CN101453286A - 一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法，包括如下步骤：广播发送端将待传送的音频负载去掉其中的负载头后，从中提取出音频单帧；将每个音频单帧作为一个音频单元的内容、或者由若干音频单帧首尾相连组成一个或多个聚合帧，将每一聚合帧作为一个音频单元的内容；将至少一个所述音频单元复用组成复用子帧后，通过多媒体广播系统的复用协议将音频数据复用传输至广播接收端。应用本发明可在实现音频数据复用传输时，去除不必要的负载头，从而可以减少冗余数据量，节省宝贵的带宽资源。

Description

一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法

技术领域

本发明涉及多媒体广播技术领域，尤其涉及一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法。

背景技术

随着通信技术的发展，多媒体广播技术的应用越来越广，例如移动电视，多媒体手机等移动终端上的天气信息、股票行情、赛事直播等应用。目前，中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)标准)规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制等。CMMB标准《移动多媒体广播第2部分：复用》中规定，采用复用子帧来封装视频、音频等流媒体数据，进行传送。

电子行业标准《多声道数字音频编解码技术规范》(标准号：SJ/T11368-2006)所规定的数字多媒体音频，被CMMB选择为其支持的一种重要的音频技术，该种音频每帧都具有同样的采样值。在移动多媒体广播系统复用器技术规范中，提供了这种音频技术的RTP(实时传输协议)组包规范，该种音频在每个负载都携带了一个负载头，用于指示负载的组包模式。

在采用CMMB复用协议传送上述标准的数据音频时，现有方法是将包含负载头在内的负载部分，完整的放在复用子帧里传送。对于上述标准的音频数据，每个负载里都有一个负载头，该负载头在一个复用子帧内被重复传送。

在无线通信中，带宽是很宝贵的资源，应尽可能的节省。对于CMMB复用传输来说，负载头不是必须的；在一个复用子帧里，上述负载头被多次传送，存在冗余，浪费了带宽资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法，在进行音频复用传输时，减少非必要的负载头，以节省传输带宽资源。

本发明提供一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法，包括如下步骤：

A、广播发送端将待传送的音频负载去掉其中的负载头后，从中提取出音频单帧；

B、将至少一个所述音频单帧作为音频单元的内容写入一个音频单元中生成复用所需的音频单元；

C、将至少一个所述音频单元复用组成复用子帧后，通过多媒体广播系统的复用协议将音频数据复用传输至广播接收端。

进一步地，步骤A中，在去掉负载头后，根据所述负载头从所述音频负载中提取音频单帧，其具体提取方式包括：

若该音频负载是单帧数据组成，则去掉负载头后直接提取得到一个音频单帧；或者，

若该音频负载是多个单帧数据聚合组成，则去掉负载头后，根据负载头将该音频负载分为若干音频单帧；或者，

若该音频负载是由分片组成，则去掉负载头后，根据负载头与其它由分片组成的音频负载去掉负载头之后的分片一起组合生成一个完整的音频单帧。

步骤A中进一步还包括：

根据所述待传输的负载的序号对所述音频单帧进行排序。

步骤B中，将所述音频单帧组成音频单元的方式为：

将每个音频单帧作为一个音频单元的内容；或者，

由若干音频单帧首尾相连组成一个或多个聚合帧，将每一聚合帧作为一个音频单元的内容。

若每一音频单元由一个音频单帧组成时，则步骤C中进一步包括将音频单帧的时间戳信息转换为多媒体广播系统时间戳的步骤，转换后的时间戳包括复用子帧的子帧头中的起始播放时间和音频段头中保存的各音频单元对应的相对播放时间。

所述聚合帧附加有一个头部，该聚合帧头部表示其为一个聚合帧并标明了该聚合帧中的音频单帧数目。

若每一音频单元由一个聚合帧组成时，则步骤C中进一步包括将音频帧的时间戳信息转换为多媒体广播系统时间戳的步骤：

将所述聚合帧里首个音频单帧对应的时间戳转换为复用子帧的子帧头的起始播放时间和音频段头里对应音频单元的相对播放时间。

若每一音频单元由一个聚合帧组成时，则步骤C中进一步包括将聚合帧相关的采样率参数、长度写入子帧头、音频段头里。进一步地，接收端收到所述音频数据后的处理步骤为：

接收端在接收复用子帧后，提取出音频聚合帧，根据音频帧头特征，将所述聚合帧分成若干音频单帧；

从复用子帧中获取首个音频帧的时间戳，以首个音频帧的时间戳为基础，根据采样率、每帧采样数确定其后每个音频单帧的时间戳。

采用本发明所述方法，在通过CMMB复用传输电子行业标准《多声道数字音频编解码技术规范》(标准号：SJ/T11368-2006)音频示，可以减少冗余数据量，节省宝贵的带宽资源。本发明的实现数字音频传播的方法，在数字多媒体广播、多媒体通信领域有很强的实用价值。

