Цифровая запись звука регулируется стандартом AES 3-1992 "Рекомендации AES для работы с цифровым звуковым сигналом - последовательный вещательный формат для двухканального линейного цифрового звукового сигнала". Этот стандарт выработан совместными усилиями Международного звукотехнического общества (Audio Engineering Society - AES) и Европейского вещательного союза (European Broadcasting Union - EBU). AES 3-1992, по сути, результат модернизации более раннего стандарта AES 3.

Отношение сигнал/шум в звуковом сигнале.

При преобразовании звукового сигнала из аналогового в цифровой отношение сигнал/шум прямо зависит от числа битов, приходящихся на отсчет. Как видно из формулы, приведенной ниже, чем больше битов в кодовом слове, тем выше отношение сигнал/шум и точнее воспроизведение исходного сигнала. Итак, основная формула для определения отношения сигнал/шум (ОСШ) при цифровой записи звука выглядит так:

ОСШ = (6,02 x n)+1,76, где n - число битов, приходящихся на отсчет. Так, для 16-битового представления максимальное теоретическое значение ОСШ: (6,02 х 16) + 1,76=98,08 дБ; для 18 -110,2дБ; для 20- 122,16 дБ.

Удачно сконструированный АЦП обеспечивает ОСШ в интервале 100- 110 дБ. Вычисленная по приведенной формуле эквивалентная разрядность при ОСШ=1 10 дБ составляет 1 8,3 бит. Надо сказать, что до последнего времени 20-битовые АЦП были очень дорогими и энергоемкими устройствами. Это, в частности, говорит о значительном тепловыделении - фактор не из приятных! По этой причине многие АЦП до сих пор рассчитаны лишь на 18-битовую разрядность. К сказанному добавим, что современные технологии вполне обеспечивают скорости передачи данных и при 20-битовой разрядности кодирования звукового сигнала.

3вук, встроенный в видеосигнал.

Процесс объединения цифрового звукового сигнала (multiplex) с последовательным цифровым видеосигналом регламентируется стандартом SMPTE "Размещение звуковой и служебной информации в резервной части последовательного цифрового видеосигнала". EBU точно следует этому стандарту.

На рисунке представлена временная диаграмма строчного гасящего импульса видеосигнала с встреченным в него звуковым сигналом. В данном случае показан сигнал PAL (NTSC на него очень похож). Компонентные сигналы также очень схожи с представленным на рисунке, за исключением того, что для ввода дополнительной информации в последнем случае можно использовать всю длительность строчного гасящего импульса, в котором в этом варианте отсутствуют синхроимпульсы.

В стандарте SMPTE описывается способ передачи цифрового звука в резервной части цифрового видеосигнала. Этот способ позволяет одновременно передавать от четырех до шестнадцати каналов 20 или 24-битового звука (от 2 до 8 AES/EBU-пото-ков), встроенного в последовательный цифровой поток видеоданных. Максимальное число передаваемых звуковых каналов зависит от применяемого видеостандарта. Например, последовательный композитный NTSC может нести до четырех каналов звука (два AES/EBU-потока) с 20 или 24-битовым квантованием, но при этом в резервную часть видеосигнала нельзя ввести какую-либо иную информацию. На практике, как правило, вводимая информация занимает только часть резервного интервала.

Максимально возможное количество звуковых каналов для различных форматов следующее:

Хотя частота дискретизации звука 48 кГц - студийный стандарт, на деле передаваться может сигнал с любой частотой дискретизации, лежащей в интервале 32-48 кГц. В начале каждого поля отдельно передается контрольный пакет данных, описывающий встроенный звуковой сигнал и его расположение в видео - сигнале.

Аппаратура, соответствующая данному стандарту, может поддерживать ту или иную разрядность звукового сигнала. Например, "20-битовый" приемник может принимать 20 бит "24-битовой" передачи.

Компоновка телевизионных систем со звуком по стандарту AES/EBLJ.

Последовательная цифровая форма представления видео- и звукового сигналов стали в телевидении таким же распространенным явлением, как и телевизионные станции. Зачастую видео и звук неразрывно связаны, по сути - это единый последовательный поток данных. Для их объединения существует мультиплексор, который уплотняет видео и аудиоканалы. Он встраивает цифровой AES/EBU звуковой сигнал в соответствующую часть последовательного цифрового потока видеосигнала. Из-за почти двойной разницы в частоте дискретизации композитного сигнала - 14 МГц или 17МГц для NTSC или PAL, соответственно в "равнении с 27 МГц компонентного, для каждого формата нужен свой тип мультиплексора. В компонентном цифровом формате звуковой сигнал вводится в область между битовыми словами EAV (End of Active Video) и SAV (Start of Active Video). В композитных цифровых форматах интервал, в который вводится звуковая информация, расположен в строчном синхроимпульсе.

Итак, и в компонентных, и в композитных цифровых форматах предусмотрены интервалы, в которые встраиваются звуковые данные. Этим и обусловлена возможность мультиплексирования цифровых видео- и звуковых AES/EBU сигналов. Цифровое представление обоих сигналов позволяет их совместно коммутировать с помощью, например, последовательного цифрового видеокоммутатора-распределителя. В тех отдельных случаях, когда необходимо выделить один из звуковых источников, производится демультиплексирование цифрового звукового сигнала и последующая его коммутация с помощью AES/EBU цифрового звукового коммутатора-распределителя. После того, как уплотненный сигнал миновал устройства

коммутации, может возникнуть необходимость в выделении звукового сигнала с целью его монтажа, сглаживания или любой другой обработки. Для этого предназначен демультиплексор, который и выделяет AES/EBU звуковой сигнал из видеосигнала. Типичный демультиплексор имеет последовательный цифровой видеовыход с BNC-разъемом и два стереовыхода AES/EBU звука - также с BNC-разъемами.

Синхронное и несинхронное звуковое сопровождение.

Разработанный SMPTE стандарт "Встраивание звукового сигнала AES/EBU в резервное пространство цифрового видеосигнала" описывает как синхронное, так и несинхронное звуковое сопровождение видеосигнала. Примером может являться звуковой AES/EBU выход цифрового видеомагнитофона, где звуковой сигнал синхронизирован с видеосигналом. Такая синхронизация означает как бы "привязку" частот дискретизации звукового и видеосигналов.

В данном стандарте описывается также и введение в видеосигнал несинхронного с ним звукового, хотя сейчас такие режимы - редкость. Такие ситуации возможны, когда, например, звук никак не связан с видеоизображением и передается с видеосигналом с тем, чтобы в последующем быть выделенным и самостоятельно использованным. Последовательный цифровой поток данных является в этом случае лишь переносчиком несинхронного звука.

Приемопередающее оборудование может, как поддерживать, так и не поддерживать работу с несинхронизированным звуком. Так, приемник, рассчитанный только на синхронный " видео звук, не может работать с сигналом, где звук не синхронизирован. Все современные видеомагнитофоны работают только с синхронным цифровым звуковым сигналом. По этой причине на вход для опорного сигнала в звуковом АЦП должен подаваться уже синхронизированный сигнал.