淺談電視系統(tǒng)中的音頻加解嵌技術(shù)

摘　要:闡述了電視系統(tǒng)中的音頻嵌入技術(shù),音視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn),嵌入格式和加解嵌在電視系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過(guò)使用音頻嵌入技術(shù),大大降低了電視信號(hào)的傳輸成本,提高了音頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量,解決了音視頻信號(hào)傳輸中不同步的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了音視頻無(wú)損耗傳輸,提高了電視節(jié)目的質(zhì)量。

　　0　引言：

　　隨著電視事業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字電視技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在電視信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)倪^(guò)程中,視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的處理方式和特點(diǎn)有著明顯的差異,導(dǎo)致數(shù)字視頻滯后于數(shù)字音頻。表現(xiàn)為國(guó)家和聲音不同步。

　音頻嵌入技術(shù)使以往必須分開(kāi)傳送的音頻和視頻信號(hào)可合并在一根視頻電纜中傳輸,從而大大簡(jiǎn)化了演播室中音視頻互聯(lián)所需的硬件開(kāi)銷(xiāo)和音視頻信號(hào)的路由策略,并可實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的同步傳輸與播放。

　　本文以SMPTE 259M標(biāo)準(zhǔn)定義的SD I ( Serial DIGItal In2ter—face)信號(hào)作為數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn),其最大優(yōu)點(diǎn)就是提供了大量的輔助數(shù)據(jù)區(qū)(An—cillary Data Space) ,可以用來(lái)嵌入音頻信號(hào)以及其他有用信號(hào)。現(xiàn)有視頻格式的輔助數(shù)據(jù)區(qū)可容納最多16個(gè)通道的音頻數(shù)據(jù),足以滿(mǎn)足當(dāng)前電視系統(tǒng)的絕大多數(shù)需要。

　　　1　數(shù)字音視頻標(biāo)準(zhǔn)：

　　1. 1　AES/EBU數(shù)字音頻信號(hào)：

　　AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)字音頻信號(hào)可以傳輸2個(gè)通道( channel)的音頻數(shù)據(jù), 2個(gè)通道既可以是來(lái)自同一聲音源的立體聲信號(hào),也可以是完全不同的兩路單音頻信號(hào)。AES/EBU音頻信號(hào)的最小傳輸單位是長(zhǎng)度為64 bit 的幀( flame) ,每幀數(shù)據(jù)包含2個(gè)32 bit的子幀,對(duì)應(yīng)于2個(gè)通道音頻的各1個(gè)采樣。每個(gè)子幀都由4 bit前導(dǎo)碼、4 bit輔助數(shù)據(jù)、20 bit音頻數(shù)據(jù)和4 bit其他數(shù)據(jù)組成,依照標(biāo)準(zhǔn)能夠支持48 kHz, 44. 1 kHz, 32 kHz 3種采樣率以及16～24 bit的采樣字長(zhǎng)。子幀格式見(jiàn)圖1。

圖1　AES/EBU串行音頻的幀格式

　　在1個(gè)子幀中, 4 bit的輔助數(shù)據(jù)用于容納音頻采樣字中超出20 bit的部分。當(dāng)音頻字長(zhǎng)為21～24 bit時(shí),第4 bit是最低有效位。當(dāng)20 bit的編碼字長(zhǎng)足夠使用時(shí), 8～27 bit為取樣碼, 4～7 bit是輔助取樣位。V,U, C, P分別為有效位、用戶(hù)數(shù)據(jù)位、信道狀態(tài)位和奇偶校驗(yàn)位。

　　在連續(xù)的AES/EBU串行音頻數(shù)據(jù)流中,音頻幀被進(jìn)一步組織為192幀的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包的第1幀中第1個(gè)子幀的前導(dǎo)碼為Z,其余所有的子幀l和子幀2的前導(dǎo)碼分別為X和Y。1個(gè)數(shù)據(jù)包中2個(gè)音頻通道的信道狀態(tài)位分別被組裝成192 bit的數(shù)據(jù)組,這一數(shù)據(jù)組給出了諸如音頻取樣字長(zhǎng)、取樣頻率之類(lèi)與音頻信號(hào)有關(guān)的重要信息,并指出了用戶(hù)數(shù)據(jù)位的格式信息。