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菜鳥(niǎo)玩HTPC續(xù):高清視頻/音頻權(quán)威攻略

 im678 2009-09-26

● 引言

  隨著HTPC的普及,“高清”已經(jīng)成為了一個(gè)家喻戶曉的新名詞,“高清節(jié)目”給人們帶來(lái)的體驗(yàn)與普通模擬信號(hào)的節(jié)目是不一樣的,就算是同一部影片,高清版欣賞起來(lái)無(wú)論是畫(huà)面質(zhì)量,還是音頻效果來(lái)說(shuō)都與傳統(tǒng)模擬信號(hào)的節(jié)目大有提高,這是毋庸置疑的。不過(guò)目前僅有央視的“高清影視”頻道是免費(fèi)收看的,其余都要付費(fèi)后才能觀看。如果用戶認(rèn)為只要有一臺(tái)高清電視就能觀看央視的免費(fèi)高清的話,那就錯(cuò)了。用戶需要購(gòu)買(mǎi)機(jī)頂盒,用來(lái)達(dá)到解碼播放高清節(jié)目的目的。今天我們就來(lái)和大家一起討論下HTPC高清硬解畫(huà)質(zhì)和音頻方面的問(wèn)題。不過(guò)在這之前,還是讓我來(lái)先對(duì)經(jīng)常在HTPC影音播放使用中出現(xiàn)的幾個(gè)概念進(jìn)行下解釋。


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● HDTV主流視頻解碼

  說(shuō)起編碼,我們不得不連帶的說(shuō)的就是“封裝格式”一般這兩個(gè)詞匯是同時(shí)出現(xiàn)的。下面讓我們來(lái)給大家講解一下什么叫作“封裝格式”吧。

  所謂“封裝格式”,簡(jiǎn)稱MCF、多媒體容器,是一個(gè)開(kāi)放及自由把資料存放的格式。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將已經(jīng)編碼壓縮好的視頻軌和音頻軌按照一定格式放到一個(gè)文件夾中。開(kāi)發(fā)承諾用戶可以自由的使用這種格式和經(jīng)這種格式所開(kāi)發(fā)的軟件;又不會(huì)在這種格式普及時(shí)變成一個(gè)商業(yè)的科研項(xiàng)目。打開(kāi)封裝的這個(gè)文件可以看成是這種特定的文件夾只能用特定的軟件打開(kāi),可以是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,也有類似于Photoshop這種兼容通吃得大量圖形格式的專業(yè)軟件,比如說(shuō)影音播放中常用的終極插件集合——終極解碼。.vob、.evo、.ts、.mkv結(jié)尾的視頻文件都是常見(jiàn)德封裝格式。

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MCF LOGO

  網(wǎng)上經(jīng)??梢钥吹礁咔咫娪暗奈募麜?huì)有一長(zhǎng)串,比如:“The Golden Compass 2007 BD.VC1-Remux.1080P.DTSHDMA7.1”,現(xiàn)在分解他的含義:“The Golden Compass 2007”是篇名,“BD.VC1-Remux”說(shuō)明片源出自于藍(lán)光光盤(pán),VC-1編碼。

  Remux是無(wú)損地提取出HD DVD和藍(lán)光DVD里視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)的意思,在視頻和音頻上,Remux和原版的高清數(shù)據(jù)光盤(pán)是100%沒(méi)有區(qū)別的,音頻和視頻沒(méi)有進(jìn)行任何的重編碼工作。唯一有區(qū)別的地方在菜單文件上,Remux有的只是正品部分,HD DVD和藍(lán)光DVD的播放菜單被刪除了。“1080P”的意思就是高清視頻分辨率是1920X1080逐行掃描,這是高清視頻分辨率中最高等級(jí)的,另外還有1080i、720P和720i這幾種高清分辨率。“DTSHD MA7.1”意思是DTS-HD High Resolution、DTS-HD Master Audio,其中DTS-HD Master Audio規(guī)格最高:最高24.5Mbps,7.1聲道輸出。

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注釋部分為高清影片規(guī)格

  大致了解了這些代號(hào),現(xiàn)在我們來(lái)說(shuō)視頻解碼技術(shù)了,主要編碼方式有MPEG-2、H.264、VC-1三種,這也是藍(lán)光DVD和HD DVD所采用的主要編碼方式。

● 三大編碼格式解析

★ MPEG-2編碼格式

  MPEG-2:一個(gè)比較古老的編碼形式,由動(dòng)態(tài)圖像專業(yè)組織(Moving Pictureures Experts Group)于1994年推出的壓縮標(biāo)準(zhǔn),以實(shí)現(xiàn)視/音頻服務(wù)與應(yīng)用互操作的可能性。圖像壓縮的原理是利用了圖像中的臉腫特性;空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性。


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  這兩種相關(guān)性,使得圖像中存在大量的冗余信息去除,只保留少量非相關(guān)信息進(jìn)行傳輸,就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。MPEG-2的音頻編碼可提供左/右/中及兩個(gè)環(huán)繞聲道,以及一個(gè)加重低音聲道和多達(dá)7個(gè)伴音聲道。MPEG-2誕生后被廣泛應(yīng)用于DVD作載體的影片中,因?yàn)閴嚎s比高,所以當(dāng)時(shí)的電腦硬件播放DVD都比較吃緊。

  隨著ATI的3D RAGEⅡ的發(fā)布,宣告了硬件加速M(fèi)PEG-2時(shí)代的開(kāi)始。“硬件加速DVD”是一個(gè)當(dāng)時(shí)很時(shí)髦的概念,就像現(xiàn)在的“硬件高清”一樣。因?yàn)镸PEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mb/s間,無(wú)法勝任現(xiàn)在HDTV的需要(現(xiàn)在一般的VC-1碼率都要在30Mb/s以上,H.264因?yàn)楸旧砭幋a復(fù)雜度要高于VC-1,碼率更高),所以MPEG-2很少在如今的高清電影中出現(xiàn)。

