CN104737228B - 利用节目响度和边界元数据的音频编码器和解码器 - Google Patents

利用节目响度和边界元数据的音频编码器和解码器 Download PDF

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斯科特·格雷戈里·诺克罗斯
杰弗里·里德米勒
迈克尔·沃德
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杜比实验室特许公司
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Abstract

一种设备和方法,用于通过在比特流中包括节目响度元数据和音频数据并且可选地还在比特流的至少一个分段(例如帧)中包括节目边界元数据来生成包括节目响度元数据和音频数据并且可选地包括节目边界元数据的编码音频比特流。其他方面为用于例如通过执行对比特流所指示的音频节目的音频数据的自适应响度处理或者对这样的音频节目的元数据和/或音频数据的认证和/或验证来解码这样的比特流的设备和方法。另一方面是一种音频处理单元(如编码器、解码器或后处理器),其被配置(如编程)来执行上述方法的任意实施例或者其包括存储缓冲器,存储缓冲器存储根据上述方法的任意实施例生成的音频比特流的至少一个帧。

Description

利用节目响度和边界元数据的音频编码器和解码器

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2013年1月21日提交的美国临时专利申请No.61/754,882和于2013 年5月16日提交的美国临时专利申请No. 61 /824,010的优先权,上述每个申请的全部内容由 此通过引用被合并于此。

技术领域

[0003] 本发明涉及音频信号处理,更具体地,本发明涉及使用表示音频内容的响度处理 状态的元数据以及比特流所标示的音频节目边界的位置对音频数据比特流进行编码和解 码。本发明的一些实施例生成或解码作为AC-3、增强型AC-3或E-AC-3或者Dolby E (杜比E) 已知的格式之一的音频数据。

背景技术

[0004] “杜比”、“杜比数字”、“杜比数字+”和“杜比E”是杜比实验室特许公司的商标。杜比 实验室提供分别作为“杜比数字”和“杜比数字+”已知的AC-3和E-AC-3的专有实施。

[0005] 音频数据处理单元通常以盲目的方式来操作,并且不注意在数据被接收之前出现 的音频数据的处理历史。这可能在以下处理框架内起作用:其中,单个实体进行各种各样的 目标媒体渲染装置的所有的音频数据处理和编码,同时,目标媒体渲染装置进行对编码音 频数据的所有的解码和渲染。然而,该盲目的处理在以下情况下不能很好地起作用(或者一 点都不起作用):其中,多个音频处理单元散布在多种多样的网络上或者串联放置(即,链式 放置)并被期望最优地执行它们各自类型的音频处理。例如,某些音频数据可以被编码以用 于高性能的媒体系统并且可能必须沿着媒体处理链被转换成适合移动装置的缩减形式。因 而,音频处理单元可能不必对已经被执行了某种类型的处理的音频数据执行该类型的音频 处理。例如,音量调节(volume leveling)单元可以对输入音频剪辑执行处理,而不管是否 之前已经对输入音频剪辑执行了相同的或类似的音量调节。因此,音量调节单元可能在不 需要时执行调节。该非必要的处理还可能引起在对音频数据的内容进行植染时的特定特征 的去除和/或降级。

[0006] 音频数据的典型的流包括音频内容(如,音频内容的一个或更多个通道)和表示音 频内容的至少一个特征的元数据二者。例如,在AC-3比特流中,存在若干音频元数据参数, 这些音频元数据参数具体地意在用于改变被递送到倾听环境的节目的声音。元数据参数之 一是“DIALN0RM”参数,其意在表示出现音频节目的会话的平均电平,并且用于确定音频回 放信号电平。

[0007] 在包括不同的音频节目分段(每个音频节目分段具有不同的DIALN0RM参数)序列 的比特流的回放期间,AC-3解码器使用每个分段的DIALN0RM参数来执行某种类型的响度处 理,其中,其修改回放电平或响度,使得分段序列的会话的感知响度处于恒定的电平。编码 音频项的序列中的每个编码音频分段(项)会(通常)具有不同的DIALN0RM参数,并且解码器 可以对其中每个项的电平进行缩放,使得每个项的会话的回放电平或响度相同或者非常类 似,虽然这可能需要在回放期间将不同量的增益应用于不同的项。

[0008] DIALN0RM通常由用户来设置,并且不是自动生成的,虽然如果用户没有设置任何 值时则存在默认的DIALN0RM值。例如,内容产生器可以用AC-3编码器外部的装置来进行响 度测量,并且接着将(表示音频节目的口语会话的响度的)结果传输给编码器以设置 DIALNORM值。因此,存在为了正确地设置DIALNORM参数而对内容产生器的依赖。

[0009] AC-3比特流中的DIALNORM参数可能不正确的原因有若干不同的原因。首先,如果 内容产生器没有设置DIALN0RM值,则每个AC-3编码器具有在比特流的生成期间使用的默认 的DIALN0RM值。该默认值可能与音频的实际会话响度电平相当不同。第二,即使内容产生器 测量响度并且相应地设置DIALN0RM值,也可能使用不遵守推荐的AC-3响度测量方法的响度 测量算法或仪表,从而导致错误的DIALN0RM值。第三,即使已经利用内容产生器正确地测量 的并且设置的DIALN0RM值产生了 AC-3比特流,其可能在比特流的传输和/或存储期间已经 被改为错误的值。例如,在电视广播应用中,使用错误的DIALNORM元数据信息来对AC-3比特 流进行解码、修改和接着重新编码不是不常见。因此,AC-3比特流中所包括的DIALN0RM值可 能是不正确的或者不准确的,因此可能对于倾听体验的质量有负面影响。

[0010] 此外,DIALN0RM参数不指示相应的音频数据的响度处理状态(如,已经对音频数据 执行了什么类型的响度处理)。在本发明之前,音频比特流一直没有以本公开中描述的类型 的格式包括元数据,所述元数据表示音频比特流的音频内容的响度处理状态(如,所应用的 响度处理的类型)、或者比特流的音频内容的响度处理状态和响度。这样的格式的响度处理 状态元数据用于以特别有效的方式便利对音频比特流的自适应响度处理和/或音频内容的 响度处理状态和响度的有效性的验证。

[0011 ] 虽然本发明不限于与AC-3比特流、E-AC-3比特流或者杜比E比特流一起使用,然 而,为了方便,将在实施例中对其进行描述,在实施例中,其生成、解码或者处理这样的包括 响度处理状态元数据在内的比特流。

[0012] AC-3编码比特流包括元数据以及音频内容的一至六个通道。音频内容是已经使用 感知音频编码被压缩的音频数据。元数据包括意在用于改变被递送给倾听环境的节目的声 音的若干音频元数据参数。

[0013] AC-3(也称为杜比数字)编码的细节是公知的,并且在很多公开参考文献中被阐 明,这些公开的参考文献包括:

[0014] ATSC Standard A52/A:Digital Audio Compression Standard (AC-3),Revision A,Advanced Television Systems Committee,20 Aug.2001;以及

[0015] 美国专利 5,583,962、5,632,005、5,633,981、5,727,119和6,021,386,上述所有专 利的全部内容由此通过引用被合并于此。

[0016] “Introduction to Dolby Digital Plus, an Enhancement to the Dolby Digital Coding System”,AES Convention Paper 6191,117th AES Convention,October 28,2004中阐明了杜比数字+ (E-AC-3)编码的细节。

[0017] “Efficient Bit Allocation, Quantization , and Coding in an Audio Distribution System”,AES Preprint 5068,107th AES conference,August 1999和 “Professional Audio Coder Optimized for Use with Video”,AES Preprint 5033, 107th AES Conference August 1999中阐明 了杜比E编码的细节。

[0018] AC-3编码音频比特流的每个帧包含用于数字音频的1536个样本的音频内容和元 数据。对于48kHz的采样速率,这表示32毫秒的数字音频或者音频的每秒31.25个帧的速率。

[0019] 取决于帧包含一个、两个、三个还是六个音频数据块,E-AC-3编码音频比特流的每 个帧分别包含用于数字音频的256、512、768或1536个样本的音频内容和元数据。对于48kHz 的采样速率,这分别表示5.333、10.667、16或32毫秒的数字音频或者音频的每秒189.9、 93.75、62.5或31.25个帧的速率。

[0020] 如图4所示,每个AC-3帧被分成区段(分段),包括:同步信息(SI)区段,其包含(如 图5所示)同步字(SW)和两个纠错字中的第一纠错字(CRCl);比特流信息(BSI)区段,其包含 元数据的大多数;一个至六个之间的音频块(ΑΒ0至AB5),其包含数据压缩的音频内容(也可 以包括元数据);浪费比特分段(W),其包含在音频内容被压缩之后留下的任意的未使用的 比特;辅助(AUX)信息区段,其可以包含更多的元数据;以及两个纠错字中的第二纠错字 (CRC2)。浪费比特分段⑼也可以称为“跳过域”。

[0021] 如图7所示,每个E-AC-3帧被划分成区段(分段),包括:同步信息(SI)区段,其包含 (如图5所示)同步字(SW);比特流信息(BSI)区段,其包含元数据的大多数;一个至六个之间 的音频块(ΑΒ0至AB5),其包含数据压缩的音频内容(也可以包括元数据);浪费比特分段 (W),其包含在音频内容被压缩之后留下的任意的未使用的比特(虽然仅示出了一个浪费比 特分段,然而每个音频块之后通常可以跟随不同的浪费比特分段);辅助(AUX)信息区段,其 可以包含更多的元数据;以及纠错字(CRC)。浪费比特分段⑼也可以称为“跳过域”。

[0022] 在AC-3 (或者E-AC-3)比特流中,存在若干音频元数据参数,该音频元数据参数具 体地意在用于改变被递送给倾听环境的节目的声音。元数据参数之一是DIALN0RM参数,其 包括在BSI区段中。

[0023] 如图6所示,AC-3帧的BSI区段包括五比特的参数(“DIALN0RM”),其指示用于该节 目的DIALN0RM值。如果AC-3帧的音频编码模式(“acmod”)为“0”,指示使用双-单或者“1 + Γ 通道配置,则包括用于指示同一 AC-3帧中承载的第二音频节目的DIALN0RM值的五比特的参 数(“DIALN0RM2”)。

[0024] BSI分段还包括:用于表示跟随“addbsie”比特的附加比特流信息的存在(或不存 在)的标志(“addbsie”)、用于表示跟随“addbsil”值的任意附加比特流信息的长度的参数 (“addbsil”)、以及跟随“addbsil”值的最高达64比特的附加比特流信息(“addbsi”)。

[0025] BSI分段包括没有在图6中具体示出的其他元数据值。

发明内容

[0026] 在一类实施例中,本发明为包括缓冲存储器、音频解码器和解析器的音频处理单 元。缓冲存储器存储编码音频比特流的至少一个帧。编码音频比特流包括音频数据和元数 据容器。元数据容器包括首部、一个或更多个元数据有效载荷、以及保护数据。首部包括标 识容器的开始的同步字。一个或更多个元数据有效载荷描述与音频数据关联的音频节目。 保护数据位于一个或更多个元数据有效载荷之后。保护数据还能够用于验证元数据容器以 及元数据容器内的一个或更多个有效载荷的完整性。音频解码器耦接至缓冲存储器并且能 够对音频数据解码。解析器耦接至音频解码器或者与音频解码器集成并且能够解析元数据 容器。

[0027] 在典型的实施例中,上述方法包括接收编码音频比特流,其中编码音频比特流被 分段成一个或更多个帧。音频数据连同元数据容器一起从编码音频比特流中被提取。元数 据容器包括首部,首部之后跟随一个或更多个元数据有效载荷,一个或更多个元数据有效 载荷之后跟随保护数据。最后,容器以及一个或更多个元数据有效载荷的完整性通过保护 数据的使用来被验证。一个或更多个元数据有效载荷可以包括节目响度有效载荷,节目响 度有效载荷包含指示与音频数据关联的音频节目的所测量的响度的数据。

[0028] 可以对根据本发明的典型的实施例的嵌入在音频比特流中的节目响度元数据有 效载荷 被称为响度处理状态兀数据(“LPSM”) 进行认证和验证,如使能响度调节实 体来验证具体的节目的响度是否已经在指定的范围内以及相应的音频数据本身是否还没 有被修改过(从而确保符合可应用的规则)。可以读取包括响度处理状态元数据在内的数据 块中所包括的响度值,以对其进行验证,代替再次计算响度。响应于LPSM,管理机构可以判 定相应的音频内容是否符合(如LPSM所示)响度法规和/或管理要求(如,在商业广告响度降 低法案(Commercial Advertisement Loudness Mitigation Act),也称为“CALM”法案下公 布的规则),而不需要计算音频内容的响度。

[0029] 与一些响度法规和/或管理要求(例如在CALM法案下颁布的那些规则)符合所需要 的响度测量值基于整体节目响度。整体节目响度要求响度测量值一一会话水平或者充分混 合水平之一一一可以在整个音频节目上进行。因此,为了使得节目响度测量值(例如在广播 链中的各个阶段)能够验证与典型的法律要求的符合性,至关重要的是使用关于什么音频 数据(和元数据)确定整个音频节目的知识来取得测量值,并且这通常需要关于节目的开始 位置和结束位置的知识(例如在指示音频节目序列的比特流的处理期间)。

[0030] 根据本发明的典型的实施例,编码音频比特流指示至少一个音频节目(例如音频 节目序列),并且比特流中所包括的节目边界元数据和LPSM使得能够在节目的结束时重置 节目响度测量值并且因此提供一种测量整体节目响度的自动化的方式。本发明的典型的实 施例以如下高效的方式在编码音频比特流中包括节目边界元数据:该方式使得能够精确且 鲁棒地确定比特流所指示的连续的音频节目之间的至少一个边界。典型的实施例使得能够 甚至在其中指示不同节目的比特流以如下方式被接合在一起(以生成发明的比特流)的情 况下在它们允许精确的节目边界确定的场景中以如下方式精确且鲁棒地确定节目边界:该 方式使得能够截断被接合的比特流中的一个或者两个比特流(并且因此丢弃已经被包括在 预先接合比特流中的至少一个预先接合比特流中的节目边界元数据)。

