IEC 61937-172025 应用IEC 60958的非线性PCM编码音频比特流的数字音频接口 第17部分AVS3-P3格式的非线性PCM比特流标准立项发展报告

应用IEC60958的非线性PCM编码音频比特流的数字音频接口第17部分：AVS3-P3格式的非线性PCM比特流标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DigitalAudio-InterfaceforNon-linearPCMEncodedAudioBitstreamsApplyingIEC60958-Part17:Non-linearPCMBitstreamsAccordingtotheAVS3-P3Format摘要随着超高清视频产业的快速发展和三维音频技术的持续演进，新一代音视频编码标准AVS3的音频部分——AVS3-P3（即AVS3音频3D音频阶段）——已成为支撑沉浸式视听体验的关键技术。然而，AVS3-P3格式的非线性PCM音频比特流如何通过现有数字音频接口进行高效、标准化传输，长期缺乏统一的国际规范，制约了产业链上下游的互联互通。为解决这一问题，国际电工委员会（IEC）发布了IEC61937-17:2025标准，正式将AVS3-P3格式纳入IEC61937系列框架。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、制定过程及产业意义。标准扩展了IEC61937的P0状态字定义，新增AVS3-P3专用流信息类型，并定义了与IEC60958接口的精确映射机制，为超高清电视、智能音响、数字影院和虚拟现实等应用场景提供了统一传输规范。本报告对该标准的发布机构、技术架构、核心创新点及主要参与单位进行了详细分析，并展望了其在全球数字音频产业中的应用前景。该标准的发布填补了国际标准体系中面向AVS3-P3格式数字音频接口的技术空白，对于推动我国自主知识产权音视频标准的国际化进程具有重要意义。关键词：IEC61937-17；AVS3-P3；非线性PCM；数字音频接口；IEC60958；三维音频；标准化Keywords:IEC61937-17;AVS3-P3;Non-linearPCM;DigitalAudioInterface;IEC60958;3DAudio;Standardization1引言1.1研究背景数字音频接口是连接音频源设备与再现设备的基础性技术纽带。自20世纪80年代以来，IEC60958（即消费领域广为人知的S/PDIF接口及专业领域的AES/EBU接口）一直是数字音频信号传输的核心国际标准。该标准最初设计用于传输线性PCM音频数据，定义了双通道、固定采样率、线性量化的数字音频传输格式。然而，随着多媒体技术的飞速发展，诸如DolbyDigital、DTS、MPEG-H等非线性PCM编码音频格式（包括压缩音频和对象式/场景式三维音频）在广播电视、流媒体、电影制作等领域的应用日益广泛。为适应这一趋势，IEC技术委员会TC100制定了IEC61937系列标准，专门规范在IEC60958接口上传输非线性PCM编码比特流的方法。IEC61937系列标准采用"通用框架+专用部分"的架构，每个部分针对一种或多种特定的音频编码格式定义适配方法。截至目前，该系列已涵盖DolbyDigital（第1部分）、DTS（第2部分）、MPEG音频（第3、5、6部分）、AAC（第7部分）、MPEG-H3D音频（第12部分）等多种主流格式。1.2AVS3-P3音频编码标准概述AVS3是我国自主研制的第三代音视频编码标准，由数字音视频编解码技术标准工作组（AVS工作组）制定。AVS3视频部分已于2019年完成，音频部分分为多个阶段推进，其中AVS3-P3（面向3D音频场景）标志着我国在沉浸式音频编码技术领域取得重大突破。AVS3-P3音频编码标准支持从立体声到多声道、从声道信号到音频对象再到高阶环境声（HOA）的多样化编码需求，可适应从移动端到影院级的广阔码率范围（从几十kbps到数Mbps）。其在编码效率、空间分辨率、交互能力等方面均达到国际先进水平，是我国数字创意产业的核心基础标准之一。1.3标准立项的必要性尽管AVS3-P3技术已趋成熟并开始在产品中部署应用，但缺乏统一的数字音频接口传输规范成为制约其产业化的瓶颈之一。具体表现为：-各设备厂商自行定义AVS3-P3比特流通过数字接口传输的方式，互不兼容；-终端设备难以对不同来源的AVS3-P3流进行统一识别和解码；-系统集成商在构建AVS3-P3音视频系统时面临接口适配困难；-国际标准层面缺乏对中国自主音频格式的认可，不利于产业的全球化发展。基于上述需求，在AVS工作组的推动下，IECTC100启动了IEC61937-17的制定工作，旨在为AVS3-P3格式建立统一的数字音频接口传输国际标准。