ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Звуковое вещание цифровое

КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ С СОКРАЩЕНИЕМ ИЗБЫТОЧНОСТИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПО ЦИФРОВЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ.

MPEG-2, ЧАСТЬ VII: УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ КОДИРОВАНИЕ ЗВУКА (MPEG-2 ААС)

Издание официальное

Стандартинформ

2013

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    РАЗРАБОТАН Санкт-Петербургским филиалом Центрального научно-исследовательского института связи «Ленинградское отделение» (ФГУП ЛО ЦНИИС)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 480 «Связь»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. №874-ст

4    Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО/МЭК 13818-7:2006 Информационные технологии—Универсальное кодирование движущихся изображений и сопутствующего звука — Часть 7: Усовершенствованное кодирование звука (ААС) (ISO/IEC 13818-7:2006 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 7: Advanced Audio Coding (AAC) [1]

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования— на официальном сайте Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

©Стандартинформ,2013

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ P 54713—2011

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52742-2007 Каналы и тракты звукового вещания. Типовые структуры. Основные параметры качества. Методы измерений

ГОСТ Р 53537-2009 Звуковое вещание. Основные электрические параметры каналов и трактов студийного качества (с полосой частот 20...20000 Гц)

ГОСТ 27667-88 Система цифровая звуковая «Компакт-диск». Параметры ГОСТ 28376-89 Компакт-диск. Параметры и размеры.

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3    Термины, определения, символы и сокращения

3.1    Термины и определения

основные звуковые каналы: Все каналы, представленные либо single_channel_element() (см. 6.2.1), либо channel_pair_element() (см. 6.2.1).

программа: Набор основных звуковых каналов, coupling_channel_element() (см. 6.2.1), lfe_channel_element() (см. 6.2.1) и сопутствующих потоков данных, требующих одновременного декодирования и воспроизведения.

Примечание — Программа может быть определена по умолчанию (см. 6.5.3.1 и 6.5.3.3) или указана program_config_element() (см. 6.5.3.2). Данные single_channel_element{) (см. 6.2.1), channel_pair_element{) (см. 6.2.1), coupling_channel_element(), lfe_channel_element() или канал передачи данных могут сопровождать одну или несколько программ в любом потоке битов.

синтаксический анализатор: Функциональный элемент декодера, который извлекает из кодированного потока битов серию битов, представляющих кодированные элементы.

спектральные коэффициенты: Дискретные значения в частотном пространстве на выходе набора фильтров анализа.

стерео избыточность: Часть стереофонического звукового сигнала обладает стерео избыточностью, если она не способствует пространственному восприятию сигнала.

число учитываемых каналов; NCC: Число каналов, представленных SCEэлементами, независимо переключаемых ССЕ и СРЕ, т. е. единожды взятое количество SCE плюс единожды взятое количество независимо коммутируемых ССЕ плюс дважды взятое число СРЕ, в соответствии с соглашением о присвоении имен в декодерах и потоках битов MPEG-AAC, NCC - А + I.

Примечание — Число учитываемых каналов используется для получения требуемого размера входного буфера декодера (см. 6.2.2).

3.2    Символы и сокращения

Математические операторы, используемые в этом стандарте, аналогичны используемым в языке программирования С. Однако целочисленное деление с усечением и округление определены особым образом. Побитные операторы определяются с учетом представления чисел в дополнительном коде. Нумерация и счетчики циклов обычно начинаются с нуля.

3.2.1 Арифметические операторы

+ — Сложение.

-    —    Вычитание    (как    бинарный оператор) или отрицание (как унарный оператор).

++ — Инкремент.

-    —Декремент.

7

* — Умножение. ^л — Возведение в степень.

/ — Целочисленное деление с округлением к меньшему по модулю целому. Например, 7/4 и -7/4 округляются до 1, а -7/4 и 7/-4 округляются до -1.

// — Целочисленное деление с округлением к ближайшему целому числу. Полуцелые числа округляются в сторону ближайшего большего по модулю числа, если не указано другое. Например, 3//2 округляется до 2, а -3112 округляется до - 2.

DIV — Целочисленное разделение с округлением результата в сторону - °о.

11 — Абсолютное значение. | х | = х, когда х> 0

| х | = 0, когда х == 0 | х | = -х, когда х <0

% — Деление с остатком. Операция определена только для положительных чисел.

