司建功

摘 要：隨著信息科技的發(fā)展，我國調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)有了重大突破，各種支持調(diào)頻數(shù)字音頻廣播工作的技術(shù)形式紛至沓來，促進(jìn)了整個系統(tǒng)的良好運(yùn)作。本文主要研究的是當(dāng)前能夠配合調(diào)頻調(diào)頻數(shù)字音頻廣播的信源編碼技術(shù)，探索這種信源編碼技術(shù)具備的功能特點(diǎn)，通過對音頻信源編碼技術(shù)的了解和分析為完善調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：CDR 調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng) 信源編碼技術(shù)

中圖分類號：G202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0145-02

調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)之中需要利用各種技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)音頻業(yè)務(wù)播放，其中信源編碼技術(shù)已經(jīng)成為目前廣泛使用的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以利用其高效率編碼特點(diǎn)為調(diào)頻數(shù)字音頻廣播編制具備立體聲音功能和環(huán)繞聲功能的頻道，同時還具有分層的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)分層編碼，促進(jìn)數(shù)字調(diào)頻廣播的服務(wù)范圍和質(zhì)量的擴(kuò)大和優(yōu)化。

1 基本音頻信源編碼技術(shù)的概述

信源編碼技術(shù)是一項(xiàng)適用于調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的技術(shù)形式，一般來說我國國內(nèi)采用的信源編碼技術(shù)都具備以下兩個基本特點(diǎn)：首先，由于我國音頻廣播業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，使得音頻業(yè)務(wù)不斷增多，對音頻頻道的質(zhì)量要求也越來越高，使得現(xiàn)階段的信源編碼技術(shù)注重編碼效率提升，使得調(diào)頻數(shù)字音頻廣播中的主觀聲音質(zhì)量達(dá)到要求，這類信源編碼技術(shù)為低碼率音頻信源編碼；其次，調(diào)頻數(shù)字音頻廣播會展開多個信道，不同信道對應(yīng)音頻業(yè)務(wù)不同，對信源編碼的要求也不一樣，這就使得我國信源編碼技術(shù)能夠具備分層編碼特點(diǎn)，針對不同的信道為人們提供編碼技術(shù)，例如分層調(diào)制技術(shù)、不等錯信道編碼技術(shù)以及粗分層的編碼碼流格式。

1.1 低碼率信源編碼技術(shù)

低碼率信源編碼技術(shù)的使用可以根據(jù)具體的廣播需求進(jìn)行選擇，當(dāng)前已存在三種低碼信源編碼技術(shù)[1]。其一是AMR-WB+，這種信源編碼技術(shù)主要利用語音編碼，實(shí)現(xiàn)在音頻頻道中的擴(kuò)展，具體實(shí)施依靠ITU，其二是HE-AACv2，這種信源編碼技術(shù)是利用編碼算法AAC，在所有音頻對象中選中編碼對象然后利用增強(qiáng)編碼工具擴(kuò)展形成，具體實(shí)施依靠MPEG組織。第一種和第二種低碼信源編碼技術(shù)都是現(xiàn)有流行于調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的編碼技術(shù)，只不過兩種音頻編碼技術(shù)的形成原理各不相同，但是并不妨礙這兩個低碼信源編碼技術(shù)都是規(guī)范式的音頻編碼。ITU實(shí)施的信源編碼利用人耳聽覺特性，MPEG組織實(shí)施的信源編碼利用人的發(fā)聲模式，基于以上基礎(chǔ)挖掘出了兩種理論不容而作用一致的信源編碼技術(shù)。其三，是一種較新的低碼率音頻編碼技術(shù)，這種音頻編碼技術(shù)是由MPEG組織帶領(lǐng)技術(shù)人員開發(fā)出來的，其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎音頻信號都可以被這一種新編碼技術(shù)所掌控[2]。MPEG組織稱這一低碼率音頻編碼技術(shù)為MPEG-D USAC，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證可以證實(shí)這種新的編碼技術(shù)能夠有效延續(xù)前兩種編碼技術(shù)的特點(diǎn)，并且在編碼效率上也處于領(lǐng)先地位，無論是主觀聲音質(zhì)量還是聲道擴(kuò)展都更為先進(jìn)和優(yōu)化。

1.2 分層音頻編碼技術(shù)

分層音頻編碼技術(shù)的特點(diǎn)如其名稱一樣，可以對編碼對象進(jìn)行各種形式的分層，這一編碼技術(shù)適用于有特定要求的音頻編碼方面。該編碼技術(shù)主要包括兩種，即精細(xì)分層和非精細(xì)分層（粗分層）[3]。

首先，對于精細(xì)分層音頻編碼技術(shù)來說，這一編碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)音頻無損編碼和音頻有損編碼，在編制音頻過程中可以根據(jù)具體的聲音信號來進(jìn)行編制，實(shí)現(xiàn)無損增強(qiáng)。不過精細(xì)分層音頻編碼技術(shù)雖然在音頻質(zhì)量上有獨(dú)特的優(yōu)勢，卻有礙于其存在編碼效率低、邏輯處理復(fù)雜等問題，使得這一編碼技術(shù)并沒有被廣泛應(yīng)用。

其次，對于非精細(xì)分層音頻編碼技術(shù)來說，MPEG組織中有具體規(guī)定，明確地提供了幾種非精細(xì)分層音頻編碼算法，像AAC-SSR、ARTAC等。以ARTAC編碼為例，這種信源編碼技術(shù)有些類似SONY編碼，若要實(shí)施這種編碼算法，需要將選定的音頻信號輸入4帶的多相正交濾波器組，由多相正交濾波器組將輸入的音頻信號自動分成4個頻帶，每個頻帶再通過編碼進(jìn)行MDCT。

