ISOIEC 23090-342025 信息技术 沉浸式媒体的编码表示 第34部分沉浸式音频参考软件标准立项发展报告

信息技术沉浸式媒体的编码表示第34部分：沉浸式音频参考软件标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Codedrepresentationofimmersivemedia—Part34:Immersiveaudioreferencesoftware摘要随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）及混合现实（MR）等沉浸式技术的飞速发展，用户对高保真度、高交互性音频体验的需求日益增长。为支撑日益复杂的沉浸式媒体生态系统，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）第一联合技术委员会（JTC1）持续推进MPEG-I标准系列。本报告聚焦于该系列的最新成果——ISO/IEC23090-34:2025《信息技术沉浸式媒体的编码表示第34部分：沉浸式音频参考软件》。研究背景指出，沉浸式音频编解码技术的标准化是产业化的关键前提，而配套的参考软件则是验证标准一致性、降低开发门槛、促进生态繁荣的核心工具。本报告系统阐述了该标准的立项背景、技术定位、核心内容（包括软件架构、模块功能、验证流程）及发布意义。重要结论指出，该标准的发布标志着沉浸式音频标准化工作已从“规范定义”阶段进入“可执行、可验证”的成熟产业化阶段。通过提供官方、开源、功能完整的参考软件实现，该标准为内容制作商、设备制造商、平台运营商及开发者提供了统一的测试基准和开发基石，显著降低了沉浸式音频技术从理论研究到产品落地的技术壁垒。本报告还详细介绍了主导该标准研制的核心参与单位——ISO/IECJTC1/SC29/WG4（MPEG音频小组），并总结了标准对未来沉浸式媒体产业发展的深远影响，强调了其在推动全球沉浸式音频互操作性方面的关键作用。关键词中文关键词：沉浸式媒体；MPEG-I；沉浸式音频；参考软件；ISO/IEC23090；标准互操作性；音频编解码；3D音频EnglishKeywords:ImmersiveMedia;MPEG-I;ImmersiveAudio;ReferenceSoftware;ISO/IEC23090;StandardInteroperability;AudioCodec;3DAudio正文一、引言在信息技术与多媒体用户体验不断交融的今天，沉浸式媒体已不再局限于视觉层面的突破，音频作为构成完整感知体验的另一半感官通道，其重要性愈发凸显。从传统立体声到环绕声，再到如今基于对象、场景及高阶高保真度立体声（HOA）的沉浸式音频，技术演进的目标始终是复现自然世界中的声场，让听众获得“声临其境”的真实感。然而，效率与质量的平衡始终是技术商用化道路上的核心挑战。国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）一直走在多媒体压缩与表示技术标准化的前沿。其下设的第29分技术委员会（SC29）下属的第4工作组（WG4，即MPEG音频小组）长期致力于音频编解码技术的标准化工作。在沉浸式媒体领域，MPEG于2017年底启动了“MPEG-I”标准系列（ISO/IEC23090），旨在为虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等六自由度（6DoF）应用场景提供全链条的技术规范。作为该系列的重要组成部分，沉浸式音频的标准化进程备受关注。在此背景下，ISO/IEC23090-34:2025《信息技术沉浸式媒体的编码表示第34部分：沉浸式音频参考软件》应运而生。该标准并非定义新的编解码器，而是作为前述部分（如ISO/IEC23090-10、-11、-12等定义音频规范和文件格式）的配套实施指南。它提供了一个官方、权威且功能完整的参考软件实现，其核心目的在于：第一，作为标准一致性测试的“金标准”，确保不同厂商实现与规范文本在解码比特流和处理元数据时结果完全一致；第二，为产业界提供可直接复用或二次开发的软件基础，大幅降低技术研发和产品化的门槛；第三，通过开源或公开可用方式，促进学术界与工业界的交流，推动技术迭代与创新。二、标准技术定位与核心内容2.1技术定位ISO/IEC23090-34:2025在整个MPEG-I体系中的定位是一部“实施标准”而非“规范标准”。它不是定义沉浸式音频应该如何编码或解码的算法原理（这部分由ISO/IEC23090-10/11/12等完成），而是提供了一套可运行、可验证、可移植的软件。该软件实现了规范文本中定义的核心算法（如场景渲染、双耳渲染、格式转换、元数据管理等），并对各种标准化的输入输出格式进行操作验证。2.2参考软件架构与模块功能该标准定义的参考软件通常采用模块化设计，以应对沉浸式音频处理流程的复杂性。其核心功能模块包括但不限于：1.音频输入模块：支持输入多种标准化的沉浸式音频格式，包括：-声道音频：如立体声、5.1、7.1、22.2等多种声道配置。-对象音频：携带三维坐标等元数据的独立音频轨道。-高阶高保真度立体声（HOA）：以球谐函数表示空间声场，支持阶数从1阶到更高阶（如3阶、4阶）。2.元数据解析与管理模块：处理与沉浸式音频相关的复杂元数据。