CDR调频数字音频广播信源编码技术的分析

司建功

摘 要：随着信息科技的发展，我国调频数字音频广播系统有了重大突破，各种支持调频数字音频广播工作的技术形式纷至沓来，促进了整个系统的良好运作。本文主要研究的是当前能够配合调频调频数字音频广播的信源编码技术，探索这种信源编码技术具备的功能特点，通过对音频信源编码技术的了解和分析为完善调频数字音频广播系统提供借鉴。

关键词：CDR 调频数字音频广播系统 信源编码技术

中图分类号：G202 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0145-02

调频数字音频广播系统之中需要利用各种技术措施实现音频业务播放，其中信源编码技术已经成为目前广泛使用的技术，这项技术可以利用其高效率编码特点为调频数字音频广播编制具备立体声音功能和环绕声功能的频道，同时还具有分层的特点，能够实现分层编码，促进数字调频广播的服务范围和质量的扩大和优化。

1 基本音频信源编码技术的概述

信源编码技术是一项适用于调频数字音频广播系统的技术形式，一般来说我国国内采用的信源编码技术都具备以下两个基本特点：首先，由于我国音频广播业务发展迅速，使得音频业务不断增多，对音频频道的质量要求也越来越高，使得现阶段的信源编码技术注重编码效率提升，使得调频数字音频广播中的主观声音质量达到要求，这类信源编码技术为低码率音频信源编码；其次，调频数字音频广播会展开多个信道，不同信道对应音频业务不同，對信源编码的要求也不一样，这就使得我国信源编码技术能够具备分层编码特点，针对不同的信道为人们提供编码技术，例如分层调制技术、不等错信道编码技术以及粗分层的编码码流格式。

1.1 低码率信源编码技术

低码率信源编码技术的使用可以根据具体的广播需求进行选择，当前已存在三种低码信源编码技术[1]。其一是AMR-WB+，这种信源编码技术主要利用语音编码，实现在音频频道中的扩展，具体实施依靠ITU，其二是HE-AACv2，这种信源编码技术是利用编码算法AAC，在所有音频对象中选中编码对象然后利用增强编码工具扩展形成，具体实施依靠MPEG组织。第一种和第二种低码信源编码技术都是现有流行于调频数字音频广播系统的编码技术，只不过两种音频编码技术的形成原理各不相同，但是并不妨碍这两个低码信源编码技术都是规范式的音频编码。ITU实施的信源编码利用人耳听觉特性，MPEG组织实施的信源编码利用人的发声模式，基于以上基础挖掘出了两种理论不容而作用一致的信源编码技术。其三，是一种较新的低码率音频编码技术，这种音频编码技术是由MPEG组织带领技术人员开发出来的，其应用范围十分广泛，几乎音频信号都可以被这一种新编码技术所掌控[2]。MPEG组织称这一低码率音频编码技术为MPEG-D USAC，经过实践验证可以证实这种新的编码技术能够有效延续前两种编码技术的特点，并且在编码效率上也处于领先地位，无论是主观声音质量还是声道扩展都更为先进和优化。

1.2 分层音频编码技术

分层音频编码技术的特点如其名称一样，可以对编码对象进行各种形式的分层，这一编码技术适用于有特定要求的音频编码方面。该编码技术主要包括两种，即精细分层和非精细分层（粗分层）[3]。

首先，对于精细分层音频编码技术来说，这一编码技术能够实现音频无损编码和音频有损编码，在编制音频过程中可以根据具体的声音信号来进行编制，实现无损增强。不过精细分层音频编码技术虽然在音频质量上有独特的优势，却有碍于其存在编码效率低、逻辑处理复杂等问题，使得这一编码技术并没有被广泛应用。

其次，对于非精细分层音频编码技术来说，MPEG组织中有具体规定，明确地提供了几种非精细分层音频编码算法，像AAC-SSR、ARTAC等。以ARTAC编码为例，这种信源编码技术有些类似SONY编码，若要实施这种编码算法，需要将选定的音频信号输入4带的多相正交滤波器组，由多相正交滤波器组将输入的音频信号自动分成4个频带，每个频带再通过编码进行MDCT。