附图说明

图1是本发明实施例中音频单元中放一个音频单帧的复用子帧示意图；

图2是本发明实施例中音频单元中放一个聚合帧的复用子帧示意图；

图3是本发明实施例中复用子帧的音频段中参数配置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

由于CMMB复用标准里，传送音频数据采用音频单元，而负载头对于CMMB复用传输来说不是必须的，因而本发明主要创新点在于减少非必要负载头，对音频负载进行重组，以音频单帧为最小单位组成音频单元进行复用传输，同时对复用传输相关的参数信息依照现有规范进行转换处理即可。

根据音频单元里所放的音频帧数量，分为如下两种处理方式：

方式一：将每个音频单帧放在一个CMMB的音频单元里，复用子帧的帧结构如图1所示。

(11)从待传送的音频负载里，取出音频单帧数据，提取出的数据去掉前述负载头；根据音频负载头提取音频单帧数据，如果是单帧，直接提取，如果是多帧聚合，将其分成若干单帧，如果是帧分片，将多个负载里的分片组合成完整单帧；

(12)将每个音频单帧放在CMMB的一个音频单元里，作为音频单元的内容；把音频帧对应的时间戳转换为CMMB时间戳，转换后的时间戳包括复用子帧的子帧头的起始播放时间、音频段头的相对播放时间组成；同时，音频帧相关的长度、采样率等其它参数也放在子帧头、音频段头里。

(13)将多个音频单帧进行步骤(12)的方式处理后放在复用子帧里，组好复用子帧后，用CMMB复用协议将音频数据发送出去。

方式二：先将若干个音频单帧聚合为一个或多个聚合帧，再把每一聚合合帧放在一个音频单元里传送，复用子帧的帧结构如图2所示。

(21)从待传送的音频负载里，提取出音频单帧数据，提取出的数据去掉前述负载头；根据音频负载头提取音频单帧数据，如果是单帧，直接提取，如果是多帧聚合，将其分成多干单帧，如果是帧分片，将多个负载里的分片组合成完整单帧。

(22)将若干个将要在1个复用子帧周期内传送的音频单帧，按顺序首尾相连放在一起，聚合为1个或多个聚合帧，聚合帧可以附加一个头部，在头部标示这是一个聚合帧，可进一步标明聚合的单帧的数目，这个头部可以采用移动多媒体广播系统复用器技术规范中，提供的该音频组包时的聚合负载头格式。

(23)将每个聚合帧放在CMMB的一个音频单元里，作为音频单元的内容；把聚合帧里首个音频帧对应的时间戳转换为CMMB时间戳，转换后的时间戳由复用子帧的子帧头的起始播放时间、音频段头的相对播放时间组成；同时聚合帧相关的长度、采样率等其它参数也放在子帧头、音频段头里。

(24)对多个聚合帧按步骤(23)的方式处理后放在复用子帧里，组好复用子帧后，用CMMB复用协议将音频数据发送出去。

对于采用方式二传送的数据，接收端在接收复用子帧后，提取出音频聚合帧。根据音频帧头特征，分成若干音频单帧；首个音频帧的时间戳从复用子帧中获取，其后每个音频单帧的时间戳，以首个音频帧的时间戳为基础，根据采样率、每帧采样数算出来。

基于图1、图2所示的复用子帧的帧结构，如图3所示，给出了现有CMMB复用标准里的音频段的参数配置示意图。在上述方式一、二中，进行时间戳转换时，将首个音频单帧对应的时间戳转换为复用子帧的子帧头的起始播放时间，并在音频段头里写入与各个音频单元对应的相对播放时间。

在本发明实施例中，以中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)为例，说明本发明的多媒体广播系统中音频复用传输方法。假设需要放在1个复用子帧里传输的符合电子行业标准《多声道数字音频编解码技术规范》(标准号：SJ/T11368-2006)的音频数据，以RTP包方式发送至复用器。所述RTP包共有4个：

第1个RTP包为单帧组包，包含1个音频单帧；

第2个RTP包为聚合组包，聚合了3个音频单帧；

第3、4个RTP包为分片组包，包含1个音频单帧的全部两个分片，即每一RTP包中包含一个分片，该两个分片可组成一个单帧，此处2个分片仅是示例，在其他应用实例中音频单帧可以分为多个分片，同样RTP包也可包括多个分片。

