【电子行业标准(SJ)】 多声道数字音频编解码技术规范

ICS35.040
YKAONKAa
qLE-ei-ac-eC-ae-Ceraac-CEc-Neca-irrkAoNarkAeaSJ
中华人民共和国电子行业标准
SJ/T11368—2006
多声道数字音频编解码技术规范Specification for multichannel digital audio coding technology2007-01-04发布
2007-01-04实施
中华人民共和国信息产业部发布前
2术语和定义
3概述
3.1编码器，
3.2解码器.
4句法结构.
4.1函数.
4.2码流.
4.3顿...
4.5窗口序列..
4.6码书选择及应用范围
4.7子带样本的量化指数
4.8量化步长指数
4.9和差编码决定
4.10联合强度编码比例因子
4.11误码检测
4.12辅助数据，
5.1码流..．
5.3顿头.
5.4窗口序列...
5.5码书选择与应用范围.
5.6子带样本的量化指数
5.7量化步长指数
5.8和差编码决定，
5.9联合强度编码比例因子
5.10误码检测
5.11辅助数据
6解码
6.1声道排放与设置
6.2解交叉重组
6.3重建量化单元的个数
6.4逆量化器
6.5联合强度解码.
TTYKAONKAa
qLE-i-aC-eC-ae-Ceraac-CEC-Neca-iKAbNrKAgaSJ/T113682006
...........3
SJ/T11368—2006
6.6和/差解码
6.7可变分辨率的合成滤波器组，6.8重建短/暂窗口函数序列.
附录A（资料性附录）相关编码技术A.1瞬态分析.
A.2人耳听觉模型
A.3全局比特分配
A.4Huffman码的码书的选择..
A.5和/差编码.
A.6联合强度编码.
附录B（规范性附录）表
B.1量化步长表..
B.2临界频带表
B.3解码瞬态段的长度用的Huffman码表.B.4解码码书选择与应用范围用的Huffman码表B.5解码量化步长指数用的Huffman码表..B.6解码量化指数商数宽度用的Huffman码表B.7解码稳态量化指数用的Huffman码表..B.8解码瞬态量化指数用的Huffman码表，参考文献.
TIYKAONKAa
qLE-i-ac-eC-ae-Ceraac-CEC-Neca-irrKANrKAga29
....68
本标准由全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会归口。本标准的附录A为资料性附录，附录B为规范性附录。KAoNYKAca
qLE-ei-aC-eC-ae-Ceraac-BC-Nca-1TKAoNrKAcaSJ/T11368—2006
本标准起草单位：广州广晟数码技术有限公司、中国华录集团有限公司、中国电子技术标准化研究所。
本标准主要起草人：游余立、张尉雄、徐茂、张素乓。SJ/T11368—2006
YKAKAa
quE-ei~ac-eCae-Craac-cBc-Neca-iiikAoNrkAa为了适应我国日益发展的数字音视频产业的需求，满足不同应用领域对高品质的多声道数字音频信号的编码需要，特制定本标准。本标准是在自主研究开发音频编解码算法的基础上，经过算法的优化、软件及硬件的实现、测试验证等过程，确保了技术方案能支持不同码率、不同声道的应用要求。本标准规定的多声道数字音频编解码技术可在有限容量的存储介质或有限带宽的信道上保存或传送高质量的多声道数字音频信号。本标准的应用包括但不仅限于以下领域：数字音频广播；
数字电视（卫星、地面和有线广播）：家庭影院：
数字影院；
激光视盘机；
网络流媒体：
个人音频播放设备。
本标准的发布机构提请注意如下事实，声明符合本标准时，可以使用涉及以下相关专利。本标准的发布机构对于专利的范围、有效性和验证资料不提出任何看法。专利持有人已向本标准的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理和非歧视的条款和条件下，就使用授权许可证进行谈判。在这方面，该专利持有人的声明已在本标准的发布机构备案。有关资料可从以下地址获得：
专利名称：多声道数字音频编码设备及其方法（美国专利申请号US11/029722，中国专利中请号200510095898.6）；
专利持有人：广州广晟数码技术有限公司；联系人：王先文；
地址：广州市天河区能源路华南理工大学北区科技园2号楼6楼：邮政编码：510640；
电话：020-22237078；
传真：020-22237189。
请注意除上述已经识别出的专利外，本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。
1范围
多声道数字音频编解码技术规范YKAKAa
quE-ei-ac-eCae-Craac-cBc-Neca-inikAoNrKAaSJ/T113682006
本标准规定了多声道数字音频压缩编解码技术方案：包括码流格式（句法结构与语义）、解码过程以及各个解码技术模块的技术要求，并对采用该技术的编码部分提供了资料性的建议和实现方法。本标准规定的数字音频编解码技术方案的信号通道能保持24bit以上的精度（除了因量化而有意舍弃的精度外）。可支持的声道设置除了常见的立体声、5.1环绕声、6.1环绕声和7.1环绕声之外，还为未来的音频技术发展预留了空间（最多可支持64.3环绕声）。本标准可支持从8kHz到192kHz间的标准采样频率，包括44.1KHz和48KHz。本标准对编码比特率（码率）没有明确限制，在具休应用时可根据信道带宽和音质要求等因素来设定。本标准适用于各种数字音频广播、数字电视伴音、家庭影院、网络流媒体以及个人媒体播放器等应用领域。
