本发明涉及音视频信号传输技术领域，尤其涉及一种利用复合视频信号基带传输音频信号的装置及方法。
背景技术：
目前存在的大多数传输音频信号的方法均是将基带的音频信号先进行预加重处理，然后将处理过基带音频信号通过频率调制方式调制到更高频率的载波上，频率一般为几十兆赫兹，再将调制过的音频信号与调制过的复合视频信号叠加在一起，从而将音频信号与视频信号一起发送传输到接收端。
现有技术还存在以下不足：1.音频信号进行频率调制，发送系统和接收系统实现较复杂，发送和接收装置的成本高。2.音频信号经调频与解调过程，容易造成较大的失真。3.因音频信号调制后与复合视频信号叠加在一起容易产生的音视频串扰。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，提出一种利用复合视频信号基带传输音频信号的装置及方法，本发明音频信号以基带形式传输，不进行频率调制，降低了发送系统和接收系统的实现复杂度，节约了发送和接收装置的成本；音频信号以基带形式传输，避免了音频信号经调频与解调过程造成的失真，具有传输距离长，衰减失真小的优点；音频信号放置在复合视频信号消隐期间，不与视频信号同时传输，避免了现有技术因音频信号调制后与复合视频信号叠加在一起而产生的音视频串扰；音频信号在调制到复合视频信号上之前，进行了差分处理，提高抗噪音干扰能力。
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种利用复合视频信号基带传输音频信号的装置，包括音频差分模块、音频调制使能模块和音频调制模块，其中，输入的基带音频信号进入音频差分模块处理后输出音频差分信号；音频调制使能模块基于复合视频的场计数器和行计数器判断当前位置是否位于复合视频信号场消隐区间的预期行位置，并生成使能信号；音频差分信号、复合视频信号和音频调制使能信号输入音频调制模块分析处理后输出带音频的复合视频信号。
作为一种优选方式，所述音频差分模块包括加法器和延时单元，延时单元是将输入的基带音频信号xi延时n个单位时间，其中n为可设定值，n为大于等于1的整数，加法器将输入的基带音频信号xi与延时的基带音频信号xi-n进行差分处理，得到音频差分信号di，i为样点序号。
作为一种优选方式，所述音频调制使能模块基于复合视频信号编码器产生的行场时序判断当前是否位于预期的用于传输音频的区间，若处于音频传输区间，则使能信号置fi为1，否则使能信号fi置为0，其中，vcnt为复合视频编码器的场计数器，hcnt为复合视频编码器的行计数器，hs为规定一行中传输音频信号的起始点，he为规定一行中传输音频信号的结束点。
作为一种优选方法，所述音频调制模块根据s1步骤输入的音频差分信号以及音频调制使能信号将音频差分信号放到复合视频信号场消隐区间的预期行位置，与视频信号合并输出带音频的复合视频信号si，然后进行后续传输；其中，vi为复合视频信号编码器生成的视频信号，di为音频差分信号，v0为加在音频差分信号上的一个直流电平信号。
本发明还提供一种利用复合视频信号基带传输音频信号的方法，包含以下步骤：
s1：输入的基带音频信号进入音频差分模块处理后输出音频差分信号；
s2：音频调制使能模块基于复合视频的场计数器和行计数器判断当前位置是否位于复合视频信号场消隐区间的预期行位置，并生成使能信号；
s3：音频差分信号、复合视频信号和音频调制使能信号输入音频调制模块分析处理后输出带音频的复合视频信号。
作为一种优选方法，所述s1步骤所述音频差分模块包括加法器和延时单元，延时单元是将输入的基带音频信号xi延时n个单位时间，其中n为可设定值，n为大于等于1的整数，加法器将输入的基带音频信号xi与延时的基带音频信号xi-n进行差分处理，得到音频差分信号di，i为样点序号，其表达式如下所示：di＝xi-xi-n。
作为一种优选方法，所述s2步骤中的音频调制使能模块基于复合视频信号编码器产生的行场时序判断当前是否位于预期的用于传输音频的区间，若处于音频传输区间，则使能信号置fi为1，否则使能信号fi置为0，其中，vcnt为复合视频编码器的场计数器，hcnt为复合视频编码器的行计数器，hs为规定一行中传输音频信号的起始点，he为规定一行中传输音频信号的结束点，其表达式如下所示：
作为一种优选方法，所述音频调制模块根据s1步骤输入的音频差分信号以及音频调制使能信号将音频差分信号放到复合视频信号场消隐区间的预期行位置，与视频信号合并输出带音频的复合视频信号si，然后进行后续传输；其中，vi为复合视频信号编码器生成的视频信号，di为音频差分信号，v0为加在音频差分信号上的一个直流电平信号，其数学表达式如下所示：
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明音频信号以基带形式传输，不进行频率调制，降低了发送系统和接收系统的实现复杂度，节约了发送和接收装置的成本；
本发明音频信号以基带形式传输，避免了音频信号经调频与解调过程造成的失真，具有传输距离长，衰减失真小的优点；
