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摘要:不同的标准中，对多通道的音频数据存储标准是不一样的。为了同步多通道新数据与传送机制，不同地标准组织就必需制定一套标准来保证产品中应用层和硬件输出的数据在逻辑上保护一致。该文先详细分析了杜比和微软在多通道数据排布标准的差异性的前提下，给出了这些标准之间的兼容方法，这样可以让同一台硬件设备兼容这二种多媒体音频数据的正确播放。
关键词:多通道；杜比技术；兼容性
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)21-5211-03
随着技术向前的发展，人们对音频的音质要求越来越高，例如高采集率，每个采集点采用24位或32位来量化，通道已由原来2个通道扩展到多通道。目前在多通道音频压缩方面做得好的几个公司有: DOLBY, Microsoft, DTS,还有MPEG中的AAC codec,这些隶属于不同组织形成的音频压缩算法，在多通道默认排布上有些差别，但各个算法中又有相应的接口，使得同一设备上能兼容多种多通道音频压缩算法。
1 DOLBY多通道数据排布标准
DOLBY多通道音频数据排布标准，以5.1 channel AC3 decoder为例，DOLBY其它的技术，如EAC3,可以去参考其技术文档：
AC3数字压缩算法能压缩1至5.1通道的PCM数据，得到32kpbs至640kpbs码流。0.1 channel是一超低音频通道。AC3基本算法框架如图1[1]。
图1 DOLBY AC3编解码器的架构图
从图1中，我们可以看出当AC3有6个通道数据时，其实6个通道数据输出的默认顺序是:左通道，中通道，右通道，左环绕通道，右环绕通道，低频通道。所以在产品的硬件应用时，必须保证软件的输出与硬件设备声道定义的一致。
AC3音频编码模式:
MODE10: Center Channel
MODE20: Left Channel, Right Channel
MODE30: Left Channel, Center Channel, Right channel
MODE21: Left Channel, Right Channel, Mono Surround Channel
MODE31: Left Channel, Center Channel, Right Channel, Mono Surround Channel
MODE22: Left Channel, Right Channel, Left Surround Channel, Right Surround Channel
MODE32: Left Channel, Center Channel, Right Channel, Left Surround Channel, Right Surround Channel如果低音特效频道打开的，各种模式下都是加在最后。如MODE10：Center Channel, LEF Channel.
2微软多通道数据排布标准
Microsoft Multimedia方面也有很多自己的编解码器，如Windows Media Audio(WMA), WMA professional profile就支持多通道，因此Microsoft也有自己的多通道音频数据排布的标准.
WMA编解码有以下三大类Profile: WMA standard, WMA professional, WMA Lossless. WMA standard最多支持二个通道的音频数据，WMA professional和Lossless最高会支持到8通道。多通道存在的情况下就存在多个通道输出排布的问题，在这仍然以5.1通道来说明Microsoft Multimedia多通道音频数据排布的标准。
Microsoft Multimedia 5.1 channels命名如下[3]:
Front Left --- FL
Front Right --- FR
Front Center --- FC
Low Frequency --- LF
Back Left --- BL
Back Right --- BR
这6个通道根据应用不同，其中一个或多个通道来组合排布应用在不同的场所[2]。
3杜比与微软标准兼容[4]
通过对杜比和微软5.1声道数据排布标准解析，可以看出这二个标准在声道排布有点差别，以5.1通道为例：
杜比标准5.1通道排布顺序如下，这些数据是按通道排布顺序交叉存放(通道名字统一到微软标准):
SPEAKER_FRONT_LEFT, SPEAKER_FRONT_CENTER, SPEAKER_FRONT_RIGHT, SPEAKER_SIDE_LEFT (Surround Left), SPEAKER_SIDE_RIGHT (Surround Right), SPEAKER_LOW_FREQUENCY.
微软标准5.1通道排布顺序如下，这些数据是按通道排布顺序交叉存放:
SPEAKER_FRONT_LEFT, SPEAKER_FRONT_RIGHT, SPEAKER_FRONT_CENTER, SPEAKER_LOW_FREQUENCY, SPEAK ER_SIDE_LEFT, SPEAKER_SIDE_RIGHT.
