音頻嵌入技術(shù)在演播室系統(tǒng)中的應用

李 軍

（作者單位：蚌埠廣播電視臺技術(shù)部）

音頻嵌入技術(shù)在演播室系統(tǒng)中的應用

李 軍

（作者單位：蚌埠廣播電視臺技術(shù)部）

摘 要：隨著嵌入技術(shù)的發(fā)展，各個行業(yè)應用嵌入技術(shù)也越來越廣泛，而演播室在錄制節(jié)目時需要視頻和音頻同步傳輸，而要實現(xiàn)視頻和音頻的同步傳輸就需要音頻嵌入技術(shù)。音頻嵌入技術(shù)就是通過一根視頻線將視頻信號和音頻信號合在一起同時傳輸，這樣不僅音視頻信號傳輸?shù)牟煌絾栴}得到解決，而且音視頻信號還能無損耗精準的傳輸，并且音視頻還能同時播放。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻信號；嵌入音頻；嵌入音頻應用

隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視技術(shù)也慢慢興起，而數(shù)字電視要想正常觀看離不開演播室的錄制和播出，錄制和播出的系統(tǒng)中嵌入音頻技術(shù)的應用也越來越廣泛。嵌入音頻的應用使音視頻的傳輸問題得到很好的解決。2011年新廣電中心應用視頻嵌入技術(shù)建設標清演播室并且進行使用，這套系統(tǒng)承擔了集團大部分頻道的錄制。本文將詳細描述音頻嵌入和其在錄制系統(tǒng)中的使用，通過一根視頻線將音頻信號和視頻信號結(jié)合在一起進行傳輸，使其既能節(jié)省材料傳輸成本又能達到很好的音視頻同時播放效果。

1 音頻嵌入技術(shù)

1.1 數(shù)字標清信號

聲音就是人耳所能識別的音頻信號，通常我們所知道的聲音屬于模擬信號，抽取模擬聲波上一定范圍的幅度值，將這些幅度值進行編碼，就能實現(xiàn)聲音從模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號。標清演播室的數(shù)字音頻系統(tǒng)的信噪比（SNR）一般為20位或24位，信噪比計算公式：SNR=（6.02 x n）+1.76（dB），其中“n”是取樣的每個值的量化比特數(shù)。數(shù)字音頻信號支持采樣頻率33 kHz、44.1 kHz、48 kHz按照特殊的格式嵌入到數(shù)據(jù)的輔助區(qū)域。

現(xiàn)在大部分的數(shù)字電視信號的傳輸方式是以SDI傳輸模式傳輸。我國的標準電視格式是625/50i，刷新頻率為50 Hz，SDI的碼率是270 MHz。數(shù)據(jù)傳輸中，每行的數(shù)據(jù)消隱期間是一致的，數(shù)據(jù)的開始標志和結(jié)束標志可以用“SAV（有效視頻起始）”和“EAV（有效視頻終止）”表示，在起始和結(jié)束之間可以放置288個字的輔助數(shù)據(jù)區(qū)。視頻對應的消隱段中可以插入數(shù)字化視頻中的輔助數(shù)據(jù)，這樣各輔助數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)就會均勻的嵌入到音頻數(shù)據(jù)中，從而解決敏感的圖像和聲音不一致的問題。

1.2 AES數(shù)字音頻

一種由前置碼、輔助數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)組成的AES音頻信號的數(shù)據(jù)包，按照SMPTE272M的規(guī)定加嵌標清的SDI視頻，20bit或24bit的數(shù)字音頻可以加嵌到視頻信號中，一組20bit的數(shù)字音頻加嵌時，輔助區(qū)域中的數(shù)據(jù)是一個標準的數(shù)據(jù)包，而一組24bit的數(shù)字音頻加嵌時，輔助數(shù)據(jù)中是一個標準數(shù)據(jù)包和一個音頻的擴展數(shù)據(jù)包。

