高清DVD音頻格式標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)

基于藍(lán)光盤(Blu-ray Disc)和HD DVD高清格式的下一代高清DVD播放機(jī)的出現(xiàn)，給原始設(shè)備制造商(OEM)帶來了設(shè)計(jì)復(fù)雜性方面更大的挑戰(zhàn)。雖然高清視頻一直倍受關(guān)注，但是對那些想要進(jìn)入迅速發(fā)展的消費(fèi)市場的OEM來說，高清DVD標(biāo)準(zhǔn)的新音頻格式卻是更大的挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前的系統(tǒng)級芯片(SoC)處理器無法充分滿足新興減損壓縮(Dolby Digital Plus 和DTS-HD High Resolution)和無損壓縮 (Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio) 音頻編解碼格式，因?yàn)檫@些新的音頻格式都需要更高的比特率、更大的存儲(chǔ)空間、更高的采樣率和更好的連接性。

　　為了適應(yīng)和滿足解碼多種音頻算法的格式要求，OEM廠商需要在平衡成本、質(zhì)量和上市時(shí)間的同時(shí)，有一種能降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性的單芯片解決方案。

　　高清DVD概述

　　在任何因特網(wǎng)的搜索引擎中鍵入“高清DVD”，您都會(huì)得到一系列的關(guān)于藍(lán)光盤和HD DVD格式之爭的評論、博客和討論。但必須明確指出：本文并非針對時(shí)下正在進(jìn)行的爭論，而是探討下一代音頻算法，即這些高清DVD格式對OEM廠商在設(shè)計(jì)下一代家庭影院產(chǎn)品時(shí)的影響。

　　高清DVD是標(biāo)準(zhǔn)DVD的演變。根據(jù)視頻和音頻清晰度的不同，從DVD向VHS錄像系統(tǒng)發(fā)展。今天，許多電視機(jī)都能顯示高清畫面，那么高清DVD在家庭影院中的普及必將是下一步發(fā)展趨勢。事實(shí)上，我們今年已經(jīng)看到融合了下一代音頻算法、能同時(shí)支持藍(lán)光盤和HD DVD格式的影片增長強(qiáng)勁。

　　對消費(fèi)者而言，與標(biāo)準(zhǔn)DVD相比，兩種新的高清DVD格式都具有成倍增加的分辨率、更高的音頻容量(7.1或更好的環(huán)繞立體聲)、更好的游戲網(wǎng)絡(luò)連接性、商品和內(nèi)容更新，如多語言導(dǎo)演剪接版影片。此外，高清DVD單張光盤還提供一些花絮內(nèi)容，如互動(dòng)內(nèi)容及其它資料等。(見圖1，高清DVD視頻特點(diǎn))

　　然而，對于消費(fèi)家庭影院的制造商來說，眾多的音頻解碼格式是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。高清DVD格式帶來全新的無損(無音質(zhì)丟失的音頻文件壓縮)音頻編解碼器格式，在設(shè)計(jì)新的高清DVD播放機(jī)、高清接收機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)音頻/視頻接收機(jī)(AVR )時(shí)必須考慮這個(gè)問題。

　　迄今為止，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師主要關(guān)注與高清視頻有關(guān)的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。如今，隨著了解的深入，OEM廠商已經(jīng)越來越多地認(rèn)識到，實(shí)際上高清音頻比高清視頻更具復(fù)雜性。OEM廠商意識到，要同時(shí)支持六個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)的”音頻解碼格式，并符合當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)DVD采用的傳統(tǒng)視頻和音頻格式是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。這是向后兼容必須具備的功能，以支持傳統(tǒng)的音頻解碼設(shè)備。

　　OEM廠商意識到要使高清DVD市場真正發(fā)展起來，必須具備兩個(gè)條件：極具競爭力的內(nèi)容及合理的設(shè)備零售價(jià)格(通常低于250美元)。早期的高清DVD需要多達(dá)4 個(gè)數(shù)字信號處理器(DSP)以進(jìn)行音頻處理，很明顯，為了幫助OEM廠商降低產(chǎn)品價(jià)格，必須降低系統(tǒng)成本。雖然近期SoC解決方案正在努力實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行音視頻解碼處理，但是獨(dú)立的IC僅專用于處理特定音頻解碼需求，單芯片音頻解碼解決方案供應(yīng)商可因此獲益。

　　聲音與畫面的匹配

　　在新的高清DVD產(chǎn)業(yè)中，音頻標(biāo)準(zhǔn)已由2個(gè)增加至6個(gè)，除了現(xiàn)有的Dolby Digital 和 DTS Digital Surround，新的音頻編解碼格式包括Dolby Digital Plus、Dolby TrueHD、DTS High Resolution和DTS Master Audio。

　　表1是對高清DVD格式(藍(lán)光和HD DVD)提供的音頻格式的簡介。

　　高清視頻能提供更好的畫質(zhì)，高清音頻能帶來非常卓越的聲音清晰度和能力 (見圖2，高清DVD音頻特點(diǎn))。

　　焦點(diǎn)從視頻轉(zhuǎn)向音頻——內(nèi)在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　目前，我們已看到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)注重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，OEM廠商正將越來越多的精力從視頻處理轉(zhuǎn)向音頻算法處理。

　　首要挑戰(zhàn)是比特率。相同的時(shí)期，新的無損音頻標(biāo)準(zhǔn)使高清DVD音頻需要比視頻高兩倍的帶寬。在新的DVD時(shí)代，在Dolby條件下比特率可以低至1 Mbps，而在DTS-HD Master Audio則高達(dá)24.5 Mbps，同時(shí)視頻壓縮技術(shù)的巨大進(jìn)步使高清視頻比特率可高達(dá)12Mbps~15Mbps(但仍比期望值低)。顯然1080p視頻格式將需要最高比特率。

　　由于高清音頻的有效負(fù)載龐大，高清DVD播放機(jī)需要一個(gè)全新的數(shù)字傳送器替代用于標(biāo)清DVD的1.5 Mbps的索尼/飛利浦?jǐn)?shù)字接口格式(S/PDIF)傳送器。高清多媒體接口(HDMI)是一種全數(shù)字音頻/視頻接口，已成為傳送高清媒體流的標(biāo)準(zhǔn)。最新版本HDMI 1.3可將單鏈接帶寬增至340 MHz (10.3 Gbps)，并可為外部解碼攜帶Dolby True HD 或 DTS-HD Master Audio碼流。

　　因此，要使產(chǎn)品有效地滿足高清音頻的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須遵守HDMI標(biāo)準(zhǔn)并建立一個(gè)全新的接口。此外，由于數(shù)字內(nèi)容保護(hù)，所有碼流都將通過HDMI發(fā)送器進(jìn)行高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)(HDCP)加密，因此需要多格式解密。