Sign () - Sign (х) = 1, когда х> 0 Sign (х) = 0, когда х == 0 Sign (х) = -1, когда х <0

NINT () — Округление до ближайшего целого. Возвращает самое близкое к вещественному аргументу целочисленное значение. Полуцелые числа округляются в сторону от нуля, sin — Синус, cos — Косинус, ехр — Экспонента.

V — Квадратный корень.

log 10 — Логарифм по основанию 10.

log_e —Натуральный логарифм.

1°д₂ — Логарифм по основанию 2.

3.2.2    Логические операторы

|| — Логическое ИЛИ.

&& — Логическое И.

! — Логическое НЕТ.

3.2.3    Операторы сравнения

>    — Больше

>    = — Больше или равно < — Меньше

<= — Меньше или равно == — Равно ! = — Не равно

max [.....]    —    максимальное    значение.

min [.....]    —    минимальное    значение.

3.2.4    Побитные операторы

Использование побитных операций подразумевает представление чисел в дополнительном коде.

& — Побитное И.

| — Побитное ИЛИ.

» — Сдвиг вправо со знаком.

« — Сдвиг влево с нулевым заполнением.

3.2.5    Присвоение

= — Оператор присвоения.

3.2.6    Мнемоники

Следующие мнемоники подлежат определению для описания различные типов данных, используемых в кодированном потоке битов.

bslbf — Битовая строка, младший бит слева. Битовые строки пишутся как строка единиц и нулей внутри одинарных кавычек, например '1 ООО 0001'. Пробелы внутри битовой строки вводятся для удобства чтения и не имеют никакого значения.

8

ГОСТ P 54713—2011

L, C, R, LS, RS — Аудиосигналы: левый, центральный, правый, левый окружения, правый окружения.

MIS — Середина/сторона М- (L+R)I2 и S= (L-R)I2.

rpchof — Коэффициенты остатка от деления на порождающий полином, сначала следует коэффициент высшего порядка. (Аудио). uimsbf — Целое число без знака, старший бит первый.

vlclbf — Код с переменной длиной слова, левый бит первый, где левый относится к порядку, в котором пишутся коды с переменной длиной. window — Номер фактического временного слота в случае blocktype -= 2, 0 <= window <- 2. (Аудио).

В многобайтовых словах старший байт является первым.

3.2.7 Константы

л —3,14159265358... е —2,71828182845...

3.3 Метод описания синтаксиса потока битов

Поток битов на входе декодера описывается в разделе 4. Каждый элемент данных выделен жирным. При описании элемента указываются

-    его имя;

-    его длина в битах, где X. Ууказывает, что количество битов принадлежит диапазону от Хдо У, включая X и У {X; У} означает, что количество битов равно X или У, в зависимости от значения других элементов данных в потоке битов;

-    мнемоника для его типа и порядок передачи.

Действие, вызванное декодируемым элементом данных в потоке битов, зависит от значения того элемента данных и на элементах данных, ранее декодируемых. Декодирование элементов данных и определение параметров состояния, используемых в их декодировании, описываются в пунктах, следующих за описанием синтаксиса. Следующие конструкции используются, чтобы выразить условия, когда элементы данных присутствуют, и указаны обычным шрифтом.

Следует обратить внимание, что в этом синтаксисе используется принятое в языке С соглашение о том, что переменная или выражение, возвращающие ненулевое значение, эквивалентны результату «истина»:

while (condition) {    Если «истина», то группа элементов данных появляется в потоке данных. Это

dataelement    повторяется, пока условие не «ложь».

}

else {    Если условие не является «истиной», то вторая группа элементов данных по-

data element    является в потоке данных.

}

for (exprl; ехрг2; ехргЗ) { Exprl является инициализирующим выражением цикла. Обычно оно опре-data element    деляет    начальное    состояние счетчика. Ехрг2 является условием, определяю

щим проверку перед каждой итерацией цикла. Цикл завершается, когда }    условие    не    является    «истиной».    ЕхргЗ    является    выражением,    которое    вы

полняется в конце каждой итерации цикла, обычно оно инкрементирует счетчик.

9

Следует обратить внимание на следующие наиболее распространенные варианты использования этой конструкции:

for (i = 0; i < п; i++) { Группа элементов данных появляется п раз. Условия в пределах группы эле-data_element    ментов    данных    могут    зависеть    от    значения    переменной    управления    циклом    /',

которая обнуляется при первом появлении, увеличивается на 1 при втором }    появлении    и    т.    д.