设上述4个RTP包的时间戳分别为1024、2048、5120、5120；设音频采样率都为48000。所述4个RTP包中均包含负载头。

实施例1：将每个音频单帧放在一个CMMB音频单元中进行复用传输的实施例。

如图1所示，为本实例方法中的复用子帧结构，包括子帧头和视频/音频/数据段，所述视频/音频/数据段都由段头和若干单元组成，其中的音频段由音频段头和多个音频单元组成。

实施例1中实现音频复用传输的流程，包括如下步骤：

步骤110：首先复用器从接收的上述RTP音频组包里，提取出音频单帧数据以及相关参数信息：

对于第1个RTP音频组包，直接去掉负载头，提取到第1个音频单帧；

对于第2个RTP音频组包，去掉其包含的负载头，并根据所述负载头将音频负载分成第2、3、4三个音频单帧；

对于第3、4个音频组包，去掉其包含的负载头，并根据各自对应的负载头将两个分片音频负载组合成第5个音频单帧。

上述去掉负载头后提取得到的第1-5个音频单帧所对应的RTP时间戳分别为1024、2048、3072、4096、5120。

对于音频数据相关参数信息，可以从RTP音频组包包头中获取，例如时间戳信息。

步骤120：将所有单帧排序后，把每个单帧放在1个CMMB的音频单元里作为音频单元的内容，把音频单帧对应的时间戳转换为CMMB时间戳。

首先，需要将步骤110中所得到的5个音频单帧按RTP序号(该序号为RTP包头自带的)顺序进行排序，再把排序后的每个单帧放在1个CMMB的音频单元里，作为该音频单元的内容，这样就得到了5个音频单元。

同时，为了在经过本发明对音频单帧的重构之后，接收端能够顺利实现解码，还需要把音频单帧对应的时间戳转换为CMMB系统的时间戳，具体方式包括：将在复用子帧的子帧头写入起始播放时间、在音频段头中写入相对播放时间。在实施例1中，假设该复用子帧的子帧头的起始播放时间为0，则上述5个音频单元在音频段头里，转换为CMMB时间戳后的相对播放时间分别为480、960、1440、1920、2400。音频帧相关采样率放在子帧头里，CMMB子帧音频段段头里还指示了每个音频单元的长度。

步骤130：将多个音频单帧对应的音频单元放在复用子帧里，组好复用子帧后，用CMMB复用协议将音频数据发送出去。

步骤140：在接收端进行解复用时，可以从复用子帧中获取到音频帧相关的时间戳、长度、采样率等信息，解码播放。负载头的减少，不影响解码播放。

负载头只是指示了一种组包方式，其中的信息只与帧聚合/分帧有关。对于CMMB复用传输来说，负载头不是必须的，应用本发明所述的方法减少了需传输的负载头，节省了带宽；同时，CMMB接收端解码播放是针对单帧进行，需要时间戳，在将单帧时戳转换为CMMB时戳后，则可实现对单帧的正确解码。

如果应用实施例1所述的方法对上述4个RTP音频组包进行处理，假设负载头长度平均为m比特(bit)，则处理后减少了(m*4)bit的开销。在多媒体广播系统对音频数据的实际传送过程中，如果每个复用子帧平均要携带50个RTP音频包的音频数据，则可节省(m*50)bit的开销。

实施例2：将若干个音频单帧聚合为复合帧，再把复合帧放在CMMB音频单元中进行复用传输的实施例。

如图2所示，为本实例方法中的复用子帧结构，包括子帧头和视频/音频/数据段，所述视频/音频/数据段都由段头和若干单元组成，其中的音频段由音频段头和多个音频单元组成，每一音频单元包括一个聚合帧，每一聚合帧又包括若干音频单帧。在本发明其它应用实例中，每一音频单元还可包括多个聚合帧。

实施例2中实现复用传输的流程包括如下步骤：

步骤210：首先从接收的上述RTP音频组包里，提取出音频单帧数据及相关数据参数信息：

对于第1个RTP音频组包，直接去掉负载头，提取到第1个音频单帧；

对于第2个RTP音频组包，去掉其包含的负载头，并根据所述负载头将音频负载分成第2、3、4三个音频单帧；

对于第3、4个音频组包，分别去掉各自包含的负载头，并根据各自对应的负载头将两个分片音频负载组合成第5个音频单帧。

上述去掉负载头后提取得到的第1-5个音频单帧所对应的RTP时间戳分别为1024、2048、3072、4096、5120。

对于音频数据相关参数信息，可以从RTP音频组包包头中获取，例如时间戳信息、采样率等。

步骤220：将步骤210中所提取出的上述5个音频单帧，按RTP序号顺序首尾相连放在一起，聚合为1个聚合帧。

其中，该聚合帧附加了一个头部，该附加的头部采用移动多媒体广播系统复用器技术规范中所提供的该音频RTP组包时的聚合负载头格式，该聚合负载头格式指示了本帧是一个聚合帧，同时指示了该聚合帧中所聚合的音频单帧的数目。

