IEC 61937-112021 RLV 数字音频.应用IEC 60958的非线性PCM编码音频比特流接口.第11部分LATMLOAS中的MPEG-4 AAC及其扩展和MPEG-D USAC标准立项发展报告

数字音频应用IEC60958的非线性PCM编码音频比特流接口第11部分：LATM/LOAS中的MPEG-4AAC及其扩展和MPEG-DUSAC标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DigitalAudio-InterfaceforNon-linearPCMEncodedAudioBitstreamsApplyingIEC60958-Part11:MPEG-4AACanditsExtensionsandMPEG-DUSACinLATM/LOAS摘要随着数字音频广播、网络流媒体及高清电视产业的迅猛发展，传统线性脉冲编码调制（PCM）格式已难以满足日益增长的音频编码效率与音质需求。IEC61977-11:2021RLV标准作为国际电工委员会（IEC）制定的数字音频接口标准体系的重要组成部分，规定了基于IEC60958接口传输非线性PCM编码音频比特流的技术规范，重点涵盖LATM/LOAS封装格式下的MPEG-4AAC及其扩展编码和MPEG-DUSAC统一语音与音频编码标准。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订过程及产业应用价值进行系统阐述，分析其在数字音频广播（DAB）、数字电视、网络流媒体及移动多媒体等领域的应用前景，并介绍该标准主要起草单位的相关情况。报告认为，该标准的发布实施为全球数字音频设备互操作性提供了统一技术依据，对推动下一代音频编码技术在多平台间的无缝部署具有重要的基础性支撑作用。关键词：数字音频接口；非线性PCM；MPEG-4AAC；MPEG-DUSAC；LATM/LOAS；IEC60958；音频比特流传输Keywords:DigitalAudioInterface;Non-linearPCM;MPEG-4AAC;MPEG-DUSAC;LATM/LOAS;IEC60958;AudioBitstreamTransmission一、引言1.1立项背景数字音频技术的演进始终围绕两大核心目标展开：提升音质体验与提高编码效率。自20世纪80年代IEC60958标准（即消费级数字音频接口标准，前身为S/PDIF）确立以来，其凭借简单可靠的串行传输协议，成为消费电子领域数字音频互连的事实标准。然而，传统IEC60958接口设计初衷为承载线性PCM音频数据，其通道状态字中的格式指示位仅支持为数有限的编码类型。随着感知音频编码技术的持续突破——从MPEG-1LayerIII（MP3）、MPEG-2AAC到MPEG-4AAC、HE-AAC乃至最新的MPEG-DUSAC——音频编码格式日趋多元，比特流结构日趋复杂，原有接口协议无法直接适配这些非线性PCM比特流的传输需求。为解决上述矛盾，IEC技术委员会TC100（音频、视频和信息与通信技术设备与系统）下属的TA20工作组着手制定IEC61937系列标准，作为IEC60958接口承载压缩音频比特流的补充规范。自2003年首版发布以来，IEC61937系列已涵盖AC-3、DTS、MPEG-2AAC等多种编码格式的传输方案。随着MPEG-4音频框架的不断扩展和MPEG-DUSAC标准的正式发布（ISO/IEC23003-3），业界迫切需要一种统一的接口规范，以支持在IEC60958物理链路上传输这些新一代音频编码比特流。1.2标准定位IEC61937-11:2021RLV（RedlineVersion）是IEC61937系列标准的第11部分，其核心目标在于定义LATM（Low-overheadMPEG-4AudioTransportMultiplex）和LOAS（Low-overheadAudioStream）封装格式中MPEG-4AAC（包括AAC-LC、HE-AAC、HE-AACv2等扩展）以及MPEG-DUSAC比特流经由IEC60958接口传输的具体协议规范。该标准为数字电视接收机、机顶盒、数字音频功放、Soundbar以及车载娱乐系统等设备提供了统一的比特流接口技术依据。二、标准技术内容分析2.1非线性PCM音频比特流接口框架IEC61937系列标准在IEC60958的基础上定义了一套通用适配机制，通过利用IEC60958数据帧中的突发净荷（burstpayload）字段承载压缩音频帧数据。具体而言，标准规定使用IEC60958通道状态字中的“格式指示”位将数据流标记为“非PCM音频”，并在数据字段中以“突发前导码”（burstpreamble）和“突发信息”（burstinfo）字段标识后续净荷的编码类型、采样率、帧长度等关键参数。IEC61937-11正是沿用了这套框架，为LATM/LOAS格式的MPEG-4AAC及MPEG-DUSAC比特流提供了适配映射规则。2.2LATM/LOAS封装格式的技术特征LATM（低开销MPEG-4音频传输复用）是MPEG-4音频标准中定义的一种面向流式传输的复用格式，其设计目标是在保证解码器同步信息完整的前提下，尽可能降低传输附加开销。LOAS（低开销音频流）则是LATM的一种特殊同步层封装形式，通过在LATM数据流前端添加8字节同步字和配置信息，使其适用于存在分组丢失或比特错位的传输环境。IEC61937-11明确规定了这两种模式下音频帧与IEC60958数据突发之间的映射关系，包括突发前导码的PCM编码类型值分配、音频数据在突发净荷中的字节对齐方式以及多通道配置下的声道顺序映射。2.3支持的编码格式标准覆盖了MPEG-4音频框架下的主要AAC扩展规格，包括：-MPEG-4AAC-LC（LowComplexity）：基础AAC规格，广泛应用于数字电视和互联网音频。