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Article

1 - INTERFACE AUDIONUMÉRIQUE AES3

2 - STANDARD AES42

3 - SPÉCIFICATIONS ÉLECTRIQUES

4 - SYNCHRONISATION ET HORLOGES

5 - INSERTION AUDIO EN VIDÉO

6 - CONCLUSION ET REPÈRES

Article de référence | Réf : TE5420 v1

Insertion audio en vidéo
Interfaces audionumériques AES/EBU

Auteur(s) : Yves GRENIER

Date de publication : 10 août 2005

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RÉSUMÉ

Afin de faciliter la transmission de signaux audio entre équipements de studio, divers formats de transfert des flux numériques de données ont été préconisés par des organismes de normalisation et de standardisation. Mais ces normes sont nombreuses et enchevêtrées. Le standard dit AES/EBU correspond à une interface audionumérique à deux canaux, monodirectionnelle, qui définit une liaison entre un émetteur et un récepteur. Ce standard est régi par les normes AES3, une variante existe appelée AES-3id dédiée plus spécifiquement à la télédiffusion, ainsi qu’une autre sous la référence AES42 qui concerne le transport d’un signal audionumérique issu d’un microphone.

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Auteur(s)

  • Yves GRENIER : Ingénieur de l’École Centrale, docteur en sciences physiques - Professeur à l’École nationale supérieure des télécommunications (ENST), Paris - Département traitement du signal et des images

INTRODUCTION

Les signaux audio sous forme numérique, quand ils ne sont pas compressés, sont transmis sous forme de flux binaire continu (par opposition à une transmission par paquets) entre deux équipements. Afin de faciliter l’interconnexion des équipements, plusieurs organismes de normalisation et de standardisation ont préconisé divers formats de transfert des flux numériques de données audio. Parmi ces organismes de normalisation, on trouve les suivants : Audio Engineering Society (AES), European Broadcasting Union (EBU ou Union européenne de radio-télévision : UER), International Telecommunication Union (ITU ou Union internationale des télécommunications : UIT), Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE), International Electrotechnical Commission (IEC ou Commission électrotechnique internationale : CEI).

À ces organismes, il conviendrait d’ajouter des organismes nationaux (par exemple ANSI, DIN). Certaines normes existent sous plusieurs versions quasiment identiques lorsqu’elles ont été adoptées simultanément ou successivement par plusieurs de ces organismes.

En premier lieu, nous nous intéressons ici au standard dit AES/EBU qui correspond à une interface audionumérique à deux canaux. Cette interface est monodirectionnelle ; elle définit une liaison entre un émetteur et un récepteur. Nous présentons d’abord sa version symétrique (au sens électrique) utilisant une paire de conducteurs. Cette version correspond au standard AES3.

Une variante importante de ce standard porte le numéro AES-3id ; elle correspond au même type de liaison, mais sur câble coaxial, et donc non symétrique. Cette variante concerne essentiellement le contexte de la télédiffusion. Dans le même contexte, le signal audio est naturellement véhiculé conjointement au signal vidéo. Nous étudions les standards qui précisent l’insertion du signal audio AES/EBU dans un flux vidéo numérique. La norme a été éditée par l’UIT-R sous la référence BT.1305.

Un troisième type de liaison dérivé du modèle AES/EBU a été normalisé par l’AES sous la référence AES42 ; ce standard concerne le transport d’un signal audionumérique issu d’un microphone. Par rapport au standard AES3, le standard AES42 ajoute principalement la possibilité d’envoyer depuis le récepteur AES/EBU vers l’émetteur (c’est‐à‐dire vers le microphone) une alimentation électrique sous forme d’une tension continue fantôme. Elle ajoute également la possibilité d’envoyer depuis le récepteur (qui peut par exemple être une table de mixage) des commandes destinées à modifier le comportement du microphone (ou de toute autre source numérique).

