敢问天下谁人争锋？次世代音频全解析

    目前，随着高清电影的风靡，越来越多的朋友迷上了高清，首当其冲的就是高清视频的画质表现，得益于丰富的细节表现，只要显示设备不是瓶颈，甚至画面表现力比电影院还要好。喜欢高清视频的朋友应该都了解，目前一部完整HDTV大片的体积大概在30-40GB之间，实际码率为20Mbps至40Mbps不等，但是很多人往往过分注重视频画质而忽视了音频流的音质，您有没有想过新一代“高清”音频的码率都有可能超过40Mbps。

画面表现力震撼的2160P

    要谈高清音频，我们不能不提两大音频标准的制定者-DTS和Dolby。作为和DVD同步推出的DTS，目前已走向末路，其码率在高清时代已经不能满足发烧友的需求，而DTS公司跟上时代脚步，已推出了次世代音频格式。

    而和DTS公司齐名的杜比公司也不甘示弱，也推出了自己研发出的次世代音频格式。

    下面笔者就来简单介绍下次世代音频的格式，分析下各种音频格式的优劣以及相互的关系。为大家的高清之旅指个路。

一 杜比数字技术（Dolby Digital）

    杜比数字是一种非常成熟的，并具备多种音频编/解码能力的尖端技术。杜比数字技术能传输单声道、立体声（两声道）、或者多达5.1声道的环绕声（分离式*多声道音频）。在HD的世界里，我们当然不能容忍单声道和两声道（DD2.0）。我们来看看5.1环绕声的历史吧，1994年12月27日，日本先锋公司宣布与美国的杜比实验室合作研制成功一种崭新的环绕声制式，并命名为“杜比AC-3（Dolby Surround AudioCoding-3）”。1997年初，杜比实验室已正式将杜比AC-3环绕声改称为杜比数码环绕声（Dolby SurroundDigital），简称为DolbyDigital。为了将立体环绕多声道的声音讯号存入电影软片，大量的声音必须被压缩录制，透过AC-3的音效处理，DolbyDigital共有5.1个声道：前左、前右、中间、左后环绕、右后环绕5个声道，而“.1”是指分离的低频效果声道（20-120赫兹），通常称作LFE声道。DolbyDigital目前被美国数字电视广播系统使用（hdtv啦），也是DVD影片(DVD-Video)所使用的标准声音格式。所以说AC3就是DD5.1的前身啦。我们再来看看它的效果，关于DD5.1数据的流量，两声道是192Kbps（大约是未压缩数据的1/8大小）；5.1声道的数据流量是384Kbps～448Kbps，最高可提升到640Kbps，数据的流量(下面用码率代替)越大代表压缩的比例越小，音质也就越好，可听到的细节也会更多。记下这个数值哦，这是PK的重要因素。

二 杜比数字环绕声EX（Dolby Digital Surround EX）

    原本是杜比实验室与卢卡斯电影公司于1998年10月共同为电影院还音系统开发成功的一种6.1声道数字环绕声制式。原来的杜比数字(DolbyDigital)只有左环绕和右环绕两个环绕声道，杜比数字环绕EX在杜比数字(DolbyDigital)基础上加入了第三个环绕声道，位置在原来左环绕和右环绕中间。这样，杜比数字环绕声EX（Dolby DigitalSurroundEX）就具有左、中、右、左环绕、右环绕、后环绕一共6个声道，加上分离出来的低音声道，原来的5.1声道就变成6.1声道，因此，DolbyDigital SurroundEX实际上是6.1声道系统。杜比数字环绕EX的优势在于它包含了更真实的从头顶或身边飞过的效果，具有更稳定的声像衬托电影氛围及音乐，使无论是影院还是家庭欣赏都具备更和谐的环绕效果。电影胶片上的环绕EX声轨中所附加的后置环绕声信息以矩阵编码方式编码在传统的杜比数字5.1声轨通常都有的左、右环绕声道上。这用软件的方式实现了虚拟的6.1声道，但要注意它的片源信号应该还是5声道的。

