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高清数字视频广播中音频解嵌系统设计 　　摘要:数字视频广播的视频流中可嵌入音频数据。本文研究了符合SMPTE 299M标准的高清视频流中音频嵌入原理,在FPGA上设计并实现了高清视频流音频解嵌系统,它能解出采样率为48K的16路声音通道的数字音频信号,并根据需要选择相应通道进行播放。该系统可用于数字演播室中对各个通道的声音监测及播放。 　　关键词:音频解嵌;SMPTE299标准;数字高清视频 　　 　　Design of audio demultiplexing system 　　for digital HD video broadcasting 　　 　　ZHANG Jian-feng, ZHOU Jian-yang, YIN Hui-qing 　　(1.Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005,China; 　　2.Xiamen Overseas Chinese Electronic Co. Ltd, Xiamen 361006,China) 　　 　　Abstract:Audio data can be embedded in digital video stream for broadcasting. This paper studies the principle of audio embedded in digital HD video according to the SMPTE299M standard, designs and implements the audio demultiplexing system based on FPGA. The system can demultiplex 16 channels audio data sampled at 48K and play out the audio of selected channels which are concerned.It could be used in digital studio for monitoring and playing out the audio in each channel. 　　Keywords:audio demultiplexing; SMPTE299 standard; digital HD video 　　 　　1引言 　　 　　在广播电视领域,从电视节目的编播、节目制作、节目存储、信号传送到信号接收都在向数字化方向高速发展[1],由于对视频信号和音频信号的处理方式和特点存在差异,电视信号经过数字设备后往往产生图像和声音不协调的现象,为了达到声、画同步的效果,可采用数字音频嵌入技术[2]。 　　数字音频嵌入就是将符合一定标准的数字音频信号放在数字视频信号的行消隐期间从而使得数字音频信号与数字视频信号一起传输。数字视频信号又分为标准清晰度视频信号和高清晰度视频信号,在两种视频信号中嵌入的数字音频格式有所不同,其中标清视频的音频嵌入符合SPMTE272M标准,而高清视频的音频嵌入符合SMPTE299M标准。二者都可支持16路声音通道的音频嵌入。 　　要从数字视频流信号中获得声音信号,就必须把数字音频信号解嵌出来。xilinx公司提供了从标清数字视频流信号中解嵌音频的参考设计[3],本文实现的是符合SMPTE299M音频嵌入标准的高清数字视频广播中的音频解嵌,得到16路声音通道的音频数据,根据需要送给外围设备播放。系统应用于数字演播室中对各个通道的声音监测及播放。 　　 　　2音频嵌入与解嵌原理 　　 　　 在数字视频流的行消隐区的开头和结尾各有一个时序参考信号(Timing Reference Signal,TRS),分别为EAV(End of Active Video)和SAV(Star of Active Video)。嵌入的音频数据嵌入在EAV和SAV之间,并且起于EAV止于SAV。 　　SMPTE299标准规定了如何将AES/EBU(Audio Engineering Society/European Broadcast Union)音频数据打包填充进高清晰度视频行消隐区中。根据标准规定,嵌入的音频可以支持16路声音通道,每2个通道组成一个通道对(channel pair),这样16路声音通道总共有8个通道对,分为4个音频组,每个音频组包含4路声音通道(即2个通道对)的音频数据,各个音频组分别包含第1~4路、第5~8路、第9~12路、第13~16路音频数据。高清音频包有两种格式:音频数据包和音频控制包,两种数据包都有一个3个字的起始标志ADF(Anc