Как отмечено, группа элементов данных может содержать вложенные условные конструкции. Для компактности {} может быть опущен, когда следует только один элемент данных :

datajelementI]    datajelement [] является массивом данных. Количество элементов    массива

зависит от контекста.

data_element[п]является (л+1)-ым элементом массива данных. data_element[т][п]является элементом (m+1 )-ой строки (л+1 )-го столбца двухмерного массива данных.

data_element[I][т][п]является (/+1), (л?+1), (л+1 )-ым элементом трехмерного массива данных.

datajelement [т.. л] содержит биты массива data_element с л? по л включительно.

Знание самого синтаксиса потока битов в разделе 4 не следует считать достаточным для декодирования. В частности, это лишь определяет корректный и свободный от ошибок входной поток битов. Реальные декодеры для того, чтобы правильно начать декодирование, должны иметь средства обнаружения стартовых последовательностей.

Определение функции nextbits

Функция nextbitsQ реализует сравнение строки битов со строкой битов на входе декодера.

4 Синтаксис

Описание синтаксиса потока битов представлено в таблицах 2—30.

4.1 Формат обмена аудиоданными, ADIF

Таблица 2 — Синтаксис adifsequence ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adif sequenceQ { adifheaderQ; bytealignmentQ; raw data streamQ; }

Таблица 3 — Синтаксис adifheader ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adif headerQ { adifjd; 32 bslbf copyrightid_present; 1 bslbf if (copyright idjoresent) { copyright id; 72 bslbf } originalcopy; 1 bslbf

Окончание таблицы 3

Синтаксис Количество битов Мнемоника home; 1 bslbf bitstream_type; 1 bslbf bitrate; 23 uimsbf пит_program_config_elements; 4 bslbf if (bitstream_type == '0') { adif_buffer_fullness; 20 uimsbf } for (i = 0; i < num_program_config_elements + 1; i++) { program config elementQ; } }

4.2 Транспортный поток аудиоданных, ADTS

Таблица 4 — Синтаксис adts_sequence ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts sequenceQ { while (nextbitsQ == syncword) { adts frame(); } }

Таблица 5 — Синтаксис adts_frame ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts frameQ { adts_fixed_header(); adts_variabie_header(); if (number_of_raw_data_biocks_in_frame == 0) { adts_error_check(); raw data biockQ; } else{ adts_header_error_check(); for (i = 0; i <= number_of_raw_data_biocks_in_frame; /++) { ra w_ data_block(); adts raw data block error checkQ; } } }

11

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts header error check () { if (protection_absent == '0') { for (i = 1; i <= number of raw data blocks in frame; /++) { raw data block positionfi]; } crc check; } } 16 Uimsfb 16 rpchof

Таблица 7 — Синтаксис of adts_raw_data_block_error_check()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts raw data block error checkQ { if (protection absent == '0') crc check; } 16 rpchof

4.2.1 Фиксированный заголовок ADTS

Таблица 8 — Синтаксис adts_fixed_header{)

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts_fixed_header() { syncword; 12 bslbf ID; 1 bslbf layer; 2 uimsbf protection_absent; 1 bslbf profile; 2 uimsbf sampling_frequency_index; 4 uimsbf private_bit; 1 bslbf channei_configuration; 3 uimsbf original_copy; 1 bslbf home; 1 bslbf }

4.2.2 Переменный заголовок ADTS

Таблица 9 — Синтаксис adts_variable_header ()

Синтаксис	Количество битов	Мнемоника
adts variable headerQ { copyright identification bit;	1	bslbf
copyright identification start;	1	bslbf
aac frame length;	13	bslbf
adts buffer fullness;	11	bslbf
number of raw data blocks in frame;	2	uimsfb
}

ГОСТ P 54713—2011

4.2.3 Обнаружение ошибок

Таблица 10 — Синтаксис adtserrorcheck ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника adts error checkQ { if (protection absent == '0') crc check; } 16 rpchof

4.3 Необработанные данные

Таблица 11 — Синтаксис raw_data_stream ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника raw data stream () { while (data available()) { raw data block(); } }

Таблица 12 — Синтаксис raw_data_block()

