《数字音频广播》各章小结(陈柏年)

《数字音频广播》各章归纳小结

陈柏年（浙江传媒学院）

第一章数字音频广播概述

一、数字音频广播DAB概念：将传送的模拟音频信号经过脉冲编码调制（PCM）转换成二进制数代表的数字式信号，然后进行音频信号的处理、传输、存储，以数字技术为手段，传送高质量的声音节目。数字音频广播除传送声音信号外，还传送数据信号。它是继调幅广播、调频广播以后的第三代广播。

两个基本的数字音频广播：尤里卡147-DAB （Eureka147- DAB）和带内共信道（IBOC）广播。

二、DAB的工作频段：30MHz～3GHz。

DAB的技术要点：以数字技术为基础，采用先进的音频数字编码、数据压缩、纠错编码及数字调制技术，在接收端可获得与原始发送信息相同质量的节目内容。

三、DAB的五项关键技术：

（1）信源编码：掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用（MUSICAM）

（2）信道编码：①卷积编码，②循环冗余校验码CRC，③交织技术

（3）传输方法：编码正交频分复用（COFDM）

（4）插入保护间隔：使彼此相继的符号即使在有反射时也相互独立。

（5）同步网技术：通过同步网实现覆盖。

四、DAB系统结构框图

DAB发送过程：

（1）音频信源编码：采用MSICAM算法，得到的音频压缩数据；

（2）信道编码：采用可删除型卷积编码和时间交织；

（3）多路复用器：将多路音频数据送入多路复用器与数据业务一起复用，进行频率交织；

（4）OFDM基带调制：复用信号以包的形式进行OFDM基带调制，其中还加入FIC、同步信号等；

（5）发射机：OFDM基带调制信号经I/Q 正交调制器后产生I/Q两路模拟基带信号，进行中频调制后，送入射频部分进行载波调制、功率放大并发射。

五、音频压缩标准

（一）MPEG-1音频压缩标准

1、三种取样频率：3

2、44.1、48kHz

2、数据率：32kbps~384kbps

3、四种工作模式：单声道、双声道、立体声、联合立体声

4、编码算法：（1）MUSICAM－掩蔽型通用子频带集成编码与频分复用。（2）ASPEC－自适应频谱感知熵编码。

5、三个层次：

L1（简化MUSICAM，1:4，每声道192kbps）

L2（标准MUSICAM，1:8，每声道96～128 kbps）

L3（MUSICAM与ASPEC结合，1:10~1:12，每声道64～56 kbps）。

（二）MPEG-2音频压缩标准

1、对MPEG-l音频编码标准的发展和扩展：（1）多声道环绕声编码（5.1声道）和多语言（7种）节目编码；（2）低（半）取样频率（LSF：16、22.05、24kHz）低比特率编码。

2、两种音频编码标准：

（1）MPEG-2 BC：兼容MPEG-1音频压缩编码算法。应用层次：L1、L2、L3。工作模式：5.1声道环绕声。

（2）MPEG-2 NBC/ MPEG-2 AAC：高级音频编码，与MPEG-1不兼容，结合使用多种最新技术，在极低数据率时实现广播级的音频质量。应用层次：主要类型、低复杂度类型、可变化取样频率类型。工作模式：最高48声道。

（三）MPEG-4音频编码标准

1、基于内容的编码：引入音频对象，实现基于内容的编码。

2、三种编码形式：自然音频编码、结构音频缩码和合成/自然混合编码。

3、支持七种信号等级：码率从2kbps到64kbps 。

4、应用特点：

（1）与MPEG-1、2的主要区别：提供多媒体系统的交互性和灵活性，尤其是低比特率的应用。

（2）优势：将音频的合成编码与自然声音的合成编码相结合。

第二章DAB的信源编码

一、信源编码：解决模拟信号的数字化、降低冗余度和提高数字信号的有效性所进行的编码。主要任务：（1）A/D变换；（2）压缩编码。

二、脉码调制PCM三个过程

1、取样（Sample）：将信号在时间域离散化。

取样定理：f s≥2 fm，要想取样后能够不失真地恢复出原信号，则取样频率必须大于信号最高频率的二倍。原因是取样后信号频谱中各个周期之间（两个相邻部分）相互不产生频谱折叠，才能重建原始信号。

2、量化（Quantization）：将信号幅度离散化。

量化比特数n与十进制的量化等级数M之间的关系是：n = log2 M。

量化信噪比：单极性的信号（如亮度信号）SNR[dB]=10.76+6.02n [dB]

双极性的信号（如声音信号）SNR[dB]=1.76+6.02n [dB] 模拟信号数字化后的数码率（比特率）=取样频率（fs）×量化比特数（n）。

3、编码（Coding）：将已量化的信号幅值用二进制数码表示。

三、AES／EBU专业音频接口协议

1、AES3（AES／EBU）：音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议，规定音频数据必须以2的补码进行编码，是专业数字音频系统首要互连方案。

2、要点：

数据编码：2的补码。

传送方式：连续串行位传送。

传输介质：同轴电缆或双绞电缆。

传输格式：串行，用于线性地表示数字音频信号。

传输信道：两个信道（音频和非音频数据）。

音频信号：基于单根绞合线对，以及周期取样的两个信道和均匀量化的音频信号。

取样频率：22.05、24、32、44.1、48、88.2、96kHz等。

信道码型：自动计时的两相标记码是二进制频率调制信道码，用于在AES/EBU互联中传输