Article

1 - CODAGE DE SOURCE

2 - FORMATAGE DE TRAME

3 - PROTECTION DES DONNÉES

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE6142 v1

Radio numérique - Codage source, formatage de trame, protection des données

Auteur(s) : Jean-Noël GOUYET, Sylvie KALINOWSKI

Date de publication : 10 août 2013

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RÉSUMÉ

Cet article se propose d'évoquer les perspectives d'évolution d'une radio qui serait exclusivement numérique. Sont ainsi décrites les fonctions techniques qui ont permis le développement des systèmes de radio numérique : le codage de source avec d'abord le codec audio MUSICAM, puis ensuite le très performant MPEG-4 HE-AAC ; le formatage de conteneurs de transport en trames avec le multiplexage des composantes et des services ; la protection des données avec les codes-détecteurs d'erreurs associés à l'entrelacement.

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ABSTRACT

Digital radio - Source coding, formatting, data protection

This article presents the prospects for an exclusively digital radio. It describes the technical functions which allowed for the development of digital radio systems: source coding with the MUSICAM audio codec and then the highly efficient MPEG-4 HE-AAC; frame formatting with component and service multiplexing; data protection with error-detection and correction codes associated to interleaving.

Auteur(s)

  • Jean-Noël GOUYET : Ingénieur-formateur et consultant en techniques et systèmes numériques radio-télévision et multimédia - Ancien chargé d'études à la Direction de la recherche de l'INA (Institut national de l'audiovisuel)

  • Sylvie KALINOWSKI : Responsable de la filière de formation Transmission – Diffusion à INA Expert

INTRODUCTION

A l'heure où le numérique supplante l'analogique dans toutes les techniques de transfert des images et des sons, le secteur de la radiodiffusion sonore constitue un cas un peu particulier, dans la mesure où les deux modes semblent avoir trouvé un état d'équilibre dans la cohabitation. Ayant fait le pari que l'analogique ne peut perdurer devant la poussée inéluctable du numérique, les auteurs proposent d'ouvrir un dossier mettant en avant les perspectives relatives d'évolution d'une radio qui serait exclusivement numérique.

Ce dossier, concernant uniquement le dernier segment d'une chaîne de production/distribution de radio, qui va d'un point d'émission au terminal de réception, est composé de 4 articles :

  • le [TE 6 140] rappelle, après un rapide historique de la radio, les plateformes techniques et réseaux utilisables pour la radio analogique puis numérique. Il présente ensuite un bref panorama des systèmes techniques développés pour la diffusion ou la transmission de la radio numérique et compare leurs différentes utilisations suivant les plateformes de distribution ;

  • cet article [TE 6 142] consacré aux principales techniques communes aux différents systèmes de radio numérique : le codage de source audio (en particulier MPEG-4 HE-AAC), le formatage de trame et le multiplexage, la protection des donnés qu'assurent la détection-correction des erreurs et l'entrelacement. La modulation numérique OFDM est présentée dans l'article associé [TE 6 143] ;

  • le [TE 6 150] détaille le premier standard de diffusion développé, le DAB (Digital Audio Broadcasting) et sa 2e génération le DAB+, ainsi que le T-DMB (Terrestrial – Digital Multimedia Broadcasting), dérivé du DAB, mais s'élargissant à la diffusion de la vidéo vers les mobiles ;

  • le [TE 6 154] expose d'autres systèmes de diffusion de radio numérique via d'autres plateformes techniques et réseaux :

    • DRM (Digital Radio Mondiale) et DRM+, solution numérique de remplacement de la radio analogique AM et FM,

    • la HD Radio en diffusion simultanée (simulcast),

    • la radio par satellite,

    • la radio intégrée à la diffusion DVB (Digital Video Broadcasting),

    • la distribution de la radio via les réseaux télécoms, en particulier l'Internet et les réseaux vers les mobiles.