Синтаксис Количество битов Мнемоника raw data blockQ { while ((id = id_syn_ele) != ID END) { 3 uimsbf switch (id) { case ID_SCE: single_channel_element (); break; case ID_CPE: channel_pair_element(); break; case ID_CCE: coupling_channel_element (); break; case ID_LFE: lfe_channel_element(); break; case ID_DSE: data_stream_element(); break; case ID_PCE: program_config_element (); break; case ID FIL:} fill_element(); } byte alignment); }

13

Синтаксис	Количество битов	Мнемоника
single channel elementQ { element_instance_tag; individual channel stream(O); }	4	uimsbf

Таблица 14 — Синтаксис channel_pair_element ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника channel pair elementQ { element_instance_tag; 4 uimsbf common window; 1 uimsbf if (common_window) { icsJnfoQ; ms_mask_present; if (ms_mask_present == 1) { for (g = 0; g < num_window_groups; g++) { for (sfb = 0; sfb < max_sfb; sfb++) { 2 uimsbf ms used[g][sfb]; } } } } individual_channel_stream(common_window); individual channel stream(common window); } 1 uimsbf

Таблица 15 — Синтаксис icsjnfo ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника ics infoQ { ics reserved bit; 1 bslbf windo w_seguence; 2 uimsbf window shape; if (window seguence == EIGHT SHORT SEQUENCE) { max sfb; 1 uimsbf scale factor grouping; 4 uimsbf } else { 7 uimsbf max sfb; 6 uimsbf predictor data present; if (predictor data present) { 1 uimsbf predictor reset; if (predictor reset) { 1 uimsbf predictor reset group number; } for (sfb = 0; sfb< min(max sfb, PRED SFB MAX); sfb++) { 5 uimsbf prediction usedfsfb]; } } } } 1 uimsbf

Синтаксис	Количество битов	Мнемоника
individual channel stream(common window) { globalgain;
	8	uimsbf
if (Icommon window)
ics_info(); section_data(); scale_factor_data();	1	uismbf
pulsedatapresent; if (pulse data present) { pulse data(); } tns_data_present;	1	uimsbf
if (tns_data_present) { tns data(); } gaincontroldatapresent; if (gain control data present) { gain control data(); } spectral data(); }	1	uimsbf

Таблица 17 — Синтаксис section_data()

Синтаксис Количество битов Мнемоника section dataQ { if (window_sequence == EIGHT_SHORT_SEQUENCE) sect_esc_val = (1«3) -1; else sect_esc_val = (1«5) -1; for (g = 0; g < num window groups; g++) { к = 0; i = 0; while (k < max_sfb) { sect_cb[g][i]; sect len = 0; while (sectjen Jncr == sect_esc_val) { sect len += sect esc val; 4 uimsbf } sectjen += sectjenjncr; sect_start[g][i] = k; sect_end[g][i] = k+sect_len; for (sfb = k; sfb < k+sect_len; sfb++) sfb_cb[g][sfb] = sect_cb[g][i]; к += sectjen; /++; ; num sec[g] = i; } } {3; 5} uismbf

Синтаксис	Количество битов	Мнемоника
scale factor data() { for (g = 0; g < num_window_groups; g++) { for (sfb = 0; sfb < max sfb; sfb++) { if (sfb_cb[g][sfb] != ZEROJHCB) { if (is_intensity(g,sfb))
hcod_sf[dpcm_is_position[g][sfb]]; else	1..19	vlclbf
hcod sf [dpcm sf [g] [sfb]]; } } } }	1..19	vlclbf

Таблица 19 — Синтаксис tnsjdata ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника tns data() { for (w = 0; w < num windows; w++) { 1..2 uimsbf n filt[w]; if (n_filt[w]) coef res[w]; 1 uimsbf for (filt = 0; filt < n filt[w]; filt++) { length[w][filt]; {4; 6} uimsbf order[w][filt]; if (order[w][filt]) { {3;5} uimsbf direction[w][filt]; coef_compress[w][filt]; i uimsbf for (i = 0; i < order[w][filt]; i++) i uimsbf coef[w][filt][i]; } } } } 2..4 uimsbf

