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【科普】Dolby TrueHD 、DTS-HD MA和LPCM比较解析

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  • TA的每日心情
    开心
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    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2019-2-26 15:01:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    自拿到松下的BD30播放机之后,已经可直接输出Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio的数码流(bit stream)讯号至高清影音扩音机解码,可以真正欣赏到Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio的威力。之前,由于高清播放机未能输出Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio的数码流讯号,大家最常听的,可能是另一种高清音效--多声道Uncompressed PCM,大部份早期面世的蓝光碟及HD DVD碟设有多声道PCM输出功能。PCM的吸引力来自讯号本身没有经过任何压缩处理,实际上比DVD所用的AC3及DTS更接近原音,再者,到了蓝光的年代,PCM已扩展到5.1及7.1声道,我所接触过的朋友们都无一不赞多声道PCM的效果传神及低频有力,甚至有些朋友更说,有了PCM便足够,何需理会什么Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio呢?事宣上,你又会否觉得有了多声道PCM,就没有必要理会其他的无损失性HD压缩音效吗?如果情况真是这么简单,杜比和DTS又何需为 Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio等新音效花这么多研发功夫呢?再者,为何蓝光及HD DVD的规格要加入它们呢?

          首先从技术层面去比较一下。数码音效的基本是以Sampling即bit rate及kHz来造出不同的解析度,bit rate越大,kHz越高,音质就更好及精细;然后再分有压缩和无压缩,最后就是有损失性和无损失性的压缩。如果以同bit及kHz的音效播放,无压缩的 PCM会比同解析度的无损性压缩好,而无损失性的压缩音效又会比有损失性压缩音效为佳。


    我们来看看CD唱片码流是如何获得的
          例如,对于一张CD唱片而言,通常是16bit量化,44.1KHZ取样率
          那么一般CD唱片的码流是16*44.1*2=1411Kbps(因为一般CD是两声道录音)
          那么一般在DVD阶段,都采用是的48KHZ取样率
          那么一条两声道PCM音轨的码流是16*48*2=1536KBPS
          而多声道PCM,比如很多sony 发行的蓝光DVD带5.1的PCM格式,它们的码流就是16*48*6=4.6Mbps
          这些都可以通过实践来验证,再比如96KHZ取样,24bit量话,如果是5.1声道的,那码流就是96*24*6=13.8M( chris botti LIVE克里斯波提演奏会的blu-ray就有这么条音轨)
         
         我们再来看看通常的DD5.1,它的48KHZ/16BIT的音轨一般是448KBPS的码流,也就是说相对于5.1声道的LPCM,压缩了10倍左右。DTS5.1的话,如果是768KBPS的话,基本就是压缩到原来的1/6,如果是1536的话,就是压缩到原来的1/3。

            好,接下来我们来看 Dolby TueHD5.1和DTS-HD Master Audio 5.1,DTS-HD Master Audio和Dolby TueHD和LPCM首先不同的是前两者是动态码率,后后者是静态的,也就是当需要大信息量的时候,码流会变高,反之则下降。
           现在市面上流行的带DTS-HD Master Audio的电影碟基本码流都在3.8-5.3之间波动,在我手上的蓝光碟中,有28天后,28周后,后天,天国王朝,苍蝇等片都是属于这个码流的范畴,我们假设它的码流在4.6左右,那么它的压缩量其实相当于LPCM

           当然也有小于这个值的,比如虎胆龙威第一和第二集,DTS-HD Master Audio的码流在1.9-3.9之间,那这个压缩量显然要比前者大。这我们也可以理解为DVD年代的1536DTS和768DTS的概念。

           当然也有一些特别大的,比如蔡琴的演唱会,还有DTS-HD DEMO中的音乐演示片段最后一段,码流都要在8,9,甚至10M以上,当然它们都是以96/24来取样的。但有一点可以明确的,就是在蓝光年代里,音频码流不在是静态的了,而且比原来要复杂一些,比如同样的是96/24来取样DTS-HD Master Audio也会有不同的码流高低,这视其压缩的不同。

           至于Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio哪个更好一些,有相关的影碟制作人员透露,以同一段影片来制作了一张用作测试的Blu-ray碟来比较各式音效的效果。这张测试碟内有以 16bit/48kHz音源的PCM 5.1声轨,有Dolby TrueHD 5.1声轨、有DTS-HD Master Audio声轨,亦有Dolby Digital及DTS声轨,前者三种格式为HD规格的音效,后两种为DVD规格的音效。从播放出来的结果,PCM有最接近音源的效果,Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio有80%-98%近似原有的音源,而Dolby Digital及DTS与音源的近似程度约55%-70%。接下来,我找来一段24bif/192kHz的片段来测试,PCM依然最好,Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio的近似比率没变,但另外两种DVD格式的音效的近似比率就下降了多10%左右。

          明显地,DVD年代的有损失性压缩,未能与HD时代的要求共同进退,而新的无损性压缩音效的改善明显,更可能在HD年代生存下去。到这刻,你可能问我那不是PCM就是HD年代的真理吗?我会答你,不是真理,只是「萝想中的真理」才对。在实际应用上,大部份的数码制式都有一个不变的限制,就是 transferrate,在Blu-ray格式及HD DVD格式的规格标准中,transfer rate分别是50Mb/sec及36.55Mb/sec,这正是碟机能读取碟片的速度,这个固定频宽会同时被该碟内的影音讯号、各式音效讯号及字幕讯号所摊分,因为用家可在关看时随意转换音效及字幕而不会出现不同步的现象,因此实际读碟时,是每秒把所有资料读取,而不是因应用家的选择来读取。用家选择的音效和字幕,只是命令碟机作个别的解码而矣!

          有了这个概念后,先假设碟片的容量如果是无限大,要顾及的只有transfer rate,16bit/48kHz的PCM 5.1的频宽是大约4.6Mb/sec,而24bit/96kHz就是13.8Mb/sec,制作一张Blu-ray为例,就只剩下约36.2Mb /sec的频宽,再扣除了其他的语言、音效、字幕等讯号后,剩下来供影像讯号应用的频宽便更少,如果是7.1环绕声,那剩下的频宽便会再下降。不要忘记我们是假设碟片的容量是无限大,但碍于transfer rate有限,唯有消减影像讯号的bit rate去迁就有限的频宽,最后的结果是画质下降。看来,有高还原度的无损失性压缩音效是能将影音质素平衡化的关键音效,不遇频宽有限,只有在影/音质素中作取舍;试问在HD年代里,音效多好,始终都不及画质好重要,那多聱道PCM就未必是HD年代的终极方向。
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    开心
    昨天 06:20
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2019-3-4 14:41:09 | 显示全部楼层
    THD和DHD都是蓝光提取的,效果都是杠杠的
  • TA的每日心情
    郁闷
    2022-4-29 15:39
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2019-5-11 15:58:12 | 显示全部楼层
    感谢楼主福音网友               
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    慵懒
    2023-5-2 18:16
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2019-12-8 12:13:32 | 显示全部楼层
    这个真的学习了
  • TA的每日心情
    无聊
    2021-11-18 22:22
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2019-12-16 13:21:25 | 显示全部楼层
    学习了,以后看片子会更加注意片源质量,感谢分享!
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