监测数字电视分配网络中的A/V延迟误差

2002-09-12 Jason Tuendemann 依马狮网

澳大利亚悉尼Network TEN工程部经理

对广播业来说，长期以来，音频和视频信号的同步一直是一个巨大的挑战。在电视联播网上分配多个频道的视频和音频信号所增加的复杂性，更进一步增加了维持音频—视频信号(A/V)同步的难度。对于在每个商业广告上要花费好几万美元的制作者来说，这种状况是不能令人满意的。

Network TEN向我们设在悉尼、墨尔本、布里斯班、阿得莱德和珀斯的五个广播中心分配信号的网络由一个45Mb/s的双路径自愈电信网组成。我们利用Tandberg编码器，将标准清晰度视频信号压缩成大约20Mb/s供分配。此外，我们还利用另外的20Mb/s，在广播中心之间馈送宣传性材料或将经过压缩的高清晰度信号馈送到广播中心。

在全天的广播中，视我们的节目安排和各广播中心的要求的不同，分配网络中可能会有若干次码率的改变。工程师们在与MPEG-2压缩视频打交道时最早学到的东西之一就是，编解码器和复用器会对音—视频的同步产生有害的影响。当改变带宽或交换编码设备时，可能会出现声像吻合误差，如果不予考虑，将会损害节目的观感。

测量延迟量以便校正声像吻合误差，是一项既耗时又辛苦的工作，尤其是在Network TEN比较陈旧的模拟系统中，更是如此。在我们的模拟基础设施中，我们用一台示波器监视帧扫描码，以便在我们的网络控制中心里测量模/数转换的延迟，在我们的广播中心里测量电信信号传播和数/模转换的延迟。这些测量的结果在很大程度上是不可靠的。随着我们转向全数字化的基础设施，解决方案也应运而生。

在泰克(Tektronix)公司推出其AVDC100音—视频延迟校正器之后，我们立即就订购了6台设备，尽管当时这些制作设备尚未上市。当我们于2001年7月收货时，我们对其寄予了很大的希望。

目前，Network TEN 依赖这些AVDC100在各个广播中心分配信号（其中多余的一台设备整个网络随机使用），它们自动测量声像吻合延迟量，以便我们能够轻而易举地校正任何误差。

最初，这些AVDC100使我们能够定标分配网络，并测量系统中的标称延迟量。在知道这一延迟量之后，各个广播中心的AVDC100就被用于以连续测量延迟量的变化。AVDC100同时起着编码器和解码器的作用。在我们设在悉尼的网络控制中心里，AVDC100在其输入端上接收一个SDI信号，该信号可以嵌入音频，也可以嵌入外部的AES/EBU数字音频。这一视频信号在被分配到各广播中心之前被一个水印编码，在广播中心，另一个AVDC100解码该水印并确定音—视频延迟量。快速检查AVDC100与已知的基准延迟的差值结果，我们的工程师们能够校正任何额外的音—视频延迟。

由于AVDC100在视频信号的有效图像区中增加了一个水印，所以必须保证观众看不出该水印，而且对图像质量没有任何影响。与所有广播机构一样，Network TEN 对其分配信号也是极力保护的，因为它代表着网络的收入源。在广泛的测试过程中，观众没有感觉到图像中出现任何可看得出的变化。

我们在悉尼的水印编码器安装在网络总控输出端的节目链中，确保各个节目视频信号的水印具有已知的合适的音频—视频定时关系。除了用于音频—视频延迟校正的水印音频包络信息，各个节目信号还可以用一个专有的源识别代码加水印，该代码随后可以由广播中心或网络控制中心解译，以证实特定的节目已在预定的时间播出。

经过处理之后，带水印的视频信号和节目音频信号都是MPEG-2编码信号，并被复用到一个传输码流中去，以便通过45Mb/s电信网络进行分配。网络分配过程中的MPEG-2编码对AVDC100的水印技术只有微不足道的影响，从而保证整个节目分配链中有稳定的水印数据解码。

在各个广播中心接收联播节目，并从其MPEG-2传输流被解码成各个视频和音频节目元素。之后，视频信号通过一个能在信号路径中添加多个视频延迟帧的帧同步机选择路由。视频信号以及相应的音频信号随后则被选通到一个AVDC100，它为水印解码而配置，其位置紧接在视频帧同步机之后。

AVDC100从视频信号中检测并解码水印，析取音频包络数据和任何的专有源识别代码(它是在网络控制中心编码的)。水印硬件连续不断地对从水印中析取的音频包络数据和节目的音频包络数据进行比较。各个数据点之间的定时偏差被计算出来，并显示在AVDC100的前面板显示器上，作为音频—视频延迟。

然后，我们将AVDC100的音—视频延迟与已知的网络基准延迟进行比较。对帧同步机所做的任何调整都是为了处理附加的延迟。

在我们新的全数字化基础设施和网络中，我们没有任何东西可以用来核查整个网络中的音频—视频延迟—我们的确仅限于视频和音频测试。对我们来说，泰克公司的AVDC100音频—视频延迟校正器是使得这些类型的测量可行的唯一设备，而且它以经验为根据证实了在我们的节目分配链中存在的延迟量，尤其是由于我们并没有网络的音频—视频同步图。有了泰克公司的AVDC100，我们就有了一种快速的方法，不用蓝图，就能发现网络中每个点上的音频—视频同步关系。

泰克 AVDC100