Таблица 20 — Синтаксис spectral_data ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника spectral dataQ { for (g = 0; g < num window groups; g++J { for (i = 0; i < num sec[g]; /++) { if (sect cb[g][i] != ZERO HCB && sect_cb[g][i] <= ESC_HCB) { for (k = sect_sfb_offset[g][sect_start[g][i]]; к < sect sfb offset[g][sect end[g][i]];) { if (sect cb[g][i]<FIRST PAIR HCB){ hcod[sect_cb[g][i]][w][x][y][z]; if (unsigned_cb[sect_cb[g][i]]) 1 ..16 vlclbf quad sign bits; 0..4 bslbf к += QUAD LEN; } else { hcod[sect_cb[g][i]][y][z];

ГОСТ P 54713—2011

Содержание

1    Область применения....................................... 1

1.1    Цель разработки стандарта.................................. 1

1.2    Условия применения стандарта................................ 1

2    Нормативные ссылки....................................... 7

3    Термины, определения, символы и сокращения.......................... 7

3.1    Термины и определения.................................... 7

3.2    Символы и сокращения.................................... 7

3.3    Метод описания синтаксиса потока битов........................... 9

4    Синтаксис............................................. 10

4.1    Формат обмена аудиоданными, ADIF............................. 10

4.2    Транспортный поток аудиоданных, ADTS............................ 11

4.3    Необработанные данные................................... 13

5    Профили и функциональная совместимость профилей....................... 22

5.1    Состав профилей....................................... 22

5.2    Функциональная совместимость профилей........................... 24

6    Общая структура данных..................................... 24

6.1    Форматы обмена ААС..................................... 24

6.2    Необработанные данные.................................... 28

6.3    Элемент одиночного канала (SCE), элемент парного канала (СРЕ) и поток индивидуального

канала (ICS).......................................... 31

6.4    Канал низкой частоты (LFE).................................. 37

6.5    Элемент конфигурации программы (РСЕ)........................... 37

6.6    Элемент потока данных (DSE)................................. 40

6.7    Элемент заполнения (FIL)................................... 40

6.8    Расширение.......................................... 41

6.9    Таблицы............................................ 44

6.10    Рисунки........................................... 53

7    Прозрачное кодирование..................................... 54

7.1    Описание инструмента.................................... 54

7.2    Определения......................................... 54

7.3    Процесс декодирования.................................... 56

7.4    Таблицы............................................ 58

8    Квантование ............................................ 59

8.1    Описание инструмента.................................... 59

8.2    Элементы справки....................................... 59

8.3    Процесс декодирования.................................... 59

9    Масштабные коэффициенты.................................... 60

9.1    Описание инструмента..................................... 60

9.2    Определения......................................... 60

9.3    Процесс декодирования.................................... 60

10    Совместное кодирование..................................... 62

10.1    M/S stereo.......................................... 62

10.2    Intensity stereo....................................... 63

10.3    Спаренный канал...................................... 64

11    Предсказание.......................................... 67

11.1    Описание инструмента................................... 67

11.2    Элементы данных...................................... 68

11.3    Процесс декодирования................................... 68

11.4    Схемы........................................... 73

12    Временное формирование шума (TNS).............................. 74

12.1    Описание инструмента................................... 74

12.2    Элементы данных...................................... 74

12.3    Процесс декодирования................................... 74

III

Окончание таблицы 20

Синтаксис Количество битов Мнемоника if (unsigned_cb[sect_cb[g][i]]) pair sign bits; 1 ..15 vlclbf к += PAIR LEN; 0..2 bslbf if (sect cb[g][i] == ESC HCB) { if (y == ESC_FLAG) hcod esc y; if (z == ESC_FLAG) 5..21 vlclbf hcod esc z; } 5..21 vlclbf } } } } } }

Таблица 21 — Синтаксис pulse_data ()

Синтаксис Количество битов Мнемоника pulse dataQ { number_pulse; 2 uimsbf pulse_start_sfb; 6 uimsbf for (i = 0; i < number_pulse+1; /++) { pulse_offset[i]; 5 uimsbf pulse amp[i]; 4 uimsbf } }

