劉超

摘 ?要：文章主要介紹了數(shù)字音頻技術(shù)目前狀況、原理及常用標(biāo)準(zhǔn)，就數(shù)字音頻嵌入及音頻格式等數(shù)字音頻的接口協(xié)議以及關(guān)鍵技術(shù)作出初步探討。

關(guān)鍵詞：音頻嵌入;數(shù)字音頻;廣播工程

音頻技術(shù)始于1877年美國(guó)愛(ài)迪生發(fā)明圓筒留聲機(jī)，至今已有百余年。而在前一百年期間，一直是以模擬音頻技術(shù)（AnalogueAudio Technique）為主的。1953年日本等國(guó)開(kāi)始研制數(shù)字錄音機(jī)，直到1977年日本市場(chǎng)上開(kāi)始出售與Betamax型家用錄像機(jī)配合的PCM（Pulse Code Modulation：脈沖編碼調(diào)制）聲頻適配器，才實(shí)現(xiàn)了數(shù)字錄音。音頻技術(shù)在經(jīng)歷了整整一百個(gè)年頭后，開(kāi)始進(jìn)入了數(shù)字音頻技術(shù)（Digital Audio Technique）的嶄新階段。通過(guò)3O多年的發(fā)展，數(shù)字音頻技術(shù)得到不斷改善和提升，并廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視、數(shù)字音頻廣播、數(shù)字電影院、激光視盤(pán)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)流媒體、IPTV及移動(dòng)多媒體等領(lǐng)域。我們面對(duì)著數(shù)字音頻技術(shù)在廣播影視領(lǐng)域的美好前景，作為從事廣播電視行業(yè)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)于了解和掌握數(shù)字音頻技術(shù)及目前狀況都是非常必要的。

一、數(shù)字音頻的基本原理及常用標(biāo)準(zhǔn)

首先作為模擬信號(hào)的自然界聲音，準(zhǔn)確的說(shuō)是一種機(jī)械波，論法學(xué)教育的培養(yǎng)目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)這種機(jī)械波在幅度和時(shí)間上是發(fā)生連續(xù)的變化。所謂的數(shù)字化就是將這種連續(xù)的模擬信號(hào)變換為離散的脈沖數(shù)據(jù)的過(guò)程，目前通常是通過(guò)PCM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將時(shí)間、幅度上都連續(xù)變化的模擬信號(hào)變換為時(shí)間、幅度上都離散的數(shù)字信號(hào)，完成這一過(guò)程的三個(gè)關(guān)鍵步驟就是采樣、量化與編碼。通過(guò)圖1可說(shuō)明：每隔固定的時(shí)間采集一次信號(hào)樣值就是采樣;將采集的樣值用“0”和“l(fā)”的方式表示被稱(chēng)作量化;對(duì)量化以后信號(hào)的表示形式的規(guī)定則被稱(chēng)為編碼，經(jīng)過(guò)編碼后的信號(hào)就可轉(zhuǎn)換成為十分便干存儲(chǔ)、傳輸且更為安全可靠、不易受損害的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字音頻技術(shù)主要包括數(shù)字音頻信號(hào)的采集、信源編碼、信號(hào)傳輸、壓縮編碼、存儲(chǔ)、播出等環(huán)節(jié)及主要技術(shù)。

二、數(shù)字廣播電視節(jié)目制播系統(tǒng)的音頻AES/EBU接口協(xié)議

Audio Engineering SOciety/EurOpeanBroadcast Union（音頻工程師協(xié)會(huì)/歐洲廣播聯(lián)盟）足接El協(xié)議AES/EBU的全稱(chēng)。很多專(zhuān)業(yè)，一播電視音頻數(shù)字設(shè)備和民用產(chǎn)品如數(shù)字音頻工作站、DAT、CD機(jī)、數(shù)字調(diào)音臺(tái)、MD機(jī)等部支持AES/EBU可見(jiàn)音頻AE～/EBU接口 議現(xiàn)在已經(jīng)成為專(zhuān)業(yè)數(shù)字音頻比較流行的標(biāo)準(zhǔn)。AES/EBU是一種通過(guò)基于單根絞合線(xiàn)對(duì)來(lái)傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的串行位傳輸協(xié)議，在沒(méi)有均衡器的情況下，它傳輸數(shù)據(jù)的距離可達(dá)100米，如有均衡器，其傳輸?shù)木嚯x會(huì)更遠(yuǎn)。下衡傳輸方式（一般應(yīng)用XI R接頭），和非平衡傳輸方式（一般應(yīng)用BNC接頭）是AES/EBU信號(hào)可采用的兩種傳輸方式，上述的這兩種輸入/輸出接口的阻抗并不相同，可是兩種傳輸方式所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)是一致的，都遵循AES/EBU幀的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

