杜比数位(Dolby Digital)最新一代Dolby Digital Plus技术正成功踏入新一代家庭娱乐市场,为家庭娱乐市场提供更细致的音质、更有效率的音讯压缩技术以及绝佳的亲身体验。
Dolby Digital Pluss,或称Enhanced AC-3( (E-AC-3))的发展,是为应急速成长的消费市场中,, 随着高画质DVD( (HD DVD)与蓝光光碟(Blu- ray Disc)光碟播放机的出现,电影制片公司得以藉由Dolby Digital Plus资料压缩能力结合超优音质的体验以及高解析度影像。该技术也加强了最新数位电视机上盒(STBs)的功能,使电视业者可以较低的位元提供节目,降低成本、并增加客户的使用弹性和价值。
家庭娱乐市场的新兴标准
HD DVD 和蓝光光碟(Blu-ray Disc)
在HD DVD,Dolby Digital Plus是强制规格。而在Blu-ray Disc,Dolby digital Plus则是选配规格。由于HD DVD也支援多重独立串流,因此电影可与多重独立的电影配乐一起播放,同时支援多国语言。
这是HD DVD 和蓝光光碟(Blu-ray Disc)播放机首度可于光碟送交客户后结合来自网际网路的外部串流以及光碟上的原始音讯。例如,当播放高解析度影像及光碟上的音讯曲目的同时,并可同时由网际网路汇入制片公司网站上的最新导演评论。
新一代的机上盒
高解析度电视仰赖高品质音讯以提供更佳声光效果。电视和网路业者都在寻找可大幅改善音讯品质的方案。由于Dolby Digital Plus更强的压缩能力,只需使用224kbps位元率便可传送5.1声道环绕音响,使得广播业者在相同频宽上提供更好的节目。而使用160~-256 kbps位元率MPEG立体声的电视业者,基本上仍可使用相同频宽(图一)升级至5.1声道环绕音效。
《图一 电视业者升级至Dolby Digital Plus的优点。》 |
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《图二 将机顶盒或光盘播放器的Dolby Digital Plus串流转换为640kbps的Dolby Digital位串流便可藉由S/PDIF与目前的A/V接收器连接。Dolby Digital Plus并可与目前全球超过360万使用S/PDIF接口的Dolby Digital A/V接收器兼容。》 |
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《图三 机顶盒的HDMI连接可完全直接传送Dolby Digital Plus的串流。》 |
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随着新的机上盒(STBs)上普遍使用高速HDMITM介面,Dolby Digital Plus串流(不论编码或未编码)可直接传送至新一代的A/V接收器,提供前所未有的优质的音讯。
系统设计
Dolby Digital Plus 参考软体是以浮点C程式写成,. 取得授权者在整合至系统或DSP后需送至杜比实验室进行认证测试。杜比实验室提供两组测试:以执行低层级演算的测试程式,比较待测解码器(DUT)和参考解码器者的输出,及利用Audio Precision测试设备的较严格测试,以验证最后的系统。取得授权者必须自行通过两组测试后才能送至杜比实验室。
《图四 Dolby Digital Plus程序可缩短Dolby Digital Plus芯片和系统研发及认证时间。》 |
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最佳化处理
在嵌入式系统中,音讯演算最有效率的设计所使用的是定点而非浮点演算。因此将Dolby 参考软体最佳化第一步就是转换浮点演算。高品质转换需要选择可在动态范围和精准度达到最佳平衡的定点表示法。选择最佳表示法以避免在每次运作后需进行饱和检查也同样重要,并可大幅改善运作期间的效能。
使用大规模模拟和测试程序来完成转换过程,并确保设计符合杜比实验室所建立的严格品质标准。使用抽象类别的C++定点来追踪演算过程中所有必要的动态范围和资料精确度。而在模拟过程最后,则会用C语言来设计选定的定点表示法和运算。
转换原始程式至定点完成是最佳化的第一步。进而利用软体发展环境(SDE)的编辑工具链进行高效率编码,在不需额外动作的情况下即可编译出符合特定的核心且高效率的程式。
结论:软体音讯介面整合
完成Dolby Digital Plus程式的定点转换后,使用所有音讯编/解码器皆支援的标准软体音讯介面(SAI)API来压缩解码器-转换器。藉由使用软体音讯演算进行标准化,SAI提高在不同或改变音讯处理工作时应用程式的重复使用性,并使用分享的中介记忆缓冲区,简化串联多种音讯编码器的过程(图四)。上述特性赋予系统设计工程师极大的弹性。
此种方法也可让系统设计具备弹性并且可以快速应用到不同等级产品上。小型低成本入门等级4KETM核心可用在低频宽的Dolby Digital Plus系统上,而最新的多工执行34KTM核心则可用在高解析度系统和主控制器上(图六)。此外,对于研发者在设计多核心系统时也具有特殊优点。利用共通的研发环境即可让团队更容易一起工作、替系统除错并简化团队分工。
《图六 经测试的优化Dolby Digital Plus程序可用在所有MIPS核心上。》 |
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(作者Chris Cavigioli与Brett Miller任职于MIPS Technologies;Roger Dressler与Rob Hislop任职于Dolby Laboratories)