Таблица 22 — Синтаксис couplingchannelelementQ

Синтаксис Количество битов Мнемоника coupling channel elementQ { elementinstancetag; 4 uimsbf indswccef 1 ag; 1 uimsbf numcoupledelements; numgainelementlists = 0; 3 uimsbf for (c = 0; c < num_coupled_elements+1; c++) { num_gain_element_lists++; cc_target_is_cpe[c]; 1 uimsbf cc_target_tag_select[c]; if (cc target is cpe[c]) { 4 uimsbf cc_l[c]; 1 uimsbf ccr[c]; if (cc_l[c] && cc_r[c]) 1 uimsbf num gain element lists++; } } cc domain; 1 uimsbf gain_ elem ent_ sign; 1 uimsbf gain_element_scale; 2 uimsbf individuai_channei_stream(0); 1 uimsbf

17

ГОСТ P 54713—2011

13    Банк фильтров и переключение окон............................... 76

13.1    Описание инструмента................................... 76

13.2    Определения........................................ 76

13.3    Процесс декодирования................................... 76

14    Управление усилением...................................... 80

14.1    Описание инструмента................................... 80

14.2    Определения........................................ 81

14.3    Процесс декодирования................................... 81

14.4    Схемы........................................... 85

14.5    Таблицы........................................... 86

Приложение А (обязательное)    Таблицы кодов Хаффмана....................... 87

Приложение Б (обязательное) Информация о неиспользованных кодовых книгах.......... 102

Приложение В (обязательное)    Кодер................................ 103

Библиография............................................ 144

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Звуковое вещание цифровое

КОДИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ С СОКРАЩЕНИЕМ ИЗБЫТОЧНОСТИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПО ЦИФРОВЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ.

MPEG-2, ЧАСТЬ VII: УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ КОДИРОВАНИЕ ЗВУКА

(MPEG-2AAC)

Sound broadcasting digital. Coding of signals of a sound broadcasting with reduction of redundancy for transfer on digital communication channels. MPEG-2, part VII: Advanced Audio Coding (MPEG-2 AAC)

Дата введения —2012—12—01

1 Область применения

1.1    Цель разработки стандарта

Настоящий стандарт позволяет получить более высокое качество многоканального звучания. С его помощью достигается «неразличимое» с оригиналом качество по шкале ITU-R согласно [2] на скоростях передачи данных 320 Кбит/с для пяти звуковых сигналов с полной пропускной способностью.

Действие настоящего стандарта распространяется на услуги местной, внутризоновой, междугородной и международной сети звукового вещания, независимо от используемой сетевой технологии, что способствует обеспечению целостности сетей звукового вещания, устойчивости работы сети, выполнению норм на основные электрические параметры при разработке и проектированию каналообразующей аппаратуры звукового вещания (ГОСТ Р 52742 и ГОСТ Р 53537).

Показатели, определенные настоящим стандартом, являются базовыми для профессиональной и бытовой аппаратуры — проигрывателей компакт-дисков, усилителей сигналов звуковой частоты и другого оборудования класса Hi-Fi.

Универсальная и совместимая многоканальная аудиосистема применима для спутникового и наземного телевизионного вещания, цифрового звукового вещания (наземного и спутникового), так же как и для других носителей, например:

CATV— кабельное телевидение;

CDAD—кабельное цифровое звуковое вещание;

DAB — широковещательная передача цифрового звукового сигнала;

DVD— цифровой универсальный диск;

ENG — электронные новости (включая новости по спутнику);

HDTV—телевидение высокой четкости;

IPC—межличностное общение (видеоконференция, видеотелефон и т. д.);

ISM— интерактивные носители (оптические диски и т. д.).

Вход кодера и выход декодера совместимы со стандартами импульснокодовой модуляции (ИКМ), такими как ГОСТ 28376, ГОСТ 27667 и др.

1.2    Условия применения стандарта

1.2.1 Спецификация инструментов MPEG-2 ААС

В процессе декодирования ААС используется ряд необходимых и опциональных инструментов. В таблице 1 перечислены инструменты и их статус (необходимые или опциональные). Необходимые

Издание официальное

инструменты обязательны в любом возможном профиле. Опциональные инструменты могут не использоваться в некоторых профилях.