[0031] 在典型的实施例中,发明的比特流的帧中的节目边界元数据为指示帧计数的节目 边界标记。通常,标记指示当前帧(包括标记的帧)与节目边界(当前音频节目的开始或结 束)之间的帧数目。在一些优选实施例中,节目边界标记以对称且高效的方式被插入在指示 单个节目(即在分段的开始之后的一些预定数目的帧内出现的帧中,以及在分段的结束之 前的一些预定数目的帧内出现的帧中)的每个比特流分段的开始处和结束处,使得当两个 这样的比特流分段被连结(以便指示两个节目的序列)时,节目边界元数据可以出现在两个 节目之间的边界的两侧(即对称地)。

[0032] 为了限制由于在编码音频比特流(其可以指示一个音频节目或者音频节目序列) 中包括节目边界元数据而导致的数据速率增加,在典型的实施例中,节目边界标记仅被插 入在比特流的帧的子集中。通常,边界标记插入速率为比特流的帧(其中插入标志)中的每 个帧从距离这些帧中的所述每个帧最近的节目边界的增加的分离的非增加函数,其中“边 界标记插入速率”表示包括节目边界标记的帧(指示节目的帧)的数目与不包括节目边界标 记的帧(指示节目的桢)的数目的平均比率,其中平均值为编码音频比特流的若干(例如相 对较少数目的)连续的帧上的滑动平均值。在一类实施例中,边界标记插入速率为(每个标 记插入位置)距离最近的节目边界的增加的距离的对数减小函数,并且对于包括其中一个 标记的每个包含标记的帧,所述包含标记的帧中的标志的大小等于或者大于比所述包含标 记的帧更靠近的节目边界的帧中的每个标记的大小(即每个包含标记的帧中的节目边界标 记的大小为所述包含标记的帧从最近的节目边界的增加的分离的非减小的函数)。

[0033] 本发明的另外的方面是被配置成执行本发明的方法的任意实施例的音频处理单 元(APU)。在另一类实施例中,本发明是包括缓冲存储器(缓冲器)的APU,缓冲存储器(如,以 非暂时性方式)存储已经由本发明的方法的任意实施例生成的编码音频比特流的至少一个 帧。APU的示例包括但不限于编码器(如,转码器)、解码器、编解码器、预处理系统(预处理 器)、后处理系统(后处理器)、音频比特流处理系统、以及这样的元件的组合。

[0034] 在另一类实施例中,本发明是被配置成生成包括音频数据分段和元数据分段的编 码音频比特流的音频处理单元(APU),其中,音频数据分段表示音频数据,并且至少部分元 数据分段中的每个包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据。通 常,比特流的帧中的至少一个这样的元数据分段包括:LPSM的表示是否已经对帧的音频数 据(即在所述帧的至少一个音频数据分段中的音频数据)执行了第一类型的响度处理的至 少一个分段;以及LPSM的表示帧的音频数据中的至少一些的响度(如,表示会话的帧的音频 数据中的至少一些的会话响度)的至少一个其他分段。在这种类型的一个实施例中,APU是 一种被配置成对输入音频进行编码以生成编码音频的编码器,音频数据分段包括编码音 频。在这种类型的典型实施例中,每个元数据分段具有本文中要描述的优选格式。

[0035] 在一些实施例中,包括LPSM (例如LPSM和节目边界元数据)的编码比特流(在一些 实施例中为AC-3比特流或者E-AC-3比特流)的元数据分段中的每个元数据分段被包括在比 特流的帧的跳过域分段的浪费比特(例如图4或者图7所示的类型的浪费比特分段W)中。在 其他实施例中,包括LPSM (例如LPSM和节目边界元数据)的编码比特流(在一些实施例中为 AC-3比特流或者E-AC-3比特流)的元数据分段中的每个元数据分段作为附加比特流信息被 包括在比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域中或者被包括在比特流的帧的 结束处的辅助数据域(例如图4或者图7所示的类型的AUX分段)中。每个包括LPSM的元数据 分段具有本文中在以下参考表1和表2指定的格式(S卩,其包括表1所示的核心元素或者其变 型,核心元素或者其变型之后跟随有效载荷ID (将元数据标识为LPSM)和有效载荷尺寸值, 有效载荷ID和有效载荷尺寸值之后跟随有效载荷(如本文中所述的具有如表2所示的格式 或者表2的变型所示的格式的LPSM数据))。在一些实施例中,帧可以包括一个或两个元数据 分段,一个或两个元数据分段中的每个元数据分段包括LPSM,并且如果帧包括两个元数据 分段,则一个元数据分段可以出现在帧的addbsi域中,而另一个元数据分段可以出现在帧 的AUX域中。

[0036] 在一类实施例中,本发明为包括如下步骤的方法:对音频数据编码以生成AC-3或 者E-AC-3编码音频比特流,所述包括通过以下方式来实现:在(比特流的至少一个帧的)元 数据分段中包括LPSM和节目边界元数据以及可选地还包括帧属于其的音频节目的其他元 数据。在一些实施例中,每个这样的元数据分段被包括在帧的addbsi域或者帧的auxdata域 中。在其他实施例中,每个这样的元数据分段被包括在帧的浪费比特分段中。在一些实施例 中,包含LPSM和节目边界元数据的每个元数据分段包含核心首部(以及可选地还包括附加 核心元素)、以及在核心首部(或者核心首部和其他核心元素)之后的具有以下格式的LPSM 有效载荷(或者容器)分段:

[0037] 首部,通常包括至少一个标识值(例如LPSM格式版本、长度、周期、计数、和子流关 联值,如本文中所提出的表2中所示),以及

[0038] 在首部之后的LPSM和节目边界元数据。节目边界元数据可以包括节目边界帧计 数、编码值和(在一些情况下的)偏移值,编码值(例如“〇ffset_exist”值)指示桢仅包含节 目边界帧计数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者。LPSM可以包括:

[0039] 至少一个会话指示值,其指示对应的音频数据指示会话还是不指示会话(例如对 应的音频数据的哪些通道指示会话)。会话指示值可以指示对应的音频数据的通道的任意 组合或者全部通道中是否存在会话;

[0040] 至少一个响度调节符合值,其指示对应的音频数据是否符合所指示的响度规则集 合;

[0041] 至少一个响度处理值,其指示已经对对应的音频数据执行的至少一种类型的响度 处理;以及

[0042] 至少一个响度值,其指示表征对应的音频数据的至少一个响度(例如峰值响度或 者平均响度)。

[0043] 在其他实施例中,编码比特流是一种并非AC-3比特流或者E-AC-3比特流的比特 流,并且,包括LPSM (以及可选地还包括节目边界元数据)的元数据分段中的每个被包括在 被保留用于存储附加数据的比特流的分段(或域、或时隙)中。包括LPSM的每个元数据分段 可以具有与本文中在以下参考表1和表2指出的格式类似或相同的格式(S卩,其包括与表1所 示的核心元素类似或相同的核心元素,之后跟随有效载荷ID (将元数据标识为LPSM)和有效 载荷尺寸值,之后跟随有效载荷(具有与如本文中所述的如表2所示的格式或者表2的变型 所示的格式类似或相同的格式的LPSM数据))。

[0044] 在某些实施例中,编码比特流包括帧的序列,每个帧包括比特流信息(“BSI”)分段 和auxdata域或时隙(如,编码比特流是AC-3比特流或者E-AC-3比特流),其中,比特流信息 (“BSI”)分段包括“addbsi”域(有时称为分段或时隙),并且,每个帧包括音频数据分段(如, 图4所示的帧的AB0-AB5分段)和元数据分段,其中,元数据分段表示音频数据,至少部分元 数据分段的每个包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据。LPSM 以以下格式存在于比特流中。包括LPSM的元数据分段中的每个被包括在比特流的帧的BSI 分段的“addbsi”域中,或者被包括在比特流的帧的auxdata域中,或者被包括在比特流的帧 的浪费比特分段中。包括LPSM的每个元数据分段包括具有以下格式的LPSM有效载荷(或容 器)分段:

[0045] 首部(通常包括至少一个标识值,如以下表2中所示的LPSM格式版本、长度、周期、 计数和子流关联值);以及

[0046] 在首部之后的LPSM以及可选的还有节目边界元数据。节目边界元数据可以包括节 目边界帧计数、编码值和(在一些情况下)偏移值,编码值(例如“〇fTset_eXist”值)指示帧 仅包含节目边界帧计数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者。LPSM可以包括:

[0047] 至少一个会话指示值(如,表2的参数“会话通道”),其指示相应的音频数据是指示 会话还是不指示会话(如,相应的音频数据的哪个通道指示会话)。会话指示值可以指示会 话是否存在于相应的音频数据的通道的任意组合或所有通道中;

[0048] 至少一个响度调节相符值(如,表2的参数“响度调节类型”),其指示相应的音频数 据是否与所指示的响度调节的集合相符;

[0049] 至少一个响度处理值(如,表2的参数“会话选通的响度校正标志”、“响度校正类 型”中的一个或更多个),其指示已经对相应的音频数据执行的至少一种类型的响度处理; 以及

[0050] 至少一个响度值(如,表2的参数“ITU相对选通的响度”、“ITU语音选通的响度”、 “ITU (EBU 3341)短期3s响度”和“真实峰值”中的一个或更多个),其指示相应的音频数据的 至少一个响度(如,峰值或者平均响度)特性。

[0051] 在本发明的专注、使用或者生成表示相应的音频数据的至少一个响度值的任意实 施例中,响度值可以指示用于处理音频数据的响度和/或动态范围的至少一个响度测量特 性。

[0052] 在一些实现中,比特流的桢的“addbsi”域或auxdata域或浪费比特分段中的每个 元数据分段具有以下格式:

[0053] 核心首部(通常包括标识元数据分段的开始的同步字,其后跟随标识值,如以下表 1中所示的核心元素版本、长度和周期、扩展元素计数以及子流关联值);以及

[0054] 在核心首部之后的至少一个保护值(如,HMAC摘要和音频指纹值,其中,HMAC摘要 可以是基于整个帧的音频数据、核心元素和所有的扩展元素计算的256比特的HMAC摘要(使 用SHA-2算法),如表1所示,其用于响度处理状态元数据或相应的音频数据中的至少一个的 解密、认证或验证中的至少一个);以及

[0055] 如果元数据分段包括LPSM,则也在核心首部之后的LPSM有效载荷标识(ID)和LPSM 有效载荷尺寸值,其将跟随的元数据标识为LPSM有效载荷并且指示LPSM有效载荷的尺寸。 LPSM有效载荷分段(优选地具有上述格式)跟随LPSM有效载荷ID和LPSM有效载荷尺寸值。

[0056] 在以上段落中描述的类型的一些实施例中,帧的auxdata域(或者“addbsi”域或者 浪费比特分段)中的每个元数据分段具有三层结构:

[0057]高层结构,包括:指示auxdata (或addbsi)域是否包括元数据的标志;指示存在的 是什么类型的元数据的至少一个ID值;以及通常还包括指示存在多少比特的元数据(如,每 种类型的元数据)的值(如果存在元数据)。可能存在的一种类型的元数据是LPSM,可能存在 的另一种类型的元数据为节目边界元数据,可能存在的另一种类型的元数据是媒体研究元 数据;

[0058] 中层结构,包括用于每个标识的类型的元数据的核心元素(如,对于每种标识的类 型的元数据如上述类型的核心首部、保护值和有效载荷ID以及有效载荷尺寸值);以及

[0059] 低层结构,包括用于一个核心元素的每个有效载荷(如,如果核心元素将其标识为 存在,则是LPSM有效载荷,和/或,如果核心元素将其标识为存在,则是另一种类型的元数据 有效载荷)。

[0060] 可以对在这样的三层结构中的数据值进行嵌套。例如,可以在由核心元素标识的 有效载荷之后(从而在核心元素的核心首部之后),包括用于LPSM有效载荷和/或由核心元 素标识的另一元数据有效载荷的保护值。在一种示例中,核心首部可以标识LPSM有效载荷 与另一元数据有效载荷,用于第一有效载荷(如,LPSM有效载荷)的有效载荷ID和有效载荷 尺寸值可以跟随核心首部,第一有效载荷本身可以跟随该ID和尺寸值,用于第二有效载荷 的有效载荷ID和有效载荷尺寸值可以跟随第一有效载荷,第二有效载荷本身可以跟随这些 ID和尺寸值,并且,两种有效载荷之一或两者(或者核心元素值和两种有效载荷之一或两 者)的保护值可以跟随最后的有效载荷。

[0061] 在一些实施例中,桢的auxdata域(或“addbsi”域或浪费比特分段)中的元数据分 段的核心元素包括核心首部(通常包括标识值,如核心元素版本),并且在核心首部之后包 括:指示指纹数据是否被包括用于元数据分段的元数据的值、指示是否存在外部数据(与对 应于元数据分段的元数据的音频数据有关)的值、由核心元素标识的每种类型的元数据 (如,LPSM和/或除了LPSM之外的类型的元数据)的有效载荷ID和有效载荷尺寸值、以及由核 心元素标识的至少一种类型的元数据的保护值。元数据分段的元数据有效载荷跟随核心首 部,并且(在一些情况下)被嵌套在核心元素的值内。

[0062] 在另一优选格式中,编码比特流是杜比E比特流,并且,包括LPSM(以及可选地还包 括节目边界元数据)的元数据分段中的每个被包括在杜比E保护带间隔的前N个样本位置 中。

[0063] 在另一类型的实施例中,本发明是APU (如,解码器),APU被耦接和配置来接收包括 音频数据分段和元数据分段的编码音频比特流的,其中,音频数据分段表示音频数据,并且 至少部分元数据分段中的每个包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边 界元数据,并且APU被耦接和配置来从比特流中提取LPSM,响应于音频数据来生成解码音频 数据、以及使用LPSM对音频数据执行至少一个自适应响度处理操作。这种类型中的某些实 施例还包括耦接至APU的后处理器,其中,后处理器被耦接和配置来使用LPSM对音频数据执 行至少一个自适应响度处理操作。