2术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。对句法和编解码过程的描述均采用标准C++语言。2.1
音频数据audiodata
编码后用于表示原始音频信号的比特序列（数据）。2.2
音频样本audiosample
输入编码器或输出解码器的PCM音频样本。2.3
·辅助数据auxiliarydata
包括诸如时间码之类的不属于音频信号本身，但又与其有关系的数据。2.4
暂窗口函数briefwindowfunction总长度为256个样本，但却只用其中160个样本的MDCT的窗口函数。2.5
临界频带criticalband
人耳对声音分辨的数学模型可用一个子带滤波器组来近似表示，该滤波器组的带宽随频率的上升而成近似的指数上升。此滤波器组的一个子带即被称为··个临界频带。2.6
码流或比特流bitstream
由符合本标准的编码器产生的表示原始音频信号的比特序列。2.7
顿frame
由符合本标准的编码器产生的表小一顺音频信号的音频数据。它是构成本标准的码流的基本单位。本标准的一个顿可涵盖128、256、512、或1024个音频样本2.8
顺头frameheader
本标准的一个顿的开头部分的音频数据，包括同步字和描述音频信号的特性的字，比如采样率、正常声道的数H、LFE声道数目等。1
SJ/T11368-2006
LFE低频效应声道lowfrequencyeffectchannel带宽有限（<120Hz）但音量通常比正常声道高的声道。2.10
长窗口函数Iong windowfunction长度为2048个样本的MDCT的窗口函数。2.11
MDCT块MDCTblock
IYKAKAa
quE-ei-ac-eCHae-Ceraac-CEC-Neca-niKAoNrKAa应用一次MDCT所产生的一组频域系数或子带样本。或相应地，输入MDCT的一组新音频样本。本标准用到的MDCT块分别包含128和1024个音频样本或子带样本。2.12
normal channel
正常声道
除低频效应声道以外的全频谱声道。2.13
quantization index
量化指数
量化子带样本所生成的指数。
长quantization stepsize
量化步长
量化子带样本用的步长。
量化单元
quantization unit
由临界频带在频域和瞬态段在时域联合界定的一个矩形：所有在此矩形内的子带样本都属于同一个量化单元。
准稳态顿或稳态顿quasistationaryframe一顿没有瞬态的音频样本。
短窗口函数shortwindowfunction长度为256个样本的MDCT的窗口函数。2.18
旁信息 side information
一帧音频数据中不表示子带样本的、仅仅协助解码的字。2.19
子带样本subbandsample
应用MDCT所产生的一组频域系数。2.20
子带段subbandsegment
由时间界定的一段子带样本。
同步字synchronizationword
指示音频顿的开始的字。
瞬态顿transientframe
-顿有瞬态的音频或子带样本。
瞬态位置transientlocation
对瞬态顿，指示瞬态发生的位置。2.24
瞬态段transientsegment
TTYKAONKAa
qLE-i-ac-eC-ae-Ceraac-CEC-Neca-irrkANrKAgaSJ/T11368—2006
统计特性类似的子带段。在瞬态内，瞬态段的起始位置通常为瞬态发生的位置。在平稳顿内，整帧音频样本或子带为一个瞬态段2.25
窗口函数windowfunction
MDCT用的窗口函数。
字word
本标准的编码器产生的音频数据的最小语义单元。3概述
3.1编码器
编码器的主要组成部分如图1和表1所示。表1编码器Www.bzxZ.net
编码器部件
瞬态检测器
多分辨本分析滤波器组
交义重组器
人听觉模型
可选的和/差编码器
可选的联合强度编码器
全局比特分配器
线性标量量化器
码书选择器
量化指数编码器
多路复月器
检测输入的PCM样本是否含有瞬态响功能
把每个声道的音频信号的PCM样本分解成子带信号：该滤波器组的时频分辨率山瞬态检测的结果而定
当顿中存在瞬态时，用来交义重组子带样本以便于降低传输它们所需的总比特数计算大耳的噪声掩蔽阅值
把左右声道对的子带样本转换成和/差声道对利用人耳在高频的声像定位特性而对联合声道的高频分晟进行强度编码把比特资源分配给各个量化单元，以使它们的量化噪声功率低于人耳的掩蔽阈值利用全局比特分配器提供的量化步长来量化各个量化单儿内的了带样本基于量化指数的局部统计特征对量化指数分组，并把最佳的码书从码书库中选择出来分配给各组量化指数
用码书选择器选定的码书及其应用范围来对所有的量化指数进行Huffman编码把所有量化指数的Huffman码和辅助信息打包成个完整的比特流SJ/T11368-—2006
人耳听
觉模型
全局比特分配
码书选择