Таблица 1 — Перечень инструментов декодера ААС

Предназначение Статус Средство форматирования потока битов Необходимый Прозрачное декодирование Необходимый Обратное квантование Необходимый Перемасштабирование Необходимый M/S Опциональный Предсказание Опциональный Интенсивность Опциональный Зависимое спаривание каналов Опциональный TNS Опциональный Банк фильтров/переключение окон Необходимый Регулирование усиления Опциональный Независимое спаривание каналов Опциональный

1.2.2    Назначение инструментов декодирования

Общая структура системы MPEG-2 ААС приведена на рисунках 1 и 2. В соответствии с таблицей 1 структура декодера состоит из необходимых и опциональных инструментов. Направление потока данных в этой схеме слева направо, сверху вниз. В задачи декодера входят обнаружение описания квантованных спектральных значений в потоке битов, декодирование квантованных значений и другой информации для восстановления, восстановление квантованных спектральных значений, обработка восстановленных спектральных значений соответствующими инструментами, активными для данного потока битов, с целью достигнуть исходного спектра входного звукового сигнала, и, наконец, преобразование спектральных значений во временные отсчеты, с (или без) дополнительного инструмента регулирования усиления. После начального восстановления и масштабирования восстановленных спектральных значений может применяться множество дополнительных инструментов, используемых для обеспечения более эффективного кодирования. Для каждого из дополнительных инструментов, которые работают в спектральном пространстве, предусмотрена опция отключения, и во всех случаях, когда обработка в спектральном пространстве не используется, входные спектральные значения поступают непосредственно на выход инструмента без изменений.

1.2.3    Вход и выход инструментов демультиплексирования

На вход инструмента демультиплексирования поступает поток битов MPEG-2 ААС. Демультиплексор разделяет поток данных MPEG-ААС на части, предзначенные для каждого инструмента, и предоставляет для каждого из инструментов информацию о потоке битов, относящуюся к этому инструменту.

На выходе инструмента демультиплексирования потока битов содержится:

-    информация о разделении для прозрачного кодирования;

-    прозрачно-кодированные спектральные значения;

-    информация о М/S (опционально);

-    информация о состоянии предсказывающего устройства (опционально);

-    информация для управления intensity stereo и информация для управления спаренным каналом (опциональные);

-    информация о временном формировании шума (TNS) (опционально);

-    информация для управления банком фильтров;

-    информация о регулировании усиления (опционально).

1.2.4    Инструмент прозрачного декодирования

Информация потока битов с демультиплексора поступает на инструмент прозрачного декодирования, который анализирует ее, декодирует коды Хаффмана и восстанавливает квантованные спектральные значения, а также кодированные с помощью кодов Хаффмана и ДИКМ масштабные коэффициенты.

2

ГОСТ P 54713—2011

На вход инструмента прозрачного декодирования поступают информация о разделении для прозрачного кодирования и прозрачно-кодированные спектральные значения.

Выход инструмента прозрачного декодирования содержит декодированное целочисленное представление масштабных коэффициентов и квантованные спектральные значения.

1.2.5    Инструмент деквантования

Квантованные спектральные сигналы поступают на вход инструмента деквантования, который преобразует целочисленные значения в восстановленные деквантованные спектральные значения. Этот деквантователь является неоднородным.

1.2.6    Инструмент перемасштабирования

Инструмент перемасштабирования преобразует целочисленное представление масштабных коэффициентов в их фактические значения и умножает восстановленные, деквантованные спектральные значения на соответствующие масштабные коэффициенты.

На вход инструмента перемасштабирования поступает декодированное целочисленное представление масштабных коэффициентов и восстановленные, деквантованные спектральные значения.

На выходе инструмента перемасштабирования содержатся масштабированные, деквантованные спектральные значения.

1.2.7    Инструмент MIS

На вход инструмента поступает информация о MIS (середина/сторона) и масштабированные, деквантованные спектральные значения, относящиеся к парам каналов. Инструмент MIS преобразует пары спектральных значений из MIS в LIR под управлением информации о MIS с целью улучшения кодирования.

На выходе инструмента MIS присутствуют масштабированные, деквантованные спектральные значения сигналов, относящиеся к парам каналов после декодирования MIS.

Следует учитывать, что масштабированные, деквантованные спектральные значения индивидуально кодированных каналов не обрабатываются блоком MIS и передаются непосредственно на выход инструмента MIS без изменений. Если инструмент MIS не является активным, все спектральные значения проходят через этот блок без изменений.

