音頻編解碼器技術
讓我們分解一個編解碼器。為了把整個事情說清楚,我們看一篇在2004年10月音頻工程學會年會上提交的論文,它描述的是DolbyDigitalPlus技術。
該論文說新的DolbyDigitalPlus編碼解碼器是基于DolbyDigital的較早版本,也叫AC-3。DolbyDigitalPlus或加強型的AC-3(E-AC-3)保留了元數據載運器、過濾器庫和幀結構。目前的數據速率范圍從32Kb/s到6.144Mb/s。在采樣速率32KHz和六模塊轉換幀的條件下,數據速率控制的分辨率可達到每秒1/3位。(數據速率的分辨率正比于采樣速率,反比于幀的尺寸。)
E-AC-3保留了AC-3的六個256系數轉換幀結構,但它允許包含一個、兩個和三個256系數轉換模塊的較短幀存在。其結果就是,音頻傳輸可以在高于6?0Kb/s的速率下進行,這適合于某些限制了每幀數據量的DVD。
E-AC-3可以支持目前的5.1、6.1或7.1頻道,進而一直到電影院的13.1頻道。主音頻節目位流加上多達八個的附加子流經過多路選通進入一個單一的E-AC-3位流。通過頻道替換消除了矩陣減法引起的編碼失誤。與AC-3相比,E-AC-3能多傳輸七個獨立的位流。
編碼效率的提高還可以通過一個新的濾波器庫、更好的量化、強化的頻道耦合、譜擴展和一種名為“瞬態預噪音處理”的技術來實現。
當具有穩定特征的音頻出現時,該濾波器庫在現有的AC-3濾波器庫之后加入一個二級DCT。這把六個256系數轉換模塊轉換成一個單一的1536系數混合轉換模塊,且提高了頻率分辨率。這個提高的頻率分辨率與六維向量分量(VQ)及增益自適應分量(GAQ)結合在一起可以改進“難于編碼”信號的編碼效率,比如說黑管和大鍵琴。
VQ用于需要較低準確度的頻帶區。當需要更高準確度分量時,GAQ更有效率。此外,通過頻道與相位保存的耦合可以使編碼效率得到一個提升。在AC-3用一個高頻單合成頻道作為每個頻道上高頻部分的地方,加入相位信息和編碼器控制的譜幅度處理能夠讓這個高頻單合成頻道處理較低的頻率,從而減小了有效的編碼帶寬并增大了編碼效率。
譜擴展是用頻域上轉換的較低頻譜段代替了較高層的頻率轉換系數。該轉換頻譜段的譜特征通過轉換系數的譜調制與原始的形式匹配。
為了提高低數據速率時的音頻質量,E-AC-3采用了瞬態預噪音處理技術。這個后解碼過程把預噪音誤差降到最低,其做法是采用可縮短預噪音持續時間的時標合成技術,因而降低了瞬態擾動的可聽度。由編碼器計算并在E-AC-3位流中發送的元數據提供了后解碼過程、時標合成處理所需的參數,時標合成處理使用了聽覺情景分析技術。
后處理
用于音頻編碼解碼器中后處理的專有算法與DolbyDigitalPlus這類壓縮標準一樣重要,它們對任何受許可人也相同。在這個領域中,這些算法對多頻道標準攜帶的信息進行操作,從而把家庭影院轉化成任何形式的收聽場所:從一個巨大的教堂到一個爵士音樂俱樂部的戶外搖滾音樂會。
按照ADI公司SigmaDSP產品經理ThomasIrrgang的說法,后處理全都是圍繞著OEM商追求一個“簽名聲音”的愿望開展的。大概最先做成功這點的是THX公司。其它開展后處理研究的公司包括SRS、TruSurroundXT和TruBass。
在電視領域有能夠復原MP-3編碼損失的后處理器BBE,包括BBE3D和BBEMP。還有一種專門用于電視的算法BBEViva,在電視中立體聲話筒一般放置的非常近以便獲得良好的立體聲
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