广播电视工程中数字音频技术的应用

刘超

摘  要：文章主要介绍了数字音频技术目前状况、原理及常用标准，就数字音频嵌入及音频格式等数字音频的接口协议以及关键技术作出初步探讨。

关键词：音频嵌入;数字音频;广播工程

音频技术始于1877年美国爱迪生发明圆筒留声机，至今已有百余年。而在前一百年期间，一直是以模擬音频技术（AnalogueAudio Technique）为主的。1953年日本等国开始研制数字录音机，直到1977年日本市场上开始出售与Betamax型家用录像机配合的PCM（Pulse Code Modulation：脉冲编码调制）声频适配器，才实现了数字录音。音频技术在经历了整整一百个年头后，开始进入了数字音频技术（Digital Audio Technique）的崭新阶段。通过3O多年的发展，数字音频技术得到不断改善和提升，并广泛应用于数字电视、数字音频广播、数字电影院、激光视盘机、网络流媒体、IPTV及移动多媒体等领域。我们面对着数字音频技术在广播影视领域的美好前景，作为从事广播电视行业人员来说，对于了解和掌握数字音频技术及目前状况都是非常必要的。

一、数字音频的基本原理及常用标准

首先作为模拟信号的自然界声音，准确的说是一种机械波，论法学教育的培养目标及其实现这种机械波在幅度和时间上是发生连续的变化。所谓的数字化就是将这种连续的模拟信号变换为离散的脉冲数据的过程，目前通常是通过PCM技术来实现这一过程。简单来说就是将时间、幅度上都连续变化的模拟信号变换为时间、幅度上都离散的数字信号，完成这一过程的三个关键步骤就是采样、量化与编码。通过图1可说明：每隔固定的时间采集一次信号样值就是采样;将采集的样值用“0”和“l”的方式表示被称作量化;对量化以后信号的表示形式的规定则被称为编码，经过编码后的信号就可转换成为十分便干存储、传输且更为安全可靠、不易受损害的数字信号。数字音频技术主要包括数字音频信号的采集、信源编码、信号传输、压缩编码、存储、播出等环节及主要技术。

二、数字广播电视节目制播系统的音频AES/EBU接口协议

Audio Engineering SOciety/EurOpeanBroadcast Union（音频工程师协会/欧洲广播联盟）足接El协议AES/EBU的全称。很多专业，一播电视音频数字设备和民用产品如数字音频工作站、DAT、CD机、数字调音台、MD机等部支持AES/EBU可见音频AE～/EBU接口 议现在已经成为专业数字音频比较流行的标准。AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议，在没有均衡器的情况下，它传输数据的距离可达100米，如有均衡器，其传输的距离会更远。下衡传输方式（一般应用XI R接头），和非平衡传输方式（一般应用BNC接头）是AES/EBU信号可采用的两种传输方式，上述的这两种输入/输出接口的阻抗并不相同，可是两种传输方式所传输的数据帧结构是一致的，都遵循AES/EBU帧的结构标准。

三、应用于广播电视工程的数字音频嵌入技术

如今，数字音频嵌入技术和数字分量串行接口（SDI），被数字化电视节目制作系统广泛采用，从而进行节目的制作、传输和处理，因此，进行数字化电视节目制作中心的设计、构想、搭建基于现场直播体制的整体解决方案的关键在于深层次了解数字音频嵌入技术和数字分量串行接口（SDI）。因构成不同的模拟信号（指复合和分量方式）电视视频信号的模数转换方式也有一定程度不同，并行和串行是数字拾取后的数据传输的两种不同方式，但这两种方式有一个共同的特征就是在共同的部位，如视频数字信号的行消隐期间，空余的空间可携带数字信息，在这个空间里，根据不同方式，把数字音频和其他辅助数据加以携带传送。对于数字视频信号来说，数字音频和辅助数据按规定位置相嵌于其身，可称为音频嵌入。目前的SDI信号中嵌人数字音频信号，也就是将数字音频信号插入到视频信号的行、场同步脉冲（行、场消隐）期间与数字分量视频信号同时传输。场消隐期间和视频行消隐的信息在4：2：2串行数字分量流中是不软件工程教学创新初探需要的，为此不进行任何取样，这样音频数据以辅助数据形式插入到数字视频分量不要的两空隙之中，数字音频一个子帧为32比特（一个取样32比特），而视频取样是1 0比特，可将32比特变成3个10比特，其中除传输主要的20比特音频取样数据之外，还将传输CH通道信息、AES/EBU通道状态信息和奇偶校验码等。当我们无需对伴音进行单独的处理的时候，在此嵌入音频的方式的作用下，伴音可一直跟随视频同时传输，且能确保音频、视频同步。与之同时，不同取样频率的数字音频也被允许嵌入。

现阶段，为了满足广大广播电视用户不断增长的欣赏需要，数字音频技术在广播电视工程领域中应用更为广泛，带来了更加完美动听、丰富逼真的音响效果和高清画面。随着数字音频技术的进步，包括新的压缩编码技术、多声道技术、各种音效处理技术等的进步，必将推动数字广播电视的飞跃发展，给未来的广播电视用户以前所未有的震撼。而作为广播业者，我们也需不断的改善提升，完成历史赋予的使命。