CN110875046A - 基于国标dra和dra+音频编码的同步传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，涉及到音频编码的同步传输系统，前端编码复用器将16路AES/EBU节目源进行DRA/DRA+压缩编码，复用为一路ASI‑TS流和一路IP‑TS流输出；在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG‑TS流；发射点的DRA/DRA+同步解码器TS流中插入GPS信息时间帧，发射点的DRA/DRA+同步解码器复用一路选择16套节目中的一套节目进行解码，调整输出延时送到FM同步发射系统，一路传输至CDR数模同播系统，另一路通过CDR复用器分别传输至CDR数模同播系统和CDR数字发射系统，本发明不但有效解决了目前FM调频广播的同频覆盖对信号源同频传输、同频发射的要求，还完美兼容了CDR系统，为CDR系统的建设搭建了完善的信号源处理平台。
Description
技术领域
本发明涉及到音频编码的同步传输系统，特别涉及基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统。
背景技术
目前，国内主要的音频信号采用的编码方式为MPEG-1LII及AAC等国外编码标准。随着我国数字编码技术的发展，我国自主知识产权的音频编码国家标准——《多声道数字音频编解码技术规范》(简称DRA)被批准成为中国电子行业标准(标准号SJ/T11368-2006)。DRA+是以DRA为核心，并利用带宽扩展和参数立体声增强工具而实现的低码率音频源编码技术。而编码同步传输技术是基于同步时钟在编解码两端进行准确的时钟校时，进而实现处于不同物理位置的多台解码设备能够同步解码，输出完全同步的音频信号。
在目前的市场上，针对音频编码的同步传输技术主要是针对MPEG-1LII或AAC编码方式的同步传输技术，尚不存在基于DRA+/DRA编码方式的同步编码解决方案：相同效果下所需的编码带宽较大，与DRA+./DRA编码方式对比，MPEG-1LII与AAC编码方式如果需要达到相同的音频效果，所需的编码码率较大，进而传输过程中所需要的带宽资源就更多。
发明内容
发明的目的在于提供基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，不但有效解决了目前FM调频广播的同频覆盖对信号源同频传输、同频发射的要求，还完美兼容了CDR系统，为CDR系统的建设搭建了完善的信号源处理平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，包括如下步骤：
步骤一：前端编码复用器将16路AES/EBU节目源进行DRA/DRA+压缩编码，复用为一路ASI-TS流和一路IP-TS流输出；
步骤二：在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG-TS流；
步骤三：前端编码复用器通过交换机进行传输、复用以及适配后分为两路，一路通过无线发射至发射点的DRA/DRA+同步解码器，另一路通过云端与发射点的DRA/DRA+同步解码器连接；
步骤四：发射点的DRA/DRA+同步解码器TS流中插入GPS信息时间帧，发射点的DRA/DRA+同步解码器复用后分为三路，一路选择16套节目中的一套节目进行解码，调整输出延时，送到FM同步发射系统，一路传输至CDR数模同播系统，另一路通过CDR复用器分别传输至CDR数模同播系统和CDR数字发射系统。
优选的，步骤一的前端编码复用器与步骤四的CDR复用器建立连接。
优选的，步骤一还包括如下内容：
1)DRA编码算法的帧结构；
2)辅助数据扩展的一般结构；
3)DRA_S编码类型的基本帧结构；
4)编解码端接收到的码流及延迟测；
5)DRA解码器延时自动调整功能。
4.根据权利要求3所述的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，DRA_S编码利用辅助数据扩展部分所提供的增强编码工具，包括带宽扩展编码工具和参数立体声编码工具。
