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。通過使用音頻嵌入技術(shù),大大降低了電視信號的傳輸成本,提高了音頻信號的傳輸質(zhì)量,解決了音視頻信號傳輸中不同步的問題,實現(xiàn)了音視頻無損耗傳輸,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。在電視信號模數(shù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)倪^程中,視頻信號和音頻信號的處理方式和特點有著明顯的差異,導(dǎo)致數(shù)字視頻滯后于數(shù)字音頻。表現(xiàn)為國家和聲音不同步。

　音頻嵌入技術(shù)使以往必須分開傳送的音頻和視頻信號可合并在一根視頻電纜中傳輸,從而大大簡化了演播室中音視頻互聯(lián)所需的硬件開銷和音視頻信號的路由策略,并可實現(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)信號作為數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn),其最大優(yōu)點就是提供了大量的輔助數(shù)據(jù)區(qū)(An—cillary Data Space) ,可以用來嵌入音頻信號以及其他有用信號。現(xiàn)有視頻格式的輔助數(shù)據(jù)區(qū)可容納最多16個通道的音頻數(shù)據(jù),足以滿足當(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：

　　AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)字音頻信號可以傳輸2個通道( channel)的音頻數(shù)據(jù), 2個通道既可以是來自同一聲音源的立體聲信號,也可以是完全不同的兩路單音頻信號。AES/EBU音頻信號的最小傳輸單位是長度為64 bit 的幀( flame) ,每幀數(shù)據(jù)包含2個32 bit的子幀,對應(yīng)于2個通道音頻的各1個采樣。每個子幀都由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。子幀格式見圖1。

圖1　AES/EBU串行音頻的幀格式

　　在1個子幀中, 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)音頻字長為21～24 bit時,第4 bit是最低有效位。當(dāng)20 bit的編碼字長足夠使用時, 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、用戶數(shù)據(jù)位、信道狀態(tài)位和奇偶校驗位。

　　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個數(shù)據(jù)包中2個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、取樣頻率之類與音頻信號有關(guān)的重要信息,并指出了用戶數(shù)據(jù)位的格式信息。