音频测量

音频测量（共4篇）

音频测量 篇1

1 序言

随着广播设备数字化技术的飞速发展, 广播发射机节目源已从原来的模拟音频信号逐步过渡到了数字音频信号。数字信号有诸多优点, 主要表现在数字信号对干扰不敏感、基本上与传输距离无关、可以再生、可由处理器进行修正以及更好地集成等。数字音频的标准有SPDIF、AES/EBU、M ADI等, 其中, AES/EBU又称为AES3, 是音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的标准, 它是传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议。

我台广播节目传输的数字音频信号采用的就是AES/EBU标准, 其节目传输示意图如图1所示。从图1中我们可以看到, 从卫星接收机解码输出的AES/EBU数字音频信号, 经音频分配器后, 其中一路经平衡/不平衡转换器, 将数字音频信号由110Ω平衡信号转换为75Ω不平衡信号后通过同轴电缆送到发射机;另一路110Ω平衡数字音频信号送到数字音频光端机, 通过光缆送到发射机。

2 数字音频信号的传输

从目前来看, 传输AES/EBU数字音频信号不外乎如下几种方式, 即:屏蔽双绞线电缆传输、同轴电缆传输和光纤传输三种。下面结合我台数字音频传输实例, 分别介绍三种不同的传输方式。

2.1 双绞屏蔽线电缆传输

用双绞线屏蔽电缆传输模拟音频信号是最早使用的手段之一, 它的优点是:在传输距离较短时, 铺线较容易, 比起其他传输手段来说, 投资相对少, 技术较成熟, 维护方便等。其缺点是:传输距离较远时频响较差。

模拟音频的频响为20Hz到20kHz, 它可以通过双绞线屏蔽电缆从一处传输到另一处。由于音频电缆上所使用的插头从RCA到专业的X LR接插头, 种类繁多, 因此, 当人们刚开始考虑专业数字音频信号的传输时, 就很自然地选择使用带有XLR插头的双绞线屏蔽电缆。数字音频双绞电缆与标准模拟音频双绞电缆的区别关键在于特性阻抗指标。AES/EBU标准由于公差范围宽, 特性阻抗范围可以从88Ω到132Ω;标准模拟音频电缆的特性阻抗从45Ω到70Ω。如使用模拟音频电缆线传输数字音频信号, 因阻抗不匹配, 会导致信号反射及抖动, 从而在接收端产生误码, 由于这个原因, 推荐使用100Ω至120Ω的屏蔽双绞线数字音频电缆用于数字音频传送 (电缆的阻抗不是直流阻抗, 而是高频信号下的交流阻抗, 万用表是测量不出来的) 。数字音频信号通过平衡屏蔽的双绞线电缆从一个发送器传输到另一个接收器的距离可达100m。

图2是AES数字音频双绞线传输的电路示意图。在AES数字音频信号传输中, 通常使用RS-422A数据通讯的标准驱动器和接收器芯片, 而使用变压器耦合可获得较好的共模拟制, 且避免了信号的大地回路, 电缆较长时也可使用均衡补偿。

2.2 同轴电缆传输

如果通过某种方法将AES数字音频信号电平变为1V, 阻抗变为非平衡75Ω, 那么就可以将数字音频信号如同视频信号一样传输。图3为使用同轴电缆进行数字音频传输的原理示意图。其传输规范为AES发布的一份文件AES3ID, 在该文件中, 描述了同轴分配装置的优越性, 还包括了电缆、电缆平衡器以及接收器电路等方面的信息, 在接收器的信息中, 还包括当需要将AES3格式的信号长距离 (1000m) 传输时或在模拟视频分配设备的环境中使用时, 标准AES3设备与电缆系统进行转换的变换器。我台广播节目通过平衡至不平衡变换器将110Ω阻抗变换为75Ω阻抗, 并通过同轴电缆进行节目传送, 其稳定传输距离已达500m, 平衡/不平衡转换器原理图如图4所示。

需要指出的是, 平衡和不平衡传输系统不能直接对接, 原因主要有两个:

(1) 电平不匹配

AES数字音频信号是TTL的5V电平, 遵循RS422的接口, 而BNC的AES/EBU接口的电平是0.5V, 比较低幅度的信号送入XLR的5V接口容易发生电平不翻转的问题 (AES/EBU平衡的接收器最低的输入幅度要求大于200mV, 0.5V的BNC接口外加线路损耗, 尤其是低频的电阻损耗和高频的介质损耗, 往往中长线路不能保证其衰减控制在-6dB以内) 。此外, 用平衡直接连接到不平衡, 输入信号太大, 加重了发送端的负载。