优选的，DRA解码器延时自动调整步骤为：编码器TS流经编码复用器复用后为DRA音频码流，DRA音频码流一路直接通过DRA解码，另一路测量延时值后通过DRA解码，DRA解码后AES加密输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，基于DRA标准的同步编解码传输技术，基于MPEG-TS同步传输，多采用在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG-TS流；
同步TS流解码器根据接收到的1PPS与TS流中的时间帧的时间差，计算出传输链路延时，解码器自动实时补偿音频延时值，不但有效解决了目前FM调频广播的同频覆盖对信号源同频传输、同频发射的要求，还完美兼容了CDR系统，为CDR系统的建设搭建了完善的信号源处理平台，此外本发明也很好地兼容了国家未来推行的中国数字音频广播CDR系统的各项标准，能够无缝的过渡至CDR系统，使当前搭建的DRA同步编码传输系统有非常大的延展性和扩展能力。
附图说明
图1为本发明的同步传输系统设计图；
图2为本发明的DRA基本帧结构示意图；
图3为本发明的辅助数据的结构示意图；
图4为本发明的DRA_S帧结构图；
图5为本发明的DRA同步功能延时测量原理示意图；
图6为本发明的DRA同步解码器延时自动调整原理示意图；
图7为本发明的DRA+在不通码率情况下能够达到的音频质量表图；
图8为本发明的DRA和AAC的ODG测试对比表图；
图9为本发明的图8的ODG客观质量分差值表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，包括如下步骤：
步骤一：前端编码复用器将16路AES/EBU节目源进行DRA/DRA+压缩编码，复用为一路ASI-TS流和一路IP-TS流输出；
步骤二：基于MPEG-TS同步传输，在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG-TS流，同步TS流解码器根据接收到的1PPS与TS流中的时间帧的时间差，计算出传输链路延时，解码器自动实时补偿音频延时值；
基于DRA/DRA+国家标准的音频压缩同步传输系统，DRA同步音频编码器采用了在ES流中插入时间戳，同步解码器根据接收到的1PPS与数据流中时间戳的时间差，计算出从编码器到解码器包括传输链路的延时值，解码器通过音频延迟器将音频信号的传输时间自动调整到一个预先设定的值，实现了DRA音频同步输出。
(1)DRA编码算法的帧结构
图2为一般DRA的帧结构，其中在帧头信息中有1比特指明是否存在辅助数据的指示，“1”表明有，“0”表明没有。
(2)DRA编码算法的帧结构
辅助数据扩展的结构示意图如图3所示。其中每个数据块下面小括号内的数字表示其占用的长度，单位为比特，X1，Xn分别为第1个和第n个辅助类型的数据长度，单位为字节。
以下DRA_S、DRA_L和DRA_SL编码的基本帧结构都是通过图3的辅助数据扩展格式为基础定义的。为达到编码端与解码端严格的同步，通过在辅助数据字节中插入准确的GPS时间戳，来进行编解码器的时钟校对。对GPS时间戳信号进行数字码转换，并且对该时间戳进行误码校验，以保证该时间戳信号能够准确无误的传送至接收端。
(3)DRA_S编码类型的基本帧结构
DRA_S编码主要是利用辅助数据扩展部分所提供的增强编码工具，包括带宽扩展编码工具和参数立体声编码工具等，提高编码DRA的编码效率，提供低码率音频编码算法。其基本结构为如图4，DRA数据长度4字节对齐，辅助数据长度8字节，辅助数据长度扩展16字节，(其中虚线框为可选数据单元)。
(4)编解码端接收到的码流及延迟测量
由于链路传输是有固定或随机的延迟，故DRA接收解码器通过不同链路接收到的编码器码流其延迟是完全不相同的，如图5所示。
(5)DRA解码器延时自动调整功能
在准确的测量后，得知每个DRA同步解码器所接收到的码流延迟时间后，即可在解码器内部进行延迟调整，使其达到同步解码功能。DRA解码器延时自动调整步骤为：编码器TS流经编码复用器复用后为DRA音频码流，DRA音频码流一路直接通过DRA解码，另一路测量延时值后通过DRA解码，DRA解码后AES加密输出，图6为DRA同步解码器延时自动调整原理示意图。
步骤三：基于DRA/DRA+国家标准的音频压缩同步传输系统，节目源为数字音频信号(AES/EBU)，前端编码复用器通过交换机进行传输、复用以及适配后分为两路，一路通过无线发射至发射点的DRA/DRA+同步解码器，另一路通过云端与发射点的DRA/DRA+同步解码器连接，经再复用传输到各个发射点；