步骤230：将聚合帧放在1个CMMB音频单元里，作为音频单元的内容。把聚合帧里首个音频单帧对应的时间戳转换为CMMB时间戳，所述时间戳由复用子帧的子帧头的起始播放时间、音频段头的相对播放时间组成，设该复用子帧的子帧头的起始播放时间为0，则这个音频单元在音频段头里，转换为CMMB时间戳后的相对播放时间为480；音频帧相关采样率放在子帧头里，CMMB子帧音频段段头里指示了这个音频单元的长度。

步骤240：聚合帧放在复用子帧里，组好复用子帧后，用CMMB复用协议将音频数据发送出去。本实施例中将利用一个聚合帧组成一个音频单元，由音频单元复用生成复用子帧进行音频数据传输。在其它实施例中，还可以将若干聚合帧组成一个音频单元复用生成复用子帧。

步骤250：接收端在接收复用子帧后，进行解复用时，提取出音频聚合帧。聚合帧把若干单帧“首尾相连放在一起”，每个单帧仍然有自己的帧头，根据音频单帧帧头特征，分成5个音频单帧，第1个音频单帧的CMMB时间戳从复用子帧中获取为480，其后每个音频单帧的时间戳，以首个音频单帧的时间戳为基础，根据采样率、每帧采样数算出来：

采样率为48000，该音频每帧为1024个采样，CMMB时间戳单位为1/22500秒，则第2个音频帧的CMMB时间戳为480+(1024/48000)*22500＝960，第3、4、5个音频帧的CMMB时间戳分别为1440、1920、2400。

应用实施例2所述的方法对音频数据进行复用传输后，音频数据的负载头的减少，并不影响对这些音频帧的解码播放。采用这种实施例2的方法，可以减少待传送的n个RTP音频包n-1个负载头。同时，聚合后，需要的音频单元减少，可以节省音频单元相关的开销，从而进一步地节省带宽资源。

本文所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种多媒体广播系统中数字音频复用传输的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、广播发送端将待传送的音频负载去掉其中的负载头后，从中提取出音频单帧；

B、将至少一个所述音频单帧作为音频单元的内容写入一个音频单元中生成复用所需的音频单元；

C、将至少一个所述音频单元复用组成复用子帧后，通过多媒体广播系统的复用协议将音频数据复用传输至广播接收端。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中：

在去掉负载头后，根据所述负载头从所述音频负载中提取音频单帧，其具体提取方式包括：

若该音频负载是单帧数据组成，则去掉负载头后直接提取得到一个音频单帧；或者，

若该音频负载是多个单帧数据聚合组成，则去掉负载头后，根据负载头将该音频负载分为若干音频单帧；或者，

若该音频负载是由分片组成，则去掉负载头后，根据负载头与其它由分片组成的音频负载去掉负载头之后的分片一起组合生成一个完整的音频单帧。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中进一步还包括：

根据所述待传输的负载的序号对所述音频单帧进行排序。

4、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤B中，将所述音频单帧组成音频单元的方式为：

将每个音频单帧作为一个音频单元的内容；或者，

由若干音频单帧首尾相连组成一个或多个聚合帧，将每一聚合帧作为一个音频单元的内容。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于：

若每一音频单元由一个音频单帧组成时，则步骤C中进一步包括将音频单帧的时间戳信息转换为多媒体广播系统时间戳的步骤，转换后的时间戳包括复用子帧的子帧头中的起始播放时间和音频段头中保存的各音频单元对应的相对播放时间。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述聚合帧附加有一个头部，该聚合帧头部表示其为一个聚合帧并标明了该聚合帧中的音频单帧数目。

7、如权利要求4所述的方法，其特征在于：

若每一音频单元由一个聚合帧组成时，则步骤C中进一步包括将音频帧的时间戳信息转换为多媒体广播系统时间戳的步骤：

将所述聚合帧里首个音频单帧对应的时间戳转换为复用子帧的子帧头的起始播放时间和音频段头里对应音频单元的相对播放时间。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：

若每一音频单元由一个聚合帧组成时，则步骤C中进一步包括将聚合帧相关的采样率参数、长度写入子帧头、音频段头里。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括接收端收到所述音频数据后的处理步骤：

接收端在接收复用子帧后，提取出音频聚合帧，根据音频帧头特征，将所述聚合帧分成若干音频单帧；

从复用子帧中获取首个音频帧的时间戳，以首个音频帧的时间戳为基础，根据采样率、每帧采样数确定其后每个音频单帧的时间戳。

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