(2) 阻抗严重不匹配

75Ω与110Ω直接对接, 在整个传输系统中会出现回波, 它重叠在原信号上, 使得传输系统的孔径变小 (眼图抖动变大, 开度减小) , 当小到接收器不能正常解码而时常出现误码时, AES/EBU每个子帧的校验位将出错, 接收器会将这个错误子帧丢弃, 造成音频传输错误。

在平衡和不平衡传输系统之间通常要加装变压器, 用来进行电平和阻抗的转换。

2.3 光纤传输

光纤传输信息时, 是将电信号转变为光信号, 然后在光导纤维内部进行传输, 因此光纤传输具有很强的抗干扰性、保密性和可靠性;它的传输损耗小, 传输容量大, 不会因大气条件变化而带来质量损伤, 也不存在带宽瓶颈问题;它还具有体积小、重量轻、铺设容易等一系列优点。目前, 光纤传输设备使用简便, 没有同轴电缆的均衡需求, 光纤传输设备几乎不需维护, 且可靠、稳定、便宜, 因此, 采用光纤通讯技术, 可以大大提高广播电视节目的传输质量。目前, 一条单模光纤可以传输2.488Gb/s的数字信号。采用1550nm光波长时, 中继距离可在100km以上, 图5是数字音频光缆传输的原理图。

采用光缆传输在发送与接收端需要增加额外的光端机, 相对于无源的电缆传输, 也增加了一个故障环节, 但其在抗干扰性能和传输距离上却有着电缆无法比拟的优点。

3 数字音频信号的测量

AES/EBU数字音频信号可采用平衡传输方式, 也可采用非平衡传输方式, 虽然这两种传输方式输入/输出接口的阻抗和电气特性有所不同, 但是两种传输方式所传输的数据帧结构却是一致的, 都是遵循AES/EBU帧结构标准。

3.1 电气特性

数字音频信号采用不同的传输方式, 其对应的接口和电平都各不相同, 表1为采用平衡双绞线进行数字音频传输时的电气接口参数, 表2为采用同轴电缆进行数字音频传输时的电器接口参数。

3.2 数据帧结构

要对数字音频信号进行测量, 首先要了解AES/EBU数字信号的结构特点以及各个校验位与状态帧的含义, 测量时可采用专用设备, 也可采用数字存储示波器来完成。在AES/EBU数据帧中包含了时钟信息、音频数据帧、非音频数据三种数据类型, 下面将分别对这三部分数据信息进行介绍。

3.2.1 时钟信息

在AES/EUB数字音频信号中, 采用“双相位”编码方式, 将信号的时钟信息嵌入AES/EBU数字音频信号流中。

在“双相位”编码方式中, 把每一个逻辑“1”和逻辑“0”位所占用的时间称为一个“时间片”, 在逻辑“0”位时, 只在“时间片”的开始与结束处信号进行高、低电平的跳变;在逻辑“1”位时, 不仅在“时间片”的开始和结束处信号进行高、低电平的跳变, 同时还要在“时间片”的中央再进行一次高、低电平的跳变。如一段001010的数据经过“双相位”编码后的电平图如图6所示。

在图6中, 时间片1、2、4、6中传输的是“0”, 时间片3、5中传输的是“1”, 则除了在时间片的开始和结束处分别有一个电平的跳变外, 在时间片的中央还有一个电平的跳变过程。

通过这种传输编码方式有以下两方面的好处:第一, 接收端可以从传输的信号中重建信号的传输速率, 从而得到所接收信号的时钟信息;第二, 通过这种传输编码, 可以消除传输链路上由于“常1”或“常0”而造成的积累电平, 使传输链路上的电平处于0V。

3.2.2 音频数据帧

在AES/EBU数字音频信号中, 音频信息以数据帧的方式传输, 其中每个音频数据帧包含左、右两个子帧, 并以串行的方式排列传输, 左子帧在前、右子帧在后。左、右两个子帧的结构是一致的, 其构成如图7所示。

从图7中可以看到, 在左、右子帧中各占有24bit的长度的音频数据, 其内容为一个采样信号的量化数值。LSB为最低有效位, MSB为最高有效位。24bit音频数据表示最高的量化深度为24bit, 同时在传输量化深度为16或20bit的音频数据时, 可以采用最低有效位向右移动相应位, 将最低有效位左边的数据位给予置“0”的方式来完成。图8为一个音频数据是16bit长的左、右子帧示意图。

图7、图8中, 各字段和字母的含义如下。

(1) Preamble:标识数据。其编码方式不遵循“双相位”编码规则, 也是在AES/EBU信号流中唯一不遵循“双相位”编码规则的数据。其占有的时长为四个“时间片”, 在这四个“时间片”长的脉冲中, 会出现一个或两个持续时长为1.5个“时间片”长度的逻辑“1”或逻辑“0”脉冲。如图9所示。