当使用默认多通道排布，AC3解码和WMA Professional解码器就能不共用同一硬件设备，因为这二个标准在多通道音频排布不致。如整个解决方案以DOLBY 5.1通道排布设计的，以一个音频数据块(6 Samples)来说，Sample1是SPEAKER_FRONT_LEFT对应硬件输出接口SPDIF1; Sample2是SPEAKER_FRONT_CENTER对应硬件输出接口SPDIF2; Sample3是 SPEAKER_FRONT_RIGHT对应硬件输出接口是SPDIF3; Sample4是SPEAKER_SIDE_LEFT对应硬件输出接口SPDIF4; Sample5是SPEAKER_SIDE_RIGHT对应硬件输出接口SPDIF5; Sample6是SPEAKER_LOW_FREQUENCY对应硬件接口SPDIF6.此时，将来符合微软多通道排布标准的音频数据在这同一设备上播放时，SPDIF接口就会输出错误逻辑的音频数据，原本应该输出 SPEAKER_FRONT_CENTER音频数据的SPDIF2接口就会输出SPEAKER_FRONT_RIGHT音频数据；原本应该输出SPEAKER_SIDE_LEFT音频数据的SPDIF4接口就会输出SPEAKER_LOW_FREQUENCY. 不同标准多通道排布差异问题解决方法往往是通过解码器软件设计:首先设定各个硬件音频数据输出接口，然后通过软件去改变多通道音频数据交叉排布顺序：
如硬件接口排布按微软标准来：SPDIF1 --- SPEAKER_FRONT_LEFT;
SPDIF2 --- SPEAKER_FRONT_RIGHT;
SPDIF3 --- SPEAKER_FRONT_CENTER;
SPDIF4 --- SPEAKER_LOW_FREQUENCY;
SPDIF5 --- SPEAKER_SIDE_LEFT;
SPDIF6 --- SPEAKER_SIDE_RIGHT
如要在同一硬件设备上兼容AC3解码器的输出，就必需要改变解码器的PCM数据输出的排布.在软件设计时就是通过输出指针来改变多通道数据交叉存放的顺序。
微软多通道音频数据排布顺序的改变可以通过Channel Mask来实现，详细可以参见文献[2]。
4结论
多通道音频数据的应用已由传统家庭影院扩展到手持移动终端设备如智能手机，且一台设备往往不止支持一种多通道标准协议的音频格式。该文详细解析了杜比和微软多通道音频数据排布的差异，在此基础上给出解决这种标准差异兼容的方法，有利于多通道音频应用中的软件和硬件设计。
参考文献:
[1] AC3 Codec specification document --- Digital Audio Compression Standard (AC3)[Z].
[2] WMA Professional 10.0 specification document --- An Overview of Windows Media Audio Professional Decoding[Z].
[3] Multiple Channel Audio Data and WAVE Files[EB/OL].http://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/gg463006.aspx.
[4] VisualOn Inc: Enabling a high-quality multimedia experience across the connected device ecosystem[EB/OL].www.visualon.com.
[5]刘品-博客园[EB/OL].http://www.cnblogs.com/huaping-audio/.
关键词:多通道；杜比技术；兼容性
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)21-5211-03
随着技术向前的发展，人们对音频的音质要求越来越高，例如高采集率，每个采集点采用24位或32位来量化，通道已由原来2个通道扩展到多通道。目前在多通道音频压缩方面做得好的几个公司有: DOLBY, Microsoft, DTS,还有MPEG中的AAC codec,这些隶属于不同组织形成的音频压缩算法，在多通道默认排布上有些差别，但各个算法中又有相应的接口，使得同一设备上能兼容多种多通道音频压缩算法。
1 DOLBY多通道数据排布标准
DOLBY多通道音频数据排布标准，以5.1 channel AC3 decoder为例，DOLBY其它的技术，如EAC3,可以去参考其技术文档：
AC3数字压缩算法能压缩1至5.1通道的PCM数据，得到32kpbs至640kpbs码流。0.1 channel是一超低音频通道。AC3基本算法框架如图1[1]。
图1 DOLBY AC3编解码器的架构图
从图1中，我们可以看出当AC3有6个通道数据时，其实6个通道数据输出的默认顺序是:左通道，中通道，右通道，左环绕通道，右环绕通道，低频通道。所以在产品的硬件应用时，必须保证软件的输出与硬件设备声道定义的一致。
AC3音频编码模式:
MODE10: Center Channel
MODE20: Left Channel, Right Channel
MODE30: Left Channel, Center Channel, Right channel
MODE21: Left Channel, Right Channel, Mono Surround Channel
MODE31: Left Channel, Center Channel, Right Channel, Mono Surround Channel
MODE22: Left Channel, Right Channel, Left Surround Channel, Right Surround Channel
MODE32: Left Channel, Center Channel, Right Channel, Left Surround Channel, Right Surround Channel如果低音特效频道打开的，各种模式下都是加在最后。如MODE10：Center Channel, LEF Channel.
2微软多通道数据排布标准
Microsoft Multimedia方面也有很多自己的编解码器，如Windows Media Audio(WMA), WMA professional profile就支持多通道，因此Microsoft也有自己的多通道音频数据排布的标准.
