |
34 |
44-256-2 |
9.27 |
|
|
|
|
|
L3 |
65 |
44-256-3 |
9.27 |
| 44.wav |
128 |
44.1 |
16 |
L1 |
40 |
44-128-1 |
4.63 |
|
|
|
|
|
L2 |
32 |
44-128-2 |
4.63 |
|
|
|
|
|
L3 |
68 |
44-128-3 |
4.63 |
从上述实验中可以看出，便宜的SB LIVE声卡也可以很方便的制作MPEG-1中各种规格的音频，且转换时间也不长。而在音频的编辑制作方面，一般的电脑与前几年相比，运行速度已提高不少，P3 900M以上电脑已能轻松实时处理不压缩的WAV文件。
为进一步进行对比，从自动播出系统上选一段用PCX11+声卡制好的音乐，文件名为M01788.S48，文件大小为9.26K，录制时采样频率为48K，256K。用winamp V5.03播放此文件，可播出，查看这个文件的属性，显示为长度: 296 秒，MPEG 1.0 layer 2，256kbit，48000Hz，立体声，与实际制作情况是相符的。
为查看用豪杰解霸3000+软件制作出来的文件是否能在自动播出系统录制站上处理，把上述文件分别在录制站中用文件导入，结果如下：
| 比特率（K） |
采样频率（KHz） |
量化位数（Bit） |
压缩方式 |
文件名 |
文件大小（M） |
结果 |
| 256 |
48 |
16 |
L1 |
48-256-1 |
9.27 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L2 |
48-256-2 |
9.27 |
直接读出 |
|
|
|
|
L3 |
48-256-3 |
9.27 |
不能读出 |
| 128 |
48 |
16 |
L1 |
48-128-1 |
4.63 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L2 |
48-128-2 |
4.63 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L3 |
48-128-3 |
4.63 |
不能读出
|
| 256 |
44.1 |
16 |
L1 |
44-256-1 |
9.27 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L2 |
44-256-2 |
9.27 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L3 |
44-256-3 |
9.27 |
不能读出 |
| 128 |
44.1 |
16 |
L1 |
44-128-1 |
4.63 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L2 |
44-128-2 |
4.63 |
格式转换后可读出 |
|
|
|
|
L3 |
44-128-3 |
4.63 |
不能读出 |
直接读出说明格式是一样的；格式需转换则说明格式不一致，但也支持该格式；不能读出则是不支持该格式. 从上述数据中可以得出以下结论：
1、自动播出系统制作的音频是以256K/16bit/48k MPEG采样，以MPEG-1的L2方式压缩处理的。与SB LIVE的以MPEG-1的L2方式制作出来的音频是一样的，经实验证明，两块声卡制作出的S48音频文件可互相对调编辑和播出使用。
2、PCX11+声卡支持MPEG-1的L1、L2压缩方式，但不支持L3（MP3）压缩方式，这个特性与其说明书上的“PCX11+具有实时执行的特性：在录放音同时，进行MPEG-1和MPEG-2标准的压缩和解压缩运算，提供MPEG (标准的ISO 11172-3和低采样频率的ISO 13818-3)音频压缩标准1层和2层上的支持”是一致的。而SB LIVE声卡支持MPEG-1的L1、L2、L3压缩方式。其实，MPEG-1的L3（MP3）也是一种十分实用的压缩方式，市面上有很多音乐就是用MP3的格式录制的。但由于用44.1K、128K的方式录制，压缩太大，音质一般。
由此可见，自动播出系统录制站上用的是专用的录制界面和程序，PCX11+声卡也是较好的声卡，但只是采用MPEG 1.0 layer 2 256kbit 48000Hz 立体声录制方式来录制节目，而这个参数用一般的声卡也能做到，只是一般的声卡目前没有人去开发专用的录制程序和数据库。但在播出站上，普通声卡无疑是完全能实时完成解压播放的功能的。所以得出结论，对于一般的地市级电台来说，在电台自动播出系统的录制站和播出站上使用普通声卡是可行的。下面的实际应用可说明问题。
某县电台，采用湖南某公司的自动播出系统，此系统的录制站和播出站采用的硬件为P4 2.6G CPU/256M内存/80G硬盘/MAYA PRO声卡。 MAYA Pro声卡的主要技术指标和特性为： AUDIOTRAK MAYA Pro/2进/2出模拟/S/PDIF光纤数字输出/18Bit A/D转换/20Bit D/A转换/E-WDM驱动支持ASIO2.0/DirectSound/GSIF/MME/3ms(ASIO)/1.5ms(Sonar)/PCI，这是一款800元的声卡，由于录制站和播出站的电脑速度较快，可以轻松实时处理不压缩的WAV文件，在编辑处理好WAV文件之后，利用软件可以就可把WAV文件转换为MPEG-1的L1、L2、L3三种方式之一，费时也不长。并且还支持市面上流行的MP3软件，MP3在地市级的电台还是可以用的，毕竟比一般的磁带的音质还是好多了。播出站可以播放MP1、MP2、MP3文件。说明在自动播出系统上用普通声卡是可行的。
综上所述，虽然一般的声卡在MPEG-1的处理上是没什么问题的，但与专业的声卡相比，在输入输出接口电路上没有那么多的接口方式，如平衡输入、输出等，且这些接口电路的声音指标也不如专业声卡的高。专用的录制软件及音频处理软件也没有开发出来。但这些都不是很大的问题，是我们的开发人员可以做的。目前，我国有很多的地市级电台来用不起法国Digigram生产的PCX系列音频卡,用普通声卡来代替是可行的。同时，我们希望国产的、性能优良的专业声卡能早日出现。