步骤四：发射点的DRA/DRA+同步解码器TS流中插入GPS信息时间帧，发射点的DRA/DRA+同步解码器复用后分为三路，一路选择16套节目中的一套节目进行解码，调整输出延时，送到FM同步发射系统，一路传输至CDR数模同播系统，另一路通过CDR复用器分别传输至CDR数模同播系统和CDR数字发射系统，同时CDR复用器与步骤一的前端编码复用器建立连接。由于音频信号源的编码方式采用了统一的DRA/DRA+国家标准，因此完全兼容了CDR系统的对信源编码的要求。后续系统可平滑升级至CDR系统或CDR模数同步系统。
从图7能看出采用DRA+编码方式在较低码率下即可获得良好的音频质量。此外，对DRA和AAC做了ODG测试对比。对比结果如图8和图9。从多方面可见DRA+/DRA的编码效果都是优于目前普遍使用的MPEG-1LII和AAC编码方式。因为DRA标准是我国自主知识产权的音频编码标准，因此国家也为DRA标准的推广提供了非常良好的环境。未来中国数字音频广播系统(CDR)其音频编码方式也将完全采用DRA编码标准。因此DRA对未来的兼容性，扩展性均优于其他音频编码方式。
综上所述，本发明提出的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，基于DRA标准的同步编解码传输技术，基于MPEG-TS同步传输，多采用在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG-TS流。同步TS流解码器根据接收到的1PPS与TS流中的时间帧的时间差，计算出传输链路延时，解码器自动实时补偿音频延时值，不但有效解决了目前FM调频广播的同频覆盖对信号源同频传输、同频发射的要求，还完美兼容了CDR系统，为CDR系统的建设搭建了完善的信号源处理平台，此外本发明也很好地兼容了国家未来推行的中国数字音频广播CDR系统的各项标准，能够无缝的过渡至CDR系统，使当前搭建的DRA同步编码传输系统有非常大的延展性和扩展能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：前端编码复用器将16路AES/EBU节目源进行DRA/DRA+压缩编码，复用为一路ASI-TS流和一路IP-TS流输出；
步骤二：在编码器TS流中插入GPS信息时间帧，将时间信息帧与PAT、PMT、SDT、音频节目码流复用输出MPEG-TS流；
步骤三：前端编码复用器通过交换机进行传输、复用以及适配后分为两路，一路通过无线发射至发射点的DRA/DRA+同步解码器，另一路通过云端与发射点的DRA/DRA+同步解码器连接；
步骤四：发射点的DRA/DRA+同步解码器TS流中插入GPS信息时间帧，发射点的DRA/DRA+同步解码器复用后分为三路，一路选择16套节目中的一套节目进行解码，调整输出延时，送到FM同步发射系统，一路传输至CDR数模同播系统，另一路通过CDR复用器分别传输至CDR数模同播系统和CDR数字发射系统。
2.根据权利要求1所述的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，步骤一的前端编码复用器与步骤四的CDR复用器建立连接。
3.根据权利要求1所述的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，步骤一还包括如下内容：
1)DRA编码算法的帧结构；
2)辅助数据扩展的一般结构；
3)DRA_S编码类型的基本帧结构；
4)编解码端接收到的码流及延迟测；
5)DRA解码器延时自动调整功能。
4.根据权利要求3所述的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，DRA_S编码利用辅助数据扩展部分所提供的增强编码工具，包括带宽扩展编码工具和参数立体声编码工具。
5.根据权利要求3所述的基于国标DRA和DRA+音频编码的同步传输系统，其特征在于，DRA解码器延时自动调整步骤为：编码器TS流经编码复用器复用后为DRA音频码流，DRA音频码流一路直接通过DRA解码，另一路测量延时值后通过DRA解码，DRA解码后AES加密输出。
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