-HE-AAC（HighEfficiencyAAC，即AAC+SBR）：结合频带复制（SBR）技术，在低码率下实现宽带音频，主要用于数字音频广播和流媒体。-HE-AACv2（AAC+SBR+PS）：进一步引入参数立体声（PS）技术，在极低码率下仍保持良好的空间听感。标准针对上述格式，分别明确了采样率索引、声道配置、帧长参数等在IEC60958通道状态字和突发信息中的编码方法。2.4版本修订说明（RLV）IEC61937-11:2021RLV（RedlineVersion）是在该标准修订版本的基础上，以对照标记形式展示历次技术变更的红线版本。红线版本中清晰标示了与前一版本（2017年版）相比的技术差异，包括对USAC扩展元素的更新映射、对LATM配置信息传输时鲁棒性的改进，以及对多声道配置下声道分配语义的修正说明等。相较于普通版本，RLV版本为标准化专业人员、产业实施者及测试认证机构理解技术演进过程提供了直接参考。三、标准的产业应用价值3.1提升设备互操作性在IEC61937-11发布之前，各设备制造商在通过数字音频接口传输MPEG-4AAC或USAC比特流时缺乏统一的格式约定，导致部分品牌设备间的音频信号无法正确识别和解码。以数字电视HDMIARC/eARC音频回传通道为例，电视向Soundbar或AV接收机传输HE-AAC编码的广播电视音频时，经常出现声道识别错误或采样率匹配失败等问题。本标准的实施，能够确保品牌A的电视与品牌B的音频功放在接口层面上达成一致的比特流封装和参数解读规则，从源头消除同类互不兼容问题。3.2支撑新一代音频服务的部署随着DAB+数字音频广播在全球范围内的加速普及，以及流媒体平台对基于MPEG-DUSAC编码的沉浸式音频内容的推广，IEC61937-11为这些服务在家庭影院和车载系统中的无缝播放提供了接口层保障。尤其值得关注的是，USAC作为DAB+的强制性备用编码方式和部分新兴流媒体服务的核心编解码器，其对既有IEC60958基础架构的适配需求远超前代AAC标准，IEC61937-11的适时发布填补了这一缺口。3.3推动测试认证体系的完善依据IEC61937-11所规定的明确参数映射规则，第三方检测机构和认证实验室得以构建针对性的自动化测试方案。标准中对于比特流语法、突发结构、错误处理机制等方面的精确描述，为建立可重复、可量化的符合性测试流程提供了基准。这使得制造商能够在产品开发阶段进行自检测试，减少因接口兼容性问题导致的召回和售后成本。四、主要起草单位介绍IEC61937-11:2021RLV的制定工作由国际电工委员会第100技术委员会（IEC/TC100）下属TA20项目组负责推进。在TA20中，Fraunhofer集成电路研究所（FraunhoferIIS）作为关键起草单位发挥了核心作用。FraunhoferIIS总部位于德国埃尔朗根，是欧洲最大的应用研究机构——弗劳恩霍夫协会下属的集成电路研究机构，也是MP3和AAC音频编码技术的发明者。作为MPEG音频编码系列标准的核心技术贡献者，FraunhoferIIS的音频与多媒体技术团队深度参与了MPEG-4AAC、HE-AAC以及MPEG-DUSAC的标准化全过程，积累了超过三十年的音频编码与传输系统设计经验。在IEC61937-11的编制过程中，FraunhoferIIS承担了以下主要工作：-核心技术方案设计：主导设计了LATM/LOAS比特流至IEC60958突发净荷之间的映射方案，确保高频谱效率编码在传统接口上的最低开销传输。-配置信息同步方案：提出了动态配置信息更新时的无缝切换机制，解决了广播切换音频配置时可能出现的解码中断问题。-兼容性验证：依托其音频编码测试平台，完成了与多家芯片厂商及终端设备制造商之间的交叉兼容性测试，确保标准方案的工程可行性。此外，FraunhoferIIS还积极推动相关测试向量和一致性测试规范的制定，为IEC61937-11的落地实施提供了全面的技术支撑。五、结论与展望IEC61937-11:2021RLV作为连接新一代音频编码技术与既有数字音频基础设施之间的桥梁性标准，其发布具有重要的产业意义。通过对LATM/LOAS封装格式下的MPEG-4AAC系列扩展及MPEG-DUSAC比特流提供标准化的IEC60958接口适配方案，该标准为全球数字音频设备的互操作性提供了统一规范，有力地支撑了数字音频广播、流媒体服务和沉浸式音频应用的规模化部署。展望未来，随着3GPP对下一代音频编码（如基于对象的音频、AI辅助音频编码）的持续探索，IEC61937系列标准体系也将面临新的扩展需求。可以预见，如何在高通道数、动态元数据以及低延迟传输方面实现接口层的进一步适配，将成为下一阶段标准化工作的重点方向。IEC61937-11中确立的灵活适配机制和参数化映射方法，为这些新需求预留了充分的扩展空间。参考文献[1]IEC61937-11:2021RLV,Digitalaudio-Interfacefornon-linearPCMencodedaudiobitstreamsapplyingIEC60958-Part11:MPEG-4AACanditsextensionsandMPEG-DUSACinLATM/LOAS.Geneva:IEC,2021.[2]IEC60958-1:2021,Digitalaudiointerface-Part1:General.Geneva:IEC,2021.[3]ISO/IEC14496-3,Informationtechnology-Codingofaudio-visualobjects-Part3:Audio.Geneva:ISO/IEC,2019.[4]ISO/IEC23003-3,Informationtechnology-MPEGaudiotechnologies-Part3