Preamble通常有如下三种类型的标识数据:

(1) X类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是左声道的音频帧;

(2) Y类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是右声道的音频帧;

(3) Z类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是一个左声道的音频帧, 同时也表示是一个新的状态数据块的开始。

(2) V:有效位 (Validity bit) 。其功能主要是确认传输数据的有效性。如果有效位被置为“1”, 表示接收到的数字音频信号不适合转换成模拟信号, 在其它情况下, 比如传输的数据产生了一些错误或在帧中传输的数据不是线性的PCM音频数据, 都会使有效位置“1”。

(3) U:用户数据位 (User-bit) 。在AES/EBU信号中没有使用。

(4) C:通道状态位 (Channel-status bit) 。在AES/EBU数字音频信号协议中, 规定每192个音频数据帧为一块, 块中包含有192个左帧、192个右帧, 每个块的开头标识为Z类型的标识数据。在块中所有的左帧和右帧内的通道状态位就分别组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 也就是说, 单个帧中的通道状态位是没有意义的, 一个音频块的数据类型、采样频率等信息是通过块中所有帧的通道状态位组合起来实现的。

(5) P:奇偶校验位。为该子帧的奇偶校验位。

3.2.3 非音频数据

如上所述, 每个音频块含有192个帧, 其中所有的左帧和右帧内的通道状态位, 组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 这192位作为192/8=24个字节, 对块中的音频数据进行说明, 表示了所传数据的采样频率、量化深度、循环校验码等信息。

3.3 数字音频信号的码率

我们知道, 一个音频数据块有192个帧组成, 每个帧由两个子帧组成, 帧在使用的采样率下重复。第一个子帧包含来自通道A中的采样数据或是立体声中在左声道的采样数据;第二个子帧为通道B或是立体声右声道的采样数据, 每个子帧含有32bit的数据。在48kHz采样频率下, 其码率为:

帧中的一个数据比特持续时间为:1/3.072Mbps=325.5ns, 每个音频帧包括64bit, 每个音频帧的持续时间为:325.5ns×64=20.83μs, 在双相标志码编码后, 数据传输率将提高到两倍, 即:3.072×2=6.144Mbps, 一个双相标志码比特单元时间为325.5ns/2=163ns。

知道了码率和数据比特和音频帧的持续时间, 在使用数字存储示波器进行测量时, 就能根据要测量的内容调整时间参数了。比如要查看一个音频帧, 那么我们可以根据音频帧的持续时间20.83μs, 将扫描时间调整到大于21μs等。

3.4 专业数字音频测试仪器

目前, 许多厂家针对AES/EBU数字音频生产出了一些专业测试仪器, 这些仪器可按AES/EBU和S/PDIF (IEC60958标准) 标准, 对数字音频信号进行电学和定时同步 (抖动) 分析以及其他测量;仪器可通过对“连通性”的检查, 再结合其内置的自动测试程序, 可在各种环境和场合下快速且可靠地完成正常/失效的判断指示, 提供比示波器更专业的测量和检查手段, 以确保数字音频系统的可靠运行。

有些仪器还具有详细诊断功能, 比如, 音频、通道状态数据内容及电学参数等诊断, 其中电学参数包括:信号源及同数据相关的抖动、振幅和眼图闭合诊断等。甚至有些仪器还提供了信号发生器功能, 可通过一系列特别设计的AES/EBU标准数字音频接口测试信号, 包括:信号源恶化的信号、与数据相关的抖动信号、用于bit误码检测的伪随机序列信号 (PRS) 等, 用来测试传输通路的可靠性和传输媒介的损耗情况。

4 小结

随着电台广播节目数字化的普及, 数字音频已逐渐取代了模拟音频的传输与调度, 为充分发挥数字音频的优势, 只靠使用万用表简单地测试信号通路的连通与否, 已无法满足数字音频信号传输的要求。只有明确了数字信号传输的电气特性和数据帧结构, 才能发现数字信号传输过程中出现的问题并及时进行处理, 用以确保广播传输发射工作高质量、不间断地运行。

摘要：本文结合实际应用讲述了AES/EBU数字音频信号的三种传输方式和传输方式之间的转换方法, 并对AES/EBU数字音频信号的电气参数和数据帧结构进行了详细的描述。

关键词：AES/EBU,数字音频信号,传输方式,数字帧结构,测量

音频测量 篇2

用户选择产品时最主要考虑的就是性能和价格两个方面。这其中,价格本身就是数字量,非常直观,而性能则很难评判——每个商家都把自己的产品和方案说得天花乱坠。但是多数产品的价格都需要用户进行理性地采购,而普通用户的技术条件有限,如何能够客观、精确、方便地评价这些产品和方案,成为了普遍关心的问题,也成了我们研究的内容。

