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、音質優美、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****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****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，****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****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
****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，見圖2。
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****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****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****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，是靠程序控制中央處理器的統一指令完成的，而中央處理器的程序設計很容易實現，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。
二、 數字視音頻信號
電視系統數字化的過程，首先要了解數字視頻和音頻的標準規定，采用音頻嵌入技術就必須了解數字視頻信號的特征和結構。就此，分析有關數字視頻信號的規范標準。
1、 分量數字視頻信號
國際無線電咨詢委員會（CCIR）以CCIR601（由于國際無線電咨詢委員會被國際電信聯盟—ITU所取代，現改稱為ITURBT601-2）標準，分別規定了525/59.4和625/50電視系統中，分量視頻的取樣方案（接口標準）。其中亮度信號的正交取樣頻率為13.5MHz，兩個色差信號Cb和Cr的取樣頻率為6.75MHz。Cb、Cr與B-Y、R-Y之間有確定的比例關系。
還要加以說明的是，CCIR601的最初規定，視頻信號數據字的精度是8比特。但經過實踐考證，在10比特精度下進行處理，會帶來許多好處。因此，現已有10比特的接口標準的新規定，與原8比特標準并行使用。
目前，CCIR601被廣泛地采用在電視制作和后期編輯設備中，取得了較好的效果。一般說來，串行方式更加適合于大型系統中使用，現已逐步地取代了并行方式。CCIR601體現了數字與分量工作方式帶來的優點。在525行和625行電視系統中的應用，可以獲得現階段的最高質量。
CCIR601規定的視頻取樣結構，又稱4∶2∶2取樣。
以圖3中的44個象素塊來說明601取樣，N行的0和2號象素對Y、Cb、Cr都取樣，1和3號象素僅對Y取樣。這樣，在這4個并列的象素中，Y取樣了4次，B-Y取樣了2次，R-Y也取樣了2次，所以601取樣又稱4∶2∶2。采用4∶2∶2取樣的理由是基于人眼視覺系統對色度的分辨率遠遠低于對亮度的分辨率，如同彩色電視中的色度大面積著色的原理一樣。也很容易看出，如果把“4”對應亮度信號的取樣頻率13.5MHz，那么，“2”對應的色差信號的取樣頻率正好是6.75MHz。而取樣字輸出排列順序為CbY Cr Y CbY Cr Y……，即二個色差取樣中夾著一個亮度取樣字，或二個亮度信號取樣字中夾著一個色差取樣字。
在這里也要說明取樣后的量化，若取其取樣字的字長為10比特，那么取樣電平有1024個臺階。 圖4為亮度信號量化示意圖。信號中的每一行都存在標準的300mV的行同步信號，都屬于“冗余”的部分，所以就沒有必要每次都進行取樣和量化，可僅以第“0-3”4個碼字（量化電平000-003）來表示有效掃描開始，稱之為“有效視頻起始標志”SAV（Start of Active Video），同樣，用第“1020～1023”4個碼字（量化電平3FC～3FF）來表示有效行掃描結束，稱之為“有效視頻結束標志”EAV（End of Active Video）。這樣數字接收機以及D/A轉換，可方便地利用SVA和EVA同步數字行。更大的好處在于，可將原應用于取樣同步信號的約30%的取樣點，增加到視頻信號電平上。也就是說原應該用約為1000個取樣點取樣峰峰1V，現可全用在0～700mV的信號電平上，加大了取樣密度，提高了取樣精度。
還要指出，除了0～3和1020～1023這8個字用于同步外，第“4～63”（量化電平004～039）這60個字保留給黑電平“下浮”，第“941～1019”（量化電平3AD～3FC）這79個字保留給白電平“過沖”。可見，實際0～700mV為877個量化電平，即877個字（第“64～940”）。黑電平在040量化電平上，白電平在3AC量化電平上。
在分量數字格式中，無論625/50或525/60，其有效行的象素都定義為720個，根據4∶2∶2取樣法則在每個象素上Y都取樣，每個有效行上有720個Y取樣字。
圖5所示為色差信號的量化。由于第“0～3”、“1020～1023”這8個字所代表的量化電平已用作“SAV”和“EAV”，同樣在色差信號的量化中也保留不用。
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