本发明音频信号放置在复合视频信号消隐期间，不与视频信号同时传输，避免了现有技术因音频信号调制后与复合视频信号叠加在一起而产生的音视频串扰；
本发明音频信号在调制到复合视频信号上之前，进行了差分处理，提高抗噪音干扰能力。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是本发明音频差分模块内部结构示意图。
图3是本发明音频信号调制到视频信号实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明，但不应理解为对本申请的限制。
本发明提供一个实施例，一种利用复合视频信号基带传输音频信号的装置，包括音频差分模块、音频调制使能模块和音频调制模块，其中，输入的基带音频信号进入音频差分模块处理后输出音频差分信号；音频调制使能模块基于复合视频的场计数器和行计数器判断当前位置是否位于复合视频信号场消隐区间的预期行位置，并生成使能信号；音频差分信号、复合视频信号和音频调制使能信号输入音频调制模块分析处理后输出带音频的复合视频信号。
本发明还提供一个实施例，一种利用复合视频信号基带传输音频信号的方法，包含以下步骤：
s1：输入的基带音频信号进入音频差分模块处理后输出音频差分信号；
s2：音频调制使能模块基于复合视频的场计数器和行计数器判断当前位置是否位于复合视频信号场消隐区间的预期行位置，并生成使能信号；
s3：音频差分信号、复合视频信号和音频调制使能信号输入音频调制模块分析处理后输出带音频的复合视频信号。
本实施例可适用于音频信号基带传输的场景中，利用复合视频信号基带传输音频信号方法可以由利用复合视频信号基带传输音频信号装置来执行，利用复合视频信号基带传输音频信号方法具体包括以下步骤：
如图1所示，通过音频差分模块将输入的基带音频信号进行差分处理，输出音频差分信号，目的是提高音频信号的抗噪声干扰能力；然后，通过音频调制使能模块，判断当前位置是否位于复合视频信号场消隐区间的预期行位置，并生成使能信号，防止音频信号放在有效视频或影响有效视频解码的位置，对视频产生干扰；最后，根据前面的使能信号将音频差分信号放到复合视频信号预期位置进行传输，若使能信号处于打开状态，则输出音频差分信号调制到复合视频信号上；若使能信号处于关闭状态，则不输出音频差分信号。
如图2所示，音频差分模块用于将输入的基带音频信号变成音频差分信号，方便后续在复合视频信号规定区域内传输。相对于原始音频信号，音频差分信号具有更高的抗干扰性能，故有助于提高音频信号的传输性能。
延时单元将输入的基带音频信号xi延时n个单位时间，其中n为可设定值，其取值为大于或等于1的整数。适当调整n的取值范围可减小一些噪声的影响，但若取值太大则容易引起信号失真，本实施例中取值为1。加法器将输入的基带音频信号xi与延时的基带音频信号xi-n进行差分处理，得到音频差分信号di，其数学表达式如下所示：di＝xi-xi-n，其中，i为样点序号，为行计数器的值，每一个样点时钟加1，当等于一行最大样点数时清零。
如图3所示，音频调制使能模块通过复合视频信号编码器产生的行场时序判断当前是否位于预期的用于传输音频的区间，若处于音频传输区间，则使能信号置fi为1，否则使能信号fi置为0，其表达式如下所示：
其中，“&&”表示逻辑“与”，其左右两边的条件须同时满足；vcnt为复合视频编码器的场计数器，以零开始计数，通过vcnt可区分信号的场消隐区间和场有效区间。vs为规定传输音频信号的起始行，ve为规定传输音频信号的结束行。由于在场有效区间传输视频信号，若要传输基带的音频信号，就只能在场消隐区间传输，因此，vs和ve的取值不能超出场消隐区间范围。因场消隐区间因复合视频信号制式类型不同而不同，故针对不同的复合视频信号vs和ve的取值需分别设置。同时，若当前制式的复合视频信号在场消隐期间有特殊行信号存在，则在设定传输音频的位置时须考虑，不能将音频信号放在视频信号的特殊行上。
其中，hcnt为复合视频编码器的行计数器，以零开始计数，通过hcnt可区分信号的行有效区间和行有效区间。hs为规定一行中传输音频信号的起始点，he为规定一行中传输音频信号的结束点，由于在行消隐区间存在行同步脉冲等一些用于标识行时序的信息，故音频信号只能在行有效区间内传输。因此，hs和he的取值不能超出行有效区间范围，通常，hs和he的取值与视频信号的行有效区间相同。
音频调制模块将s1步骤输出的音频差分信号以及s2步骤输出的音频调制使能信号，按照一定的方法放到复合视频信号规定的位置与视频信号合并作为系统输出信号si进行传输。其数学表达式如下所示：
其中，fi为音频调制使能信号，当其值为1时，将音频信号调制到视频信号上；当其值为0时，仅输出视频信号。vi为复合视频信号编码器生成的视频信号，di为音频差分信号，v0为加在音频差分信号上的一个直流电平信号，用于适当地整体抬高调制到视频信号上的音频信号，防止音频信号底部失真溢出。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。