 三 杜比数字+技术（Dolby Digital Plus、DD+）

    高清图像的完美伴音，杜比数字+技术是专为所有的高清节目与媒体所设计的下一代音频技术。它的编码效率能够满足将来的广播需求，并且具有强大的功能与灵活性，能够实现即将到来的高清娱乐体验的全部音频潜力。杜比数字+技术建立在杜比数字技术的基础之上，杜比数字技术是全世界DVD和高清广播节目的多声道音频标准。
新特性：

3.1：声道数与节目数的扩展——可以处理多达7.1个声道的音频节目，并支持在一个已编码比特流中携带多个节目。这个声道扩展和上面的声道扩展方式应该有本质不同，是声音源的声道扩展，而不是虚拟的。
3.2：码率最高可达6Mbps。 在HD DVD中码率至少为3 Mbps，在Blue-ray光盘中码率最高为1.7 Mbps。这里码率就是上面说的数据流量
3.3：获选为HD DVD的强制性音频标准，以及Blue-ray光盘的可选音频标准。
3.4：可以传输7.1声道以上更高品质的音频，码率高达6Mbps。注意"以上"这两个字，网上有些文章说最多应该是13.1声道，现在无法验证。个人感觉它应该是将13.1声道的音频源用7.1声道的方式放出来。

四 杜比TrueHD技术（Dolby TrueHD）

    杜比®TrueHD是专为高清光盘媒体所开发的下一代无损压缩技术。该技术所提供的较好音频与清晰度最高的录音棚母带毫无二致，让下一代光盘给你带来真正的高清娱乐体验。配合高清晰度的影像，杜比TrueHD技术能够提供前所未有的家庭影院体验，让您能够享受与高清晰度图像一样令人惊叹的声音。注意"无损压缩"这个词哦，这应该是它的主打词了，是不是让我们想起APE呢。
新特性:
4.1：100％无损的编码技术。
4.2：码率高达18 Mbps。
4.3：支持多达八个分离式24比特/96 kHz全频带声道。
4.4：获选为HD DVD的强制性音频标准，以及Blu-ray光盘的可选音频标准。
4.5：杜比TrueHD技术可以支持八个（7.1）以上的声道。 HDDVD和Blu-ray光盘当前将其最大的声道数目限制在八个。这个说明什么呢，这么大的口气，个人感觉这个东西应该是真正的13.1声道了，想想你的影音房里的音箱吧。

    DTS是“Digital Theatre System”的缩写，是“数字化影院系统”的意思，DTS总公司位于美国加州的洛杉矾。

    DTS公司推出了多种声场技术，其中DTS DigitalSurround是最广为流传的一种，属于5.1声道系统，人们通常说的DTS技术，或者DTS环绕，一般就是指DTS DigitalSurround。DTS采用CAC方式工作，和DolbyDigital一样也属于利用心理声学原理来对声轨进行编码的有损的数字压缩技术。DTS分左、中、右、左环绕、右环绕5个声道，加上低音声道组成5.1声道，这一点和杜比数字相同。但DTS在DVD中标准的数据流量为1536kbps(又叫全码DTS，以前在HDTV中我们还能看到很多768kbps的半码DTS)，而DolbyDigital的数据流量是384Kbps～448Kbps，最高可提升到640Kbps，显然相比之下DTS具体更高的数据流量，也就具有更低的数字压缩比。数据压缩比越低，占用的记录空间越大，但其重放音质就有可能越好，加之DTS采取高比特、高取样率等措施，使之对原音重现的追求上就更进了一步，因此DTS被很多人认为比Dolby Digital具体更好的效果。这里头又有码率了，看看开始PK了。

二 DTS ES

    DTSES是在5.1声道的DTS环绕基础上增加了中置后环绕声道，组成左、中、右、左环绕、右换、和后环绕的6声道系统，加上低音声道，称之为6.1声道，和Dolby Digital surroundEX是相同的。这种音频我们是常见的，目前高清视频文件里经常带有这种音频格式。

