DTS音频概念解析

本文系转载，有删节，原作者为ropyn，向原作者致谢。5.1声道：由6个声道组成。5个中高频声道，最典型的布局分别是：左前置喇叭(L)，右前置喇叭(R)，中置喇叭(C)，左后置环绕喇叭(Ls)，右后置环绕喇叭(Rs)，外加一个低频声道：低频效果喇叭(LFE)。6.1声道：由7个声道组成。相比5.1的布局，多了一个后中置环绕喇唋（Cs）。7.1声道：7.1是目前最高规格的环绕声系统，有多种布局，我介绍两种典型的，在上面5.1的基础上增加2个侧置环绕喇叭（Lss）(Rss)，或者增加2个高频前置喇叭(Lh)(Rh)。参见第1张和第3张图，第2张和第4张是它的变化组合形式。CD：就是指传统的CD音乐光盘，采样率固定在44.1KHz,16位，固定码流速率1411.2Kbps，最大2个声道。注意同DTS的这些指标比较，就能知道为什么DTS音质更好。MP3：就是指传统的MP3文件，采样率一般为44.1KHz或48.1KHz,16位，支持固定或可变码流速率，范围为32Kbps-320Kbps,注意：一般MP3音乐的码流速率为128Kbps或192Kbps。比起CD差很多，比起DTS差更多。WAV:wav文件是微软和IBM联合开发的一种数字音乐存储格式，有人把它称为容器，比如WAV容器，这都没有错，它就好像是存放音乐数据的容器一样。一般的，存放在里面的音乐数据没有进行任何的压缩和编码，就是最原始的脉冲编码调制数字信号数据(英文缩写PCM)，PCM信号不需要解码，PCM可以直接送往DA转换器和音箱进行播放。CD盘上存储的就是PCM原始数据，所以，一般WAV文件都比较大。它属于无损存储容器，一般音乐编辑、制作、转码都喜欢用wav。wav也是唯一不进行编码的无损容器，其他无损容器,比如flac/ape/mlp/dtshd都是必须进行编码的。一般，这种非压缩的WAV文件也被称为PCM-WAV.是不是所有的wav都是未压缩的PCM信号？答案是no，DTS-WAV就是一个特例(扩展名同样是.wav)，有些外国人也把它称为SPDIF-WAV。为了不让人混淆，我就用DTS-WAV这个名字，那么DTS-WAV里面存的是什么呢？顾名思义，DTS-WAV就是指WAV容器中存储了DTS编码的数据，那么如何播放呢？很明显，DTS-WAV中的数据必须经过DTS解码器解码之后，才会变为5.1声道的PCM数据(可以想象为6股PCM数据流)，多声道PCM数据流直接送往DA转换器和喇叭就可以放出来了。关于刻录音频CD盘，大多数刻录软件接受.wav文件作为输入文件，如果你用的是PCM-WAV，那么刻出来是普通CD盘；如果用的是DTS-WAV，那么刻录出来就是DTS-CD了，它在普通CD机上将无法播放(只有沙沙沙...的噪音)，必须在支持DTS5.1的音响系统中播放。享受高品质音乐的必要条件不管什么音响系统，其终极目标就是最大限度完整还原原始录音时的现场，还没有人和公司及设备能做到这一点，只能尽最大努力。音乐产生过程如下：歌唱家和乐队表演===在不同位置放很多麦克风进行多声道录音，以便将来还原此音场===录制完毕，以数字化的形式(文件)存储在磁盘上(多数是存为无损的压缩格式)。可以想象，这时的数据量有多大（如果用25Mbps的格式，1分钟左右的音乐就会达187M）===后期制作，将非常高的码流压缩至一张CD，DVD或蓝光进行销售。这种压缩必然是有损的，无损不可能有如此高的压缩率(以48KHzDTS5.1声道DVD为例，将一分钟187M字节的数据，压缩至大约11M左右，压缩率超过10倍，而且人基本感觉不到音质的损失。要知道无损压缩算法很难做到1.5倍的压缩率)，我想没人愿意为了听一首歌买一箱光盘回来吧:-)===用户买回家放入播放机进行播放===解码器将数字的电信号转化为模拟电信号，再经过线性的功率放大器放大===最终将放大后的模拟电信号送入扬声器，由扬声器的碳磁线圈和纸鼓的震动放出来。