民用产品的性能,最终会表现在用户体验上。在远程视音频交互中,影响用户体验最主要的因素包括:视频分辨率、画面质量、音频质量、视频延时、音频延时和视音频同步等六项。

前三项中“视频分辨率”是程序或手工设定的,因此很容易判断。“画面质量”包括色彩和锐度等,可以在相同分别率和码流的情况下,通过截图进行比较,也不难。而“音频质量”则因为所占信息量的比例较小,在以语音为主的应用中基本可以不做评估。

后三项是评估的难点,因为都与时间有关,因此评价时需要拿出确切的数字才有说服力,我们经过多次的实验比较,找到了行之有效且适合推广的测量方法。

1“镜像法”测量视频延时

如图1所示,首先“终端1”在本地的屏幕上显示一个秒表程序,用本地的摄像头将秒表程序的运行画面通过远程视音频交互产品传输到“终端2”。然后,“终端2”用本地的摄像头将接收到的从“终端1”传来的画面再回传给“终端1”。最后,“终端1”以画中画形式同时显示本地和远端画面,此时就可以通过截图,保存某一时刻“本地秒表”和“回传秒表”的画面,从而了解精确的画面时延。

对于经常遇到的摄像头固定在显示器上方的情况,则可以在显示器前放置一面镜子——因此,我们称该方法为“镜像法”。

2“回声法”测量音频延时

测量音频延时的前提是要将音频可视化,这要借助专门的音频编辑软件,然后借用“镜像法”的思想来实现。

如图2所示,首先在“终端1”上开启一个录音程序,然后在“终端1”上持续播放音频,通过远程视音频交互产品将音频传输到“终端2”。接下来,“终端2”用本地的麦克风将将接收到的从“终端1”传来的音频再回传给“终端1”——因此称为“回声法”。“终端1”上的录音软件会把本地音频和回传音频合并后的音频记录下来。最后将录音文件导入音频编辑软件,通过波形分析,就能找到源波形和回声波形之间的时间差,从而得到音频延时测量结果。

3“录像非编法”测量视音频同步

传统的测量视音频同步的方法是“击掌法”,即远端镜头前的用户有节奏地击掌,本地通过观察击掌画面和听到的击掌声之间是否有明显的时间差来判断是否存在视音频不同步的问题。“击掌法”对单个产品在视音频同步方面的性能可以做出定性评价,但是在不同产品的性能对比中,因为无法定量,因此缺乏说服力。

我们设计的方法是这样的。如图3所示,首先在“终端1”上用音频编辑软件持续播放音频,用本地的摄像头将音频编辑软件播放音频的画面和声音通过远程视音频交互产品传输到“终端2”。之所以强调用“音频编辑软件”播放音频,是因为这类软件在播放音频时,会同步显示波形。

然后在“终端2”一端用外置的录像设备,将接受到的视音频记录下来。之所以强调用外置的录像设备(建议是专门的摄像机),是因为如果采用“录屏软件”录制,由于录屏软件本身会消耗不少资源,因此会对测量造成明显的干扰。

最后,把录像文件导入非编软件,就可以在非编环境下通过观察画面上的波形和实际音轨中波形的时间差,对视音频同步情况进行精确的测量——因此称为“录像非编法”。

4 小结

以上就是我们设计的远程视音频传输性能的测量方法。方法中在涉及录音的环节应尽量保持环境安静,否则会对后期的波形分析带来困扰。其中谈到的音频编辑软件和非编软件都可以选择大众主流产品——因为仅需用到很基础的功能,因此不会给用户带来很大压力。

关于测量精度,由于视频传输的帧率通常是30或60,因此测量精度可以达到小数点后第二位。对于以用户体验为研究对象的测量,这样的精度已经可以满足研究的要求了。

摘要：随着远程视音频交互应用的广泛使用,相关的产品和方案也越来越丰富,用户在选择时往往无所适从。如何客观、精确、方便地评价这些产品和方案的性能,对用户十分重要。该文正式以此为研究点,并给出了可推广的解决方案。

关键词：视音频传输,测量

参考文献

[1]吴佳瑶.音视频数据网络实时传输的性能测试与分析[D].浙江工业大学,2014.