这包括基于MPEG-I沉浸式音频流格式（IASF）定义的文件格式（.mp4等）中的元数据，如：音频对象的移动轨迹、声源指向性、区域声场信息（Scene-based）、渲染决策指令等。该模块是确保音频内容在不同设备间“意图”准确传达的关键。3.场景渲染引擎：这是参考软件的核心。它基于ISO/IEC23090-11（沉浸式音频参照软件规范）中的算法，实现从输入到输出的声场重建。渲染模式包括：-基于声道的渲染：将对象和HOA音频转换为指定的声道布局。-双耳渲染：使用头相关传输函数（HRTF），为耳机用户提供外部化、精确的声源定位。-基于矢量的幅度相移（VBAP）：用于多点扬声器阵列的精确定位渲染。4.编码与解码器接口：虽然参考软件本身不强制包含编解码器，但它提供了与标准音频编码器（如MPEG-H3DAudio，即ISO/IEC23008-1）交互的接口。它能生成符合标准格式的编码比特流，也能对编码流进行解码和渲染，从而验证编解码与渲染的整体工作流。5.输出与管理模块：支持输出接口到标准音频设备（声卡）、文件输出或网络流输出。同时提供监控工具，用于查看某时刻的声场快照、对象轨迹等。2.3验证与一致性测试参考软件最重要的价值之一在于一致性测试。该标准定义了一套与规范文本紧密关联的测试用例集。开发者可以利用该软件作为“标尺”，将自己的实现（无论是硬件DSP加速器还是软件解码器）的输出与该软件的参考输出（通常以脉冲响应或峰值信噪比（PSNR）等客观指标衡量）进行比较，以确认是否满足标准的要求。这为全球不同厂商的设备或软件之间实现无缝互操作提供了权威保障。三、主导参与单位介绍：ISO/IECJTC1/SC29/WG4（MPEG音频小组）本标准的主要研制单位是国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会第29分技术委员会第4工作组（ISO/IECJTC1/SC29/WG4）。更广为人知的历史名称是其前身——MPEG音频小组。组织背景：MPEG（MovingPictureExpertsGroup，动态图像专家组）成立于1988年，是ISO和IEC联合成立的著名标准化组织。而WG4（音频小组）是MPEG框架下历史最悠久、最活跃的分支之一。从MPEG-1AudioLayerIII（即MP3）的诞生，到AAC、HE-AAC的普及，再到MPEG-H3DAudio在超高清电视和沉浸式音频领域的应用，WG4始终引领着数字音频编码技术的发展方向。专家构成与运作模式：WG4汇聚了来自全球顶尖高校、研究机构（如FraunhoferIIS、Technicolor、杜比实验室、高通、华为、索尼等）的数百名音频技术专家。年度举办数次会议进行深入的技术提案、实验验证和标准制定工作。其工作流程极具科学性和民主性：任何成员都可提交核心技术提案（CoreExperiment,CE），经过严格的听音测试和客观指标评估后，择优纳入标准草案。在本标准中的核心贡献：在ISO/IEC23090-34的研制过程中，WG4承担了以下关键角色：1.软件架构设计：决定参考软件的模块化划分，确保与ISO/IEC23090-10至-12等规范部分兼容。2.算法实现集成：组织成员贡献其成熟的沉浸式音频渲染算法（如基于HRTF的双耳渲染、场景旋转追踪算法），并集成到统一平台。3.测试用例定义：设计涵盖各种典型场景（电影、游戏、音乐）的测试序列，确保软件能应对真实世界中的复杂性。4.平台移植与验证：确保参考软件能在主流操作系统（Windows、Linux、macOS）上编译运行，并发布验证结果。四、标准发布的重要意义与影响1.技术成熟度里程碑：参考软件的正式发布，标志着MPEG-I沉浸式音频标准化工作进入了功能完善、可部署的成熟阶段。它证明了标准化规范不仅是纸上谈兵，而是具备直接指导产业实践的能力。2.降低市场准入门槛：对于中小企业和初创团队，他们无需从头实现复杂的3D音频渲染算法。基于已发布的参考软件，他们可以快速构建原型系统，进行产品验证，将宝贵资源集中在应用创新和用户体验优化上。3.加速生态融合：在元宇宙、社交VR等新兴领域，音频互操作性至关重要。该标准确保了不同创作者制作的音频内容（例如，场景音轨、虚拟角色对话）在不同终端（如VR头显、客厅音响系统）上播放时，其空间感和音频质量是一致的，从而为构建统一的沉浸式内容生态提供了基石。4.推动学术研究：该参考软件是验证新算法、新原理的最佳起点。研究人员可以以此为基础，探索更高阶的声场表示、基于神经网络的渲染优化，或者更低延迟的交互式音频处理，从而推动整个领域向下一代迈进。五、结论综上所述，ISO/IEC23090-34:2025《信息技术沉浸式媒体的编码表示第34部分：沉浸式音频参考软件》并非一个孤立的技术文档，而是全球多媒体标准化体系中一座承前启后的里程碑。它根植于MPEG音频小组数十年的技术积累，精准击中了当前沉浸式产业面临的“标准缺失”与“落地困难”的痛点。该标准通过提供一套权威、完整、功能强大的参考软件，将抽象的规范文本转化为可操作的工具，为整个行业的技术互操作性提供了“定海神针”。从内容创作到终端呈现，从硬件厂商到软件开发者，均可从中获益，实现“一次创作，处处演奏（Onecreation,everywhereplay）”的理想闭环。展望未来，随着空间计算、6DoF、体积视频等技术的融合应