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    DTS则分为DTS ES Matrix和DTS ES Discrete两种。最初的DTS ES系统是以与Dolby DigitalEX相似的矩阵式（Matrix）来工作的。矩阵式6.1扩展式环绕声由于增加了一路后中置环绕声，其环绕声场的现场感效果比起5.1声道环绕声有明显改善，但因为采用的是矩阵方式来增加后中置环绕声，其效果就尤如Dolby DigitalEX方式中增加一路环绕声时一样，声道间分离度差，声场定位感不强，有模糊感。后来，由于市场竞争的需要，同时也为了追求更好的环绕音效，DTS公司推出了DTS ES Discrete系统，但是目前DTS ES Discrete还很少被采用。DTS ES Discrete比DTS ESMatrix效果更好，它在DTS环绕声道中多一个独立音轨（就是是在母带的5.1声道核心区域之外，再附加一个独立的延伸区域）。DTS ESDiscrete是真正的6.1声道系统，它从制作、编码到最后解码都是完全按独立的6.1声道进行，所以会有更好的分离度效果。而DTS ESMatrix和Dolby DigitalEX都是建立在5.1声道的基础上，通过矩阵编码产生的第三个环绕声道，因此被很多人认为它们不是真正的6.1声道，只能算是5.1构架下的6.1声道。此外，对于支持DTS ES解码功能的机器来说，还包含对DTS Neo:6格式的环绕声音效的支持。

    DTS ESDiscrete为了兼容原有的数字5.1系统，在录制这样的DVD过程中，是将增加的后环绕声道信号隐藏到原来的数字5.1声道信号当中，在普通的DTS 5.1声道解码AV放大器中，不会检测到这个隐藏的后中置信号，因此不会影响原来的DTS 5.1声道的解码工作。而新型的具备DTS ESDiscrete声道解码功能的AV放大器电路中，可以检测到这个信号，同时启动6.1解码电路，该隐藏的数字后环绕声道信号就会被还原出来。所以，不论Dolby Digital EX音轨、DTS ES Matrix音轨还是DTS ESDiscrete音轨，都是与原有的数字5.1声道兼容的，不必担心买了6.1音轨的碟放不出来，只是没有新的6.1系统的话，只能按原来5.1音效来欣赏而已。要想知道DVD碟片是否有DTS ES 6.1音效，只要看碟片包装上的标志就知道了，值得注意的是，盗版的DVD中，DTSES音轨并不都能正确制作出6.1标记来让机器识别。

三 DTS-HD

    DTS将DTS-ES独立6.1声道发展到DTS-HD(HighDefinition)，这些格式现己用于下一代数字电影院和Blu-ray及HDDVD上。数字影院系统DTS推出的新编码格式叫DTS-HD。也许你早先听说过DTS在ES6.1声道之后推出过更多声道的DTS++格式，这个DTS-HD就是DTS++的正式注册商标名称。DTS-HD是一套相关联的声学音频编码系统，包含原先的DTS数字环绕声，DTS-ES和DTS96/24，也加有无损压缩技术。但它具有更高的互换性和扩张性，除了兼顾更高音质、更多声道外，还能兼容网络下载内容的互动性。取样频率和声道选取也更加灵活。但依然保持了压缩比例比DD+小的特点，故声音信息损失少、细节更为丰富。

    DTS-HD以7.1声道为起步。支持1.5Mbps以上的高比特率，是现在普通DVD影碟所采用的768kbps的近两倍。取样频率范围从8-192kHz(16/24bit)。最大有32声道的环绕输出，据称格式能支持的独立环绕声道数目是无限制的。DTS-HD的数据流量可以根据声音品质的要求灵活进行转换，对应的音频比特率可以适应从DTS环绕声格式到高品质的无损压缩格式。而且，不管何种格式都能下混合出5.1环绕声和双声道音频。DTS-HD作为数字电影院的标准格式不在这里说了，主要看看在下一代光碟上为家庭影院多声道提供的的音频格式会怎样。DTS-HD的7.1声道是在传统的5.1声道上增加了二个附加声道。就这二个声道就能使新系统的环绕声效果远远高过传统环绕声。第一个好处是声音有更加精确的位置。7.1声道就有能力把近乎完美的声音辐射到整个听音室。使每个人都能有一个良好的座位，并非只有一个“皇帝席”第二个好处是7.1声道有更好的特殊动态效果。由于有了更多的声道和音箱，声音能更正确地定位于听音室各点。特别的效果点，如喷气机在头顶上飞翔、或利箭射向头顶，会使声场更加戏剧化和真实。

