嵌入音频在电视播出系统中的原理及应用

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1、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。一.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

2、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，以使观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。以我们部门为例，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数字音频通过板卡嵌入到SDI数字视频当中，10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

3、，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-R10BS647-2号建议书《广播演播室数字音频

4、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

5、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

6、的AES/EBU数字音频系统，可用原有模拟视频系统替代。10三.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

7、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（活动图像和电视工程师协会）定义为“HANC”（HorizontalAnicillaryDate），场辅助数据区由EBU定义为“VANC”（Vertical10Anicillary）。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