丽音技术是近年来在广播电视领域中发展起来的一种新型伴音技术,它的技术指标和实际声音效果可与CD唱片媲美,同时又具备良好的兼容性。它是继国际上双载波、AM—FM、FM—FM三种制式以后出现的一种新型播放——接收系统。目前不少发达国家采用这种系统,如英国和香港地区采用NICAM—728方式(一种丽音方式)。NICAM方式中原来伴音仍以模拟信号形式传送,所以普通电视机可以收到这种方式电视广播的常规伴音,新增的声音信号部分采用全数字技术进行传送。采用这种方式可传送立体声的左右两种声道信号或其它方式的广播信息。这种丽音技术的主要特点是具有动态范围大、音质好、隔离度高和信噪比好等优点。它的出现引起世界广播电视界同仁以及广大爱好者和发烧友的关注和重视,它已在豪华型大屏幕电视机的显著部位标上“丽音”字样,这是显示厂家实力和技术先进的诱人的现代标志。下边也以NICAM—728系统为例对这项技术进行简单介绍。
NICAM—728原是英国地区电视网多伴音标准,后来被欧州广播联盟建议其成员国应该以NICAM—728方式作为数字多伴音电视广播基础,又被国际无线电咨询委员会推荐作为国际标准。附图给出NICAM系统工作原理框图。

1.预加重和低通滤波器
图中L(A)和R(B)分别表示立体声的左右声道信号或双伴音两路独立的声音信号的输入端。对信号进行预加重的目的是为了降低信号在恢复过程中所产生的噪声,它是依据国际电话电报咨询委员会J.17文件所规定的技术指标进行预加重处理。信号经过15kHz低通滤波器(LPF),是为了避免A/D变换取样时所产生的频谱折转混叠现象。
2.A/D变换
A/D变换器的取样频率为32kHz,信号带宽理论上可达16kHz,对通过15kHz低通滤波器留有一定余量。为了避免在低电平信号时出现“砂粒”噪声现象,同时考虑音乐信号量化精度的最基本要求,在系统中对每一个取样进行14比特的线性量化,从而满足了技术精度的要求。它采用二进制补码形式表示信号量化之后的信息量。
A、B两声道信息总的原始码率为32×14×2=896kbps(数据码率),再加上系统检测和同步等项所必要的辅助处理信息,总码率达1Mbps。将这样大的数字声音信息进行调制后再插入电视信号所规定的频带,将会产生对本频道模拟伴音和相邻频道图像的干扰,因此必须进行码率压缩处理,即要采用准瞬时压扩编码处理技术。
3.准瞬时压扩编码处理技术
(1)分段压缩与扩展处理:在NICAM系统中采用分段压缩技术,它是把14比特的原始取样值压缩到10比特,在接收机的解码器中实现10→14比特的扩展功能。这就是通过分段压扩处理技术来实现NICAM的准瞬时压—扩功能,即14→10→14比特的压扩特性。
NICAM系统所用的分段压缩与扩展方案包括以下内容:①在一帧(1ms)的两个32样值数据块中打出各自的最大幅值。②根据幅值决定块的编码范围(C):最高两个有效位不同时,C=1;有n个依次相同的最高位时,C=n;5个或5个以上依次相同的最高位,C=5。③在发送端编码器中根据C进行分段压缩,丢弃(5—C)个最低有效位和从第2最高位起的(C—l)个次高有效值,实现14→10比特的压缩。④在接收端解码器中依据C进行分段扩展,在最低位之后补上(5—C)个“0”位,在最高位之后补上(C—1)个与最高位值相同的位,即完成了接收机恢复10→14比特的扩展作用。
(2)段落码的传送、奇偶检验及保护:编码范围的段落码包含在NICAM信号中,它能使在传输和接收过程中出现误码后,在解码器中仍正确无误地恢复。否则,解码器的扩展数据与编码器的压缩数据产生失配,使成帧的数据信息全部出错。由此可见,对段落码必须可靠地进行采取误码保护措施。为了对各个样值的正确再现,对其高有效位也应采取一定的保护措施。为此在经压缩到10比特样值之后加一个奇偶校验位,这样就使每个传送样值达11比特。究竟是实施奇校验还是偶校验,要依传送的段落码的值而定。
4.位交织、扰码及数字调制
(1)位交织处理:位交织就是把原来的数据码打乱,然后再按一定的规则重新排列。这是为了减小出现连续多位误码时对所传送数据造成的不良影响,为此对704比特的信号数据进行位交织处理。
位交织处理是在电路中采用一个44行和16列的1位存储器矩阵,在写入数据时,以列为序依次存入;而在读出数据时,以行为序依次取出。采用这种方法即可实现位交织处理的要求。经过交织后,即使发生若干位的连续差错,在接收机解码器中,经过去交织处理而恢复原来的数据次序之后,这些差错将分散到不同的样值中。这样处理之后,在一个样值中出现多个差错的概率大大下降,从而提高了信号抗误码能力,使声音效果更加完美。
(2)扰码:实际的声音信号总是存在有无声的间隙现象,在此期间载波成为频率、相位和幅度均不发生变化的载波,即形成能量集中的单频信号,很容易对伴音和图像信号产生干扰。因此,对交织后的数据流进行扰码技术处理,使干扰限制到不易察觉的水平。它的具体作法是在编码器中,在帧同步字之后,启动一个规定的伪随机二进制序列并与帧同步字以外的各数据位逐位进行模二加,所发送的数据流就是这一接近于噪声状态的和信号。在接收机中一旦建立帧同步就会启动同样规律的伪随机二进制序列,再与接收列的数据流逐位进行模二减,就恢复到原来的数据流。
(3)数字调制:数字调制采用差分正交相移键控调制(DQPSK)。基本原理是数字载频可以静止在相间90°的四位相位上,所以称正交,在每个比特对时钟周期内载波相位保持在四种相位的一个相位上。当每给一个比特对时钟脉冲时,相位就跳变一次,故称键控。跳变后的相位与跳变前的相位及输入比特对的值有关,这样载波的相位并不直接对应于比特对的值,而是相位的变化对应于比特对的值。因此,接收机的解码器中无需恢复载波的绝对相位,而是由相位的变化解出比特对的值来,故称差分相移。比特对再经过由差分变换器和脉冲变换器组成的比特对——相位变换器,输出两路有正(用“1”表示)和有负(用“0”表示)的脉冲信号。两种脉冲信号还要分别经过脉冲成形滤波器,输出的脉冲便呈现一定的钟形状。两路脉冲信号对载波(I分量)和π/2相移的载波(θ分量)进行相位调制,调制后的信号相加就得到四种相位DQPSK数字调制信号。
NICAM—728传送数字声的电视制式有PAL—I和PAL—B/G。前者在英国和香港地区广播使用,后者在北欧和斯堪的纳维亚半岛一些国家使用,预计今后将有更多国家和地区采用。
NICAM数字信号与电视信号合并之后才形成系统完整的地面电视广播信号。数字声载波功率仅为图像载波峰值功率的1/100,这样小的功率不但叶以保证数字声稳定可靠地接收,而且更不会对现有接收机的图像和伴音产生干扰。(胡瑞海)