2 CDR信源编码技术分析

前文叙述了现有的几种信源编码技术，接下来在已有的信源编码技术理论基础上，并结合我国推出的《多声道数字音频编解码技术规范》（DRA）试着讨论适合我国调频数字音频广播的信源编码技术。

2.1 编码类型

我国已经研究出了拥有自主知识产权的关于信源编码技术规范标准的规定，即《多声道数字音频编解码技术规范》，而在规范中对信源编码技术的编码类型进行了阐述，不过这一基于基本理论形成的信源编码技术DRA并不完善，其在很多方面还存在一定的进步空间[4]。当前调频数字音频广播系统内部共研发了4类编码类型，除了在规范中有详细规定的DRA信源音频编码外，其余三种分别为DRA低码率音频编码、DRA分层编码和DRA低码率分层编码，从名称上分析显然这三种类型都借鉴了DRA信源音频编码。事实上也是如此，这三类音频编码并不是创新型的编码类型，而是针对原有DRA信源音频编码可发展的方向，在原有的DRA技术基础之上延伸出来的，这几个音频编码都具有多项适用的音频声道，像立体声、5.1环绕声等。

2.2 编码框架

在DRA信源编码技术基础上延伸出的这三类编码类型框架分析如下。

2.2.1 DRA低码率音频编码（DRA-S）

如果采用DRA-S编码类型对音频信号进行编码编算，会使用两种编码框架，分别是单声道编码框架和立体声道编码框架。第一种，单声道编码框架是将输入到DRA编码模块内的声音信号进行低频编码处理，就是将载入的声音信号中低频段找出，然后提前进行编码，形成DTA编码码流[5]。之后带宽编码模块进行高频段声音信号的编码处理，输出SBR编码码流，所有的编码码流再集合到一起形成DRA-S码流同时输出。第二种，立体声道编码框架是在单声道框架基础上额外增加一步，由立体声音信号根据编码码率选择是否使用参数立体声编码模块处理，如果使用则输出参数立体声编码码流，再进行后续步骤。

2.2.2 DRA分层编码（DRA-L）

采用DRA-L编码类型对音频信号进行编码编算，主要利用单声道、立体声与环绕声编码框架。首先，单声道与立体声编码框架是，利用基层分配的编码比特率进行DRA编码，输入信号与基本层恢复的信号间的残差信号作为增强层输入信号，增强层采用与DRA量化和熵编码同样的技术对残差信号压缩。其次，环绕声编码框架是，基层抓取音频信号的左右声道，通过DRA编码形成编码码流，然后增强层包括中央声道和超重低音声道的单声道DRA编码和左右环绕声道对DRA编码。

2.2.3 DRA低码率分层编码（DRA-SL）

DRA-SL是集中前两种编码特点的编码类型，因此其在编码框架上与前两种编码类型的编码框架十分相似。DRA-SL同样包括单声道、立体声与环绕声三种编码框架，其中DRA-SL的单声道、立体声道编码框架原理可参照DRA-S与DRA-L，具体看那种编码编算方式更为简便，DRA-SL环绕声的编码框架原理可参照DRA-L环绕声道编码框架。

3 结语

众所周知，如今是科技的时代，在传统媒体与新媒体并存的背景下调频数字音频广播系统的发展极为重要，是促进我国广播行业发展的重要力量。对此，更要重视研究数字音频信源编码技术，在我国原有的信源编码技术基础上，创新更多具有优势的信源编码技术。

参考文献

[1] 赵长青，盛国芳，吴智勇.调频频段数字音频广播的调制误差率指标性能研究[J].广播与电视技术，2017（1）：91-94.

[2] 陈敬东.调频数字音频广播激励器技术指标测试技巧[J]. 广播与电视技术，2015（5）：110-113.

[3] 张强，万显荣，傅，等.基于CDR数字音频广播的外辐射源雷达信号模糊函数分析与处理[J].雷达学报，2014（6）：702-710.

[4] 吴智勇，于新，盛国芳.调频频段数字音频广播（FM-CDR）北京地区覆盖测试[J].广播电视信息，2014（1）：37-39.

[5] 朱康宁，周颖龙，吴国光.调频频段数字音频广播（CDR）在广东省的探索和实践[J].广播电视信息，2014（1）：40-43.endprint