1.3 分量數(shù)字視頻

分量數(shù)字視頻同樣遵循SMPTE272M定義的嵌入音頻的標準，輔助數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的音頻數(shù)據(jù)信號主要用于數(shù)據(jù)包的傳送，每個數(shù)據(jù)包都有標識，數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)標識一般作為信號傳輸?shù)拇_認標志，只有這種標識才能得到接收端的認可，接收端才能正常的接收，而輔助數(shù)據(jù)包的標識通常是三個：000h、3FFh、3FFh。數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的音頻數(shù)據(jù)一般在輔助區(qū)的EAV和SAV之間，緊鄰EAV放置，不能隨便放置，因為用戶的數(shù)據(jù)自最多有255個，如果不是一種數(shù)據(jù)包可以分別放置在別的輔助數(shù)據(jù)區(qū)。

1.4 音頻數(shù)據(jù)包格式

AES數(shù)字音頻是按照一定格式將數(shù)據(jù)打包嵌入到輔助數(shù)據(jù)區(qū)實現(xiàn)音頻嵌入。音頻數(shù)據(jù)通過音頻控制包、音頻數(shù)據(jù)包和擴展數(shù)據(jù)包這三種。一個待嵌入的音頻組分4路，而每組都有屬于自己的控制包，并且它排在其他的音頻包前面，當視頻進行切換時它才傳輸一次。

2 嵌入音頻應用

演播室一般由信號源、切換臺、調(diào)音臺、記錄設備等組成。信號源的視頻信號通過切換臺與調(diào)音臺共同輸出到專門的設備中進行加嵌；而實際使用中，音頻的嵌入是用專門的模塊化設備進行加嵌。

數(shù)字系統(tǒng)中的音視頻除了主要的設備還有很多輔助設備，這些輔助設備在信號的傳輸處理中很有可能發(fā)生信號的延時，而音視頻的設備產(chǎn)生的延遲量是不相同的，這其中延遲較大的就是切換臺，并且音頻的延遲要比視頻延遲小。現(xiàn)實中，聲畫不同步主要是1幀、2幀、3幀傳輸不同的人，看音視頻的感覺不同。在系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)音臺有獨立的輸入輸出和對不同路數(shù)的延遲量進行調(diào)整，再用上音頻延時器，這樣可以補償信號在傳輸過程中的延時，使標清信號在輸出時達到聲畫同步。

3 結(jié)語

嵌入音頻技術(shù)趨近于成熟，而嵌入音頻技術(shù)在數(shù)字電視廣播中應用很廣泛：電視節(jié)目錄制播出、衛(wèi)星傳送、光纜傳輸。新的演播室系統(tǒng)經(jīng)過選取相應的音頻嵌入來實現(xiàn)音視頻傳輸時無耗損、有效地到達相應的終端設備，從而解決了音視頻不同步的問題并且大大提高了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。在國內(nèi)，福建廣電已經(jīng)先后建立了高標清的演播室，這些演播室將用于各種電視節(jié)目的錄制播出。而這些演播室的音視頻信號都通過控制中心來控制實現(xiàn)。不在同一樓層的頻道演播室，播控中心距離演播室又遠，用傳統(tǒng)的音視頻技術(shù)連接很繁瑣，如果采用現(xiàn)在的嵌入音頻技術(shù)進行傳輸，就可以減少信號的數(shù)據(jù)丟失還節(jié)約成本，還能保證音視頻同時播放。應用這項技術(shù)，可以很好地解決演播室和控制中心的信號傳送問題。大型現(xiàn)場直播或者轉(zhuǎn)播時外接的信號很多，根據(jù)具體情況借助嵌入音視頻技術(shù)是最好的選擇。電視節(jié)目的錄制應用音頻嵌入技術(shù)能夠很好地將數(shù)字音頻信號結(jié)合在一起解決聲音和圖畫不同步問題。音頻嵌入技術(shù)也應用于高清方面，很多電視臺的高清演播室都應用了音頻加嵌技術(shù)。