電視廣播中的音頻嵌入技術（1）
2019-11-04 23:07:13
供稿：網友
電視廣播中的音頻嵌入技術（1）
前言
天津電視臺的全數字音頻嵌入（EMBEDDED AUDIO）電視節目播出中心，自1997年開始籌建，于1998年10月1日正式啟用運行。三年多的播出實踐，充分地體現了電視播出中心數字化的優越性：系統合理、設備穩定、實時播出、準確無誤、圖象透亮、音質美麗、傳輸無損，達到了預期要求。
新建的電視播出中心由三個節目分控（節目播控機房）和播出總控（節目調度機房），以及節目傳輸機房和計劃中的直播間組成。分別承擔我臺三個頻道自辦節目的播放、調度和傳輸，以及衛星節目的接收與資料的錄制。包括一個預留播控機房，總面積約有550平方米。
在電視設備由模擬方式向數字化過渡的當今，新建電視播出中心必須搞好定位。首先要保證電視播出的安全優質，還要遵循客觀規律，提倡科學、先進、完善、可行。經過一年多的外出調研、方案論證，以及設備選型和安裝調試，建成了全數字電視播出中心，任何電視信號或電視節目磁帶，進入系統后，均實現數字化的處理和傳輸。為了適應模擬電視和數字電視并存的現狀，在播出中心的構成中，本著不再添置模擬電視設備的原則，利用了部分原有的模擬設備，處理外來的模擬電視信號，經相應的轉換設備，與數字系統相通播出，這樣無論是模擬信號還是數字信號，都各有各的歸宿，在系統中達到“連鎖互補”。在實現播出中心全數字化的同時，為保證電視圖象和伴音的協調一致，本著科學審慎的態度，敢于創新的精神，采用了音頻嵌入新技術，開創了在電視播出系統中使用的先例，取得了很好的效益。
一、 音頻嵌入技術在電視 播出系統中的應用
1、 電視播出系統采納音頻嵌 入技術的提出
隨著電視數字理論日趨發展，數字電視設備的逐步深化，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，有著不同的差異，導致數字視頻滯后于數字音頻，表現在圖象和聲音不協調和諧的問題也顯得明顯起來。
在電視節目播送中，視頻信號制約于相應的音頻信號，達到互相同步，或利用數字視頻信號對數字音頻信號加以攜帶，形成一個有機統一的整體（音頻嵌入技術），是我們在數字電視播出系統設計中，極為關心的問題，以使受眾得到聲畫同步的完美的電視圖象。
2、 數字化的電視播出和節目傳輸中圖象伴音協調一致的實現
（1）數字音頻信號加以延時，實現音視頻的相對協調
數字電視系統中視頻和音頻的延時差，可以通過實地測量，在系統中添置相應的音頻延時器，達到音視頻的協調一致，這是最簡易的辦法。數字音頻延時器有人工預調諧和隨視頻信號的變化自動控制兩種，一般在音視頻信號分離的系統中采用。 （2）采用多工復用技術，使音視頻信號有機統一
電視視頻信號的模數轉換方式，隨模擬信號的構成不同（指復合和分量方式），而有一定的差異，數字拾取后的數據傳輸方式也有并行和串行之分，但都有一個共同的特征，那就是在共同的部位，如視頻數字信號的行消隱期間，空余的空間可攜帶數字信息，在這個空間里，根據不同方式，把數字音頻和其他輔助數據加以攜帶傳送。對于數字視頻信號來說，數字音頻和輔助數據按規定位置相嵌于其身，可稱為音頻嵌入。
3、 音頻嵌入技術在電視播出 系統中的實現
（1）音頻嵌入技術在電視播出系統中的實施方案
如圖1所示。通過矩陣開關選擇的兩路音頻嵌入SDI（Serial digital interface）信號，（A1、B1）送至視頻處理器作混合或特技切換處理，同樣的兩路（A2、B2）經解嵌處理的數字音頻信號，送至音頻處理器作相應的變換，處理后的視頻信號和音頻信號，再按初始的相對時間關系，在嵌入器中重新將音頻信號嵌入。這里要說明的是，整個的處理過程，都是在控制數據處理器的指令下進行工作，以保證時間關系的準確無誤。
（2）播控切換臺的選擇
具有處理嵌入音頻的數字分量串行視頻數據流信號（SDI）功能。具有完善的視頻處理、音頻處理和靈活的加嵌、解嵌設施，并能達到音視頻的統一和諧。適用于電視節目播出使用。要求結構簡單適用，能夠實現電視節目播出自動化。
4、 電視節目播出系統方案比較
（1）系統設備設置
根據中華人民共和國廣播電影電視行業標準（GY/T165-2000）《電視中心播控系統數字播出通路技術指標和測量方法》第3、2節數字播出通路（digital transmit channel）規定，數字播出通路是指播控系統中的數字視頻、音頻信號通路，即從數字信號源（錄像機等）、數字分配矩陣、應急切換器、數字切換臺（處理器等），到數字信號分配放大器（含無壓縮數字信號傳輸電纜）的通路。
一般的播控系統是指各種源信號控制處理形成的電視節目播出信號的設備系統總成。為了實現數字電視節目信號的音視頻協調一致，針對電視信號的數字化處理和傳輸的特點，數字音頻信號需加延時器才得以實現。而采用音頻嵌入方式的設備系統，在系統的設備構成中，就無需設置音頻系統。
（2）設備系統簡化
采用音頻嵌入方式的電視播出系統，相對于配有雙伴音系統（視頻系統，伴音①系統，伴音②系統）的電視播出系統，可以說省掉兩套切換開關、處理和分配放大等設備，及相應連接電纜、連接器，故障機率相對減少；也就大大地提高電視播出的安全系數。
（3）節省設備投資 減少了兩套音頻設備系統和相應的延時器，將節省主要設備投資的2/3。
采用配有音頻嵌入功能的放像機，還要對個別的外來信號配備少量的音頻嵌入設備，以及供監聽監看的解嵌設備，又要增加部分投資。對線纜和接插件有嚴格的要求，這是數字系統必要的。
從總投資來看，播控系統設備，有減少也有增加，可節省一半左右的造價。
（4）問題
在電視設備模擬模式和數字模式并存的當今，就會有數字電視信號必須通過數模轉換，才能在常規的監測系統中監聽監看。在電視設備發展進步中，數模轉換裝置，可在監視設備中內藏，也可外設。
采用音頻嵌入的數字電視系統中的電視信號，必須通過解嵌設施，才能分別看到圖象聽到聲音。
總之，音頻嵌入式電視播出系統，相對系統的音視頻分離模式，是有著很多優點，方案是可取的。一般來說，音頻嵌入模式適合于較大型系統中的各種切換，達到靈活輕便。切換中的音視頻的協調統一，是靠程序控制中心處理器的統一指令完成的，而中心處理器的程序設計很輕易實現，運作簡單、實用、可靠，在天津電視臺的三年多使用實踐中予以證實。對于小型系統，音頻嵌入也有一定的使用價值，當然要看設備系統的性能價格比和需要而確定。