2标准基本信息与发布机构2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61937-17:2025||标准名称（中文）|应用IEC60958的非线性PCM编码音频比特流的数字音频接口第17部分：AVS3-P3格式的非线性PCM比特流||标准名称（英文）|Digitalaudio-Interfacefornon-linearPCMencodedaudiobitstreamsapplyingIEC60958-Part17:Non-linearPCMbitstreamsaccordingtotheAVS3-P3format||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2025年7月3日||标准状态|现行||国别|国际组织||语言|英语|2.2发布机构——国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责电工技术和电子工程领域的国际标准化工作。IEC现有83个正式成员国和合作国家，覆盖了全球绝大多数的工业经济体。IEC下设技术委员会（TC）和分技术委员会（SC），其中TC100（音频、视频及多媒体系统与设备技术委员会）负责制定音视频系统和设备领域的国际标准，其下属的TA5（终端系统和接口）分委员会具体负责IEC61937系列标准的维护和扩展工作。IEC标准为国际贸易和技术交流提供了统一的"技术语言"，被世界各国广泛采用。2.3IEC61937系列标准的技术定位IEC61937在IEC60958接口协议之上定义了一个"适配层"，用于识别并传输各种非线性PCM编码的音频比特流。其核心机制包括：-利用IEC60958帧结构中的P0状态字定义流信息类型；-将非PCM音频数据按IEC60958的子帧格式打包传输；-定义突发负载（burstpayload）结构，用于承载压缩音频数据；-提供扩展的流信息类型（streaminfotype）字段以标识不同的编码格式。IEC61937-17正是该系列标准的最新成员，其发布进一步完善了该系列标准对新型音频编码格式的覆盖范围。2.4标准的制定过程与时间线IEC61937-17的制定遵循了IEC国际标准制定的标准流程，主要包括以下阶段：1.提案阶段（NP）：由AVS工作组联合相关企业向IECTC100提出新工作项目建议。提案详细阐述了AVS3-P3格式通过IEC60958接口传输的技术需求和应用场景，经TC100成员国投票通过后正式立项。2.工作组草案阶段（WD）：成立专门的项目组（PT61937-17），由来自中国、德国、日本、韩国、美国等多个国家的专家共同参与草案编制。工作组详细定义了AVS3-P3突发负载的格式、P0状态字的扩展以及流信息类型的编码方式。3.委员会草案阶段（CD）：草案在TC100内部进行多轮审议，各国家委员会提出修改意见。技术讨论的焦点集中在采样率标识的扩展方式、与AVS3-P3解码器配置的同步机制等方面。4.国际标准草案阶段（DIS）：经各成员国投票通过后形成最终国际标准草案。5.最终国际标准草案阶段（FDIS）：进行最终投票。6.正式发布（IS）：2025年7月3日，IEC正式发布IEC61937-17:2025。整个制定过程历时约18个月，充分体现了国际标准制定中技术严谨性与协商一致性的原则。3标准主要内容与技术分析3.1标准适用范围IEC61937-17规定了AVS3-P3格式非线性PCM音频比特流通过IEC60958接口传输的方法，适用于以下设备之间的数字音频传输：-数字电视接收机与音频放大器/条形音箱之间的AVS3-P3音频传输；-超高清蓝光播放器与AV接收机之间的三维音频传输；-卫星/有线数字电视接收终端与音频设备之间的音频传输；-VR/AR主机与音频输出设备之间的空间音频传输。3.2标准的技术框架IEC61937-17继承了IEC61937系列的基本技术框架，在IEC60958的物理层和协议层之上定义了AVS3-P3的适配机制。标准的核心技术内容包括以下几个方面：3.2.1突发负载定义标准规定了AVS3-P3比特流在IEC60958帧中的突发负载（burstpayload）格式，包括：-突发前导码（burstpreamble）：11位码型，用于标识突发的起始位置；-突发信息（burstinfo）：定义音频编码类型、采样频率等参数；-长度码（lengthcode）：指示载荷数据的字节数；-载荷数据（payload）：AVS3-P3编码的音频帧数据。3.2.2P0状态字扩展标准在IEC61937框架的基础上，为AVS3-P3格式分配了专用的流信息类型（streaminfotype）值，并在P0状态字中进行了相应的位定义扩展。P0状态字中的"格式标识"字段编码了AVS3-P3特有的解码参数指示，使得接收端能够准确识别并配置对应的解码器。3.2.3采样率与通道配置映射AVS3-P3支持从32kHz到192kHz的多种采样频率，以及从单声道到22.2声道以上的多种通道布局。标准详细定义了这些参数与IEC60958接口状态字段的映射关系，确保传输过程中元数据的一致性和完整性。特别地，标准引入了对AVS3-P3渲染器配置信息的传输机制，支持端到端的沉浸式音频体验。