[0064] 在另一类型的实施例中,本发明是包括缓冲存储器(缓冲器)和耦接至缓冲器的处 理子系统的音频处理单元(APU)。其中,APU被耦接成接收包括音频数据分段和元数据分段 的编码音频比特流,其中,音频数据分段表示音频数据,并且至少部分元数据分段中的每个 包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据,缓冲器(如,以非暂时 性方式)存储编码音频比特流的至少一个帧,并且处理子系统被配置成从比特流中提取 LPSM以及使用LPSM对音频数据执行至少一个自适应响度处理操作。在这种类型中的典型的 实施例中,APU是编码器、解码器和后处理器中的一种。

[0065] 在本发明的方法的一些实现中,所生成的音频比特流是AC-3编码比特流、E-AC-3 比特流或者杜比E比特流中的一种,包括响度处理状态元数据以及其他元数据(如, DIALN0RM元数据参数、动态范围控制元数据参数和其他元数据参数)。在方法的一些其他实 现中,所生成的音频比特流是另一类型的编码比特流。

[0066] 本发明的各个方面包括被配置(或编程)成执行本发明的方法的任意实施例的系 统或装置、以及(如,以非暂时性方式)存储用于实现本发明的方法或其步骤的任意实施例 的代码的计算机可读介质(如,磁盘)。例如,本发明的系统可以是或者包括用软件或固件编 程的可编程通用处理器、数字信号处理器或微处理器,和/或被配置成执行对数据的各种操 作中的任意操作,包括发明的方法或其步骤的实施例。这样的通用处理器可以是或者包括 如下计算机系统:其包括输入装置、存储器和处理电路,其被编程为(和/或被配置成)响应 于向其传送的数据来执行本发明的方法(或步骤)的实施例。

附图说明

[0067] 图1是可以被配置成执行本发明的方法的实施例的系统的实施例的框图;

[0068] 图2是作为本发明的音频处理单元的实施例的编码器的框图;

[0069] 图3是作为本发明的音频处理单元的实施例的解码器以及作为本发明的音频处理 单元的另一实施例的与解码器耦接的后处理器的框图;

[0070] 图4是AC-3帧的图,包括其被划分成的分段;

[0071] 图5是AC-3帧的同步信息(SI)分段的图,包括其被划分成的分段;

[0072] 图6是AC-3帧的比特流信息(BSI)分段的图,包括其被划分成的分段;

[0073] 图7是E-AC-3帧的图,包括其被划分成的分段;

[0074] 图8是包括具有根据本发明的实施例的格式的节目边界元数据的编码音频比特流 的帧的图;

[0075] 图9是图9的编码音频比特流的其他帧的图,这些帧中的一些帧包括具有根据本发 明的实施例的格式的节目边界元数据;

[0076] 图10是两个编码音频比特流的图:比特流(IEB)和另一个比特流(TB),在比特流 (IEB)中,节目边界(被标记为“边界”)与比特流的两个帧之间的过渡对准,而在另一个比特 流(TB)中,节目边界(被标记为“真实边界”)偏离比特流的两个边界之间的过渡512个样本; 以及

[0077] 图11是示出了4个编码音频比特流的图形集合。图11的顶部处的比特流(被标记为 “场景Γ)指示包括节目边界元数据的第一音频节目(Pl),P1之后跟随还包括节目边界元数 据的第二音频节目(P2);第二比特流(被标记为“场景2”)指示包括节目边界元数据的第一 音频节目(Pl),P1之后跟随不包括节目边界元数据的第二音频节目(P2);第三比特流(被标 记为“场景3”)指示包括节目边界元数据的被截短的第一音频节目(Pl),其已经与包括节目 边界元数据的整个第二音频节目(P2)接合;第四比特流(被标记为“场景4”)指示包括节目 边界元数据的被截短的第一音频节目(Pl)和被截短的第二音频节目(P2),其包括节目边界 元数据并且已经与第一音频节目的一部分接合。

[0078] 符号和命名

[0079] 贯穿本公开,包括在权利要求中,在广义上使用“对”信号或数据执行操作(如,对 信号或数据进行滤波、缩放、变换或施加增益)的表述来表示直接对信号或数据、或者对信 号或数据的已处理版本(如,对在对其执行该操作之前已经经历了初步的滤波或预处理的 信号的版本)执行该操作。

[0080] 贯穿本公开,包括在权利要求中,在广义上使用表述“系统”来表示装置、系统或子 系统。例如,实现解码器的子系统可以被称为解码器系统,包括这样的子系统的系统(如,响 应于多个输入生成X个输出信号的系统,其中,子系统生成M个输入,其他X-M个输入从外部 源来接收)也可以被称为解码器系统。

[0081] 贯穿本公开,包括在权利要求中,在广义上使用术语“处理器”来表示可编程或者 否则可(利用软件或固件)配置以对数据(如,音频或视频或其他图像数据)执行操作的系统 或装置。处理器的示例包括现场可编程门阵列(或者其他可配置集成电路或芯片组)、被编 程和/或否则被配置成对音频或其他声音数据执行流水线处理的数字信号处理器、可编程 通用处理器或计算机、以及可编程微处理器芯片或芯片组。

[0082] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“音频处理器”和“音频处理单元”被可交换 地使用,并且在广义上被用来表示被配置成处理音频数据的系统。音频处理单元的示例包 括但不限于编码器(如,转码器)、解码器、编解码器、预处理系统、后处理系统和比特流处理 系统(有时被称为比特流处理工具)。

[0083] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“处理状态元数据”(如,在表述“响度处理状 态元数据”中)指与相应的音频数据(也包括处理状态元数据在内的音频数据流的音频内 容)分离的且不同的数据。处理状态元数据与音频数据相关联,指示相应的音频数据的响度 处理状态(如,已经对音频数据执行了什么类型的处理),并且通常还指示音频数据的至少 一个特征或特性。处理状态元数据与音频数据的关联是时间同步的。因此,当前(最近接收 的或更新的)处理状态元数据指示相应的音频数据同时包括指示类型的音频数据处理的结 果。在某些情况下,处理状态元数据可以包括处理历史和/或用在指示类型的处理中和/或 根据指示类型的处理得到的参数中的一些或全部。附加地,处理状态元数据可以包括相应 的音频数据的至少一个特征或特性,所述至少一个特征或特性已经根据音频数据计算出或 从音频数据中提取到。处理状态元数据还可以包括不是与相应的音频数据的任意处理相关 的或者不是从相应的音频数据的任意处理中得到的其他元数据。例如,可以通过具体的音 频处理单元来添加第三方数据、乐曲(tracking)信息、标识符、专有权或标准信息、用户注 解数据、用户偏好数据等,以传递给其他音频处理单元。

[0084] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“响度处理状态元数据”(或“LPSM”)表示如 下处理状态元数据:其表示相应的音频数据的响度处理状态(如,已经对音频数据执行了什 么类型的响度处理),并且通常还表示相应的音频数据的至少一个特征或特性(如,响度)。 响度处理状态元数据可以包括不是(即,当其被单独考虑时)响度处理状态元数据的数据 (如,其他元数据)。

[0085] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“通道”(或者“音频通道”)表示单声道音频 信号。

[0086] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“音频节目”表示一组一个或更多个音频通 道并且可选地还表示关联的元数据(例如描述期望的空间音频存在的元数据、和/或LPSM、 和/或节目边界元数据)。

[0087] 贯穿本公开,包括在权利要求中,表述“节目边界元数据”表示编码音频比特流的 元数据,其中编码音频比特流指示至少一个音频节目(例如两个或更多个音频节目),并且 节目边界元数据指示至少一个所述音频节目的至少一个边界(开始和/或结束)的比特流中 的位置。例如,(指示音频节目的编码音频比特流的)节目边界元数据可以包括指示节目的 开始的位置(例如比特流的第N帧的开始,或者比特流的第N帧的第M个样本位置)的元数据、 以及指示节目的结束的位置(例如比特流的第J帧的开始,或者比特流的第J帧的第K个样本 位置)的附加元数据。

[0088] 贯穿本公开,包括在权利要求中,使用术语“耦接(couples)”或“被耦接 (coupled) ”来表示直接连接或间接连接。因此,如果第一装置耦接至第二装置,则该连接可 以是直接连接或者是通过其他装置和连接实现的间接连接。

具体实施方式

[0089] 根据本发明的典型的实施例,被称为响度处理状态元数据(LPSM)的节目响度元数 据的有效载荷以及可选地还有节目边界元数据被嵌入在音频比特流的元数据分段的一个 或更多个保留的域(或时隙)中,该音频比特流在其他分段(音频数据分段)中也包括音频数 据。通常,比特流的每个帧的至少一个分段包括LPSM,该帧的至少一个其他分段包括相应的 音频数据(即,由LPSM指示其响度处理状态和响度的音频数据)。在一些实施例中,LPSM的数 据量可以充分小以在不影响被分配用于承载音频数据的比特速率的情况下被承载。

[0090] 当两个或更多个音频处理单元需要遍及处理链(或内容生命周期)彼此串联工作 时,在音频数据处理链中传送响度处理状态元数据特别有用。在音频比特流中不包括响度 处理状态元数据的情况下,例如,当在链中使用两个或更多个音频编解码器并且在比特流 的至媒体消耗装置(或者比特流的音频内容的渲染点)的行程期间不止一次施加单端音量 调节时,可能出现严重的媒体处理问题,如质量、电平和空间的降级。

[0091] 图1是示例性音频处理链(音频数据处理系统)的框图,其中,可以根据本发明的实 施例配置系统的元件中的一个或更多个。该系统包括如所示出地那样耦接在一起的以下元 件:预处理单元、编码器、信号分析和元数据校正单元、转码器、解码器和预处理单元。在所 示出的系统的变型中,省略了其中一个或更多个元件,或者包括附加的音频数据处理单元。

[0092] 在一些实现中,图1的预处理单元被配置成:接受包括音频内容在内的PCM (时域) 样本作为输入;以及输出经处理的PCM样本。编码器可以被配置成:接受PCM样本作为输入; 以及输出表示音频内容的编码比特流(如,压缩)音频比特流。表示音频内容的比特流的数 据有时在本文中被称为“音频数据”。如果编码器根据本发明的典型的实施例来配置,则从 编码器输出的音频比特流包括响度处理状态元数据(通常还有其他元数据,可选地包括节 目边界元数据)以及音频数据。

[0093] 图1的信号分析和元数据校正单元可以接受一个或更多个编码音频比特流作为输 入,并且通过执行信号分析(例如使用编码音频比特流中的节目边界元数据)来判定(如,验 证)在每个编码音频比特流中的处理状态元数据是否正确。如果信号分析和元数据校正单 元发现所包括的元数据无效,则其通常用根据信号分析获得的正确的值来替代错误的值。 因此,从信号分析和元数据校正单元输出的每个编码音频比特流可以包括已校正(或未校 正)处理状态元数据以及编码比特流音频数据。

[0094] 图1的转码器可以接受编码音频比特流作为输入,并且相应地输出已修改(如,不 同地编码的)音频比特流(如,通过对输入流进行解码并且以不同的编码格式对解码流进行 重新编码)。如果转码器根据本发明的典型的实施例来配置,则从转码器输出的音频比特流 包括响度处理状态元数据(通常还有其他元数据)以及编码比特流音频数据。元数据已经被 包括在比特流中。

[0095] 图1的解码器可以接受编码(如,压缩)音频比特流作为输入,并且(相应地)输出解 码PCM音频样本的流。如果解码器根据本发明的典型的实施例来配置,则典型的操作中的解 码器的输出是或者包括以下中的任一个:

[0096] 音频样本的流、以及从输入编码比特流中提取的响度处理状态元数据(通常还有 其他元数据)的相应的流;或者

[0097] 音频样本的流、以及根据从输入编码比特流中提取的响度处理状态元数据(通常 还有其他元数据)确定的相应的控制比特的流;或者

[0098] 在没有处理状态元数据或根据处理状态元数据确定的控制比特的相应的流的情 况下的音频样本的流。在该最后的情况下,解码器可以从输入编码比特流中提取响度处理 状态元数据(和/或其他元数据),以及对所提取的元数据执行至少一次操作(如,验证),虽 然其没有输出所提取的元数据或者根据其确定的控制比特。

[0099] 通过根据本发明的典型的实施例来配置图1的后处理单元,后处理单元被配置成 接受解码PCM音频样本的流,并且使用与样本一起接收的响度处理状态元数据(通常还有其 他元数据)或者与样本一起接收的控制比特(其由解码器根据响度处理状态元数据并且通 常还根据其他元数据确定)来对其执行后处理(即,音频内容的音量调节)。后处理单元通常 还被配置成对经后处理的音频内容进行渲染以由一个或更多个扬声器回放。

[0100] 本发明的典型的实施例提供了增强型音频处理链,其中,根据由通过音频处理单 元分别接收的响度处理状态元数据指示的元数据的同时期的状态,音频处理单元(如,编码 器、解码器、转码器、预处理单元和后处理单元)适配待施加给音频数据的它们的各个处理。

[0101] 输入到图1的系统的任意音频处理单元(如,图1的编码器或转码器)的音频数据可 以包括响度处理状态元数据(还可选地包括其他元数据)以及音频数据(如,编码音频数 据)。根据本发明的实施例,该元数据可以已经通过图1的系统的另一元件(或者图1中未示 出的另一源)被包括在输入音频中。接收(具有元数据的)输入音频的处理单元可以被配置 成对元数据执行至少一个操作(如,验证)或者响应于元数据执行至少一个操作(如,对输入 音频的自适应处理),并且通常还被配置成在其输出音频中包括元数据、元数据的已处理版 本或者根据元数据确定的控制比特。

