您了解Dolby AC-3吗?

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自从DVD问世以来,作为DVD音频编码方式的Dolby AC-3逐渐为人所知。Dolby AC-3又称Dolby digital,即杜比数字环绕声,它有六个独立的声道:左、中、右、左环绕、右环绕和超重低音,其中超重低音的频响为20~120Hz,其余均为20Hz至20kHz,故称为5.1方式。AC-3最早于1992年应用于电影,其后于1994年用于美国的DBS系统,1995年初用于LD,后被选入DVD方案,与NISC制配套,是一种先进的多声道音频编码方式。在此之前杜比实验室已发展了若干种家用音频编码方式,包括Dolby Surround、Dolby SurroundPro-logic等,已占有了相当的市场份额。 Dolby Surround有左、右、环绕三个声道, Dolby Surround Pro-logic在其基础上又增加了一个中央声道,但它们采用的都是模拟技术,环绕声为单声道,带宽不足7kHz,且声道分离度较低,营造声场效果不够理想。新的编码方式不仅要有更好的表现,还要能兼容原有的编码方式。

AC-3的意思是“第三种音频编码”(Audio Coding No.3),是从AC-1、AC-2演化而来的第三代感知编码方案(Perceptual Coding),也是一种用于多通道数字音频的感知编码方案。AC-1造价较低,用于DBS、卫星通信及数字有线广播,数据速率每声道220~325kb/s;AC-2用于专业音频传输,如电视演播室与发射台间的信号传输,数据速率每声道128/192kb/s。对于数字音频,采样频率越高则音质越好,但数据量越大,音频编码压缩就是为了减少数据,降低数据速率。AC-3编码的目的是在不损害音质的前提下采用尽可能低的数据速率,它的依据是人的听觉掩蔽效应,即一个较响的声音可以掩盖相近频率较弱的声音,一个声道的声音效响,则其它声道较弱的声音将被掩盖。将每个声道的整个频率范围划分成若干个窄频段,分别进行编码,则一个频段内较强的声音将掩盖相邻频率或其它声道同频段较弱的声音,再应用比特分配技术,根据听觉掩蔽模型对不同频段、不同声道依其声音强弱分配采样比特率,对较强的声音采用较高的采样率,其信噪比高,音质良好,而较弱的声音采样率低,信噪比低,但因被较强的声音掩蔽,人耳听不见,故总体的音质仍很好,但数据量大大减少了。AC-3的数据率可低至32kb/s,也可高至640kb/s,通常5.1声道采用384kb/s,两声道立体声采用192kb/s。

AC-3系统由于5个声道都是全频带的,因而音响效果很好,其声场的深度、定位、现场感都好于其它系统。AC-3还有很大的灵活性,采用相应的解码器可从5.1声道的AC-3比特流中分别解出5.1声道数字环绕声、4声道杜比定向逻辑环绕声、两声道立体声及单声道信号(见附图),即对现有系统有良好的兼容性。AC-3还可以在解码时对节目的动态范围加以压缩或扩展,以适应不同的听音环境;对信号的低频下限进行控制以适应不同的扬声器;以及在不同节目切换时保持输出电平的稳定。

图1
图1 🔍原图 (928×652)

AC-3的应用领域广泛,目前采用AC-3的有LD、DVD、DTV(数字电视)、HDTV、DBS、DCTV(数字有线电视)、DVC(数字录像机)、DAB(数字音频广播)等。Dolby AC-3不只是一个孤立的系统,其比特率和声道数可方便地扩展或压缩,以适应不同的领域的要求,且可用DSP技术较经济地制成各种应用IC,其编解码的算法也留有发展的余地,因而具有广阔的发展前途,它代表了数字音频编码技术的发展方向。(吴一)