综合以上，每一个环节都会影响到最终听到的音乐品质。1.录音设备不好，那么音源本身就降低了最终的品质。如果都没有采用多个麦克风进行多声道(5.1，6.1，7.1)录制，那么最终是不可能还原现场的环绕声效果的。2.制作CD/DVD/蓝光碟时所采用的压缩算法不好或压缩率过大，会影响到最终的品质。3.用户自己进行抓轨，进行了多次压缩或重采样，以减小文件体积，比如，压缩成MP3/aac/wma等，那么音质则进一步下降。4.在播放过程中，播放机的数字解码过程将不产生任何损失，但数模转换器将产生非常微小的非线性失真(产生新的频率成分，或原始频率分量产生微小变化)，数模转换器的模拟电子器件质量决定了这里的失真程度。5.前级功率放大器将进一步引入非线性失真(仍然会有新成分出来，或原始频率分量产生微小变化)，前级功放的模拟电子器件质量将决定这里的失真程度。6.最后，扬声器喇叭的碳磁线圈和纸鼓必定无法准确的发出某些特定的乐器的声音，或者人的声音，只能是近似。比如再好的音箱也无法准确的还原普通吉他或钢琴发出的声音。一个再不聪明的人，只要听力健全，蒙上眼睛也能听出他们的区别，是真乐器还是喇叭发出的声音。从技术上说，就是碳磁线圈和纸鼓或膜的频率响应特性不是全频谱的，甚至是非常窄，而且对特定频率具有选择性。最好的喇叭，它的频率响应范围就会更宽，频率选择性则更弱。但说实话，50万的音响比几万的强不了多少。因为现在材料科技的现状决定了还没有那么好的材料能够完整模仿世界上所有的声音频谱。如果有，请一定要告诉我。尤其是高频。因此，音源录音方法，压缩率，压缩方法，采样方法，音箱的质量都会影响最终听到的音乐质量。完全解析DTSDTS全称为数字影院系统，它是一家致力于研究民用级数字环绕声技术的美国公司，最初成立于1991年，它的头号竞争对手是美国的杜比数码公司(DolbyDigital)，人们经常对比DTS和杜比环绕声系统(比如DTSSurround和杜比AC-3，DTS-HD和杜比TrueHD),但这两系统各有优点，理念不同，杜比倾向于认为声音是散射的无方向的，而DTS则倾向于认为声音应该是有方向性的，它们有几乎相同的性能，很难说孰优孰劣。这里我们主要讨论DTS。DTS开发的核心编解码技术叫做DTSCoherentAcousticscodec(DTS相干声学编解码)。当DTS用于代表技术而不是公司名称时，一般是指DTS相干声学编解码。DTS的音频流格式主要包括：DTSSurround，DTSSurround92/24,DTSSurroundES,DTS-HDHighResolutionAudio,DTS-HDMasterAudio,以及DTSExpress。格式描述DTSSurround翻译就是DTS环绕声，传统的DTS环绕声系统就是指这个，一般只要支持DTS的音响系统一定支持DTSSurround。它的格式规范如下：声道：该格式最高支持到5.1声道(6声道)。比特率：仅支持CBR（单一音轨，码流速率不可变），码流速率最高到1536Kbps(准确讲是1509Kbps),DVD可以达到此速率。位宽：位宽支持16位，24位。采样率：支持44.1KHz,48KHz两种采样率。媒体：该格式支持所有的存储媒体（CD，DVD，蓝光(主音频流)），但不支持蓝光（副音频流）。扩展：该格式仅包含DTSCore(核心)组件，不能包含任何Extension（扩展）组件。压缩率：有损压缩。DTSSurround96/24就是在传统DTSSurround上面增加了X96扩展数据(X96coreExtension)的格式。这种格式最大的优点是兼容所有旧的DTSSurround播放设备。在旧的设备上，只解码Core数据，获得最高48KHz采样率，5.1声道的音频数据（音频可包含0-24KHz范围的频率），但在支持X96扩展的最新设备上，则解码超过24KHz(直到48KHz)的高频成分，采样率高达96KHz，位宽24位。声道：该格式最高支持到5.1声道(6声道)。