解析CDR调频数字音频广播信源编码技术

刘广祥

临沂市广播电视台 山东 临沂 276000

摘要：近些年来，我国科学技术水平不断能提高，推动了我国调频数字音频广播技术的发展，其中信源编码技术逐渐成熟，在数字音频领域中得到广泛应用，并促进了CDR调频系统的良好运行。鉴于此，本文对CDR调频数字音频广播信源编码技术进行研究，以期能为我国数字音频广播领域的进一步发展提供一些参考。

关键词：CDR调频；数字音频；信源编码技术

0引言

数字音频广播系统中的音频要想顺利播放离不开各种编码技术，而其中信源编码技术因其技术优势被广泛的应用在数字音频广播领域之中。该项技术在实际应用时，可以提高数字信号的编码效率，并使播放的音频具有立体声和环绕声，同时还可以将数字信号进行分层编码，进一步提高了数字音频广播系统的服务质量和服务范围。因此，对CDR调频数字音频广播的信源编码技术进行研究具有现实意义。

1现有信源编码技术概述

信源编码技术是一项可以在音频广播领域进行应用的技术，目前国内该项技术具有以下两点特征：一是随着我国经济的发展音频广播业务不断增加，人们对音频质量提出了更高的要求。但我国传统的数字信号编码技术却无法进一步提升音频质量，而信源编码技术则可以很好的解决这一问题，并进一步提高数字音频广播的声音质量，这种信源编码技术属于低码率编码；二是数字音频广播本身就拥有多条信道，而每条信道都有对应的音频业务，而信源编码技术的应用也要遵循这一原则，因此信源编码技术就具备了分层编码的特征，并根据不同的信道特征为用户提供不同的编码格式。如目前较为常用的分层调制、不等错信道以及粗分层等编码格式。

1.1低码率信源编码技术

目前市面上较为成熟的低码率技术主要有以下几种：一是AMR-WB+编码技术，这种技术主要使用语音进行编码，从而直接在音频中进行扩展，但该项技术的具体应用还需要ITU的支持；二是HE-AACv2编码技术，该项技术主要使用AAC编码算法，在音频中选择编码对象，在利用增强编码对音频进行扩展，但该项技术的具体应用还需要MPEG组织的支持。这两种编码技术相对成熟，在调频数字音频广播系统中有着广泛的应用，但这两相技术的编码方式不同，其形成原理也存在着较大的差异，但是这并不影响这两种编码方式成为数字音频广播领域规范式的音频编码技术。目前ITU对外实施的信源编码技术是根据人耳的听觉特征，MPEG组织对外实施的信源编码技术是根据人的发声特征。基于两种不同的方式研发出的信源编码技术，虽然编码原理不同但是其作用却是一致的。三是MPEG-DUSAC编码技术，该技术是近年来新研发的一种低码率编码技术，由MPEG组织带头进行研发，并取得了一定的应用成果，该编码技术的优势在于，基本所有的音频信号都适用于这种新的编码技术。并经过大量的实践验证，该编码技术能够同时具备前两种编码技术的特征，且编码效率更高，同时在音频质量和声道扩展方面都明显优于前两种编码技术。因此，MPEG-DUSAC编码技术在未来将会有更加广泛的应用，在音频广播领域具有一定的技术优势。

1.2分层音频编码技术

由于数字音频广播拥有多条信道，且每条信道对应着不同的音频业务，这就为分层音频编码提供了可能，因此该项技术可以根据编码对象的不同进行分层编码。该项技术可以为具有特定编码要求的音频进行编码。目前该项技术主要分为两种：一是精细分层。这种分层方式可以实现对音频的无损和有损编码，在编码的过程中可以可根据音频自身的特征来进行特定编辑，从而增强音频的质量。虽然精细分层在提高音频质量上具有一定的技术优势，但是该项技术的编码效率低下，且编码逻辑复杂，导致这项技术在实际应用时很难进行大范围的推广；二是非精细分层（粗分层）。这种分层方式MPEG组织明确规定了几种编码方法，如ARTAC、AAC-SSR等。本文以ARTAC编码技术为例，对非精细分层进行探讨，这种编码方式与传统的SONY编码方式类似，但是要想使用这种编码技术，需要将音频事先输入到具有4个频带的滤波器中，然后由滤波器将音频分解为4个频带，然后在对每个频带的音频进行编码。

