A. 杜比定向逻辑杜比定向逻辑解码器(图)
DOLBY SURROUND PRO-LOGIC解码器是一种创新技术,它提升了杜比基本解码器的性能。传统的固定矩阵被自适应矩阵所取代,适用于前三后二的音箱布局,其中增加了独立的中置音箱。这一改进显著提升了音质分离度,可达25至30分贝,解决了杜比环绕声系统的一些常见问题。目前,DOLBY定向逻辑解码器在音频领域应用广泛。
图1所示的DOLBY定向逻辑解码器工作原理灵活,即使在没有中置音箱的情况下,它能够通过幻象模式(Phantom)提供叁前(左中右)信号,进入Dolby 3Stereo模式,增加了系统的适用性。然而,值得注意的是,尽管如此,它本质上仍属于4-2-4模拟环绕声系统,两个后置音箱播放的是同一单声道环绕声信号,且主要限于7kHz以下的信号范围。此外,解码过程可能会丢失部分真实信号,影响声场的自然再现。
为弥补这些缺陷,杜比实验室继续研发,推出了杜比AC-3系统,旨在提供更自然的声场体验。图2展示了杜比定向逻辑系统的工作方式及其局限性。
杜比定向逻辑即在杜比环绕声的基础上增加了一个前方中置声道,以便将影片中的对白锁定到屏幕上。杜比定向逻辑是目前所有AV功放上最常见到的环绕音效模式,它是特别针对Dolby Surround作译码处理,专门用来作为改善家用AV系统中央对白定位所开发出的设计。
B. 杜比AC-3AC-3编解码技术
AC-3是由AC-1和AC-2发展而来的多通道编码技术,继承了AC-2中的多种特点,如窗函数处理、指数变换编码、自适应比特分配等,并在此基础上新增了立体声多声道编码技术策略的coupling和rematrix算法。其目标是在保持音质的情况下,以低码率实现高效率的音频编码。
AC-3编码过程分为几个步骤。首先,利用TDAC滤波器将时域内的PC取样数据转换为频域内的变换系数序列。这些系数以二进制指数形式表示,构成信号的大致频谱,即频谱包络。接着,根据频谱包络和遮蔽的线性相关性来决定尾数的比特分配。采用的自适应比特分配技术包括前/后向混合、公共比特池等,确保了有限码率在各声道和不同频率分量间的合理分配。在对尾数进行量化时,引入抖晃处理,通过伪随机数生成器保证不同平台下结果的一致性。
编码后,以六个块的频谱包络、粗量化的尾数以及相应参数组成AC-3数据帧格式,连续帧构成数码流输出。在选择时域变换到频域的块长度时,长块(512个样值点)和短块(256个样值点)被定义,以满足不同信号的处理需求。长块有助于提高频率分辨力和编码效率,而短块则适应快速变化的信号,确保良好的时间分辨力。
AC-3采用基于改良离散余弦变换(MDCT)的自适应变换编码(ATC)算法。MDCT变换被定义在AC-3标准中,实际中采用N/4点的快速傅立叶变换(FFT)及其预和后FFT调整,以实现N点的IMDCT变换。ATC算法考虑了听觉遮蔽效应,通过划分滤波器组来保证临界频带外的噪声衰减,使时域和频率内的噪声保持在遮蔽阈值以下。
在AC-3的比特分配技术中,采用了前向和后向自适应方法。前向自适应在前端编码过程中使用听觉模型计算比特分配,虽然提高了编码效率,但需占用部分有效比特。后向自适应则不占用有效比特,但在解码器中计算比特分配,可能增加了解码器的成本。AC-3采用混合前向/后向自适应比特分配,以平衡码率和成本。
AC-3解码器的原理是逆向过程,包括同步、分离数据、产生比特分配信息、反量化尾数、恢复变换系数、变换到时域以及输出重建的PCM样值信号。AC-3利用人耳的感官模型,针对不同性质的信号采取有效算法,实现了音质和码率的平衡。
AC-3是全球数字电视系统的重要标准,已被广泛采纳,包括美国、欧洲和DVD系统。随着我国数字电视系统的推广,AC-3技术的应用前景可期。
杜比数字AC-3(Dolby Digital AC-3)是杜比公司开发的新一代家庭影院多声道数字音频系统。杜比定向逻辑系统是一个模拟系统。它的四个声道是从编码后的两个声道分解出来的,因此难免有分离度不佳、信噪比不高,对环绕声缺乏立体感,并且环绕声的频带窄等缺点。AC(Audio Coding)指的是数字音频编码,它抛弃了模拟技术,采用的是全新的数字技术。