音频信号在测量中应注意的问题 篇3

1 d Bm和d Bu的区别

音频广播中我们经常对音频节目源的电平进行测量, 我们也经常听到电平值是0d Bm或+4d Bm, 而且许多设备的音频指标也是用d Bm来表示, 但是我们知道d Bm是一个表示功率的单位, 而我们测量的音频电平是一个电压值, 它的正确表示应该是d Bu。为什么会出现用d Bm来表示音频信号的大小呢?早期的广播系统和专业音频领域中很多设备都是按最大功率传输方式来互相连接的, 这就要求上一级设备的输出阻抗与下一级设备的输入阻抗相匹配。根据当时变压器和真空管技术, 标准输入和输出阻抗是600Ω。单位d Bm就是相对与1m W的测量功率, 是用与测量功率的传输。既dbm=10lg (V2/600Pr) ;Pr是1m W, V是测得的电压。

功率测量在音频系统中是很少使用的, 大多数测量都是使用电压表。得到的数值可以用d Bu表示。既d Bu=20lg (V/0.775) 在负载是600Ω电阻时, 消耗1m W功率的电压值是0.775V当提供此电压时, 仪器都计算并读出0d Bm。由于早期的技术限制, 几乎总是使用600Ω阻抗, 早期的测量仪器早就假定了这一阻抗, 尽管他们不测量功率, 只要假设电压表跨接了一个600Ω负载就可以正确计算出用d Bm表示的功率。因此, 在600Ω系统中d Bm和d Bu读数是相同的, 只要出现d Bm就意味着设备采用的是功率匹配接法。音频输出设备中, 一般使用XLR, 接口多均为600Ω平衡式输出信号, 此种方法可进行长为100米的长线输出。

但是在现代音频设备由于采用了半导体, 一般都有很低的输出阻抗和很高的输入阻抗, 这种传输方式是追求最大电压而忽略了功率。d Bm作为一个功率单位, 是不适合这种测量方式的, 更恰当的单位是d Bu。由于它测量电压, 不论电路阻抗如何, 它总是能准确读出d Bm值。当电路阻抗远大于600Ω时, 如果还在错误的使用单位d Bm, 就会得到非常错误的结果。例如, 现代设备制造商要求提共一个+4d Bm的信号给一个设备, 电路的输入阻抗是10KΩ, 根据功率的计算公式:4=10lg (V2/10k) , 计算信号幅度为5V。对于输入电路, 这个值肯定会大得过载, 导致钳位。它真正想要的是+4d Bu信号也就是1.22V, 这是现代音频设备比较合理的电平。那么怎样判断出哪个指标是真正的d Bm, 哪个是d Bu, 在音频测量中, 一般的原则是:应该将d Bm读做d Bu, 除非你知道你的设备电阻不是600Ω。使用音频测量仪的信号发生器加载功能可以方便的测量设备的输入阻抗。如果在高阻状态测量设备, 或者不确定设备的输入阻抗, 最好选择信号发生器的最小阻抗并使用d Bu做单位, 在大多数情况下这都是正确的。即使是最坏的情况, 根据分压公式V=Vs R1/R1+Rs测量结果也仅仅有零点几分贝的误差。

2 模拟信号的幅度单位

1) V—伏特, 基本的幅度单位。2) Vp—峰值电压。3) d B—两个测量电压之间的相对分贝值。4) d Bv—相对与1V的分贝值。5) d Bu—相对与0.775的分贝值。以上是我们在实际应用中经常使用到的单位。

3 数字音频信号测量

随着数字技术的发展, 数字输入, 模拟输出的设备越来越多。数字以其音频输出口的电压、阻抗和连接器等必须满足指标要求, 才能使声音达到满意的效果。数字音频信号测量中经常使用到单位“d BFS”。0d BFS既是指满刻度的数字音频参考电平, 即“数字满刻度电平”, 它是指在数字域的音频系统中, A/D或D/A转换器可能达到的“数字过载”之前的最大可编码模拟信号电平。0d BFS为数字音频信号最高峰的绝对值, 与16bit线性编码PCM信号对应的最高值为7FFF (16进制) , 最高负值电平为8000 (16进制) , 十进制数为32767。

不同国家对数字设备满度电平值0d BFS所对应的电平模拟信号的电平值不尽相同, 目前还没有这个标准数字码的国际标准, 常见的是SMPTE (美国电影电视工程师学会) 和EBU (欧洲广播联盟) 推荐的两个方案。SMPTE推荐的转换基准规定为对于16bit的PCM声音信号, 频率为1k Hz的模拟正弦波信号的正、负峰值使A/D转换器分别产生OCCD, F333数值码时的幅度为参考电平。OCCD和F333对应的十进制数字为3277, 因20lg3277/32767≈-20d BFS, 所以SMPTE推荐的参考电平为-20d BFS。