[0102] 本发明的音频处理单元(或音频处理器)的典型实施例被配置成基于由与音频数 据对应的响度处理状态元数据指示的音频数据的状态来执行对音频数据的自适应处理。在 一些实施例中,自适应处理是(或者包括)响度处理(如果元数据指示还没有对音频数据执 行响度处理或者与其类似的处理),并且不是(或者不包括)响度处理(如果元数据指示已经 对音频数据执行了这样的响度处理或者与其类似的处理)。在一些实施例中,自适应处理是 或者包括元数据验证(如,在元数据验证子单元中执行的元数据验证),以确保音频处理单 元基于由响度处理状态元数据指示的音频数据的状态来执行对音频数据的其他自适应处 理。在一些实施例中,验证判定与该音频数据相关联(如,包括在具有该音频数据的比特流 中)的响度处理状态元数据的可靠性。例如,如果元数据被验证为可靠,则可以重复使用来 自某种类型的事先执行的音频处理的结果,并且可以避免同一类型的音频处理的新的执 行。另一方面,如果发现元数据已经被篡改(或者不可靠),则可以由音频处理单元来重复据 称事先被执行的这种类型的媒体处理(如不可靠的元数据指示的那样),和/或可以由音频 处理单元对元数据和/或音频数据执行其他处理。音频处理单元还可以被配置成如果音频 处理单元判定处理状态元数据有效(如,基于所提取的密码值与参考密码值的匹配),则向 增强型媒体处理链中的下游的其他音频处理单元示意响度处理状态元数据(如,存在于媒 体比特流中的响度处理状态元数据)是有效的。

[0103] 图2是作为本发明的音频处理单元的实施例的编码器(100)的框图。编码器100的 任意部件或元件都可以用硬件、软件或硬件与软件的组合实现为一个或更多个处理和/或 一个或更多个电路(如,ASIC、FPGA或其他集成电路)。编码器100包括如所示地连接的帧缓 冲器110、解析器111、解码器101、音频状态验证器102、响度处理级103、音频流选择级104、 编码器105、填充器/格式器级107、元数据生成级106、会话响度测量子系统108和帧缓冲器 109。通常,编码器100还包括其他处理元件(未示出)。

[0104] 编码器100 (作为转码器)被配置成通过使用输入比特流中所包括的响度处理状态 元数据执行自适应和自动响度处理,来将输入音频比特流(例如,可以是AC-3比特流、E-AC-3比特流或杜比E比特流中的一种)转换成包括响度处理状态元数据的编码输出音频比特流 (例如,可以是AC-3比特流、E-AC-3比特流或杜比E比特流中的另一种)。例如,编码器100可 以被配置成将输入的杜比E比特流(通常用在制作和广播设施而非接收已经向其广播的音 频节目的消费者装置中的格式)转换成AC-3或E-AC-3格式的编码输出音频比特流(适于广 播给用户装置)。

[0105] 图2的系统还包括编码音频递送子系统150 (其存储和/或递送从编码器100输出的 编码比特流)和解码器152。从编码器100输出的编码音频比特流可以由子系统150来存储 (如,以DVD或蓝光光盘的形式)、或者由子系统150来发送(其可以实现发送链路或网络)、或 者可以由子系统150来存储和发送。解码器152被配置成通过从比特流的每个帧中提取响度 处理状态元数据(LPSM)(并且可选地还从比特流中提取节目边界元数据)、以及生成解码音 频数据,来对其通过子系统150接收的(由编码器100生成的)包括响度处理状态元数据的编 码音频比特流进行解码。通常,解码器152被配置成使用LPSM (并且可选地还使用节目边界 元数据)对解码音频数据执行自适应响度处理,和/或将解码音频数据和LPSM转发给后处理 器,后处理器被配置成使用LPSM (并且可选地还使用节目边界元数据)对解码音频数据执行 自适应响度处理。通常,解码器152包括用于(如,以非暂时性方式)存储从子系统150接收的 编码音频比特流的缓冲器。

[0106] 编码器100和解码器152的各种实现可以被配置成执行本发明的方法的不同的实 施例。

[0107] 帧缓冲器110是被耦接成接收编码输入音频比特流的缓冲存储器。在操作中,缓冲 器110 (如,以非暂时性方式)存储编码音频比特流的至少一个帧,并且,编码音频比特流的 帧的序列被从缓冲器Iio向解析器111传送(assert)。

[0108] 解析器111被耦接和配置来从这样的元数据被包括在其中的编码输入音频的每个 帧中提取响度处理状态元数据(LPSM),并且可选地还从这样的元数据被包括在其中的编码 输入音频的每个帧中提取节目边界元数据(和/或其他元数据),以向音频状态验证器102、 响度处理级103、级106和子系统108传送至少LPSM (以及可选地还传送节目边界元数据和/ 或其他元数据),以从编码输入音频中提取音频数据,以及以向解码器101传送音频数据。编 码器100的解码器101被配置成对音频数据进行解码以生成解码音频数据,以及向响度处理 级103、音频流选择级104、子系统108以及通常也向状态验证器102传送解码音频数据。

[0109] 状态验证器102被配置成对向其传送的LPSM (通常还有其他元数据)进行认证和验 证。在一些实施例中,LPSM是已经被包括在(如,根据本发明的实施例的)输入比特流中的数 据块(或者被包括在已经被包括在输入比特流中的数据块中)。该块可以包括用于处理LPSM (以及可选地还有其他元数据)和/或潜在的(从解码器101提供给验证器102的)音频数据的 加密散列(基于散列的消息认证代码或“HMAC”)。该数据块在这些实施例中可以以数字形式 标记,使得下游音频处理单元可以相对容易地认证和验证处理状态元数据。

[0110] 例如,使用HMAC来生成摘要(digest),并且,包括在本发明的比特流中的保护值可 以包括摘要。可以如下针对AC-3帧生成摘要:

[0111] 1.在AC-3数据和LPSM被编码之后,使用帧数据字节(级联的frame_data#l和 frame_data#2)和LPSM数据字节作为用于散列函数HMAC的输入。在计算摘要时不考虑可能 存在于auxdata域中的其他数据。这样的其他数据可以是既不属于AC-3数据也不属于LSPSM 数据的字节。可以在计算HMAC摘要时不考虑LPSM中所包括的保护比特。

[0112] 2.在计算摘要之后,将其写入被保留用于保护比特的域中的比特流中。

[0113] 3 .完整的AC-3桢的生成的最后的步骤是计算CRCfe验。其被与在桢的最末端,并 且,将属于该帧的所有的数据都考虑在内,包括LPSM比特。

[0114] 可以将包括但不限于一种或更多种非HMAC加密方法中的任一种的其他加密算法 用于LPSM的验证(如,在验证器102中),以确保对于LPSM和/或潜在的音频数据的安全的发 送和接收。例如,可以在接收本发明的音频比特流的实施例的每个音频处理单元中执行验 证(使用这样的加密方法的验证),以判定包括在比特流中的响度处理状态元数据和相应的 音频数据是否已经经历了(由元数据指示的)特定的响度处理(和/或是否已经从特定的响 度处理得到)以及是否在这样的特定的响度处理执行之后尚未被修改。

[0115] 状态验证器102向音频流选择级104、元数据生成器106和会话响度测量子系统108 传送控制数据,以指示验证操作的结果。响应于控制数据,级104可以选择以下中的任一项 (并且将其传送给编码器105):

[0116] 响度处理级103的经自适应处理的输出(如,当LPSM指示从解码器101输出的音频 数据尚未经历特定类型的响度处理,并且来自验证器102的控制比特指示LPSM有效时);或 者

[0117] 从解码器101输出的音频数据(如,当LPSM指示从解码器101输出的音频数据已经 经历了可以由级103来执行的特定类型的响度处理,并且来自验证器102的控制比特指示 LPSM有效时)。

[0118] 编码器100的级103被配置成基于由解码器101提取的LPSM所指示的一个或更多个 音频数据特性,对从解码器101输出的解码音频数据执行自适应响度处理。级103可以是自 适应变换域实时响度和动态范围控制处理器。级103可以接收用户输入(如,用户目标响度/ 动态范围值或dialnorm值)、或者其他元数据输入(如,一种或多种类型的第三方数据、乐曲 信息、标识符、专有权或标准信息、用户注解数据、用户偏好数据等)和/或其他输入(如,来 自指纹处理的其他输入),并且使用这样的输入来对从解码器101输出的解码音频数据进行 处理。级103可以对指示单个音频节目(如解析器111所提取的节目边界元数据所指示的单 个音频节目)的解码音频数据(从解码器101输出)执行自适应响度处理,并且可以响应于接 收到指示解析器111所提取的节目边界元数据所指示的不同的音频节目的解码音频数据 (从解码器101输出)来重置响度处理。

[0119] 当来自验证器102的控制比特指示LPSM无效时,会话响度测量子系统108可以操作 以使用如由解码器101提取的LPSM (和/或其他元数据)来确定指示会话域其他语音)的解 码音频(来自解码器101)的分段的响度。当来自验证器102的控制比特指示LPSM有效时当 LPSM指示之前确定的解码音频(来自解码器101)的会话(或其他语音)分段的响度时,可以 禁止会话响度测量子系统108的操作。子系统108可以对指示单个音频节目(如解析器111所 提取的节目边界元数据所指示的单个音频节目)的解码音频数据执行响度测量,并且可以 响应于接收到指示这样的节目边界元数据所指示的不同的音频节目的解码音频数据来重 置测量。

[0120] 存在有用的工具(如,杜比LM100响度仪表),用于方便且容易地测量音频内容中的 会话的电平。本发明的APU (如,编码器100的级108)的一些实施例被实现为包括这样的工具 (或执行这样的工具的功能)以测量音频比特流的音频内容的平均会话响度(如,从编码器 100的解码器101向级108传送的解码AC-3比特流)。

[0121] 如果级108被实现为测量音频数据的真实的平均会话响度,则测量可以包括步骤: 隔离音频内容的主要包含语音的分段。接着,根据响度测量算法对主要为语音的音频分段 进行处理。对于从AC-3比特流解码的音频数据,该算法可以是标准的K加权的响度测量(根 据国际标准ITU-R BS. 1770)。可替选地,可以使用其他响度测量(如,基于响度的心理声学 模型的响度测量)。

[0122] 语音分段的隔离对于测量音频数据的平均会话响度而言并不是至关重要的。然 而,从倾听者的角度来说,其提高了测量的精度并且通常提供更令人满意的结果。由于并非 所有的音频内容都包含会话(语音),所以整个音频内容的响度测量可以提供对音频的会话 电平的充分的近似,如果语音出现的话。

[0123] 元数据生成器106生成(和/或向级107传递)要被级107包括在编码比特流中以从 编码器100输出的元数据。元数据生成器106可以将由解码器101和/或解析器111提取的 LPSM (以及可选地还有节目边界元数据和/或其他元数据)传递给级107 (如,当来自验证器 102的控制比特指示LPSM和/或其他元数据有效时),或者生成新的LPSM (以及可选地还生成 节目边界元数据和/或其他元数据)并且向级107传送新的元数据(如,当来自验证器102的 控制比特指示由解码器101提取的LPSM和/或其他元数据无效时),或者其可以向级107传送 由解码器101和/或解析器111提取的元数据与新生成的元数据的组合。元数据生成器106可 以在其向级107传送的LPSM中包括由子系统108生成的响度数据以及表示由子系统108执行 的响度处理的类型的至少一个值,以包括在要从编码器100输出的编码比特流中。

[0124] 元数据生成器106可以生成保护比特(其可以包括基于散列的消息认证代码或 “HMAC”或者由基于散列的消息认证代码或“HMAC”构成),保护比特对于要被包括在编码比 特流中的LPSM (可选地还有其他元数据)和/或要被包括在编码比特流中的潜在的音频数据 的解密、认证或验证中的至少一个而言是很有用的。元数据生成器106可以向级107提供这 样的保护比特,以包括在编码比特流中。

[0125] 在典型的操作中,会话响度测量子系统108对从解码器101输出的音频数据进行处 理以响应于其生成响度值(如,选通和未选通会话响度值)以及动态范围值。响应于这些值, 元数据生成器106可以生成响度处理状态元数据(LPSM),以(由填充器/格式器107)包括在 要从编码器100输出的编码比特流中。

[0126] 附加地,可选地,或者可替选地,编码器100的子系统106和/或108可以执行对音频 数据的附加分析以生成表示音频数据的至少一个特性的元数据,以包括在要从级107输出 的编码比特流中。

[0127] 编码器105对从选择级104输出的音频数据进行编码(如,通过对其执行压缩),并 且向级107传送编码音频,以包括在要从级107输出的编码比特流中。

[0128] 级107对来自编码器105的编码音频和来自生成器106的元数据(包括LPSM)进行复 用以生成要从级107输出的编码比特流,优选地使得编码比特流具有本发明的优选实施例 指定的格式。

[0129] 帧缓冲器109是(如,以非暂时性方式)存储从级107输出的编码音频比特流的至少 一个帧的缓冲存储器,接着,编码音频比特流的帧的序列作为来自编码器100的输出从缓冲 器109向递送系统150传送。

[0130] 由元数据生成器106生成的并且由级107包括在编码比特流中的LPSM表示相应的 音频数据的响度处理状态(如,已经对音频数据执行了什么类型的响度处理)以及相应的音 频数据的响度(如,测量的会话响度、选通的和/或未选通的响度、和/或动态范围)。

[0131] 本文中,对音频数据执行的响度和/或电平测量的“选通(gating)”指超过阈值的 计算值被包括在最终的测量中的情况下的具体的电平或响度阈值(如,在最终的测量值中 忽略低于_60dBFS的短期响度值)。绝对值的选通指固定的电平或响度,而相对值的选通指 取决于当前“非选通(ungated)”测量值的值。

[0132] 在编码器100的一些实现中,被缓冲在存储器109中(并且被输出给递送系统150) 的编码比特流是AC-3比特流或E-AC-3比特流,并且包括音频数据分段(如,图4所示的帧的 ABO至AB5分段)和元数据分段,其中,音频数据分段表示音频数据,至少部分元数据分段中 的每个包括响度处理状态元数据(LPSM)。级107按以下格式将LPSM (以及可选地还将节目边 界元数据)插入比特流中。包括LPSM (以及可选地还包括节目边界元数据)的元数据分段中 的每个被包括在比特流的浪费比特分段(例如图4或者图7所示的浪费比特分段“W”)中,或 者被包括在比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域中,或者被包括在比特流 的帧的端部处的auxdata域(如,图4或者图7所示的AUX分段)中。比特流的帧可以包括一个 或两个元数据分段,其中每个包括LPSM,并且,如果帧包括两个元数据分段,则其中一个可 以存在于帧的addbsi域中,而另一个存在于帧的AUX域中。在一些实施例中,包括LPSM的每 个元数据分段包括具有以下格式的LPSM有效载荷(或容器)分段:

[0133] 首部(通常包括标识LPSM有效载荷的开始的同步字,其后跟随至少一个标识值,如 下面的表2所示的LPSM格式版本、长度、周期、计数和子流关联值);以及

[0134] 在首部之后,

[0135] 至少一个会话指示值(如,表2的参数“会话通道”),其指示相应的音频数据是指示 会话还是不指示会话(如,相应的音频数据的哪个通道指示会话);

[0136] 至少一个响度调节相符值(如,表2的参数“响度调节类型”),其指示相应的音频数 据是否与所指示的响度调节的集合相符;

[0137] 至少一个响度处理值(如,表2的参数“会话选通的响度校正标志”、“响度校正类 型”中的一个或更多个),其表示已经对相应的音频数据执行的至少一种类型的响度处理; 以及

[0138] 至少一个响度值(如,表2的参数“ITU相对选通的响度”、“ITU语音选通的响度”、 “ITU (EBU 3341)短期3s响度”和“真实峰值”中的一个或更多个),其表示相应的音频数据的 至少一个响度(如,峰值或者平均响度)特性。

[0139] 在一些实施例中,包含LPSM和节目边界元数据的每个元数据分段包含核心首部 (并且可选地还包括附加核心元素)、以及在核心首部(或者核心首部和其他核心元素)之后 的具有以下格式的LPSM有效载荷(或者容器)分段:

[0140] 首部,通常包括至少一个标识值(例如LPSM格式版本、长度、周期、计数和子流关联 值,如本文中所提出的表2中所示),以及

[0141] 在首部之后的LPSM和节目边界元数据。节目边界元数据可以包括节目边界帧计 数、编码值和(在一些情况下的)偏移值,编码值(例如“〇ffset_exist”值)指示桢仅包括节 目边界帧计数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者。

[0142] 在一些实现中,由级107插入到比特流的桢的浪费比特分段或者“addbsi”域或者 auxdata域中的元数据分段中的每个具有以下格式:

[0143] 核心首部(通常包括标识元数据分段的开始的同步字,其后跟随标识值,如下面的 表1中所示的核心元素版本、长度和周期、扩展元素计数以及子流关联值);以及

[0144] 在核心首部之后的至少一个保护值(如,表1的HMAC摘要和音频指纹值,其对于响 度处理状态元数据或相应的音频数据中的至少一个的解密、认证或验证中的至少一个而言 是很有用的);以及

[0145] 如果元数据分段包括LPSM,则也在核心首部之后的LPSM有效载荷标识(ID)和LPSM 有效载荷尺寸值,其将跟随的元数据标识为LPSM有效载荷并且指示LPSM有效载荷的尺寸。

[0146] (优选地具有上述格式的)LPSM有效载荷(或容器)分段跟随LPSM有效载荷ID和 LPSM有效载荷尺寸值。

[0147] 在一些实施例中,桢的auxdata域(或“addbsi”域)中的每个元数据分段具有三层 结构:

[0148]高层结构,包括:表示auxdata (或addbsi)域是否包括元数据的标志;指示存在的 是什么类型的元数据的至少一个ID值;以及通常还包括指示存在了多少比特的元数据(如, 每种类型的元数据)的值(如果存在元数据)。可能存在的一种类型的元数据是LPSM,可能存 在的另一种类型的元数据是节目边界元数据,可能存在的另一种类型的元数据是媒体研究 元数据(如,Nielsen媒体研究元数据);

[0M9]中层结构,包括用于每个标识的类型的元数据的核心元素(如,对于每种标识的类 型的元数据如上述类型的核心首部、保护值和LPSM有效载荷ID以及有效载荷尺寸值);以及

[0150] 低层结构,包括用于一个核心元素的每个有效载荷(如,如果核心元素将其标识为 存在,则是LPSM有效载荷,和/或,如果核心元素将其标识为存在,则是另一种类型的元数据 有效载荷)。

[0151] 可以对在这样的三层结构中的数据值进行嵌套。例如,可以在由核心元素标识的 有效载荷之后(从而在核心元素的核心首部之后),包括用于LPSM有效载荷和/或由核心元 素标识的另一元数据有效载荷的保护值。在一种示例中,核心首部可以标识LPSM有效载荷 与另一元数据有效载荷,用于第一有效载荷(如,LPSM有效载荷)的有效载荷ID和有效载荷 尺寸值可以跟随核心首部,第一有效载荷本身可以跟随该ID和尺寸值,用于第二有效载荷 的有效载荷ID和有效载荷尺寸值可以跟随第一有效载荷,第二有效载荷本身可以跟随这些 ID和尺寸值,并且,两种有效载荷(或者核心元素值和两种有效载荷)的保护值可以跟随最 后的有效载荷。

[0152] 在一些实施例中,如果解码器101接收具有加密散列的根据本发明的实施例生成 的音频比特流,则解码器被配置成从根据比特流确定的数据块中解析并取回加密散列,上 述块包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据。验证器102可以 使用加密散列来验证所接收的比特流和/或相关联的元数据。例如,如果验证器102基于参 考加密散列与从数据块中取回的加密散列之间的匹配发现LPSM是有效的,则其可以禁止处 理器103对于相应的音频数据的操作并且使得选择级104通过(未改变的)音频数据。附加 地,可选地,或者可替选地,可以使用其他类型的加密技术来替代基于加密散列的方法。

[0153] 图2的编码器100可以判定(响应于由解码器101提取的LPSM以及可选地还有节目 边界元数据)后处理/预处理单元已经对要被编码的音频数据执行了某种类型的响度处理 (在元件105、106和107中),因此可以产生(在生成器106中)响度处理状态元数据,该响度处 理状态元数据包括用于事先执行的响度处理和/或从事先执行的响度处理中提取的具体的 参数。在一些实现中,编码器100可以产生(并且在从其输出的编码比特流中包括)表示对音 频内容的处理历史的处理状态元数据,只要编码器知晓已经对音频内容执行的处理的类 型。

[0154] 图3是作为本发明的音频处理单元的实施例的解码器(200)的框图、以及耦接至编 码器200的后处理器(300)的框图。后处理器(300)也是本发明的音频处理单元的实施例。解 码器200和后处理器300的任意部件或元件都可以用硬件、软件或硬件与软件的组合实现为 一个或更多个处理和/或一个或更多个电路(如,ASIC、FPGA或其他集成电路)。解码器200包 括如所示地连接的帧缓冲器210、解析器205、音频解码器202、音频状态验证级(验证器)203 和控制比特生成级204。通常,解码器200还包括其他处理元件(未示出)。

[0155] 帧缓冲器201 (缓冲存储器)(以非暂时性方式)存储由解码器200接收的编码音频 比特流的至少一个帧。从缓冲器201向解析器205传送编码音频比特流的帧的序列。

[0156] 解析器205被耦接和配置来从编码输入音频的每个帧中提取响度处理状态元数据 (LPSM)以及可选地还提取节目边界元数据和其他元数据、向音频状态验证器203和级204传 送至少LPSM (如果提取到任何节目边界元数据则还传送节目边界元数据)、将LPSM (以及可 选地还将节目边界元数据)作为输出(如,给后处理器300的输出)传送、从编码输入音频中 提取音频数据、以及向解码器202传送所提取的音频数据。

[0157] 输入给解码器200的编码音频比特流可以是AC-3比特流、E-AC-3比特流或杜比E比 特流中的一种。

[0158] 图3的系统还包括后处理器300。后处理器300包括帧缓冲器301和其他处理元件 (未示出),包括耦接至缓冲器301的至少一个处理元件。帧缓冲器301 (如,以非暂时性方式) 存储由后处理器300从解码器200接收的解码音频比特流的至少一个帧。后处理器300的处 理元件被耦接和配置来使用从解码器202输出的元数据(包括LPSM值)和/或从解码器200的 级204输出的控制比特,来接收并且自适应地处理从缓冲器301输出的解码音频比特流的帧 的序列。通常,后处理器300被配置成(如,基于由指示单个音频节目的音频数据的LPSM指示 的响度处理状态和/或一个或更多个音频数据特性)使用LPSM值以及可选地还使用节目边 界元数据来对解码音频数据执行自适应响度处理。

[0159] 解码器200和后处理器300的各种实现都被配置成执行本发明的方法的不同的实 施例。

[0160] 解码器200的音频解码器202被配置成对由解析器205提取的音频数据进行解码以 生成解码音频数据,并且被配置成将解码音频数据作为输出(如,至后处理器300的输出)传 送。

[0161] 状态验证器203被配置成对向其传送的LPSM (通常还有其他元数据)进行认证和验 证。在一些实施例中,LPSM是已经被包括在(如,根据本发明的实施例的)输入比特流中的数 据块(或者被包括在已经被包括在输入比特流中的数据块中)。该块可以包括用于处理LPSM (以及可选地还处理其他元数据)和/或潜在的音频数据(从解析器205和/或解码器202提供 给验证器203)的加密散列(基于散列的消息认证代码或“HMAC”)。该数据块在这些实施例中 可以用数字标记,使得下游音频处理单元可以相对容易地认证和验证处理状态元数据。

[0162] 可以将包括但不限于一种或更多种非HMAC加密方法中的任一种的其他加密算法 用于LPSM的验证(如,在验证器203中),以确保对于LPSM和/或潜在的音频数据的安全的发 送和接收。例如,可以在接收本发明的音频比特流的实施例的每个音频处理单元中执行验 证(使用这样的加密方法的验证),以判定包括在比特流中的响度处理状态元数据和相应的 音频数据是否已经经历了(由元数据指示的)特定的响度处理(和/或是否已经从特定的响 度处理得到)以及是否在这样的特定的响度处理执行之后尚未被修改。

[0163] 状态验证器203向控制比特生成器204传送控制数据,和/或传送控制数据作为输 出(如,至后处理器300的输出),以指示验证操作的结果。响应于控制数据(以及可选地也响 应于从输入比特流中提取的其他元数据),级204可以生成以下中的任一项(并且将其传送 给后处理器300):

[0164] 指示从解码器202输出的解码音频数据已经经历了特定类型的响度处理的控制比 特(当LPSM指示从解码器202输出的音频数据已经经历了特定类型的响度处理,并且来自验 证器203的控制比特指示LPSM有效时);或者

[0165] 指示从解码器202输出的解码音频数据应当经历特定类型的响度处理的控制比特 (如,当LPSM指示从解码器202输出的音频数据尚未经历特定类型的响度处理时,或者当 LPSM指示从解码器202输出的音频数据已经经历了特定类型的响度处理而来自验证器203 的控制比特指示LPSM无效时)。

[0166] 可替选地,解码器200向后处理器300传送由解码器202从输入比特流中提取的元 数据以及由解析器205从输入比特流中提取的LPSM (以及可选地还有节目边界元数据),并 且,后处理器300使用LPSM (以及可选地还使用节目边界元数据)对解码音频数据执行响度 处理,或者执行LPSM的验证,接着,如果验证指示LPSM有效,则使用LPSM (以及可选地还使用 节目边界元数据)对解码音频数据执行响度处理。

[0167] 在一些实施例中,如果解码器200来接收具有加密散列的根据本发明的实施例生 成的音频比特流,则解码器被配置成从根据比特流确定的数据块来解析和取回加密散列, 上述块包括响度处理状态元数据(LPSM)。验证器203可以使用加密散列来验证所接收的比 特流和/或相关联的元数据。例如,如果验证器203基于参考加密散列与从数据块中取回的 加密散列之间的匹配发现LPSM是有效的,则其可以向下游音频处理单元(如,后处理器300, 其可以是或者包括音量调节单元)发信号,以传递(未改变)比特流的音频数据。附加地,可 选地,或者可替选地,可以使用其他类型的加密技术来替代基于加密散列的方法。

[0168] 在解码器200的一些实现中,所接收(并且被缓冲在存储器201中)的编码比特流是 AC-3比特流或E-AC-3比特流,并且包括音频数据分段(如,图4所示的帧的ABO至AB5分段)和 元数据分段,其中,音频数据分段表示音频数据,至少部分元数据分段中的每个包括响度处 理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据。解码器级202 (和/或解析器205) 被配置成从比特流中提取具有以下格式的LPSM (以及可选地还有节目边界元数据)。包括 LPSM (以及可选地还包括节目边界元数据)的元数据分段中的每个被包括在比特流的帧的 浪费比特分段中,或者被包括在比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域中,或 者被包括在比特流的帧的端部处的auxdata域(如,图4所示的AUX分段)中。比特流的帧可以 包括一个或两个元数据分段,其中每个可以包括LPSM,并且,如果帧包括两个元数据分段, 则其中一个可以存在于桢的addbsi域中,而另一个存在于桢的AUX域中。在一些实施例中, 包括LPSM的每个元数据分段包括具有以下格式的LPSM有效载荷(或容器)分段:

[0169] 首部(通常包括标识LPSM有效载荷的开始的同步字,其后跟随标识值,如下面的表 2所示的LPSM格式版本、长度、周期、计数和子流关联值);以及

[0170] 在首部之后,

[0171] 至少一个会话指示值(如,表2的参数“会话通道”),其指示相应的音频数据是指示 会话还是不指示会话(如,相应的音频数据的哪个通道指示会话);

[0172] 至少一个响度调节相符值(如,表2的参数“响度调节类型”),其指示相应的音频数 据是否与指示的响度调节的集合相符;

[0173] 至少一个响度处理值(如,表2的参数“会话选通的响度校正标志”、“响度校正类 型”中的一个或更多个),其指示已经对相应的音频数据执行的至少一种类型的响度处理; 以及

[0174] 至少一个响度值(如,表2的参数“ITU相对选通的响度”、“ITU语音选通的响度”、 “ITU (EBU 3341)短期3s响度”和“真实峰值”中的一个或更多个),其指示相应的音频数据的 至少一个响度(如,峰值或者平均响度)特性。

