探讨高清音频的格式与输出

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44.1kHz48kHz96kHz192kHz,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16bit24bit,精度越高保真和信噪比越高,动态范围也更宽。

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CDDVD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=1411KbpsDVD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×电池盖帽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。

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 DigitalDTS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,物料周转箱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音频编解码芯片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。

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 TrueHDDTS-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)。

嫁接刀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。

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24.5MbpsDTS-HD内核同样带有1.5Mbps码率的DTS 5.1汽车门板音轨数据,因此也可以通过S/PDIF传输到老功放实现5.1音频输出。登船梯

6 新一代有损压缩的DTS-HD HR标识
        杜比和DTS还推出了新一代有损压缩音轨——Dolby Digital PlusDTS-HD High Resolution
Audio。前者可简称为DD+或者Eac3,在蓝光影碟中最高码率为1.7Mbps。后者可简称为DTS-HD
HR,在蓝光影碟中最高码率为6Mbps,两者均可实现7.1声道环绕音效,同时也带有AC3或者DTS 5.1的音轨数据,具备向下兼容性。DD+DTSHD HR在正式的蓝光碟中比较少见,发行商一般不愿意因为使用有损压缩音轨而失去顾客。但在网络流传的各种Rip版本视频中,这类有损压缩格式就比较常见了。
如何实现高清音频输出
        了解了音频的格式,下面我们再来谈谈如何实现Dolby TrueHDDTS-HD的输出与回放。作为杜比和DTS的新一代主打音频格式,这两种编码是需要经过解码才能转换输出的,其中涉及到音频解码的授权和专利费问题。


7次世代功放(上)的前面板有新的标识,早期的AV功放没有
        之前的旧型号AV功放只能解码DVD时代的Dolby DigitalDTS音频,新一代格式需要次世代的功放才能解码。也有很多高清播放机没有通过认证,无法提供解码(特别是DTS系列格式)。只有电脑可以通过不同的软件较好地兼容各种格式的高清音频。


8 次世代功放(上)的后部接口有HDMI输入输出,早期的AV功放没有

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