    以7.1声道出现的DTS-HD音频也能使你喜欢的音乐更加生动起来。以两个附加声道，艺术家和制作商能戏剧性地“开发”声音的混合方式。每一个乐器和每一种声音都能”定位”进听音室的不同地方。音乐可以混合出把你和乐队一起放入录音棚、与鼓手放在一个台阶或音乐厅的第一排的效果。

    DTS-HD音质之所以好有二个成因，一是本身的编码技术提高，二是硬声道的安排。DTS-HD能编码和解码的DTS格式有三种：DTS-HD主体音频(Master Audio)，DTS-HD高分辨率音频(High Resolution Audio)和DTS数字环绕声(Digital Surround)。可以对付各式各样的最新娱乐要求。

DTS-HD主体音频(Master Audio)

    DTS-HD主体音频能将音频处理得与录音原本1比特对1比特的相同。DTS-HD主体音频处理的音频能达到了超高可变比特率——Blu-ray碟达24。5Mbps和HD-DVD至18。0Mbps。因而能对应音频的全部信息：7.1声道都达到96khz/24bit的取样率和深度，与原来的录音版本完全一样。用DTS-HD主体音频能享受到与艺术家意图严格相同的电影和音乐：清晰、纯正和不让步。

DTS-HD高分辨率音频(High Resolution Audio)

    DTS-HD高分辨率音频(High ResolutionAudio)处理的7.1声道声音与原始声音没有实际上的区别。DTS-HD高分辨率音频处理的音频标准为：Blu-ray碟为6．0Mbps和HDDVD为3。0Mbps。他同样能把7.1声道声音以96kHz/24bit的取样率和量化深度处理。允许内容创造者以高分辨率音频去处理电影上丰富声音，但碟片因空间的限制也许不能再放入DTS-HD主体音频了。

DTS数字环绕声(Digital Surround)

    DTS数字环绕声是家庭影院音频的原始DTS解码格式。与当时的各种相互竞争的音频解码技术相比因其动态范围大和频率响应宽而成为电影伴音的姣姣者，为电影和音乐创造出一个包围的环绕声体验。保留这种格式就能让用户用已有的具有DTS解码能力的播放机去稳定地播放Blu-ray和HD DVD播放机播放DTS-HD编码碟片时输出的音频，欣赏高品质的DTS数字环绕声。也即使得DTS-HD有下兼容能力。

    由于下一代高分辨率光碟比传统光碟有更强大的数据存储和传送能力——Blu-ray碟达24.5Mbps和HD-DVD至18.0Mbps，这个比特流已经快到超过无损音频需要的码率，从而对原录音的每一比特都能一一对应地再生。使音频的7.1个声道与原来的录音版本完全同一，结果是DTS-HD主体音频处理的环绕声声音与原声迹或音乐录音绝对一致。Blu-ray与HD-DVD光碟以DVD5倍的视频分辨率重构电影图像，产生令人震惊的视觉真实感。DTS-HD音频进一步使声音品质能与高分辨率的清晰和鲜活的图像匹配，使电影效果更上一层楼。因为图像只是电影艺术的一半，另一半则是声音的还原。

    DTS-HD音频包括一个7.1声道的音箱布局，让用户从多种音箱布局中根据自己房间的特征和听感要求去选择音箱位置。最终获得惊人的有高分辨率感受的声音，体验到DTS-HD音频提供的高品质多声道声音。电影进一步以声音更加生动起来，象画面一样鲜活，而音乐犹如现场演出。

    DTS是所有新一代光碟的标准。DTS数字环绕声很早就被作为标准DVD的参照音频格式和Blu-ray碟和HD-DVD硬件产品的必要的音频格式。DTS-HD是所有Blu-ray碟和HD-DVD产品的一种选用格式。

    DTS-HD是1996年引入的DTS声音技术的最新发展。以独特的DTS-HD核+扩展这样的形式出现，设计允许DTS-HD去处理作者和用户要求的难以置信的复杂性能的可能性。DTS核+扩展的形式有很多好处。看起来DTS-HD音频为一个单一的数据流，但载有的核和扩展数据是可以分开读取和使用的。