[0175] 在一些实施例中,包含LPSM和节目边界元数据的每个元数据分段包含核心首部 (并且可选地还包括附加核心元素)、以及在核心首部(或者核心首部和其他核心元素)之后 的具有以下格式的LPSM有效载荷(或者容器)分段:

[0176] 首部,通常包括至少一个标识值(例如LPSM格式版本、长度、周期、计数和子流关联 值,如本文中所提出的表2中所示),以及

[0177] 在首部之后的LPSM和节目边界元数据。节目边界元数据可以包括节目边界帧计 数、编码值和(在一些情况下的)偏移值,编码值(例如“〇ffset_exist”值)指示桢仅包括节 目边界帧计数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者。

[0178] 在一些实现中,解析器205 (和/或解码器级202)被配置成从比特流的帧的浪费比 特分段或“addbs i”域或auxdata域中提取具有以下格式的每个元数据分段:

[0179] 核心首部(通常包括标识元数据分段的开始的同步字,其后跟随至少一个标识值, 如下面的表1中所示的核心元素版本、长度和周期、扩展元素计数以及子流关联值);以及

[0180] 在核心首部之后的至少一个保护值(如,表1的HMAC摘要和音频指纹值),其对于响 度处理状态元数据或相应的音频数据中的至少一个的解密、认证或验证中的至少一个而言 是很有用的;以及

[0181] 如果元数据分段包括LPSM,则也在核心首部之后的LPSM有效载荷标识(ID)和LPSM 有效载荷尺寸值,其将以下元数据标识为LPSM有效载荷并且指示LPSM有效载荷的尺寸。

[0182] (优选地具有上述格式的)LPSM有效载荷(或容器)分段跟随LPSM有效载荷ID和 LPSM有效载荷尺寸值。

[0183] 更一般地,由本发明的优选实施例生成的编码音频比特流具有如下结构:其向标 签元数据元素和子元素提供机制作为核心(强制)或扩展(可选元素)。这使得比特流(包括 其元数据)的数据速率能够跨大量的应用来缩放。优选的比特流句法的核心(强制)元素应 当能够发信号告知与音频内容相关联的扩展(可选)元素存在(在带内)和/或在远处(在带 外)。

[0184] 需要核心元素存在于比特流的每个帧中。核心元素的一些子元素是可选的并且可 以以任意组合存在。扩展元素不需要存在于每个帧中(以防止比特速率过高)。因此,扩展元 素可以存在于某些帧中而不存在于其他帧中。扩展元素的某些子元素是可选的并且可以以 任意组合存在,而扩展元素的某些子元素可以是强制的(即,如果扩展元素存在于比特流的 帧中)。

[0185] 在一类实施例中,(如,由实施本发明的音频处理单元)生成包括音频数据分段和 元数据分段的序列的编码音频比特流。音频数据分段表示音频数据,元数据分段中的至少 某些中的每个包括响度处理状态元数据(LPSM)以及可选地还包括节目边界元数据,音频数 据分段与元数据分段时分复用。在这种类型的优选实施例中,每个元数据分段具有要在本 文中描述的优选格式。

[0186] 在一种优选格式中,编码比特流是AC-3比特流或E-AC-3比特流,并且,包括LPSM的 每个元数据分段作为附加比特流信息被(如,编码器100的优选实现的级107)包括在比特流 的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域(如图6所示)中,或者被包括在比特流的帧的 auxdata域中,或者被包括在比特流的帧的浪费比特分段中。

[0187] 在该优选格式中,每个帧在帧的addbsi域(或者浪费比特分段)中包括具有如以下 表1所示的格式的核心元素:

[0188] 表1

Figure CN104737228BD00251

[0190]

Figure CN104737228BD00261

[0191] 在优选格式中,包含LPSM的每个addbsi (或auxdata)域或者浪费比特分段包含核 心首部(可选地还有附加核心元素),并且在核心首部(或者核心首部和其他核心元素)之 后,还包含以下LPSM值(参数):

[0192] 在核心元素值之后跟随的有效载荷ID (将元数据标识为LPSM)(如表1所示);

[0193] 在有效载荷ID之后跟随的有效载荷尺寸(指示LPSM有效载荷的尺寸);以及

[0194] 具有如下面的表(表2)所示的格式的LPSM数据(跟随有效载荷ID和有效载荷尺寸 值):

[0195] 表2

Figure CN104737228BD00271

Figure CN104737228BD00281

[0198]

Figure CN104737228BD00291

[0199] 在根据本发明生成的编码比特流的另一优选格式中,比特流是AC-3比特流或E-AC-3比特流,并且,包括LPSM (以及可选地还包括节目边界元数据)的每个元数据分段(如, 通过编码器100的优选实现的级107)被包括在以下任一个中:比特流的帧的浪费比特分段; 或者比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域(如图6所示);或者比特流的帧的 端部处的auxdata域(如,图4所示的AUX分段)。帧可以包括一个或两个元数据分段,每个元 数据分段包括LPSM,并且,如果帧包括两个元数据分段,则其中一个元数据分段可以存在于 帧的addbsi域中,而另一个存在于帧的AUX域中。包括LPSM的每个元数据分段具有以上参考 表1和表2指出的格式(S卩,其包括:表1所示的核心元素,其后跟随有效载荷ID (将元数据标 识为LPSM);以及上述有效载荷尺寸值,其后跟随有效载荷(具有表2所示的格式的LPSM数 据))。

[0200] 在另一优选格式中,编码比特流是杜比E比特流,并且,每个包括LPSM (以及可选地 还包括节目边界元数据)的元数据分段是杜比E保护带间隔的前N个样本位置。包括这样的 元数据分段(其包括LPSM)的杜比E比特流优选地包括表示在SMPTE 337M前序的Pd字中示意 的LPSM有效载荷长度的值(SMPTE 337M Pa字重复速率优选地保持与相关联的视频帧速率 —致)。

[0201] 在其中编码比特流是E-AC-3比特流的优选格式中,每个包括LPSM (以及可选地还 包括节目边界元数据)的元数据分段作为附加比特流信息(如,通过编码器100的优选实现 的级107)被包括在比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的浪费比特分段或者“addbsi”域 中。接下来描述具有这种优选格式的LPSM的E-AC-3比特流的编码的另外的方面:

[0202] 1.在E-AC-3比特流的生成期间,当E-AC-3编码器(其将LPSM值插入到比特流中)为 “有效”时,对于所生成的每个帧侗步桢),比特流应当包括承载在帧的addbsi域域者浪费 比特分段)中的元数据块(包括LPSM)。承载元数据块所需的比特不应当增加编码器比特速 率(帧长度);

[0203] 2.每个元数据块(包含LPSM)应当包含以下信息:

[0204] I. loudness_correction_type_flag:其中,“1”指示从编码器的上游对相应的音 频数据的响度进行校正,“〇”指示由嵌入在编码器中的响度校正器(如,图2的编码器100的 响度处理器103)来对响度进行校正;

[0205] 2 · speeCh_Channel:指示哪个源通道包含语音(在之前的0 · 5秒内)。如果没有检测 到任何语音,则应这样指示这一点;

[0206] 3. speech_loudness:指示包含语音的每个相应的音频通道的整体的语音响度(在 之前的0.5秒内);

[0207] 4. ITU_loudness:指示每个相应的音频通道的整体的ITUBS. 1770-2响度;以及

[0208] 5.gain:用于解码器中的反转的响度合成增益(以示出反转性);

[0209] 3.当E-AC-3编码器(其将LPSM值插入到比特流中)为“有效”并且接收具有“信任” 标志的AC-3帧时,编码器中的响度控制器(如,图2的编码器100的响度处理器103)应当被旁 路。“信任的”源dialnorm和DRC值应当被传递(如,通过编码器100的生成器106)给E-AC-3编 码器部件(如,编码器100的级107) eLPSM块生成继续,并且loudness_correction_type_ flag被设置成“Γ。响度控制器旁路序列必须与出现“信任”标志的解码AC-3帧的开始同步。 响度控制器旁路序列应当如下来实现:在10个音频块周期(即,53.3毫秒)内从值9到值0递 减leveler_amount控制,并且将leveler_back_end_meter控制置于旁路模式下(该操作应 当导致无缝过渡)。术语校准器的“信任的”旁路表示源比特流的dialnorm值也在编码器的 输出端处被重新使用。(即,如果“信任的”源比特流的dialnorm值为-30,则编码器的输出应 当将-30用于输出的dialnorm值);

[0210] 4.当E-AC-3编码器(其将LPSM值插入到比特流中)为“有效”并且接收没有“信任” 标志的AC-3帧时,嵌入在编码器中的响度控制器(如,图2的编码器100的响度处理器103)应 当是有效的。LPSM块生成继续,并且loudness_correction_type_f lag被设置为“0”。响度控 制器激活序列应当与“信任”标志消失的解码AC-3帧的开始同步。响度控制器激活序列应当 如下来实现:在1个音频块周期(即,5.3毫秒)内从值0到值9递增leveler_amount控制,并且 将leveler_back_end_meter控制置于“有效”模式下(该操作应当导致无缝过渡并且包括 back_end_meter整体重置);以及

[0211] 5.在编码期间,图形用户接口(GUI)应当向用户指明以下参数:“输入音频节目: [信任的/不信任的]”一一该参数的状态基于输入信号内的“信任”标志的存在;以及“实时 响度校正:[使能/禁止]”一一该参数的状态基于嵌入在编码器中的该响度控制器是否有 效。

[0212]当对具有包括在比特流的每个帧的比特流信息(“BSI”)分段的浪费比特分段或者 “addbsi”域中的LPSM (优选格式的LPSM)的AC-3或E-AC-3比特流进行解码时,解码器应当解 析LPSM块数据(浪费比特分段或者addbsi域中的LPSM块数据)并且将所有的所提取的LPSM 值传递给图形用户界面(GUI)。每帧对所提取的LPSM值的组进行更新。

[0213]在根据本发明生成的编码比特流的另一优选格式中,编码比特流是AC-3比特流或 E-AC-3比特流,并且,包括LPSM的每个元数据分段(如,通过编码器100的优选实现的级107) 作为附加比特流信息被包括在比特流的帧的比特流信息(“BSI”)分段的“addbsi”域(如图6 所示)中(或AUX分段或浪费比特分段中)。在该格式(其是以上参考表1和表2所述的格式的 变型)中,每个包含LPSM的addbsi (或AUX或浪费比特)域包含以下LPSM值:

[02M] 表1所示的核心元素,其后跟随有效载荷ID (将元数据标识为LPSM)和有效载荷尺 寸值,其后跟随具有以下格式的有效载荷(LPSM数据)(类似于上述表2所示的强制元素):

[0215] LPSM有效载荷的版本:指示LPSM有效载荷的版本的2比特域;

[0216] dialchan:指示相应的音频数据的左通道、右通道和/或中心通道是否包含口语会 话的3比特域。Dialchan域的比特分配可以如下:指示左通道中的会话的存在的比特0被存 储在dialchan域的最高有效比特中;指示中心通道中的会话的存在的比特2被存储在 dialchan域的最低有效比特中。如果相应的通道在节目的在前的0.5秒期间包含口语会话, 则dialchan域的每个比特被设置为“Γ 〇

[0217] Ioudregtyp:指示节目响度符合哪个响度调节标准的4比特域。将“loudregtyp”域 设置为“〇〇〇”指示LPSM不指示响度调节相符性。例如,该域的一个值(如,0000)可以指示与 响度调节标准的相符性没有被示出,该域的另一个值(如,0001)可以指示节目的音频数据 符合ATSC A/85标准,该域的另一个值(如,0010)可以指示节目的音频数据符合EBU R128标 准。在示例中,如果域被设置为除了 “0000”以外的任意值,贝Ij Ioudcorrdialgat域和 Ioudcorrtyp域应当在有效载荷中跟随。

[0218] Ioudcorrdialgat:指示是否已经应用了会话选通的响度校正的1比特域。如果已 经使用会话选通对节目的响度进行了校正,贝1Jloudcorrdialgat域的值被设置为“Γ。否则, 其被设置为“0”。

[0219] Ioudcorrtyp:指示被应用于节目的响度校正的类型的1比特域。如果已经用无限 的预测未来(基于文件)响度校正处理对节目的响度进行了校正,则Ioudcorrtyp域的值被 设置为“0”。如果已经使用实时响度测量和动态范围控制的组合对节目的响度进行了校正, 则该域的值被设置为“Γ;

[0220] Ioudrelgate :指示是否存在有关的选通响度数据(ITU)的1比特域。如果 Ioudrelgate域被设置为“1”,则7比特的ituloudrelgat域应当在有效载荷中跟随;

[0221] Ioudrelgat:指示有关的选通节目响度(ITU)的7比特域。该域指示由于所应用的 dialnorm和动态范围压缩、在没有任何增益调节的情况下根据ITU-R BS. 1770-3测量的音 频节目的整体的响度。〇至127的值被理解为-58LKFS至+5.5LKFS,步长为0.5LKFS;

[0222] Ioudspchgate:指示语音选通的响度数据(ITU)是否存在的1比特域。如果 Ioudspchgate域被设置为“1”,则7比特的Ioudspchgat域应当在有效载荷中跟随;

[0223] Ioudspchgat:指示语音选通的节目响度的7比特域。该域指示由于所应用的 dialnorm和动态范围压缩、在没有任何增益调节的情况下根据ITU-R BS. 1770-3的公式(2) 测量的整个相应的音频节目的整体的响度。0至127的值被理解为-58LKFS至+5.5LKFS,步长 为0.5LKFS;

[0224] l〇udStrm3se:指示是否存在短期(3秒)响度数据的1比特域。如果该域被设置为 “1”,贝>J7比特的loudstrm3s域应当在有效载荷中跟随;

[0225] loudstrm3s:指示由于所应用的dialnorm和动态范围压缩、在没有任何增益调节 的情况下根据ITU-R BS. 1771-1测量的相应的音频节目的在前的3秒的未选通的响度的7比 特域。0至256的值被理解为-116LKFS至+11.5LKFS,步长为0.5LKFS;