La figure 1 illustre les principales « briques de Lego » fonctionnelles d'un système de radio numérique :

  • le codage de source de l'information distribuée (§ 1) :

    • de l'audio – le codage consiste à utiliser un format de compression pour réduire le débit, soit MPEG-1/-2 Audio Layer 2, soit de plus en plus MPEG-4 Audio HE-AAC,

    • des données (textes),

    • éventuellement des images fixes et/ou de la vidéo ;

  • le formatage de l'information pour sa transmission structurée et sécurisée dans des formats-conteneurs de transport (imbriqués comme des « poupées russes ») comprenant essentiellement :

    • le multiplexage des différentes composantes d'un service radio, de plusieurs services radio (ou non), des métadonnées associées et des informations de service (§ 2),

    • la protection des données, consistant en l'ajout d'un (ou plusieurs) code(s) détecteurs-correcteurs d'erreurs, associés à d'autres mécanismes (entrelacement des données), qui joueront leur rôle en aval de la transmission, c'est-à-dire après démodulation et avant décodage de l'audio (§ 3) ;

  • la modulation numérique la plus adaptée au canal de transmission [TE 6 143].

Les diverses techniques utilisées pour réaliser chacune de ces fonctions sont présentées dans les quatre parties de cet article.

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KEYWORDS

audio codec   |   source coding   |   audiovisual & multimedia   |   broadcasting   |   multimedia   |   multiplexing   |   data protection

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6142


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DEHERY (Y-F.) -   Le codage du son numérisé. Les spécifications, la technique de compression du son utilisée et sa qualité de restitutior.  -  CCETT Rennes, janv. 1992.

  • (2) - STOLL (G.), DEHERY (Y-F.) -   High Quality Audio bit-rate reduction system family for different applications.  -  Proceedings of IEEE International Conference on Communications, p. 937-941, avr. 1990.

  • (3) - STOLL (G.) -   New developments of MPEG-2 Audio IRT,  -  AES UKDAB Conference, pp. 33-45, 2-3 mai 1995.

  • (4) - MELTZER (S.), MOSER (G.) -   Coding Technology – MPEG-4 HE-AAC v2. Audio coding for today's digital media world.  -  EBU Technical Review, janv. 2006 http://www.tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_305-moser.pdf

  • (5) - FUCHS (H.), KORTE (O.), HILPERT (J.), FRAUNHOFER IIS -   Digital Broadcasting with MPEG Surround.  -  EBU Technical Review, Q3 (2009) http://www.tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_2009-Q3_MPEG_Fraunhofer.pdf

  • ...

NORMES

  • Information technology – Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,5 Mbit/s – Part 3 : Audio http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=22412 - ISO/IEC 11172-3 - 1993

  • Information technology – Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 3 : Audio http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=22991 - ISO/IEC 13818-3 - 1995

  • Information technology – Generic coding of moving pictures and associated audio information – Part 7 : Advanced Audio Coding (AAC) http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=25040 - ISO/IEC 13818-7 - 1997

  • Information technology – Coding of audiovisual objects – Part 3 : Audio http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=25035 - ISO/IEC 14496-3 - 1999

  • Information technology – MPEG audio technologies – Part 1 : MPEG « Surround » as part of the MPEG-D standard http://idfrancetv.fr/audio/codecs-audio/mpeg-surround// - ISO/IEC 23003-1 -

  • Radio Broadcasting Systems ; Digital Audio Broadcasting (DAB)...

ANNEXES

  1. 1 Annuaires

    1 Annuaires

    • EBU (European Broadcasting Union) http://www.ebu.ch

    • ETSI (European Telecommunications Standards Institute) http://www.etsi.org

    • IEC (International Electrotechnical Commission) http://www.iec.ch

    • ISO (International Organization for Standardization) http://www.iso.org

    • ITU-R (International Telecommunication Union – Radiocommunication sector) http://www.itu.int/ITU-R

    • MPEG Surround http://idfrancetv.fr/audio/codecs-audio/mpeg-surround/

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