EBU推荐的转换基准规定对于16bit的PCM声音信号, 频率为1k Hz的模拟正弦波信号的正、负峰值使A/D转换器分别产生0FFF, F000数字码时的幅度为参考电平。0FFF, FFF0对应的十进制数为4095, 因20lg4095/32767≈-18d BFS, 所以EBU推荐的参考电平为-18d BFS。针对不同的模拟基准电平, 0d BS所对应的模拟信号电压电平也不同。由于中国广播系统中采用+4d Bu作为音频系统的校准电平, 所以广播电影电视行业标准GY/T192规定数字设备的满度电平值0d BFS对应的模拟信号电平为24d Bu, 考虑到中国广播电台的实际情况, 现阶段允许满度电平值0d BFS对应的模拟信号电平电压+22d Bu的数字设备继续使用。

测试数字电视接收产品的音频输出电平时必须对测试码流中的音频信号电平进行规定。GY—192规定中国的数字音频满刻度电平0d BFS对应的模拟信号电平为+24d Bu, 但国际上对这个对应关系并没有统一的标准。另外因应用场合不同, 各种仪器设备的数字满引度所对应的模拟电平也不相同。目前中国生产企业和测试机构多选用国外生产的数字测试信号发生器, 主要产品有美国的泰克公司生产的MTG系列和R﹠S公司生产的DVPG等。其中DVRG对音频信号有如下规定:

0d Br=+6d Bu=1.66V (DIN45406) , 0d BFS=满刻度, 16bit编码, 对应信号峰—峰的十进制数为65536;0d Br=-6d BFS, 16bit编码, 对应信号峰—峰的十进制数为32768 (±16384) 。可以看出, DVRG的数字满刻度电平0d BFS对应的模拟电平不是+24d Bu, 而是+12d Bu, 其参考电平是-6d BFS (+6d Bu) 。《有线数字电视系统用户终端接收机入网技术条件和测量方法第一部分:透明传输电性能参数》 (暂行) 中规定:在测量数字有线电视接收机的音频输出电平时应采用-20d BFS (+4d Bu) 的信号, 要求接收机的输出电平不小于-8d Bu。但是如果使用DVRG作为信号源, 其-20d BFS所对应的不是+4d Bu, 而是-8d Bu, 如果仍采用-20d BFS的信号进行测试, 会造成测试结果的不正确。因此在使用数字测试信号发生器前, 应对其音频数字满刻度所对应的模拟信号电平进行确认, 采用标准规定的信号电平进行测试, 才能保证测试结果的准确性。

音频测量 篇4

一标准的申请和前期工作

我们在数字视频、数字音频系统的建设和改造中, 特别是在北京电视台与北京电视台新电视中心工程的系统、技术工艺建设中, 面对各种项目实施时, 常查找、翻阅有关数字视频、数字音频电缆的技术资料, 却没有发现相关的技术标准。为了确保各级电视机构, 特别是在大中型广电中心的数字电视系统的设计、实施以及改造工程中, 保证视音频数字信号高质量的传输, 以及各数字系统高可靠的连接, 故申请制定数字视频和音频电缆技术标准。2003年在台主管领导的支持下, 我们向总局科技司、全国广播电视标准化技术委员会申请进行《数字演播系统视频和音频电缆技术要求和测量方法》制定工作。

本标准是根据国家广播电影电视总局科技司广技监字[2003]229号文“关于下达2003年广播影视行业标准制定、修订计划项目及补助经费的通知”, 主要由北京电视台以及国家广播电影电视总局广播电视规划院编制。本标准的主要起草人:李迅、程宏、龚波、周建华、聂明杰、杜元俊。

二标准的制定工作

经过这些年的标准制定工作, 我们标准制定工作小组成员对数字视频、数字音频电缆以及相关问题进行了较为系统和深入的研究。正如我们所见的海洋中的冰山, 其水面上可见的部分相对水面下不可见的部分是相当小的;而标准文本就像冰山水面上可见的部分, 而大量深入和细致的工作和研究正如冰山更加庞大的水面下不可见的部分。

2004年初, 起草小组召开了第一次工作会议。会上制订了工作计划, 落实了分工。重点学习了《中华人民共和国标准化法》。

2004年2月至5月, 起草小组搜集、研究和分析数字视频、数字音频电缆相关技术资料。准备用于测试的数字视频、数字音频电缆样品。

2004年6月, 起草小组召开会议, 起草了本标准的主要框架, 研讨列入本标准的主要技术要求和测量方法。起草小组成员重点学习了制定、编制标准的标准。

2004年7月, 起草小组在国家广电总局广播电视规划院进行了大量的测试工作。对国内外13款数字视频电缆和7款数字音频电缆, 共计20款数字视频、数字音频电缆进行了为期半年的系统测试工作。测试涵盖了国内、外主要电缆生产厂家的产品。