2 CDR信源編碼技術(shù)分析

前文敘述了現(xiàn)有的幾種信源編碼技術(shù)，接下來在已有的信源編碼技術(shù)理論基礎(chǔ)上，并結(jié)合我國推出的《多聲道數(shù)字音頻編解碼技術(shù)規(guī)范》（DRA）試著討論適合我國調(diào)頻數(shù)字音頻廣播的信源編碼技術(shù)。

2.1 編碼類型

我國已經(jīng)研究出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)于信源編碼技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即《多聲道數(shù)字音頻編解碼技術(shù)規(guī)范》，而在規(guī)范中對信源編碼技術(shù)的編碼類型進(jìn)行了闡述，不過這一基于基本理論形成的信源編碼技術(shù)DRA并不完善，其在很多方面還存在一定的進(jìn)步空間[4]。當(dāng)前調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)內(nèi)部共研發(fā)了4類編碼類型，除了在規(guī)范中有詳細(xì)規(guī)定的DRA信源音頻編碼外，其余三種分別為DRA低碼率音頻編碼、DRA分層編碼和DRA低碼率分層編碼，從名稱上分析顯然這三種類型都借鑒了DRA信源音頻編碼。事實(shí)上也是如此，這三類音頻編碼并不是創(chuàng)新型的編碼類型，而是針對原有DRA信源音頻編碼可發(fā)展的方向，在原有的DRA技術(shù)基礎(chǔ)之上延伸出來的，這幾個音頻編碼都具有多項(xiàng)適用的音頻聲道，像立體聲、5.1環(huán)繞聲等。

2.2 編碼框架

在DRA信源編碼技術(shù)基礎(chǔ)上延伸出的這三類編碼類型框架分析如下。

2.2.1 DRA低碼率音頻編碼（DRA-S）

如果采用DRA-S編碼類型對音頻信號進(jìn)行編碼編算，會使用兩種編碼框架，分別是單聲道編碼框架和立體聲道編碼框架。第一種，單聲道編碼框架是將輸入到DRA編碼模塊內(nèi)的聲音信號進(jìn)行低頻編碼處理，就是將載入的聲音信號中低頻段找出，然后提前進(jìn)行編碼，形成DTA編碼碼流[5]。之后帶寬編碼模塊進(jìn)行高頻段聲音信號的編碼處理，輸出SBR編碼碼流，所有的編碼碼流再集合到一起形成DRA-S碼流同時輸出。第二種，立體聲道編碼框架是在單聲道框架基礎(chǔ)上額外增加一步，由立體聲音信號根據(jù)編碼碼率選擇是否使用參數(shù)立體聲編碼模塊處理，如果使用則輸出參數(shù)立體聲編碼碼流，再進(jìn)行后續(xù)步驟。

2.2.2 DRA分層編碼（DRA-L）

采用DRA-L編碼類型對音頻信號進(jìn)行編碼編算，主要利用單聲道、立體聲與環(huán)繞聲編碼框架。首先，單聲道與立體聲編碼框架是，利用基層分配的編碼比特率進(jìn)行DRA編碼，輸入信號與基本層恢復(fù)的信號間的殘差信號作為增強(qiáng)層輸入信號，增強(qiáng)層采用與DRA量化和熵編碼同樣的技術(shù)對殘差信號壓縮。其次，環(huán)繞聲編碼框架是，基層抓取音頻信號的左右聲道，通過DRA編碼形成編碼碼流，然后增強(qiáng)層包括中央聲道和超重低音聲道的單聲道DRA編碼和左右環(huán)繞聲道對DRA編碼。

2.2.3 DRA低碼率分層編碼（DRA-SL）

DRA-SL是集中前兩種編碼特點(diǎn)的編碼類型，因此其在編碼框架上與前兩種編碼類型的編碼框架十分相似。DRA-SL同樣包括單聲道、立體聲與環(huán)繞聲三種編碼框架，其中DRA-SL的單聲道、立體聲道編碼框架原理可參照DRA-S與DRA-L，具體看那種編碼編算方式更為簡便，DRA-SL環(huán)繞聲的編碼框架原理可參照DRA-L環(huán)繞聲道編碼框架。

3 結(jié)語

眾所周知，如今是科技的時代，在傳統(tǒng)媒體與新媒體并存的背景下調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的發(fā)展極為重要，是促進(jìn)我國廣播行業(yè)發(fā)展的重要力量。對此，更要重視研究數(shù)字音頻信源編碼技術(shù)，在我國原有的信源編碼技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新更多具有優(yōu)勢的信源編碼技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙長青，盛國芳，吳智勇.調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播的調(diào)制誤差率指標(biāo)性能研究[J].廣播與電視技術(shù)，2017（1）：91-94.

[2] 陳敬東.調(diào)頻數(shù)字音頻廣播激勵器技術(shù)指標(biāo)測試技巧[J]. 廣播與電視技術(shù)，2015（5）：110-113.

[3] 張強(qiáng)，萬顯榮，傅，等.基于CDR數(shù)字音頻廣播的外輻射源雷達(dá)信號模糊函數(shù)分析與處理[J].雷達(dá)學(xué)報，2014（6）：702-710.

[4] 吳智勇，于新，盛國芳.調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播（FM-CDR）北京地區(qū)覆蓋測試[J].廣播電視信息，2014（1）：37-39.

[5] 朱康寧，周穎龍，吳國光.調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播（CDR）在廣東省的探索和實(shí)踐[J].廣播電視信息，2014（1）：40-43.endprint