WMA编解码有以下三大类Profile: WMA standard, WMA professional, WMA Lossless. WMA standard最多支持二个通道的音频数据，WMA professional和Lossless最高会支持到8通道。多通道存在的情况下就存在多个通道输出排布的问题，在这仍然以5.1通道来说明Microsoft Multimedia多通道音频数据排布的标准。
Microsoft Multimedia 5.1 channels命名如下[3]:
Front Left --- FL
Front Right --- FR
Front Center --- FC
Low Frequency --- LF
Back Left --- BL
Back Right --- BR
这6个通道根据应用不同，其中一个或多个通道来组合排布应用在不同的场所[2]。
3杜比与微软标准兼容[4]
通过对杜比和微软5.1声道数据排布标准解析，可以看出这二个标准在声道排布有点差别，以5.1通道为例：
杜比标准5.1通道排布顺序如下，这些数据是按通道排布顺序交叉存放(通道名字统一到微软标准):
SPEAKER_FRONT_LEFT, SPEAKER_FRONT_CENTER, SPEAKER_FRONT_RIGHT, SPEAKER_SIDE_LEFT (Surround Left), SPEAKER_SIDE_RIGHT (Surround Right), SPEAKER_LOW_FREQUENCY.
微软标准5.1通道排布顺序如下，这些数据是按通道排布顺序交叉存放:
SPEAKER_FRONT_LEFT, SPEAKER_FRONT_RIGHT, SPEAKER_FRONT_CENTER, SPEAKER_LOW_FREQUENCY, SPEAK ER_SIDE_LEFT, SPEAKER_SIDE_RIGHT.
当使用默认多通道排布，AC3解码和WMA Professional解码器就能不共用同一硬件设备，因为这二个标准在多通道音频排布不致。如整个解决方案以DOLBY 5.1通道排布设计的，以一个音频数据块(6 Samples)来说，Sample1是SPEAKER_FRONT_LEFT对应硬件输出接口SPDIF1; Sample2是SPEAKER_FRONT_CENTER对应硬件输出接口SPDIF2; Sample3是 SPEAKER_FRONT_RIGHT对应硬件输出接口是SPDIF3; Sample4是SPEAKER_SIDE_LEFT对应硬件输出接口SPDIF4; Sample5是SPEAKER_SIDE_RIGHT对应硬件输出接口SPDIF5; Sample6是SPEAKER_LOW_FREQUENCY对应硬件接口SPDIF6.此时，将来符合微软多通道排布标准的音频数据在这同一设备上播放时，SPDIF接口就会输出错误逻辑的音频数据，原本应该输出 SPEAKER_FRONT_CENTER音频数据的SPDIF2接口就会输出SPEAKER_FRONT_RIGHT音频数据；原本应该输出SPEAKER_SIDE_LEFT音频数据的SPDIF4接口就会输出SPEAKER_LOW_FREQUENCY. 不同标准多通道排布差异问题解决方法往往是通过解码器软件设计:首先设定各个硬件音频数据输出接口，然后通过软件去改变多通道音频数据交叉排布顺序：
如硬件接口排布按微软标准来：SPDIF1 --- SPEAKER_FRONT_LEFT;
SPDIF2 --- SPEAKER_FRONT_RIGHT;
SPDIF3 --- SPEAKER_FRONT_CENTER;
SPDIF4 --- SPEAKER_LOW_FREQUENCY;
SPDIF5 --- SPEAKER_SIDE_LEFT;
SPDIF6 --- SPEAKER_SIDE_RIGHT
如要在同一硬件设备上兼容AC3解码器的输出，就必需要改变解码器的PCM数据输出的排布.在软件设计时就是通过输出指针来改变多通道数据交叉存放的顺序。
微软多通道音频数据排布顺序的改变可以通过Channel Mask来实现，详细可以参见文献[2]。
4结论
多通道音频数据的应用已由传统家庭影院扩展到手持移动终端设备如智能手机，且一台设备往往不止支持一种多通道标准协议的音频格式。该文详细解析了杜比和微软多通道音频数据排布的差异，在此基础上给出解决这种标准差异兼容的方法，有利于多通道音频应用中的软件和硬件设计。
参考文献:
[1] AC3 Codec specification document --- Digital Audio Compression Standard (AC3)[Z].
[2] WMA Professional 10.0 specification document --- An Overview of Windows Media Audio Professional Decoding[Z].
[3] Multiple Channel Audio Data and WAVE Files[EB/OL].http://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/gg463006.aspx.
[4] VisualOn Inc: Enabling a high-quality multimedia experience across the connected device ecosystem[EB/OL].www.visualon.com.
[5]刘品-博客园[EB/OL].http://www.cnblogs.com/huaping-audio/.