    首先最重要的好处是能与现有的DTS解码器下兼容。全部解码器都能用此DTS核数据，但要有高等解码器才能用扩展数据。不过不能用这些数据的解码器会无视这些扩展数据，直接处理核数据，不妨碍声音的还原。

    第二个好处是编码流程简单。因为只有一个编码通道需要产生核和无损扩展，在编码过程时能上节省时间和化费。

    第三今好处是核十扩展数据的大小比把一个单独的解码器和单独的位对位相同的音频结合起来要小。内容编制者可以通过编码一个无损数据流和一个下兼容的DTS核，而高效地利用碟片空间。

    第四个好处是DTS核本身就比与之竞争的那些编码系统就有较高的性能。

    因为DTS-HD能够在超高比特率下编码解码声音，故有较高的保真性。在数字录音时，取样率高、量化深度深，数据量就大，数据的传输率也就高。数据信息的传输率越高，声音的质量也就越高。DTS-HD有能力处理很高的数据率，从而捕捉到全体原始信息的细节(DTS-HD高分辨率音频)甚至全部信息(DTS-HD主体音频)。这意味着DTS-HD具备超级真实的环绕声音。

    高取样率和大比特量化深度意味更高分辨率以及更大动态范围。DTS-HD为电影和音乐处理提供了宽频响应和大动态范围的可能。音乐和对白听起来更加干净和正确，动态声音更有冲击力

DTS-HD的新特性:

    (1)首先，DTS HD技术与Dolby DigitalPlus类似，都是以7.1声道为起点，并且最高能够支持32声道的环绕声回放，实现了8~192kHz（16/24bit）的取样频率范围，该指标与当前在普通DVD上所采用的DTS768kbps等压缩技术比较起来会让DTSHD的声音质量有更大的提升空间(事实上就是码率更大，乘起来就可以看到)。32声道是不是真的??这才是真正的恐怖!DTS在码率上又超过了Dolby哦，是不是DTS赢了呢?下面谈。
    (2)DTS HD技术更优胜的是具备向下兼容的特点，即它可以对已推出的DTS、DTS ES、DTS 96/24等格式均做出强大的支持，只要通过带有DTS解码功能的AV功放或DVD播放器都可以对其进行解码。

目前市场中为数不多可以硬解LPCM的声卡

LPCM(Linear Pulse Coded Modulation)：

    在某些领域又叫UncompressedPCM。不过意思都为真正无压缩，举个例子来讲，就是只听原版CD，拒绝APE、MP3这种有损格式。不要还原，更不要损失，就要原汁原味，发烧级别。类似于CD的wav格式和Dolby的MLP技术。LPCM就是线性脉冲代码调变 （Linear Pulse CodeModulation），一种不经过压缩而录制音频的技术，以连续线性取样的方式撷取模拟音讯转换成数字讯号。声道有2.0，5.1，7.1这三种，DVD只能运用2.0。现在光盘容量大了，多声道环绕也开始运用在Blue-ray上。这种音频以发烧为特点，码率是现在最高的，因为没有压缩，以下原文引用国内高清发烧玩家o版的话：“DVD时代最多只能承受LPCM 2.0， 因为不压缩，实在太大了，2.0声道还能放在DVD上，5.1，7.1的数据量大了2-3倍，DVD根本免谈，只有HD DVD或Blu-ray才有资格，而相比起来，Blue-ray的容量又远远超过HDDVD， 因此，目前只有Blu-ray上才能见到LPCM这种巨无霸级别的音轨。LPCM的码率有多恐怖呢？48/96/192khz采样频率，16/20/24bit采样精度，7.1声道，最高理论码率192*24*(7+1)=36864kbps= 36Mbps不过，即便是Blu-ray多半也无法承受这么变态的码率，不谈容量，传输速率也很难保证。比较多的应该是48*16*(5+1)=4。5Mbps，算是比较能接受了。”
发烧略见一斑。BD的LPCM 5.1又分为48KHz/24bit，48KHz/16bit，24KHz/16bit，现在多为48KHz/16bit。