2004年10月, 对部分电缆进行SDTV、HDTV信号传输测试。特别对HDTV信号传输进行了探索性实验, 希望对日益兴起的HDTV的应用做出一些探索和贡献。这也是国内较早针对HDTV信号传输的测试工作。

2005年初, 测试工作告一段落。在归纳数据、分析结果的过程中发现部分缺项, 起草小组进行了补充。

2005年5月, 起草小组完成了本标准的初稿。随后, 起草小组召开了阶段性工作会议。会议中, 起草小组和测试人员对本标准的初稿和测试工作做了详尽的介绍, 得到了与会专家的指正;国家广电总局和北京电视台领导也给予了指导。会后, 起草小组根据专家意见对本标准的初稿进行了修改。

2005年7月, 对部分数字视频、数字音频电缆进行了补充测试。

2005年8月, 形成了本标准的讨论稿, 2005年9月初, 起草小组将本标准的讨论稿提交全国广电标委会秘书处审阅。全国广电标委会秘书处提出了主要修改意见。

起草小组对本标准的讨论稿进行了认真、负责的修改。

2005年10月, 起草小组走访国内部分视频、音频电缆生产厂家, 征询了对本标准的意见和建议。形成了本标准的征求意见稿。

2005年11月, 起草小组通过函审的方式, 广泛征求了全国各地的专家意见。

2005年12月至2006年3月, 起草小组对返回的专家意见进行整理、分析和总结, 对本标准的征求意见稿进行修改和完善, 于2006年5月形成了本标准的送审稿。

在全国广播电视标准化技术委员会的指导下, 2006年7月26日在北京组织召开了广播电视行业标准《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》审查会。审查会由当时的国家广电总局科技司王联副司长主持, 全国广电标委会广播电视中心分标委副主任朱峰任审查委员会主任委员。审查委员会由来自全国广电标委会、广电总局科技司、广电总局广播电视规划院、中国传媒大学、中央电视台、中央人民广播电台、北京电视台、天津电视台、上海文广新闻传媒集团、重庆广电集团、福建电视台、湖北电视台、江苏广播电视总台、山德视讯公司、江苏天诚友谊线缆有限公司等15个单位的16位专家组成。

审查委员会听取了标准起草小组关于标准编制说明、征求意见处理情况的介绍, 对标准送审稿和编制说明进行了认真的审查讨论。审查委员会认为, 本标准对确保数字视频、数字音频信号的传输质量, 保证整个系统的高可靠性和稳定性, 具有重要的指导意义和实用价值。审查委员会一致通过对本标准的审查。

三标准的颁布、获奖和宣贯工作

2007年2月17日, 国家广播电影电视总局颁布了GY/T224-2007《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》的技术标准, 该标准从2007年4月1日起开始实施。

按照国家广播电影电视总局的要求, 我们进行了《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》标准的宣传、贯彻等工作。2007年4和5月, 笔者在杭州和济南分别用两个整天的时间, 向全国广播电视系统各单位约400多位技术领导和骨干, 讲解了《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》标准以及与数字视频、数字音频电缆相关的技术和发展动向, 同时向与会者讲解了标准的理念和标准在技术工作中的重要意义。

在2010年初, GY/T 224-2007《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》标准获2009年度国家广播电影电视总局科技创新奖二等奖。本标准弥补了国内、国际相关技术领域的空白;在制播技术系统、广播电视中心等工程中日益发挥其重要的指导作用。

四标准工作的收获和体会

第一次从事标准的编制工作, 随着编制标准工作的不断深入, 我们认识到编制标准工作是项工作量巨大的工作, 是一项非常严谨的工作, 更是一项科学研究的工作。

我们重点研究了标准的主要技术指标和其测量方法, 如:数字视频、数字音频电缆的回波损耗、特性阻抗、衰减常数等重要指标。并查阅了国内外大量的相关技术资料和文献, 征询了业内的专家、学者的意见, 形成了标准的测量方法。同时对国内外数字视频、数字音频电缆的典型样品进行了大量实测。在国家广电总局广播电视规划院检测中心, 对国内外13款数字视频电缆和7款数字音频电缆, 共计20款数字视频、数字音频电缆进行了的系统测试工作, 以及随后的一些补充和增强性测试。

为了做好《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》的标准, 笔者还认真学习和研究了相关的技术标准。如GB/T 17953-2000《4:2:2数字分量图像信号的接口》、GY/T 157-2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》、GY/T 158-2000《演播室数字音频信号接口》、ASTM D 4566-2005《Standard Test Methods for Electrical Performance Properties of Insulations and Jackets for Telecommunications Wire and Cable》、GY/T135-1998《有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆入网技术条件和测量方法》等标准。通过学习和研究, 以及结合测试和日常技术工作, 笔者对SDI、HD-SDI数字视频信号、AES/EBU数字音频信号以及这些信号的传输、分配有更加全面、完整的认识。突破了一些技术难点, 如在1/2时钟频率下信号衰减等问题。在测量技术方面, 我们学习到了日常工作中接触不到的测量技术和测量方法;也体会到测量工作的辛苦和严谨性。

