电视广播中的音频嵌入技术（2）
二、 数字视音频信号
电视系统数字化的过程，首先要了解数字视频和音频的标准规定，采用音频嵌入技术就必须了解数字视频信号的特征和结构。就此，分析有关数字视频信号的规范标准。 1、 分量数字视频信号
2、 复合数字视频信号
数字技术初始实验阶段，都是基于对复合模拟信号（NTSC或PAL）进行取样，在实际操作中确认，为了取得最高的质量，还必须采用分量方式处理。于是产生的第一个数字标准，就是分量标准。直至宣告推出称之为D2格式的复合数字录像机系统后，复合数字格式又重新引起界内人士进一步研讨实验的兴趣。最初设计这种机器的目的，是作为模拟信号（NTSC或PAL）系统中的输入输出设备使用。采用数字式的输入输出设备进行机对机的多代复制，可收到很好的效果。因此，逐渐地出现了一系列的各种类型的制作设备。
复合数字视频信号以4倍副载波频率进行取样。NTSC制标称取样频率14.3MHz，而PAL制为17.7MHz。与分量接口一样，复合数字信号的有效行中足以表示模拟信号的有效行和消隐信号。与分量接口不同的是，复合接口发送的数字信号表示行消隐期间的普通同步和色同步信号。在复合接口上还传递表示场同步和均衡脉冲的数字信息。
复合数字设备具有数字处理和接口的各种优点，尤其是数字录像的多代复制性能。但也存在一些局限性，由于是对复合模拟信号直接取样，就保留了NTSC制和PAL制编码方式的烙印，其固有的缺陷，也是无法解决的。
（1） 并行复合数字信号
与分量数字方式一样，并行复合接口使用多芯电缆和25芯“D”型连接器。实践证明，对于小型和中型规模的设备还能适应，但对大型设备而言，还是需要串行接口。NTSC制的复合数字并行接口标准是SMPTE 244M，EBU也有关于PAL制的接口标准。两种接口标准都规定为10比特的精度。
（2） 串行复合数字信号
SMPTE 259M阐述的扰频NRZI串行接口，也可用来传送复合数字信号。从10比特并行接口来的数据，经过串接，按分量接口使用用同样算法经过扰频处理，变换为NRZI信号。最终的数据率为：NTSC是143Mb/s，PAL是177Mb/s。
与分量信号相比，复合信号从并行到串行的变换稍微复杂一些。在并行分量接口中的SAV和EAV信号提供了独特的序列，能够在串行信号流中被识别出来，而并行复合接口并不具备这样的信号，因此，必须在串接前，在并行信号中插入适当的定时基准信号（TRS）于同步顶位置，用3个字表示TRS信号，以保证在串行接收机中实现成帧，然后在接收机中再去掉TRS信号。
复合并行接口不具备发送附加数据的能力，由于发送同步和色同步信息占据了较多的数据空间，相对插入数据空间变小了。从并行转到串行的过程中，辅助数据可以插在同步顶位置。该数据空间足够发送4个通道的AES/EBU数字音频信号（两组立体声信号）。诸如音频信号之类的附加信号，可以预先在信号串接时加入，这个过程通常是利用插入TRS信号的同一个公用处理器实现的。
3、 数字音频
在分析了数字视频信号的基础上，让我们再看一看被嵌入的音频信号的具体表征。
1992年，美国音频工程师协会（AES）和欧洲广播联盟（EBU）共同制定了数字音频的接口标准，即AES/EBU数字音频格式。在这个基础上，国际电信联盟将其归纳为ITU-R BS647-2号建议书《广播演播室数字音频信号的接口》（A DIGITAL AUDIO INTERFACE FOR BROADCASTING STUDIOS）。
AES/EBU音频被广泛地使用在演播室的各种数字音频设备间，数字域内的相互联接之中。就是我们谈及的嵌入音频，具体的音频格式，将在音频嵌入部分中详细表述。
当讨论数字音频时，最重要的考虑问题之一，就是每个取样的二进制数的个数，当视频按每个取样为8位或10位二进制数时，音频设备的位数范围应该是16～20位，以提高所需要的动态范围和信杂比（SNR）。确定数字音频信杂比SNR的基本公式是：
SNR=（6.02×n）+1.76(dB)
式中“n”是每个取样二进制数的位数
对于16位系统，最高理论SNR应为（6.02×16）+1.76=98.08dB，18位系统SNR为110.2dB，20位系统SNR为122.16dB。不难看出，一个设计优良的音频设备系统，若能取得100～110 dB的信杂比，按公式计算，SNR为110 dB时，该系统具有的等效分解力为18.3比特（位）。
