(探讨高清音频的格式与输出.docVIP

随着大家生活水平的日益提高和高清平板电视的普及，享受高清影视已经开始成为不少家庭用户的潜在需求。但是值得注意的是，欣赏高清并不仅仅是在视觉方面，听觉方面的享受也同样重要。高清视频里的音频有哪些种类？高清播放设备如何将音频正确输出？成为不少新手家庭用户面临的问题。 ??????? 高清，顾名思义就是高度清晰。但这个清晰包含两层意思，第一是视觉上的清晰，第二是听觉上的清晰，本期我们谈谈听觉清晰。要想更好地欣赏高清影片带来的震撼效果，正确的音频选择与输出必不可少。在讨论具体如何输出音频之前，大家必须先了解一些基础知识：高清影片中，常见的音频种类有哪些？它们的差别在哪里？ 什么是音频码率 ??????? 首先我们要介绍的是关于LPCM音频码率的演变和概念。LPCM是一种不经过压缩的录音技术，概念上等效于wave文件，不需要运算解码，就可以直接输入功放进行DA转换。描述LPCM音轨规格，包括采样频率、采样精度和声道数，采样频率包含44.1kHz、48kHz、96kHz和192kHz，频率越高，还原高频信号和丰富谐波的能力就越强，采样精度包括16bit和24bit，精度越高保真和信噪比越高，动态范围也更宽。 图1 传统的杜比认证标识 ??????? LPCM音轨由于码率和体积较大，数据量可以高达数GB，所以在CD和DVD时代一般只是用在两声道的音乐碟中。其中CD唱片的采样精度是16bit，采样频率是44.1kHz。所以其LPCM音轨码率就是16×44.1×2=1411Kbps。DVD唱片的采样频率是48kHz，因此两声道的LPCM音轨码率就是16×48×2=1536Kbps。当音频技术演进到多声道时，新一代的LPCM音轨升级到LPCM 5.1音轨，其码率变为是16×48×6=4608Kbps，容量又提升了三倍。随后，当影片音频采取更精确的24bit采样精度，96kHz采样频率时，如果仍然保持5.1声道，那么LPCM音轨码率将提升至24×96×6=13824Kbps。即使是48kHz采样，一条5.1声道的LPCM音轨容量就已经高达16GB，完全无法用在DVD碟片上。 图2 传统的DTS环绕认证标识 ??????? 所以，在DVD时代，我们听到的音轨普遍采用Dolby DD5.1有损压缩方式，虽然看上去仍是采用了48kHz/16bit的标准，但输出音轨码率一般会降至448Kbps。也就是说，相对于上面提到的LPCM 5.1声道源码输出，数据量压缩为原来的10分之一。而如果采取DTS有损压缩方式，如果输出码率是768Kbps（玩家术语称为半码DTS），如果输出码率是1536Kbps（称为全码DTS），相当于数据量大约压缩到原来的六分之一和三分之一。 数字环绕声音的格式 ??????? 前面我们谈到，DVD时代的数字环绕音频格式是以Dolby Digital和DTS为主导。当进入高清时代以后，音频格式也有相应的升级，人们希望追求无损的音频，享受更“原汁原味”的音效体验。但是，如果使用LPCM源码输出，存在以下问题：首先，LPCM是不变码率的格式，也就是说它从头到尾没有任何节约的空间。其次，受限于带宽，S/PDIF和同轴接口都只能传输2声道的LPCM音频，多声道的LCPM需要通过HDMI接口传输，所以用户需要有HDMI接口的功放才能将无损的音频输出。在现实市场上，不少第一代HDMI接口功放也可满足这一要求，可以接收多声道的LPCM音轨信号。 图3 杜比最新的高清音频认证标识 ??????? 目前新一代高清影音碟片已经被SONY公司开发的Blu-ray碟片所垄断。Blu-ray碟片包含的高清数字音频环绕技术通常有两种规格：Dolby TrueHD和DTS-HD MA。这两种音频格式都是新一代无损压缩技术，声道数起点为7.1，未来可扩展到13.1（当前蓝光光盘将最大的声道数限制在7.1）。 图4 DTS最新的高清音频认证标识 ??????? Dolby TrueHD是杜比专为高清影碟开发的无损压缩音轨格式，最高可支持八个分离的24bit/96kHz的全频带声道，在蓝光影碟中的码率最高为18Mbps。杜比宣称这也是100%无损的音频格式，它除了比同规格LCPM略微节省带宽外，还加入了对人物对白和整体音量的控制等功能，实现诸如如夜间影院等模式。不但如此，它的内核还带有一条640Kbps码率的AC3 5.1音轨数据，让用户连接老功放时，也能通过光纤传输实现5.1音效输出。 图5 新一代有损压缩的杜比DD+标识 ??????? DTS-HD其实不止一个规格，其中的DTS-HD Master Audio才是无损压缩音轨格式，DTS宣称它是“bit for bit”地完整再现录音母带效果，它在蓝光影碟中最高码率可达24.5Mbps。DTS-HD内核