在标准的制定中, 我们遵循了标准的均衡性和经济性。在注重了标准的先进性的同时, 也考虑了标准的普遍性。希望通过视频、音频电缆标准的工作和研究, 来带动国内视频、音频电缆生产厂家、产业的发展和进步。我们征询了国内部分视频、音频电缆生产厂家对标准的意见, 也对国内视频、音频电缆生产厂家提供了技术文献和技术改进的建议。故标准采用Ⅰ类和Ⅱ类两种指标来考核数字视频、数字音频电缆质量。

随着人们对电缆阻燃与火灾事故的认识加深, 对数字视音频电缆防火、阻燃等特性的要求也越来越高。不仅要求视频音频电缆线路具有较高的传输可靠性, 而且必须考虑到它对周围环境的安全性。本标准中还在广电类的标准中, 创新性地首次提出了重要的阻燃特性要求, 以适应建筑及工程中越来越来重视的阻燃、防火的要求。本标准中要求I类实心导体电缆标识的阻燃等级应符合GB/T 19666-2005的规定。

标准制定工作是一项非常严谨的工作。笔者经过标准严谨性、完整性、逻辑性等的锻炼和提高, 对日后的工作是很要指导意义的, 增强了在日常技术工作中标准化意识。在设备选型、新技术运作、事业建设、技术改造等工作中首先必须考虑是否符合国家、行业的各项标准, 遵循标准化的规律。广播电视从模拟系统向数字系统过渡, 没有统一的标准就不可能实现。与模拟系统相比, 技术标准在数字化、网络化中具有更重要的地位和作用。

我们起草小组的成员虽然日常工作都很忙, 大家互相配合、支持, 抽出大量的时间来进行测试和研究工作。本身标准的制定工作是没有报酬的, 也很清苦。大家是凭着对电视事业的热爱和对未知领域的探索精神, 来不断克服标准编制工作中所遇到的各种困难和问题, 才有今天的初步成果。

五对标准的认识

在与一些电视技术人员接触中, 发现存在忽视标准和标准工作的情况和问题。

什么是标准?根据GB3935.1-83《标准化基本术语第一部分》的规定, “标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础, 经有关方面协调一致, 由主管机构批准。以特定形式发布, 作为共同遵守的准则和依据”。

GB/T 20000.1-2002《标准化工作指南第1部分:标准化和相关活动的通用词汇》中对标准的定义是:为了在一定范围内获得最佳秩序, 经协商一致制定并由公认机构批准, 共同使用的和重复使用的一种规范性文件。标准宜以科学、技术的综合成果为基础, 以促进最佳的共同效益为目的。

根据我国广播电视的实际情况, 广播电视从模拟系统向数字系统过渡 (包括即将展开的三网融合的技术业务中) , 没有统一的标准就不可能实现。与模拟系统相比, 技术标准在数字化、网络化中具有更重要的地位和作用, 主要体现在以下几个方面:

z在设备方面, 模拟系统的标准主要规定设备的外在接口, 而数字系统的标准不仅规定设备的外在接口, 还要对数字信号处理的整个过程和细节甚至是每个比特都做详细的规定, 如果标准不统一, 设备和网络都将无法联通, 数字信号将无法畅通;

z在系统方面, 模拟系统工程是单一的、相互独立的业务系统, 而数字系统则是统一的、综合的、从播出到接收的大系统, 接收端与播出端必须完全对应, 这就要求对播出系统、传输系统与机顶盒或接收机统一制订标准;

z在相互关系方面, 模拟系统的标准主要是单一的技术标准, 而数字系统的标准则是集信息标准、广播电视技术标准、通信传输标准、计算机标准于一体的多层次的标准。

当今的市场竞争, 标准领先已成为新的技术制高点。谁掌握了标准, 谁就会在竞争中占有主动权, 甚至是控制权。标准化同时是企业管理的三大工具之一。标准化有以下四大目的:技术储备、提高效率、防止再发、教育训练。标准化的作用主要是把企业内的成员所积累的技术、经验, 通过文件的方式来加以保存, 而不会因为人员的流动, 整个技术、经验跟着流失。同时标准文献是一种重要的技术情报来源。

摘要：介绍了《数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》技术标准的编制情况, 对申请和前期、标准的制定、以及标准的颁布、获奖和宣贯工作进行了说明, 总结了标准工作的收获和体会, 介绍了个人对标准的认识。