    以下是个人对次世代音频的理解：
    1我们发现音频的发展无非是从声道数上，码率上提高。从2-〉5.1-〉7.1-〉，从kbps->Mbps->10Mbps从有损压缩编码-〉无损压缩编码-〉无压缩编码（类似于高码mp3-〉APE-〉wav）。

    2上一代视频音频格式dolby（Dolby Digital、Dolby Digital Surround EX）、DTS（DTSDigital、DTS ES）、LPCM2.0 应用于DVD、HDTV。最新的音频格式dolby（Dolby DigitalPlus、Dolby TrueHD）、DTS（DTS-HD High Resolution、DTS-HD MasterAudio）应用于HDDVD、Blue-ray，LPCM环绕应用于Blue-ray。

    3当然个人感觉，无压缩好于无损压缩好于有损压缩，高码好于低码。于是音频效果比较如下：LPCM〉DTS〉Dolby（当然是相同级别的比较，比如Dolby Digital Plus && DTS-HD High Resolution\\Dolby TrueHD&& DTS-HD Master Audio)

作为高清的衍生物，次世代音频可谓带来了一次硬件革命

    第一、让DVD高清有更广阔的舞台

    当新一代BD（蓝光碟）、HD-DVD储存技术和高清晰的HDTV的热潮来临之际，DTS-HD环绕技术的到来无疑为它们提供了更广阔的应用舞台，BD和HD-DVD具备了比当前DVD高出几十倍的储存空间，如此大容量记录令到搭载DTS-HD或是Dolby DigitalPlus等各种环绕模式变得顺理成章了，它们将为新一代的DVD带来前所未有的高品质视觉、音频的享受。而配合HDTV高清电视的潮流，在未来日子我们无论是在家居欣赏普通电视节目，还是在网上看电影，都有机会欣赏到DTS-HD带来的美妙环绕声效果了。以往的立体声到环绕声被誉为是一次听觉体验的飞跃，不过DTS-HD的诞生却让未来的大容量DVD数字视频影像的实现如虎添翼，当插上新一代环绕声效的翅膀就可以真正实现7.1声道的数字输出效果，让声音表现素质再次提升。

    第二、实现真正意义的7.1声道数字输出

    目前我们所使用的7.1或者9.1声道的AV功放机型并非真正意义的7.1声道数字输出。那么为何仍未真正迈进7.1声道输出的时代呢？原来在当前的高端Hi-Fi市场上不少7.1声道、甚至9.1声道等这类的AV功放均只是局限于模拟阶段，它们其实是在现有的5.1声道基础上，当解码的时候进行所谓"模拟"过程，产生出更多声道，而并非真正意义上的7.1声道数字输出。不过，DTSHD这个环绕声音标准的出现将把我们带进真正意义的7.1声道输出新境界。DTSHD是彻底从编码步骤就开始让DVD碟片拥有真正更多声道的环绕模式，因为当制作DVD电影的时候，就已经确定了13.1路、甚至32路的环绕声模式在其中，并且配合DTS-HD的超大的数据流量特点，确保了声音的信息量和音质都达到了更高的水准，令到所还原出来的环绕声更加接近真实效果。

    第三、革新Hi-Fi产品传输接口

    全面革新未来Hi-Fi产品的传输接口，可算是最直接的硬件技术革新了。即使DTS-HD拥有完善的兼容特性，由于它跟DolbyDigitalPlus环绕模式一样需要借助庞大的数据流量的帮助才可以实现相当高的取样率，因此，目前的光纤或是同轴线缆对于未来Hi-Fi的技术进展已经显得捉襟见肘，取而代之的是潜力巨大的HDMI和IEEE1394接口，尤其是HDMI接口，现在已经在很多的高端Hi-Fi产品出现，包括DVD播放器、AV功放机型以及平板显示器在内的各个领域产品都配备了HDMI接口，今后的Hi-Fi也需要跟随趋势，迈进全新的接口技术革新时代，因此，DTS-HD的诞生也让Hi-Fi设备全面装载HDMI和IEEE1394数字传输接口为期不远了。<