输入PCM样本
督态分析
多分辨率滤波器组
交叉重组
和差编码
联合强度编码
线性标量量化
量化指数编码
注：实线代表音频数据，虚线代表控制/辅助信息图1编码器
3.2解码器
解码器的主要组成部分如图2和表2所示。表2解码器
解码器部件
多路解复用器
码书选择器
量化指数解码器
量化单元个数重建器
TTYKAONKAa
qLE-ei-aC-eC-ae-Ceraac-BC-Nca-1TKAoNrKAca码
从比特流解包出各个码字。由于Huffman码属前缀码，其解码和多路解复用是在同一个步骤中完成的
从比特流中解码出用于解码量化指数用的各个Huffman码书及其应用范围（applicationrange）
用于从比特流中解码出量化指数由码书应用范围重建各个瞬态段的量化单元的个数逆量化器
解码器部件
可选联合强度解码器
可选的和/差解码器
逆交叉重组器
短/暂窗口函数序列重建器
可变分辨率合成滤波器组
表2（续）
TYKAONKAa
qLE-ei-ac-eC-at-Ceraac-Cc-Neca-nKAoNrKAcaSJ/T113682006
从码流中解码出所有量化单元的量化步长，并用它由量化指数重建子带样本利用联合强度比例因子由源声道的子带样本重建联合声道的子带样本由和/差声道的子带样本重建左右声道的子带样本当顿中存在瞬态时，逆转编码器对量化指数的交叉重组对瞬态顿，根据瞬态的位置及MDCT的完美重建（PerfectReconstruction）条件来重建该顿须用的短和暂窗口函数序列由子带样本重建PCM音频样本
码书选择
量化单元个数
注：实线代表音频数据，虚线代表控制/辅助信息2解码器
量化指数解码
逆量化
联合强度解码
和差解码
逆交叉重组
短/暂窗门函数序列
多分辨书合成滤波器组
PCM样本输出
SJ/T11368—2006
句法结构
1函数
对句法的描述而定义的函数见表3。函数
max(x，y)
min(x，y)
Ceil(x)
ErrorHandling)
GetHuffDim(pCodeBook）
GetHuffMidTread(pCodeBook)
GetNumlluffCodes(pCodeBook)
HuffDec(pCodeBook)
特殊函数定义
返回x和y的最大值
返回x和y的最小值
返回大于或等于x的最小整数
错误处理
退出解码
返回Huffman码书pCodeBook的维数YKANKAa
qCE-ei-ac-ecHae-Ceraac-cc-Neca-iiKAoNrKAea如果Huffman码书pCodeBook的码指数是踏中（Mid-treading）的，返回true；否则，返回false
返回Huffman码书pCodeBook的每一维的大小（Huffman码的个数）用Huffman码书pCodeBook从码流中进行Huffman解码：HuffDec (pCodeBook)
unBits=0;
for (n=0; nnShift = pCodeBook[k++]:
if（sShift>)
unBits=unBits<unBits =Unpack(nShift);
if（unBits==pCodeBook[k++]）return pCodeBook[k]:
其中，nNumCodes是Huffman码书pCodeBook的每一维的大小（Huffman码的个数）
HuffDecDiff(pCodeBook）
HuffDecRecursive(pCodeBook)
ResetHuffIndex(pCodeBook)
Unpack(x)
4.2码流
码流如下所示：
Bit_Stream(
表3（续）
YKAONKAa
qUE-ei-aC-eCae-Craac-CEC-Neca-iKANrKAeaSJ/T113682006
用Huffman码书pCodeBook从码流中进行差值Huff'man解码。具体实现如下：
DecDiff(pCodeBook)
nDiff=Decode:
nIndex=（nIndexfnDiff）%nNumCodes:return nlndex;
其中，nNumCodes是Huffman码书pCodeBook的每维的大小（Huffman码的个数）；nIndex是码书
pCodeBook的记忆性变量由
ResetHuffIndex(pCodeBook）初始化用Huffman码书pCodeBook从码流中进行回归Huffman解码。具体实现如下：
DecRecursive(pCodeBook)
nQIndex = HuffDec(pCodeBook):Jwhile（nQIndex==nNumCodes-l):nQIndex =k*(nNumCodes-1)
)nQIndex
return nQIndex:
其中，nNumCodes是Huffman码书pCodeBook的每一维的大小（lluffiman码的个数）
把Huffman码书pCodeBook的记忆性变量nIndex清零：ResetHuffIndex(pCodeBook)
nIndex=o:
该记忆性变量nIndex将在HuffDecDiffr（pCodeBook）函数中用到从码流中解包出X比特无正负号的数while（Unpack(16）==Ox7FFF）FrameO：
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。