电视广播中的高音频

信息处理 声音的
2021-12-23 23:39:55

我想知道是否在电视广播中传输高端音频,例如高于 14 kHz 的频率。电视广播中传输的截止音频频率是多少?

我正在准备一份报告(用于研究),描述各种设备的音频频率响应,例如 iPhone、Samsung Galaxies、各种电视。在这样做的同时,我对电视的频谱输出感到好奇。给定一段用于广播传输的音频,它的频谱是如何改变的?在什么频率下会有截止频率,特别是截止频率可以低于~20K,人类可听范围?

从广义上讲,我的兴趣是了解发送给广播频道的音频会发生什么,以及它作为电视输入到达的时间。

谢谢。

2个回答

在数字电视中,我认为它们主要使用 48 kHz 采样频率,因此取决于音频编码器是否为超声波频率分配任何位:

编码前
图 1. 编码前:左)几乎满量程白噪声,中)几乎满量程粉红噪声,右)满量程 20-24 kHz 带通白噪声。

编码后
图 2. 在 MPEG 1.0 layer II、224 kbit/s、48000 Hz 立体声(已知用于 DVB-T)和解码后,mp2enc用于编码和mpg123解码。

对于白噪声,在 16-20 kHz 范围内只有一些频率脉冲可以存活,但在此之上什么也没有。从“粉红色”噪声开始,所有高于 15 kHz 的噪声都会被剥离,因为更多位被分配给更高强度的低频。从仅 >20 kHz 的内容开始,一些超声波频率仍然存在,因为不需要将比特分配给较低频率。

MPEG 1.0 layer II 之外的其他编码方法也在广播电视中使用。

数字电视

除了通常情况下没有系统设计人员会使用不必要的高采样率,因为真人根本听不到超过 20kHz 的声音,因此不会发生频率高于该频率的 DAC 和放大器,DVB-T在ETSI TS 101 154第 6 章“音频”中对此进行了规定。

Olli 已经为您提供了一个出色的、基于事实和频谱的评论,以了解在此类编解码器上真正通过什么,所以这里只是一些标准化事实:

MPEG1/2 音频:

主要声音服务的音频采样率应为 32 kHz、44.1 kHz 或 48 kHz。16 kHz、22.05 kHz、24 kHz、32 kHz、44.1 kHz 或 48 kHz 的采样率可用于辅助声音服务。

(注意小数点“,”标记——它告诉你很多关于属于标准化的国家)

您可能知道,对于实值信号,采样率必须是最高信号频率的两倍以上才能实现完美重构——换句话说,48 kHz 的最大采样率将产生 24 kHz 的最大音频频率。

AC-3,DTS 音频

标准中并未真正指定,但一般而言,这些格式的采样率 > 96kHz 尚未在野外看到。

换句话说,根据这些标准,最大音频频率大约是 48kHz,但我对此表示怀疑。您将看到相同的 20kHz 截止频率。

MPEG-4 AAC 及其所有相关变体

仅指定了 MPEG4 配置文件。但这些通常只与 44.1kS/s 的 CD 音频相比——所以我想,我希望电视机能够处理 44.1kS/s、48kS/s 和其他一切都会有点希望,所以广播公司不会使用它。

模拟电视

你在开玩笑吧?这与 FM 广播电台的音频基本相同。

NTSC 和 PAL 系统(从技术上讲,PAL 和 NTSC 只是视频/颜色规范,但它们总是用于还广播音频的系统中,因此可以将两者混淆)使用过去称为“F3E”的系统。这只是调频音频。

对于 PAL 系统,整体 FM 频率偏差是 50kHz,对于 NTSC 系统,它是 25kHz,两者都具有预加重时间常数 ,μPAL=50 µsμNTSC=75 µs. 现在,从这个频率偏差中,我们不能真正轻松地读取包含信号的带宽(我们可以拿出我们的贝塞尔表,并尝试找到 1% 的带宽,但老实说,这不会产生任何相关结果。模拟FM 音频从未以最大带宽传输,而是“让我们补偿 FM 接收器的适度混乱”,因此任何经验法则都一样好)。经验法则说您不会获得超过 20kHz 的音频带宽,并且预加重(和去加重)不会被很好地优化以保留超过 75% 的任何内容,所以如果您曾经有过,您会很高兴获得 16kHz 的可用音频。