1.2.8    Инструмент предсказания

Этот инструмент обращает процесс предсказания, выполненный в кодере. Обратный процесс предсказания добавляет избыточность, которая была устранена инструментом предсказания в кодере, под управлением информации о состоянии предсказывающего устройства. Данный инструмент представляет собой обратное адаптивное предсказывающее устройство второго порядка. На вход инструмента предсказания поступают информация о состоянии предсказывающего устройства и масштабированные, деквантованные спектральные значения. На выходе инструмента предсказания — масштабированные, деквантованные спектральные значения после предсказания.

Если предсказание не используется, масштабированные, деквантованные спектральные значения поступают непосредственно на выход блока без изменений.

1.2.9    Инструмент intensity stereo

Данный инструмент реализует декодирование intensity stereo спектральных пар. На вход инструмента intensity stereo поступают деквантованные спектральные значения и управляющая информация intensity stereo.

На выходе инструмента intensity stereo — деквантованные спектральные значения после декодирования канала интенсивности.

Масштабированные, деквантованные спектральные значения индивидуально кодированных каналов поступают непосредственно на выход этого инструмента без изменений, если intensity stereo не используется. Инструмент intensity stereo и инструмент MIS располагаются так, чтобы работа MIS и intensity stereo была взаимоисключающей для любой полосы масштабных коэффициентов и группы одной пары спектральных значений.

3

1.2.10    Инструмент спаривания для зависимо коммутируемых каналов

Инструмент добавляет соответствующие данные от зависимо коммутируемых каналов к спектральным значениям в соответствии с информацией для управления спариванием каналов. На входе инструмента спаривания—деквантованные спектральные значения и информация для управления спариванием каналов. На выходе инструмента — деквантованные спектральные значения вместе с зависимо коммутируемыми каналами.

Масштабированные, деквантованные спектральные значения поступают непосредственно на выход этого инструмента без изменений, если спаривание каналов не применяется. В зависимости от информации для управления спариванием каналов, зависимо коммутируемые каналы могут быть спарены до или после обработки TNS.

1.2.11    Инструмент спаривания для независимо коммутируемых каналов

Инструмент добавляет соответствующие данные от независимо коммутируемых каналов к временному сигналу в соответствии с информацией для управления спариванием каналов. На вход инструмента спаривания поступает временной сигнал, аналогичный сигналу на выходе набора фильтров и информация для управления спариванием каналов.

На выходе инструмента — временной сигнал вместе с независимо коммутируемыми каналами.

Временной сигнал поступает непосредственно на выход этого инструмента без изменений, если спаривание каналов не используется.

1.2.12    Инструмент временного формирования шума (TNS)

С помощью данного инструмента реализуется управление точной временной структурой шума кодирования. В кодере в результате процесса TNS сглаживается временная огибающая сигнала, к которому это было применено. В декодере происходит обратный процесс для восстановения фактической временной огибащей (их) под управлением информации о TNS. Это выполняется фильтрацией частей спектральных данных. На входе инструмента TNS присутствуют деквантованные спектральные значения и информация о TNS, на выходе — деквантованные спектральные значения.

Если этот блок отключен, деквантованные спектральные значения поступают на его выход без изменений.

1.2.13    Банк фильтров/инструмент переключения окон

Банк фильтров реализует обратное спектральное преобразование. Обратное дискретное косинусное преобразование (ОДКП) используется в качестве банка фильтров. ОДКП может поддерживать либо один набор из 128 ил и 1024, или четыре набора из 32 или 256 спектральных коэффициентов.

На вход банка фильтров поступают деквантованные спектральные значения и информация для управления банком фильтров, на выход(ы) банка фильтров — восстановленные временные отсчеты звукового сигнапа(ов).

1.2.14    Инструмент регулирования усиления

При использовании данного инструмента осуществляется отдельное регулирование усиления временных отсчетов в каждой из четырех частотных полос, которые были получены регулированием усиления PQF-банка фильтров кодера. Далее инструмент собирает четыре частотных полосы и восстанавливает форму временного сигнала с помощью банка фильтров инструмента регулирования усиления. При этом на вход инструмента регулирования усиления поступают восстановленные временные отсчеты звукового сигнапа(ов) и информация о регулировании усиления, а на выход(ы) инструмента регулирования усиления — восстановленные временные остчеты звукового сигнала(ов).

Если инструмент регулирования усиления не используется, восстановленные временные отсчеты звукового сигнала(ов) поступают непосредственно из банка фильтров на выходе декодера. Этот инструмент используется в профиле масштабируемой частоты дискретизации (SSR).

4