比特率：仅支持CBR（单一音轨，码流速率不可变），码流速率最高到1536Kbps(准确讲是1509Kbps),DVD可以达到此速率。位宽：位宽支持16位，24位。采样率：支持44.1KHz,48KHz,96KHz三种采样率。媒体：该格式仅支持DVD和蓝光。扩展：该格式包含DTSCore(核心)数据(频率24K的成分)，同时包含X96Extension（扩展）数据（频率介于24KHz-48KHz之间的成分）。注意：大于20KHz的频率分量在1W块的音箱系统中是无法被还原出来的。压缩率：有损压缩。DTSSurroundES就是在传统DTSSurround上面增加了XBR扩展数据(XBRcoreExtension)/或者XCh扩展数据的格式，这种格式最大的优点是兼容所有旧的DTSSurround播放设备。在旧的设备上，只解码Core数据，获得最高48KHz采样率,5.1声道的音频数据（音频可包含0-24KHz范围的频率），但在支持ES扩展的最新设备上，则用XBR/XCh扩展数据，扩展出6.1声道，但码流速率仍然保持1536Kbps。声道：该格式支持6.1声道(7声道)。比特率：仅支持CBR（单一音轨，码流速率不可变），码流速率最高到1536Kbps(准确讲是1509Kbps),DVD可以达到此速率。位宽：位宽支持16位，24位。采样率：支持44.1KHz,48KHz两种采样率。媒体：该格式支持所有的存储媒体（CD，DVD，蓝光(主音频流)），但不支持蓝光（副音频流）。扩展：该格式包含DTSCore(核心)数据(频率24K的成分)，同时包含XBR和/或XChExtension（扩展）数据，可以在兼容旧设备的同时扩展至6.1声道。压缩率：有损压缩。DTS-HDHighResolutionAudio简称DTS-HDHRA,有些国外网友直接称为HRA（MeidaInfo也显示为HRA）,是最新的DTS-HD家族的一员，DTS-HDHRA格式全面支持最高规格的7.1声道，为有损压缩，同样提供同DTSSurround设备的向后兼容能力，就是说HRA的光盘可以没有任何问题的在任何DTS音响系统播放，但只提供最高48KHz，24位，5.1声道。声道：该格式最高支持到7.1声道(8声道)。比特率：仅支持CBR（单一音轨，码流速率不可变），码流速率最高到6Mbps,蓝光可以达到此速率。位宽：位宽支持16位，24位。采样率：支持44.1KHz,48KHz,96KHz三种采样率。媒体：DTS-HD格式仅支持蓝光光盘，不支持DVD和CD。扩展：该格式可以包含一个DTSCore(核心)+Extension(扩展)数据子流，同时可以包含多个扩展子流。Core子流提供了5.1声道，48KHz的向后兼容，Core的Extension部分可以提供高达96KHz采样率的扩展采样率，而扩展子流则提供了2个额外的声道，最终达到7.1声道。压缩率：有损压缩。DTS-HDMasterAudio简称DTS-HDMA,有些国外网友直接称为MA（MeidaInfo也显示为MA）,也是最新的DTS-HD家族的一员，DTS-HDMA格式是目前DTS的最高规格，全面支持7.1声道，而且为无损压缩，同时提供可变码流的支持，同样提供同DTSSurround设备的向后兼容能力，就是说MA的光盘可以没有任何问题的在任何DTS音响系统播放，但在旧设备上只提供最高48KHz，24位，5.1声道。声道：该格式最高支持到7.1声道(8声道)。比特率：支持VBR（单一音轨，码流速率可变）或CBR，码流速率最高到25Mbps,蓝光可以达到此速率。位宽：位宽支持16位，24位。采样率：支持44.1KHz,48KHz,96KHz，192KHz四种采样率。媒体：DTS-HD格式仅支持蓝光光盘，不支持DVD和CD。扩展：该格式可以包含一个DTSCore(核心)+Extension(扩展)数据子流，同时可以包含多个扩展子流。Core子流提供了5.1声道，48KHz的向后