淺談電視系統中的音頻加解嵌技術

摘　要:闡述了電視系統中的音頻嵌入技術,音視頻信號標準,嵌入格式和加解嵌在電視系統中的應用。通過使用音頻嵌入技術,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量,解決了音視頻信號傳輸中不同步的問題,實現了音視頻無損耗傳輸,提高了電視節目的質量。

　　0　引言：

　　隨著電視事業的飛速發展,數字電視技術也得到了突飛猛進的發展。在電視信號模數轉換和傳輸的過程中,視頻信號和音頻信號的處理方式和特點有著明顯的差異,導致數字視頻滯后于數字音頻。表現為國家和聲音不同步。

　音頻嵌入技術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所需的硬件開銷和音視頻信號的路由策略,并可實現音頻和視頻的同步傳輸與播放。

　　本文以SMPTE 259M標準定義的SD I ( Serial DIGItal In2ter—face)信號作為數字視頻標準,其最大優點就是提供了大量的輔助數據區(An—cillary Data Space) ,可以用來嵌入音頻信號以及其他有用信號。現有視頻格式的輔助數據區可容納最多16個通道的音頻數據,足以滿足當前電視系統的絕大多數需要。

　　　1　數字音視頻標準：

　　1. 1　AES/EBU數字音頻信號：

　　AES/EBU標準的串行數字音頻信號可以傳輸2個通道( channel)的音頻數據, 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) ,每幀數據包含2個32 bit的子幀,對應于2個通道音頻的各1個采樣。每個子幀都由4 bit前導碼、4 bit輔助數據、20 bit音頻數據和4 bit其他數據組成,依照標準能夠支持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的輔助數據用于容納音頻采樣字中超出20 bit的部分。當音頻字長為21～24 bit時,第4 bit是最低有效位。當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、用戶數據位、信道狀態位和奇偶校驗位。

　　在連續的AES/EBU串行音頻數據流中,音頻幀被進一步組織為192幀的數據包,數據包的第1幀中第1個子幀的前導碼為Z,其余所有的子幀l和子幀2的前導碼分別為X和Y。1個數據包中2個音頻通道的信道狀態位分別被組裝成192 bit的數據組,這一數據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的重要信息,并指出了用戶數據位的格式信息。