嵌入音频在电视播出系统中的原理及应用嵌入音频在电视播出系统中的原理及应用.doc

嵌入音频在电视播出系统中的原理及应用 随着数字电视技术的发展，数字播控中心也成为各电视台建设的重点，这也是从模拟向数字化过渡的特殊时期，不可能从采编到播出全部实现数字化，特别是音频系统，从模拟音频到数字音频，再到数字音频的嵌入，这是一个非常繁琐的过程，下面从实际到理论就这个过程作一下介绍。音频嵌入技术在电视播出系统中的应用对于视频、伴音分离的系统，在电视信号模数转换和传输的过程中，视频和音频不同的处理方式和特点，导致视频滞后于音频，图像和声音不协调和谐的问题也显得比较明显。在电视节目播送中，视频信号制约于相应的音频信号，达到互相同步，或利用数字视频信号对数字音频信号加以携带，形成一个有机统一的整体（音频嵌入技术），同时又能安全的解出，以使众得到声画同步的完美的电视图像，是我们在数字电视播出系统设计中，极为关心的问题以我部为例，简单解释一下音频信号的流程：将模拟音频转换为AES/EBU数字音频，AES/EBU数字音频通过为了能够调节输出伴音，又将带嵌入音频的SDI信号分解成SDI视频和AES/EBU数字音频，再将AES/EBU数字音频通过一个D/A转换成模拟音频进行音量调整，然后经A/D转换成AES/EBU数字音频，再嵌入到SDI视频中输出，这是目前音频嵌入式播出系统的普遍模式。音频嵌入式电视播出系统，相对于音视频分离模式的系统，有着很多优点。一般来说，音频嵌入模式适合于较大型系统中的各种切换，达到灵活轻便。切换中的音视频的协调统一，是靠程序控制中央处理器的统一指令完成的，而中央处理器的程序设计很容易实现，运作简单、实用、可靠。对于小型系统，音频嵌入也有一定的使用价值，当然要看设备系统的性能价格比和需要而确定。 二. 数字音频信号1.AES/EBU数字音频??? 1992年，美国音频工程师协会（AES） 和欧洲广播联盟（EBU）共同制定了数字音频的接口标准，即AES/EBU数字音频格式。在这个基础上，国际电信联盟将其归纳为ITU-R BS647-2号建议书《广播演播室数字音频信号的接口》。AES/EBU的构成：由两个信号通道组成。这两个声道可作为立体声的左、右声道，可作为独立的声道，可将两声道传输同样的声音，把一个AES/EBU信号作为单声道使用。在视频领域，我们对视频的取样为8比特或10比特，而对于音频来讲，10比特是远远不够的，它不能满足声音的动态范围及信躁比的要求。因此对于音频的取样为16-24比特。每一个取样组成一个32位的副帧，前4位为通道状态识别位，指示后面的音频数据是哪一个通道的音频数据，其后4位的辅助数据（可以用它扩展AES/EBU为24比特）然后是20位的音频取样数据，音频取样数据之后是一位音频取样有效位，用来指明音频取样的比特位数是否有效。在其之后用户比特位用于携带其它信息，例如：时码。第31位为音频通道状态位，它可以携带与信号有关的重要信息：例如取样频率、声道类型、辅助比特的应用方式等，最后一位CRC奇偶效正位，用于对总的数据通道数据状态进行误码检测。2.AES/EBU数据结构（如图2）：??? 由192个副帧进一步组成一个数据帧，每一个数据帧的起始点由第一副帧的前4位的状态位来表述，即前置位表述为“Z”。而其他副帧前置位表述为代表通道状态的“X”或“Y” 3.AES/EBU数字音频的优点：??? AES/EBU数字音频信躁比高，传输质量好。是独立的音频通道，便于做音频处理（调音处理）对于75欧的AES/EBU数字音频系统，可用原有模拟视频系统替代。三. 嵌入数字音频??? 在电视领域，音频信号出现“唇音”是我们非常关注的问题。所谓的“唇音”指的是由于视频信号和音频信号传输路径不同，因此信号的延时也不同，这样就造成了声音和图像出现延时差。在分离的视、音系统中需要一些音频延时器予以克服。而在数字视频SDI的传输的同时，我们可以利用SDI信号的辅助数据区，把数字音频信号嵌入到SDI信号中一起传输，从根本上消除了的除了“唇音”问题。这也就是传输音频信号的第3种格式—嵌入音频格式。 1.嵌入数字音频的位置??? 在模拟视频中存在着行、场消隐期。在行、场消隐期内并不存在着有效图象信号。对于数字视频信号，也对应存在这样一个时间区间，这个区间被称为行、场的辅助数据区。行辅助数据区由SMPTE定义为“HANC”（Horizontal Anicillary Date），场辅助数据区由EBU定义为“VANC”（Vertical Anicillary）。我们清楚地知道，分量数字视频格式的有效行中，625/50制共有1728个取样字（525/60制为1716个取样字），其中对Y、Cb和Cr取样有1440个取样字（0～1439）。而对行消隐期间的取样可安排288个取样字（525/60制为276个取样字）。数据传送