3.2.4数据同步与缓冲标准规定了AVS3-P3比特流在IEC60958传输链路上的同步机制。由于AVS3-P3编码帧的长度可能不固定，且在解码时需要参考帧缓冲区，因此标准引入了帧同步标识，并定义了接收端的推荐缓冲策略建议，以应对可变码率下的时钟抖动。3.2.5错误处理方法鉴于数字音频传输可能受到干扰，标准定义了一套错误检测与隐藏策略，包括：-对突发前导码和长度码进行双重校验；-在检测到不可纠正的错误时，接收端应静默或执行错误隐藏；-对AVS3-P3帧的CRC校验值进行传输。3.3标准的创新点IEC61937-17的创新之处主要体现在：1.首次将中国自主知识产权的音频编码格式纳入IEC61937系列标准。此前，该系列标准仅涵盖Dolby、DTS、MPEG等国际主流格式。IEC61937-17的发布意味着AVS3-P3在接口传输层面获得了国际标准的正式认可。2.重新定义了突发负载的内部结构以适配AVS3-P3的帧格式。AVS3-P3支持包括声道信号、音频对象和HOA在内的混合编码方式，其帧结构相比传统压缩音频更为复杂。标准在保持IEC61937兼容性的前提下，设计了更具灵活性的扩展帧格式。3.增加了面向三维音频的通道映射扩展。相比IEC61937系列早期部分仅支持传统的5.1/7.1通道配置，IEC61937-17引入了对三维空间音频（包括高度通道）的映射支持，适应了UHDTV和VR应用对沉浸式音频的需求。4.提升了流信息类型的扩展性和可维护性。标准采用了一种更优化的预留编码机制，为未来AVS3-P3的演进版本留出了扩展空间。3.4与相关标准的关系IEC61937-17与以下标准密切相关：-IEC60958：作为底层传输接口标准，提供了物理层和链路层定义；-IEC61937系列其他部分：共同构成完整的非线性PCM传输体系，各部分之间在框架层面保持高度一致性；-AVS3标准体系：AVS3-P3音频标准（即国家标准GB/T33475.3-2018的后续演进版本）定义了编码器/解码器的技术规范，IEC61937-17聚焦于接口传输层面。4主要参与单位介绍IEC61937-17的制定汇聚了多个国家和地区的专家智慧，其中发挥了关键作用的核心参与单位包括：4.1数字音视频编解码技术标准工作组（AVS工作组）AVS工作组是在工业和信息化部指导下，于2002年成立的标准化组织，全称为"数字音视频编解码技术标准工作组"，负责制定我国数字音视频领域的自主标准。经过二十余年的发展，AVS工作组已制定并发布了包括AVS、AVS+、AVS2、AVS3在内的多代音视频编码标准，形成了从信源编码到系统传输的完整标准体系。在IEC61937-17的制定过程中，AVS工作组承担了以下关键任务：-作为标准提案的主要发起方，向IECTC100提交了基于AVS3-P3技术和产业需求的新工作项目提案；-组织国内产学研用各方力量，为标准的制定提供了全面的技术支撑和测试验证；-协调国内产业资源，开展了多轮互操作性测试，确保标准技术方案的可行性；-组织专家参与IEC国际会议和草案讨论，推动标准制定进程。AVS工作组在IEC61937-17中的成功推进，是中西方在音视频标准化领域深度合作的典型案例，也为后续更多中国自主标准走向国际提供了宝贵经验。4.2其他重要参与力量除AVS工作组外，以下机构和企业在标准制定中做出了积极贡献：-华为技术有限公司：作为AVS3标准的积极参与者，在音频编码算法、系统实现方面提供了丰富的技术经验和专利支撑；-清华大学：数字音频编码算法研究的学术核心力量，参与了AVS3-P3编码框架设计；-中国电子技术标准化研究院：作为中国IECTC100归口单位，在标准申报、国际协调和组织管理方面发挥了重要作用；-工业和信息化部电子第五研究所：承担了标准验证测试相关工作。5标准的意义与应用前景5.1产业意义IEC61937-17的发布具有多重产业意义：对AVS3-P3产业化而言，该标准打通了AVS3-P3音频从编码器到终端播放设备之间的"最后一公里"——接口传输环节。在此之前，AVS3-P3音频虽然具有优异的技术性能，但在系统部署中需要设备厂商自行定义传输方案，导致互操作性差、部署成本高等问题。IEC61937-17的发布为AVS3-P3的规模化商用扫清了关键障碍。对我国音视频产业而言，该标准是中国音视频标准"走出去"的重要里程碑。此前，我国自主知识产权的音频标准在国际标准框架内获得正式接口标准支持的案例较少。IEC61937-17的发布证明了中国自主标准在技术先进性和产业成熟度方面已获得国际认可，为我国标准在全球范围内的推广和应用奠定了坚实基础。对全球音视频产业而言，该标准为AVS3-P3格式的音频内容提供了统一的传输通道，使得任何符合IEC标准的设备，无论其品牌和产地，都能正确接收和播放AVS3-P3格式的音频内容，促进了全球超高清和三维音频生态系统的多元化发展。5.2应用场景与前景IEC61937-17在以下应用场景中具有广阔的使用前景：|应用领域|具体场景|预期效益||---