[0226] truepke:指示是否存在真实的峰值响度数据的1比特域。如果truepke域被设置为 “1”,贝lj8比特的truepk域应当在有效载荷中跟随;以及

[0227] truepk:指示由于所应用的dialnorm和动态范围压缩、在没有任何增益调节的情 况下根据ITU-R BS. 1770-3的附件2测量的节目的真实的峰值样本值的8比特域。0至256的 值被理解为-116LKFS至+11.5LKFS,步长为0.5LKFS。

[0228] 在一些实施例中,AC-3比特流或E-AC-3比特流的帧的浪费比特分段或者auxdata 域(或“addbsi”域)中的元数据分段的核心元素包括核心首部(通常包括标识值,如核心元 素版本),并且,在核心首部之后,包括:指示指纹数据(或者其他保护值)是否被包括用于元 数据分段的元数据的值、指示是否存在(与元数据分段的元数据所对应的音频数据有关的) 外部数据的值、用于由核心元素来标识的每种类型的元数据(如,LPSM和/或除了LPSM之外 的其他类型的元数据)的有效载荷ID和有效载荷尺寸值、以及用于由核心元素来标识的至 少一种类型的元数据的保护值。元数据分段的元数据有效载荷跟随核心首部,并且(在某些 情况下)嵌套在核心元素的值内。

[0229] 本发明的典型的实施例以如下高效的方式在编码音频比特流中包括节目边界元 数据:该方式使得能够精确且鲁棒地确定比特流所指示的连续的音频节目之间的至少一个 边界。典型的实施例使得能够甚至在其中指示不同节目的比特流以如下方式被接合在一起 (以生成发明的比特流)的情况下在它们允许精确的节目边界确定的场景中以如下方式精 确且鲁棒地确定节目边界:该方式使得能够截断被接合的比特流中的一个或者两个比特流 (并且因此丢弃已经被包括在预先接合比特流中的至少一个预先接合比特流中的节目边界 元数据)。

[0230] 在典型的实施例中,发明的比特流的帧中的节目边界元数据为指示帧计数的节目 边界标记。通常,标记指示当前帧(包括标记的帧)与节目边界(当前音频节目的开始或结 束)之间的帧数目。在一些优选实施例中,节目边界标记以对称且高效的方式被插入在指示 单个节目(即在分段的开始之后的一些预定数目的帧内出现的帧中,以及在分段的结束之 前的一些预定数目的帧内出现的帧中)的每个比特流分段的开始处和结束处,使得当两个 这样的比特流分段被连结(以便指示两个节目的序列)时,节目边界元数据可以出现在两个 节目之间的边界的两侧(即对称地)。

[0231] 最大鲁棒性可以通过在指示节目的比特流的每个帧中插入节目边界标记来实现, 但是这通常由于数据速率的关联增加而不实际。在典型的实施例中,节目边界标记仅被插 入在编码音频比特流的帧的子集中(其可以指示一个音频节目或者音频节目序列),并且边 界标记插入速率为比特流的帧(其中插入标记)中的每个帧从距离这些帧中的所述每个帧 最近的节目边界的增加的分离的非增加函数,其中“边界标记插入速率”表示包括节目边界 标记的帧(指示节目的帧)的数目与不包括节目边界标记的帧(指示节目的帧)的数目的平 均比率,其中平均值为编码音频比特流的若干(例如相对较少数目的)连续的帧上的滑动平 均值。

[0232] 增加边界标记插入速率(例如在比特流中更靠近节目边界的位置处)增加了递送 比特流所需要的数据速率。为了对其进行补偿,优选地在边界标记插入速率增加时减小每 个插入的标记的大小(比特数目)(例如使得比特流的第N帧中的节目边界标记的大小(其中 N为整数)为第N帧与最近的节目边界之间的距离(帧数目)的非增加函数)。在一类实施例 中,边界标记插入速率为(每个标记插入位置)距离最近的节目边界的增加的距离的对数减 小函数,并且对于包括其中一个标记的每个包含标记的帧,所述包含标记的帧中的标记的 大小等于或者大于比所述包含标记的帧更靠近最近的节目边界的帧中的每个标记的大小。 典型地,每个标记的大小由从标记的插入位置到最近的节目边界的帧的数目的增加函数确 定。

[0233] 例如,考虑图8和图9的实施例,其中帧编号所标识的每个列(顶行中)指示编码音 频比特流的帧。比特流指示具有第一节目边界(指示节目的开始)和第二节目边界(指示节 目的结束)的音频节目,第一节目边界出现在图9的左侧的帧编号“17”所标识的列的紧左 侦L第二节目边界出现在图8的右侧的帧编号“Γ所标识的列的紧右侧。图8所示的帧中所包 括的节目边界标记对在当前帧与第二节目边界之间的帧数目向下计数。图9所示的帧中所 包括的节目边界标记对在当前帧与第一节目边界之间的帧数目向上计数。

[0234] 在图8和图9的实施例中,节目边界标记仅被插入在比特流所指示的音频节目的开 始之后的编码比特流的前X帧中的第2N帧中的每个第2N帧中,并且在距离比特流所指示的节 目的结束最近的(比特流的后X帧中的)第2N帧中的每个第2N帧中,其中节目包括Y个帧,X为 小于等于Y/2的整数,N为1至Iog2⑵之间的正整数。因此(如图8和图9所指示的),节目边界 标记被插入在比特流的第2帧(N= 1)(最接近节目的开始的包含标记的帧)中,在第4帧(N = 2)中,在第8帧(N = 3)中,等等,并且在从比特流的结束开始的第8帧中,在从比特流的结束 开始的第4帧中,以及在从比特流的结束开始的第2帧中(距离节目的结束最近的包含标记 的帧中)。在本示例中,从节目的开始(或者结束)开始的第2N帧中的节目边界标记包括Iog2 (2N+2)个二进制比特,如图8和图9中所指示的。因此,从节目的开始域者结束)开始的第2帧 (N=I)中的节目边界标记包括log2 (2N+2) =log2 (23) =3个二进制比特,并且从节目的开始 (或者结束)开始的第4帧(N = 2)中的标记包括log2 (2N+2) =log2 (24) =4个二进制比特,等 等。

[0235] 在图8和图9的示例中,每个节目边界标记的格式如下。每个节目边界标记包括引 导T比特、引导比特之后的“0”比特序列域者没有“0”比特或者一个或更多个连续的“0” 比特)、以及2比特尾部代码。尾部代码为用于比特流的最后的X个帧(距离节目结束最近的 桢)中的标记的“11”,如图8中所指示的。尾部代码为用于比特流的开始的X个帧(距离节目 的开始最近的帧)中的标记的“10”,如图9中所指示的。因此,为了读取(解码)每个标记,弓丨 导“Γ比特与尾部代码之间的0的数目被计数。如果尾部代码被标识为“1Γ,则标记表示在 当前帧(包括标记的桢)与节目的结尾之间存在(2Z+1_1)个帧,其中Z为标记的引导T比特 与尾部代码之间的〇的数目。解码器可以被高效地实现以忽略每个这样的标记的第一比特 和最后比特,从而确定标记的其他(中间)比特的序列的逆(例如,如果中间比特的序列为 “0001”,其中“Γ比特为序列中的最后比特,则中间比特的逆序列为“1000”,其中“Γ比特为 逆序列中的第一比特),以及从而将中间比特的逆序列的二进制值标识为当前帧(标记被包 括在其中的帧)相对于节目的结尾的索引。例如,如果中间比特的逆序列为“1000”,则这一 逆序列具有二进制值24=16,并且帧被标识为在节目的结束之前的第16帧(如图8的描述帧 “〇”的列所指示的)。

[0236] 如果尾部代码被标识为“10”,则标记指示在节目的开始与当前帧(包括标记的帧) 之间存在(2Z+1_1)个帧,其中Z为标记的引导“Γ比特与尾部代码之间的0的数目。解码器可 以被高效地实现以忽略每个这样的标记的第一比特和最后比特,从而确定标记的中间比特 的序列的逆(例如,如果中间比特的序列为“0001”,其中“Γ比特为序列中的最后比特,则中 间比特的逆序列为“1000”,其中“Γ比特为逆序列中的第一比特),以及从而将中间比特的 逆序列的二进制值标识为当前帧(标记被包括在其中的帧)相对于节目的开始的索引。例 如,如果中间比特的逆序列为“1000”,则这一逆序列具有二进制值24= 16,并且帧被标识为 在节目的开始之后的第16帧(如图9的描述帧“32”的列所指示的)。

[0237] 在图8和图9的示例中,节目边界标记仅出现在比特流所指示的音频节目的开始之 后的编码比特流的前X帧中的第2N帧中的每个第2N帧中,并且出现在比特流所指示的节目的 结束最近的(比特流的后X帧中的)第2N帧中的每个第2N帧中,其中节目包括Y个帧,X为小于 或等于Y/2的整数,N为在1到Iog2⑴的范围中的正整数。包括节目边界标记仅向在没有标 记的情况下传输比特流所需要的比特速率添加了 1.875比特/帧的平均比特速率。

[0238] 在图8和图9的实施例的其中比特流为AC-3编码音频比特流的典型实现中,每个帧 包含数字音频的1536个样本的音频内容和元数据。对于48kHz的采样率,这表示数字音频的 32毫秒或者音频的31.25帧每秒的速率。因此,在这样的实施例中,与节目边界分离一些数 目的帧(“X”个帧)的帧中的节目边界标记指示边界在包含标记的帧的结束之后32X毫秒时 (或者在包含标记的帧的开始之前32X毫秒时)出现。

[0239] 在图8和图9的实施例的其中比特流为E-AC-3编码音频比特流的典型实现中,比特 流的每个帧包含数字音频的256、512、768或1536个样本的音频内容和元数据,这取决于帧 分别包含1个、2个、3个还是6个音频数据块。对于48kHz的采样率,这分别表示数字音频的 5.333、10.667、16或32个毫秒或者音频的189.9、93.75、62.5或31.25帧每秒的速率。因此, 在这样的实施例中(假定每个帧指示数字音频的32毫秒),与节目边界分离一些数目的帧 (“X”个帧)的帧中的节目边界标记指示边界在包含标记的帧的结束之后32X毫秒时(或者在 包含标记的帧的开始之前32X毫秒时)出现。

[0240] 在其中节目边界可能出现在音频比特流的帧内(即不与帧的开始或者结束对准) 的一些实施例中,比特流的帧中所包括的节目边界元数据包括节目边界帧计数(即指示在 包含帧计数的帧的开始或者结束与节目边界之间的全帧的数目的元数据)和偏移值。偏移 值指示在包含节目边界的帧的开始或者结束与节目边界在包含节目边界的帧内的实际位 置之间的偏移量(通常为样本的数目)。

[0241] 编码音频比特流可以指示对应视频节目序列中的节目(音轨)序列,并且这样的音 频节目的边界趋向于在视频帧的边缘处而非在音频帧的边缘处出现。此外,一些音频编解 码器(例如E-AC-3编解码器)使用没有与视频帧对准的音频帧大小。此外,在一些情况下,初 始编码音频比特流经历转码以生成转码比特流,并且初始编码比特流具有与转码比特流不 同的帧大小,使得不保证节目边界(由初始编码比特流确定)出现在转码比特流的帧边界 处。例如,如果初始编码比特流(例如图10的比特流“IEB”)具有每帧1536个样本的帧大小, 并且转码比特流(例如图10的比特流“TB”)具有每帧1024个样本的帧大小,则由于不同编解 码器的不同帧大小,转码过程可以使得实际的节目边界不出现在转码比特流的帧边界处, 而出现在其帧中的某个地方(例如如图10所示,转码比特流的帧中的512个样本)。本发明的 其中编码音频比特流的帧中所包括的节目边界元数据包括偏移值以及节目边界帧计数的 实施例在本段落中所指出的三种情况下(以及在其他情况下)很有用。

[0242] 以上参考图8和图9描述的实施例在编码比特流的帧中的任何帧中不包括偏移值 (例如偏移域)。在本实施例的变型中,在编码音频比特流的包括节目边界标记的每个帧中 (例如与图8中编号为0、8、12和14的帧以及图9中编号为18、20、24和32的帧对应的帧中)包 括偏移值。

[0243] 在一类实施例中,(在编码比特流的包含发明的节目边界元数据的每个帧中的)数 据结构包括指示帧仅包括节目边界帧计数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者的代码 值。例如,代码值可以是单比特域(在下文中称为“〇ffset_exist”域)的值,值“offset_ exist” =0可以表示桢中不包括任何偏移值,值“off set_exist” = 1可以表示桢中包括节目 边界帧计数和偏移值二者。

[0244] 在一些实施例中,AC-3或者E-AC-3编码音频比特流的至少一个帧包括包含比特流 所确定的音频节目的LPSM和节目边界元数据(以及可选地还包括其他元数据)的元数据分 段。每个这样的元数据分段(其可以被包括在比特流的addbsi域、或者auxdata域、或者浪费 比特分段中)包含核心首部(以及可选地还包含额外的核心元素)、以及在核心首部(或者核 心首部和其他核心元素)之后的LPSM有效载荷(或者容器)分段,其具有如下格式:

[0245] 首部(通常包括至少一个标识值,例如LPSM格式版本、长度、周期、计数和子流关联 值),以及

[0246] 在首部之后的:节目边界元数据(其可以包括节目边界帧计数、编码值以及在一些 情况下还包括偏移值和LPSM,编码值(例如“offset_exist”值)指示桢仅包括节目边界桢计 数还是包括节目边界帧计数和偏移值二者)IPSM可以包括:

[0247] 至少一个会话指示值,其指示对应的音频数据指示会话还是不指示会话(例如对 应的音频数据的哪些通道指示会话)。会话指示值可以指示对应的音频数据的通道的任意 组合或者全部通道中是否存在会话;

[0248] 至少一个响度调节符合值,其指示对应的音频数据是否符合所指示的响度规则集 合;

