音頻嵌入技術(shù)在演播室系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 軍

（作者單位：蚌埠廣播電視臺(tái)技術(shù)部）

音頻嵌入技術(shù)在演播室系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 軍

（作者單位：蚌埠廣播電視臺(tái)技術(shù)部）

摘 要：隨著嵌入技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)應(yīng)用嵌入技術(shù)也越來(lái)越廣泛，而演播室在錄制節(jié)目時(shí)需要視頻和音頻同步傳輸，而要實(shí)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(guò)一根視頻線將視頻信號(hào)和音頻信號(hào)合在一起同時(shí)傳輸，這樣不僅音視頻信號(hào)傳輸?shù)牟煌絾?wèn)題得到解決，而且音視頻信號(hào)還能無(wú)損耗精準(zhǔn)的傳輸，并且音視頻還能同時(shí)播放。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻信號(hào)；嵌入音頻；嵌入音頻應(yīng)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(yīng)用也越來(lái)越廣泛。嵌入音頻的應(yīng)用使音視頻的傳輸問(wèn)題得到很好的解決。2011年新廣電中心應(yīng)用視頻嵌入技術(shù)建設(shè)標(biāo)清演播室并且進(jìn)行使用，這套系統(tǒng)承擔(dān)了集團(tuán)大部分頻道的錄制。本文將詳細(xì)描述音頻嵌入和其在錄制系統(tǒng)中的使用，通過(guò)一根視頻線將音頻信號(hào)和視頻信號(hào)結(jié)合在一起進(jìn)行傳輸，使其既能節(jié)省材料傳輸成本又能達(dá)到很好的音視頻同時(shí)播放效果。

1 音頻嵌入技術(shù)

1.1 數(shù)字標(biāo)清信號(hào)

聲音就是人耳所能識(shí)別的音頻信號(hào)，通常我們所知道的聲音屬于模擬信號(hào)，抽取模擬聲波上一定范圍的幅度值，將這些幅度值進(jìn)行編碼，就能實(shí)現(xiàn)聲音從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)。標(biāo)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(jì)算公式：SNR=（6.02 x n）+1.76（dB），其中“n”是取樣的每個(gè)值的量化比特?cái)?shù)。數(shù)字音頻信號(hào)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(hào)的傳輸方式是以SDI傳輸模式傳輸。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)志和結(jié)束標(biāo)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(gè)字的輔助數(shù)據(jù)區(qū)。視頻對(duì)應(yīng)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(huì)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(wèn)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(hào)的數(shù)據(jù)包，按照SMPTE272M的規(guī)定加嵌標(biāo)清的SDI視頻，20bit或24bit的數(shù)字音頻可以加嵌到視頻信號(hào)中，一組20bit的數(shù)字音頻加嵌時(shí)，輔助區(qū)域中的數(shù)據(jù)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包，而一組24bit的數(shù)字音頻加嵌時(shí)，輔助數(shù)據(jù)中是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包和一個(gè)音頻的擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)，輔助數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的音頻數(shù)據(jù)信號(hào)主要用于數(shù)據(jù)包的傳送，每個(gè)數(shù)據(jù)包都有標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)一般作為信號(hào)傳輸?shù)拇_認(rèn)標(biāo)志，只有這種標(biāo)識(shí)才能得到接收端的認(rèn)可，接收端才能正常的接收，而輔助數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)通常是三個(gè)：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?yàn)橛脩舻臄?shù)據(jù)自最多有255個(gè)，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(shí)現(xiàn)音頻嵌入。音頻數(shù)據(jù)通過(guò)音頻控制包、音頻數(shù)據(jù)包和擴(kuò)展數(shù)據(jù)包這三種。一個(gè)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(dāng)視頻進(jìn)行切換時(shí)它才傳輸一次。

2 嵌入音頻應(yīng)用

演播室一般由信號(hào)源、切換臺(tái)、調(diào)音臺(tái)、記錄設(shè)備等組成。信號(hào)源的視頻信號(hào)通過(guò)切換臺(tái)與調(diào)音臺(tái)共同輸出到專門的設(shè)備中進(jìn)行加嵌；而實(shí)際使用中，音頻的嵌入是用專門的模塊化設(shè)備進(jìn)行加嵌。

數(shù)字系統(tǒng)中的音視頻除了主要的設(shè)備還有很多輔助設(shè)備，這些輔助設(shè)備在信號(hào)的傳輸處理中很有可能發(fā)生信號(hào)的延時(shí)，而音視頻的設(shè)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(tái)，并且音頻的延遲要比視頻延遲小。現(xiàn)實(shí)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(jué)不同。在系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)音臺(tái)有獨(dú)立的輸入輸出和對(duì)不同路數(shù)的延遲量進(jìn)行調(diào)整，再用上音頻延時(shí)器，這樣可以補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過(guò)程中的延時(shí)，使標(biāo)清信號(hào)在輸出時(shí)達(dá)到聲畫同步。

3 結(jié)語(yǔ)

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(yīng)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(guò)選取相應(yīng)的音頻嵌入來(lái)實(shí)現(xiàn)音視頻傳輸時(shí)無(wú)耗損、有效地到達(dá)相應(yīng)的終端設(shè)備，從而解決了音視頻不同步的問(wèn)題并且大大提高了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。在國(guó)內(nèi)，福建廣電已經(jīng)先后建立了高標(biāo)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(hào)都通過(guò)控制中心來(lái)控制實(shí)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(yuǎn)，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(jìn)行傳輸，就可以減少信號(hào)的數(shù)據(jù)丟失還節(jié)約成本，還能保證音視頻同時(shí)播放。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，可以很好地解決演播室和控制中心的信號(hào)傳送問(wèn)題。大型現(xiàn)場(chǎng)直播或者轉(zhuǎn)播時(shí)外接的信號(hào)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(yīng)用音頻嵌入技術(shù)能夠很好地將數(shù)字音頻信號(hào)結(jié)合在一起解決聲音和圖畫不同步問(wèn)題。音頻嵌入技術(shù)也應(yīng)用于高清方面，很多電視臺(tái)的高清演播室都應(yīng)用了音頻加嵌技術(shù)。