Nous couvrons ainsi les techniques permettant de véhiculer le signal sonore seul, et celles permettant d’associer le signal audionumérique à la vidéo numérique. À l’inverse, nous excluons les techniques de télécommunications permettant de véhiculer ces signaux sur des réseaux. De même, nous ne traitons pas les différents formats de fichiers audio utilisés dans le stockage sur support informatique, ni dans des liaisons avec ordinateurs (par exemple USB, FireWire). Ce document se veut une introduction aux diverses normes, un panorama donc, mais pas un résumé de ces normes. L’ingénieur ayant à les implanter doit se reporter aux textes originaux des normes (voir ).

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te5420


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5. Insertion audio en vidéo

Lorsque l’on souhaite insérer un flux audionumérique dans un flux vidéo numérique, la première difficulté qui se présente est la différence de structure entre les deux flux. Si tous deux apparaissent comme des successions de bits à cadence fixe, issus de l’échantillonnage à cadence fixe d’un signal analogique, la structure temporelle sous-jacente est très différente. Le signal vidéo est constitué de lignes, séparées par des intervalles de retour de ligne. Après numérisation, cette structure est respectée, et le flux numérique alterne entre le paquet d’octets correspondant à une ligne vidéo et un paquet d’octets vides, correspondant aux retours de ligne. C’est dans ces paquets vides que s’insère le signal audio.

Une deuxième difficulté vient des relations entre les trames vidéo et les échantillons audio. Le rapport entre nombre de lignes vidéo par seconde et nombre d’échantillons audio par seconde n’est pas un nombre entier. On n’insère donc pas toujours le même nombre d’échantillons audio par ligne vidéo.

Une troisième difficulté vient de la présence de données auxiliaires dans le signal audio, qu’il faut aussi insérer dans le signal vidéo. Et l’insertion elle‐même engendre de nouvelles données de contrôle dont le récepteur a besoin pour savoir interpréter et extraire les informations audio du flux vidéo.

Nous montrons ci-après comment sont gérées ces trois difficultés dans un flux vidéo numérique 4:2:2 (norme UIT-R BT.656). Il nous faut d’abord décrire rapidement la structure du flux vidéo dans cette norme. Puis, nous voyons comment les données audio et auxiliaires sont insérées dans le flux vidéo suivant la norme UIT-R BT.1305. Dans un troisième temps, nous étudions les données qui contrôlent cette insertion. Nous concluons cette partie par une réflexion sur les problèmes que pose la synchronisation des divers flux audio avec le flux vidéo, en particulier dans le cas des insertions multiples.

5.1 Interface vidéo numérique BT.656

Décrivons tout d’abord le flux numérique vidéo dans lequel s’insèrent les informations audio. Dans la norme BT.656-3, où les signaux vidéo numériques sont de type 4:2:2 (quatre informations de luminance pour deux informations dans chacun des deux canaux de chrominance), les...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WATKINSON (J.) -   The Art of Digital Audio.  -  Focal Press (1991).

  • (2) - BALLOU (G.M.) (éd.) -   Handbook of Sound Engineers : The New Audio Cyclopedia.  -  Butterworth-Heinemann (1998).

NORMES

  • AES Recommended practice for digital audio engineering – Serial transmission format for two-channel linearly represented digital audio data - AES3-2003 -

  • Specification of the digital audio interface (the AES/EBU interface) - EBU Tech. 3250-E - 2004

  • Interface audionumérique pour les studios de radiodiffusion - UIT-R BS.647-2 - 03-92

  • AES information document for digital audio engineering – Transmission of AES3 formatted data by unbalanced coaxial cable - AES-3id-2001 -

  • AES information document for digital audio engineering – Guidelines for the use of the AES3 interface - AES-2id-1996 (r2001) -

  • AES Recommended practice for digital audio engineering – Synchronization of digital audio equipment in studio operations - AES11-2003 -

  • Synchronization of digital audio signals in a television environment - EBU R83-1996 -

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Organismes

    1 Organismes

    Audio Engineering Society (AES) http://www.aes.org

    American National Standard Institute (ANSI) http://www.ansi.org

    European Broadcasting Union (EBU)

    Union européenne de radio-télévision (UER) http://www.ebu.ch

    Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) http://www.smpte.org

    International Electrotechnical Commission (IEC)

    Commission électrotechnique internationale (CEI) http://www.iec.ch

    International Telecommunication Union (ITU)

    Union internationale des télécommunications (UIT) http://www.itu.int

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