[0249] 至少一个响度处理值,其指示已经对对应的音频数据执行的至少一种类型的响度 处理;以及

[0250] 至少一个响度值,其指示对应音频数据的至少一个响度(例如峰值响度或者平均 响度)特征。

[0251] 在一些实施例中,LPSM有效载荷分段包括指示帧仅包括节目边界帧计数还是包括 节目边界桢计数和偏移值二者的代码值(“〇ffset_exist”值)。例如,在一个这样的实施例 中,当这样的代码值指示(例如当off set_exist = 1时)桢包括节目边界桢计数和偏移值时, LPSM有效载荷分段可以包括为11比特无符号整数(即具有在0到2048之间的值)并且指示示 意的帧边界(包括节目边界的帧的边界)与实际节目边界之间的附加音频样本的数目的偏 移值。如果节目边界帧计数指示到包含节目边界的帧的帧数目(以当前帧速率),则节目边 界的精确位置(相对于包括LPSM有效载荷分段的帧的开始或者结束)(以样本数目为单位) 可以计算为:

[0252] S= (frame_counter*frame size) +offset,

[0253] 其中S为(从包括LPSM有效载荷分段的帧的开始或者结束)到节目边界的样本数 目,“frame_counter”为节目边界桢计数所指示的桢计数,“frame size”为每桢的样本数 目,“offset”为偏移值所指示的样本数目。

[0254] 其中节目边界标记的插入速率在实际节目边界附近增加的一些实施例实现如下 规则:如果帧小于或者等于从包括节目边界的帧开始的某个帧数目(“Y”),则帧中不包括偏 移值。通常,Y = 32。对于实现这一规则的E-AC-3编码器(Y = 32),编码器不在音频节目的最 后一秒中插入偏移值。在这种情况下,接收设备负责维持计数器并且从而执行其自己的偏 移量计算(响应于节目边界元数据,包括偏移值,在编码比特流的距离包含节目边界的帧超 过Y个帧的帧中)。

[0255] 对于其音频节目已知与对应的视频节目的视频帧“帧对准”的节目(例如通常使用 Dolby E编码音频的收集馈送(contribution feed)),可以不必要在指示音频节目的编码 比特流中包括偏移值。因此,这样的编码比特流中通常不包括偏移值。

[0256] 参考图11,下面考虑其中编码音频比特流被接合在一起以生成发明的音频比特流 的实施例的情况。

[0257] 图11的顶部处的比特流(被标记为“场景Γ)指示包括节目边界元数据(节目边界 标记,F)的整个第一音频节目(Pl),P1之后跟随也包括节目边界元数据(节目边界标记,F) 的整个第二音频节目(P2)。第一节目的结束部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示 出)与参考图8描述的那些相同或者相似,并且确定两个节目之间的边界(即在第二节目的 开始处的边界)的位置。第二节目的开始部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示出) 与参考图9描述的那些相同或者相似,并且它们还确定边界的位置。在典型的实施例中,编 码器或者解码器实现计数器(通过第一节目中的标记来被校准),计数器向下计数至节目边 界,并且同一计数器(通过第二节目中的标记被校准)从同一节目边界向上计数。如图11的 场景1中的边界计数器图所示,这样的计数器的向下计数(通过第一节目中的标记被校准) 在边界处达到0,计数器的向上计数(通过第二节目中的标记被校准)指示边界的同一位置。

[0258] 从图11的顶部处开始的第二比特流(被标记为“场景2”)指示包括节目边界元数据 (节目边界标记,F)的整个第一音频节目(Pl),P1之后跟随不包括节目边界元数据的整个第 二音频节目(P2)。第一节目的结束部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示出)与参考 图8所描述的那些相同或相似,并且确定两个节目之间的边界(即在第二节目的开始处的边 界)的位置,这与场景1中相同。在典型的实施例中,编码器或者解码器实现计数器(通过第 一节目中的标记来被校准),计数器向下计数至节目边界,并且同一计数器(没有被进一步 校准)从节目边界继续向上计数(如图11的场景2中的边界计数器图所示)。

[0259] 从图11的顶部处开始的第三比特流(被标记为“场景3”)指示包括节目边界元数据 (节目边界标记,F)的被截短的第一音频节目(Pl),P1已经与也包括节目边界元数据(节目 边界标记,F)的整个第二音频节目(P2)接合。接合已经去除了第一节目的后“N”帧。第二节 目的开始部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示出)与参考图9描述的那些相同或者 相似,并且它们还确定被截短的第一节目与整个第二节目之间的边界(接合部分)的位置。 在典型的实施例中,编码器或者解码器实现计数器(通过第一节目中的标记来被校准),计 数器向下计数至被截短的第一节目的结束,并且同一计数器(通过第二节目中的标记被校 准)从第二节目的开始处向上计数。第二节目的开始为场景3中的节目边界。如图11的场景3 中的边界计数器图所示,这样的计数器的向下计数(通过第一节目中的节目边界元数据被 校准)在达到O (响应于第一节目中的节目边界元数据)之前被重置(响应于第二节目中的节 目边界元数据)。因此,虽然第一节目的截短(通过接合)防止计数器仅响应于第一节目中的 节目边界元数据(即在第一节目中的节目边界元数据的校准下)来标识被截短的第一节目 与第二节目的开始之间的节目边界,然而第二节目中的节目元数据重置计数器,使得被重 置的计数器正确地指示被截短的第一节目与第二节目的开始之间的节目边界的位置(作为 与被重置的计数器的“〇”计数对应的位置)。

[0260] 第四比特流(被标记为“场景4”)指示包括节目边界元数据(节目边界标记,F)的被 截短的第一音频节目(Pl)和被截短的第二音频节目(P2),P2包括节目边界元数据(节目边 界标记,F)并且已经与第一音频节目的一部分(非截短部分)接合。整个(预截短)第二节目 的开始部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示出)与参考图9描述的那些相同或者相 似,整个(预截短)第一节目的结束部分中的节目边界标记(其中一些在图11中示出)与参考 图8描述的那些相同或者相似。接合已经去除了第一节目的后“N”个帧(并且因此去除了在 接合之前被包括在其中的一些节目边界标记)和第二节目的前“M”个帧(以及因此去除了在 接合之前被包括在其中的一些节目边界标记)。在典型的实施例中,编码器或者解码器实现 计数器(通过被截短的第一节目中的标记来被校准),计数器向下计数至被截短的第一节目 的结束,并且同一计数器(通过被截短的第二节目中的标记被校准)从被截短的第二节目的 开始处向上计数。如图11的场景4中的边界计数器图所示,这样的计数器的向下计数(通过 第一节目中的节目边界元数据被校准)在达到〇 (响应于第一节目中的节目边界元数据)之 前被重置(响应于第二节目中的节目边界元数据)。因此,第一节目的截短(通过接合)防止 计数器仅响应于第一节目中的节目边界元数据(即在第一节目中的节目边界元数据的校准 下)来标识被截短的第一节目与被截短的第二节目的开始之间的节目边界,然而,被重置的 计数器没有正确地指示被截短的第一节目的结束与被截短的第二节目的开始之间的节目 边界的位置。因此,两个接合的比特流的截短可以防止精确地确定其之间的边界。

[0261] 本发明的实施例可以用硬件、固件或软件或者其组合(如,作为可编程逻辑阵列) 来实现。除非相反指出,否则被包括作为本发明的一部分的算法或处理并非固有地与任意 具体的计算机或其他装置有关。具体地,各种通用机器可以与根据本文中的教导写出的程 序一起使用,或者,构造更专门的设备(如,集成电路)来执行所需要的方法步骤可能更为方 便。因此,本发明可以在一个或更多个可编程计算机系统上执行的一个或更多个计算机程 序中实现(如,图1的元件、或图2的编码器100 (或其元件)、或图3的解码器200 (或其元件)或 图3的后处理器300 (或其元件)中的任一个的实现),每个可编程计算机系统包括至少一个 处理器、至少一个数据存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个 输入装置或端口、以及至少一个输出装置或端口。应用节目代码,以输入数据,从而执行本 文中所描述的功能并且生成输出信息。输出信息以公知的方式应用于一个或更多个输出装 置。

[0262] 可以用任意期望的计算机语言(包括机器、汇编或高层过程、逻辑或面向对象编程 语言)来实现每个这样的程序,以与计算机系统通信。在任何情况下,语言可以是编译语言 或解释语言。

[0263] 例如,当用计算机软件指令序列来实现时,可以用在合适的数字信号处理硬件中 运行的多线程软件指令序列来实现本发明的实施例的各种功能和步骤,在这种情况下,实 施例的各种设备、步骤和功能可以对应于软件指令的一部分。

[0264] 每个这样的计算机程序优选地存储在或者下载到由通用或专用可编程计算机可 读的存储介质或装置(如固态存储器或介质、或者磁性或光学介质),以在计算机系统读取 存储介质和装置以执行本文中所述的过程时,对计算机进行配置和操作。本发明的系统还 可以实现为计算机可读的存储介质,其配置有(即,存储)计算机程序,其中,这样配置的存 储介质使得计算机系统以具体和预定的方式操作以执行本文中所述的功能。

[0265] 已经描述了本发明的大量实施例。然而,应当理解,可以在不偏离本发明的精神和 范围的情况下作出各种修改。鉴于以上教导,对本发明的大量修改和变化是可能的。应当理 解,可以在所附权利要求的范围内,以除了如本文中具体地描述的方式之外的方式来实践 本发明。

Claims (27)

1. 一种音频处理单元,包括: 缓冲存储器,所述缓冲存储器用于存储编码音频比特流的至少一个帧,其中,所述编码 音频比特流包括音频数据和元数据分段,其中,所述元数据分段是与音频数据分离的且不 同的数据,所述元数据分段包括首部、一个或更多个元数据有效载荷、以及保护数据; 音频解码器,所述音频解码器耦接至所述缓冲存储器,用于对所述音频数据解码;以及 解析器,所述解析器耦接至所述音频解码器或者与所述音频解码器集成,用于解析所 述编码音频比特流, 其中,所述首部包括标识所述元数据分段的开始的同步字,所述一个或更多个元数据 有效载荷描述与所述音频数据关联的音频节目,所述保护数据位于所述一个或更多个元数 据有效载荷之后,并且所述保护数据能够用于验证所述元数据分段和所述元数据分段内的 所述一个或更多个元数据有效载荷的完整性。
2. 根据权利要求1所述的音频处理单元,其中,所述元数据分段被存储在选自以下各项 的AC-3或者E-AC-3保留数据空间中:跳过域、auxdata域、addbs i域、及其组合。
3. 根据权利要求1所述的音频处理单元,其中,所述一个或更多个元数据有效载荷包括 指示连续的音频节目之间的至少一个边界的元数据。
4. 根据权利要求1所述的音频处理单元,其中,所述一个或更多个元数据有效载荷包括 节目响度有效载荷,该节目响度有效载荷包含指示音频节目的所测量的响度的数据。
5. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频通 道是否包含口语会话的域。
6. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示已经用 于生成所述节目响度有效载荷中所包含的响度数据的响度测量方法的域。
7. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频节 目的响度是否已经使用会话选通被校正的域。
8. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频节 目的响度是否已经使用基于文件的响度校正过程被校正的域。
9. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示在没有 任何能够归因于动态范围压缩的增益调节的情况下音频节目的整体响度的域。
10. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述节目响度有效载荷包括指示在没 有任何能够归因于会话归一化的增益调节的情况下音频节目的整体响度的域。
11. 根据权利要求4所述的音频处理单元,其中,所述音频处理单元被配置成使用所述 节目响度有效载荷来执行自适应响度处理。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的音频处理单元,其中,所述编码音频比特流为 AC-3比特流或者E-AC-3比特流。
13. 根据权利要求4至11中任一项所述的音频处理单元,其中,所述音频处理单元被配 置成从所述编码音频比特流中提取所述节目响度有效载荷并且认证或者验证所述节目响 度有效载荷。
14. 根据权利要求1所述的音频处理单元,其中,所述一个或更多个元数据有效载荷每 个包括唯一的有效载荷标识符,并且所述唯一的有效载荷标识符位于每个元数据有效载荷 的开始处。
15. 根据权利要求1所述的音频处理单元,其中,所述同步字是值为0x5838的16比特同 步字。
16. —种用于对编码音频比特流解码的方法,所述方法包括: 接收编码音频比特流,所述编码音频比特流被分段成一个或更多个帧; 从所述编码音频比特流中提取音频数据和元数据分段,所述元数据分段是与音频数据 分离的且不同的数据,所述元数据分段包括首部,所述首部之后跟随一个或更多个元数据 有效载荷,所述一个或更多个元数据有效载荷之后跟随保护数据;以及 通过使用所述保护数据来验证所述元数据分段以及所述一个或更多个元数据有效载 荷的完整性, 其中,所述一个或更多个元数据有效载荷包括节目响度有效载荷,所述节目响度有效 载荷包含指示与所述音频数据关联的音频节目的所测量的响度的数据。
17. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述编码比特流为AC-3比特流或者E-AC-3比特 流。
18. 根据权利要求16所述的方法,还包括: 使用所述节目响度有效载荷对从所述编码音频比特流中提取的所述音频数据执行自 适应响度处理。
19. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述元数据分段位于AC-3或者E-AC-3保留数据 空间中或者从AC-3或者E-AC-3保留数据空间中提取,所述AC-3或者E-AC-3保留数据空间选 自:跳过域、auxdata域、addbs i域、及其组合。
20. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频通道是否 包含口语会话的域。
21. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示已经用于生成 所述节目响度有效载荷中所包含的响度数据的响度测量方法的域。
22. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频节目的响 度是否已经使用会话选通被校正的域。
23. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示音频节目的响 度是否已经使用基于文件的响度校正过程被校正的域。
24. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示在没有任何能 够归因于动态范围压缩的增益调节的情况下音频节目的整体响度的域。
25. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述节目响度有效载荷包括指示在没有任何能 够归因于会话归一化的增益调节的情况下音频节目的整体响度的域。
26. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述元数据分段包括指示连续的音频节目之间 的至少一个边界的元数据。
27. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述元数据分段被存储在帧的一个或更多个跳 过域或者浪费比特分段中。
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