2 CDR信源编码技术分析

前文对现有的几种信源编码技术进行分析，并在此基础上对我国推出的DRA音频编码标准进行分析，同时探讨该项编码技术标准是否适合我国数字音频广播的信源编码技术。

2.1编码类型

DRA是我国自行研发的音频编码标准，并明确规范了我国信源编码技术的编码类型，该项编码技术具有高压缩效率、在低解码复杂率下，依然能让听众拥有很好的听觉体验。但是该项技术在实际使用时依然存在着许多不足，在很多方面都有着进步的空间。目前我国CDR数字音频广播系统内部共有4类编码，除了我国自主研发的DRA编码技术外，还有DRA低码率音频编码技术（DRA-S）、DRA分层编码技术（DRA-L）以及DRA低码率分层编码技术（DRA-SL）。这三类编码技术是在DRA编码技术的基础上发展而来的，这并不是创新的编码技术，只是依托于DRA技术并在不同方向上进行发展。因此，这三类编码其基本功能与DRA编码相似，只不过在声道方面更为丰富，拥有5.1环绕声、立体声等。

2.2编码框架、

依托于DRA编码技术而在不同方面延伸出来的三种编码类型，其编码框架如下：

（1）DRA-S编码框架

DRA-S编码技术在实际应用时，主要使用两种编码框架，一种是单声道编码框架，这种框架先将音频信号输入到DRA编码模块当中进行低频编码处理，这种处理方式是将音频信号中的低频段进行剥离，并对其进行编码处理，从而输出DTA码流，然后将音频信号中的高频段进行剥离，利用带宽编码模块进行编码处理，从而输出SBR码流，再将这两种码流进行融合，从而形成DRA-S码流，最后再将这种码流输出则完成整个编码的流程；另一种是立体声道编码框架，这种框架在单声道框架的基础上又进行了延伸，主要是由立体音频信号根据编码率来选择是否采用立体声编码模块，如果采用在最后会输出立体声码流，如果不采用则继续进行后续的编码流程。

（2）DRA-L编码框架

DRA-L编码技术在实际应用时，需要提前对音频信号进行编码预算，主要使用的编码框架有以下两种：一种是采用编码比特率来对DRA音频信号进行编码，这种编码方式同时适用于单声道和立体声，编码完成后输入增强信号，增强信号会与DRA相结合，并采用相同的编码技术对残差信号进行压缩；另一种是采用音频信号的左右声道对DRA音频信号进行编码，这种编码方式会形成特定的码流，从而对信号进行增强，这种方式适用于超重低音声道、中央声道等。

（3）DRA-SL编码框架

DRA-SL编码技术集合了前两种编码技术的特征，因此编码框架也基本与前两种编码框架相似。DRA-SL包含了前两种编码技术的全部编码框架，即单声道、立体声以及环绕声。但DRA-SL编码框架的编码方式更为便捷，编码效率更高，且音频质量也有所提升。因此目前DRA-SL编码框架的应用范围也更加广泛。

3结语

随着我国信息技术的发展，推动了我国新媒体的发展，在这种时代背景下，对我国CDR数字音频广播行业带来了巨大的冲击，因此要想保持我国广播行业的稳定发展，就要重视信源编码技术的研究，从而为我国广播用户提供更加优质的听觉体验。此外，CDR信源编码技术在实际应用时，依然还存在着许多问题，这些问题制约着CDR信源编码技术的发展，因此我国音频广播企业还需要对这项技术进行完善和优化，从而推动我国广播行业的发展。

参考文献

[1]王新刚. 浅谈数字音频广播CDR的现状与发展[J]. 电子世界, 2019, 563(05):90.

[2]提文雁. 调频频段数字音频广播系统(FM-CDR)的应用研究[D]. 东南大学, 2018.

[3]沈士宁. 关于CDR数字音频广播可持续发展的几个思考[J]. 中国传媒大学学报(自然科学版), 2019(S1).