三、應(yīng)用于廣播電視工程的數(shù)字音頻嵌入技術(shù)

如今，數(shù)字音頻嵌入技術(shù)和數(shù)字分量串行接口（SDI），被數(shù)字化電視節(jié)目制作系統(tǒng)廣泛采用，從而進(jìn)行節(jié)目的制作、傳輸和處理，因此，進(jìn)行數(shù)字化電視節(jié)目制作中心的設(shè)計(jì)、構(gòu)想、搭建基于現(xiàn)場(chǎng)直播體制的整體解決方案的關(guān)鍵在于深層次了解數(shù)字音頻嵌入技術(shù)和數(shù)字分量串行接口（SDI）。因構(gòu)成不同的模擬信號(hào)（指復(fù)合和分量方式）電視視頻信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換方式也有一定程度不同，并行和串行是數(shù)字拾取后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬煞N不同方式，但這兩種方式有一個(gè)共同的特征就是在共同的部位，如視頻數(shù)字信號(hào)的行消隱期間，空余的空間可攜帶數(shù)字信息，在這個(gè)空間里，根據(jù)不同方式，把數(shù)字音頻和其他輔助數(shù)據(jù)加以攜帶傳送。對(duì)于數(shù)字視頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，數(shù)字音頻和輔助數(shù)據(jù)按規(guī)定位置相嵌于其身，可稱(chēng)為音頻嵌入。目前的SDI信號(hào)中嵌人數(shù)字音頻信號(hào)，也就是將數(shù)字音頻信號(hào)插入到視頻信號(hào)的行、場(chǎng)同步脈沖（行、場(chǎng)消隱）期間與數(shù)字分量視頻信號(hào)同時(shí)傳輸。場(chǎng)消隱期間和視頻行消隱的信息在4：2：2串行數(shù)字分量流中是不軟件工程教學(xué)創(chuàng)新初探需要的，為此不進(jìn)行任何取樣，這樣音頻數(shù)據(jù)以輔助數(shù)據(jù)形式插入到數(shù)字視頻分量不要的兩空隙之中，數(shù)字音頻一個(gè)子幀為32比特（一個(gè)取樣32比特），而視頻取樣是1 0比特，可將32比特變成3個(gè)10比特，其中除傳輸主要的20比特音頻取樣數(shù)據(jù)之外，還將傳輸CH通道信息、AES/EBU通道狀態(tài)信息和奇偶校驗(yàn)碼等。當(dāng)我們無(wú)需對(duì)伴音進(jìn)行單獨(dú)的處理的時(shí)候，在此嵌入音頻的方式的作用下，伴音可一直跟隨視頻同時(shí)傳輸，且能確保音頻、視頻同步。與之同時(shí)，不同取樣頻率的數(shù)字音頻也被允許嵌入。

現(xiàn)階段，為了滿(mǎn)足廣大廣播電視用戶(hù)不斷增長(zhǎng)的欣賞需要，數(shù)字音頻技術(shù)在廣播電視工程領(lǐng)域中應(yīng)用更為廣泛，帶來(lái)了更加完美動(dòng)聽(tīng)、豐富逼真的音響效果和高清畫(huà)面。隨著數(shù)字音頻技術(shù)的進(jìn)步，包括新的壓縮編碼技術(shù)、多聲道技術(shù)、各種音效處理技術(shù)等的進(jìn)步，必將推動(dòng)數(shù)字廣播電視的飛躍發(fā)展，給未來(lái)的廣播電視用戶(hù)以前所未有的震撼。而作為廣播業(yè)者，我們也需不斷的改善提升，完成歷史賦予的使命。