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MPEG-2高清片段

  當(dāng)初索尼宣布藍(lán)光DVD僅支持MPEG-2的想法現(xiàn)在看來(lái)真是比較奇怪,不過(guò)當(dāng)時(shí)沒(méi)有比它更適合的格式:壓縮比高,體積在可接受范圍。后來(lái)MPEG組織與時(shí)俱進(jìn)創(chuàng)造了MPEG-4 AVC編碼,也就是現(xiàn)在的H.264編碼,因此MPEG-2編碼逐漸在高清影片中淡出。MPEG-2僅出現(xiàn)于早期的藍(lán)光DVD和HD DVD電影中。

★ H.264編碼格式

  H.264:又稱為MPEG-4 AVC。為什么會(huì)有兩個(gè)名字?H.264是ITU-T(國(guó)際電聯(lián))的命名,MPEG-4 AVC是ISO/IEC(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的命名,同時(shí)H.264也是這兩個(gè)組織共同組成的聯(lián)合視頻組(JVT,Joint Video Team)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。

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H.264編碼介紹

  聽(tīng)起來(lái)比較麻煩,說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)就是一對(duì)夫妻生的孩子在男方家里叫“小虎子”在女方家里叫“二狗”,后來(lái)大家覺(jué)得“二狗”這個(gè)名字叫起來(lái)上口,于是就那么叫開(kāi)了,在兩家人眼里這兩個(gè)名字其實(shí)指的都是同樣一個(gè)孩子。H.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率,在同等圖像質(zhì)量條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5:2倍。這樣才能實(shí)現(xiàn)H.264的部分功能。

  這種編碼功能有諸多限制,比如封裝只能“mkv、720P”等。因?yàn)樗某霈F(xiàn),我們可以享受更多體積更小,畫(huà)質(zhì)差別在可接受范圍對(duì)硬件要求較低的高清影片。

★ VC-1編碼格式

  VC-1:高清編碼怎么能夠少了微軟這個(gè)重量級(jí)人物?微軟是一個(gè)不會(huì)錯(cuò)過(guò)任何機(jī)會(huì)稱霸全球的公司,很多領(lǐng)域都有涉足,視頻編碼也不例外。VC-1其實(shí)是Windows Media Video 9所衍生出來(lái)的。

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VC-1編碼格式

  從壓縮比上來(lái)看,H.264的壓縮比率更高一些,也就是同樣的視頻,通過(guò)H.264編碼算法壓縮出來(lái)的視頻容量要比VC-1的更小,但是VC-1格式的視頻在解碼計(jì)算方面更少一些。微軟原先計(jì)劃是用WMV-HD做為編碼標(biāo)準(zhǔn)推向高清市場(chǎng),可是因?yàn)閃MV-HD不能實(shí)現(xiàn)多聲道的數(shù)字輸出,壓縮比上面也遜色于H.264,所以微軟推出了改進(jìn)版VC-1對(duì)抗H.264。

  三種編碼中,MPEG-2的權(quán)益金最少,對(duì)硬件要求最低。H.264與VC-1的授權(quán)費(fèi)用近似,但是因?yàn)镠.264是兩個(gè)組織共同開(kāi)發(fā)的,所以價(jià)格比較穩(wěn)定,就算要提價(jià)也要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的商議。微軟是最讓人提心吊膽的公司,雖然他們現(xiàn)在的定價(jià)相對(duì)比較合理,但是誰(shuí)知道以后會(huì)有什么情況發(fā)生呢?哪天微軟一不開(kāi)心,擅自提價(jià),運(yùn)營(yíng)商根本無(wú)法保證自己的權(quán)益。微軟這樣的做法歷史上也不是沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)......

● 藍(lán)光DVD和HD DVD

  很多人都認(rèn)為藍(lán)光DVD和HD DVD就是“高清電影”,其實(shí)這種想法是錯(cuò)誤的。藍(lán)光DVD和HD DVD其實(shí)只是個(gè)“載體”,就像硬盤(pán)、軟盤(pán)、優(yōu)盤(pán)一樣。如果優(yōu)盤(pán)的傳輸速度和容量可以滿足“高清電影”的播放需求,它也可能成為載體出現(xiàn)。


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藍(lán)光標(biāo)志

  我們可以看到索尼和微軟都推出了支持藍(lán)光DVD和HD DVD的游戲機(jī),說(shuō)明了這兩種載體還可以做為游戲工具使用。它們的真正目的只是為了存放大容量數(shù)據(jù),視頻文件的存放只是其中的應(yīng)用之一。當(dāng)然,這也是一項(xiàng)主要應(yīng)用。

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藍(lán)光光盤(pán)

  為什么載體不能是硬盤(pán)呢?因?yàn)轶w積過(guò)大,使用方式過(guò)于復(fù)雜,來(lái)回拷片源還需要時(shí)間。如果是為了存放片源的話還是建議購(gòu)買(mǎi)大容量的硬盤(pán)進(jìn)行存放。對(duì)于光盤(pán)來(lái)說(shuō)只要有讀取的裝置就可以使用,易用性好、成本易控制是其最大的特點(diǎn)。加上藍(lán)光DVD和HD DVD還有對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行加密的功能,所以受到了各大電影、游戲廠商的親睞??墒聦?shí)并非他們想象的那樣:2006年12月,一位名叫muslix64的黑客通過(guò)軟件手段繞過(guò)了AACS加密系統(tǒng),直接拷貝出HD DVD光盤(pán)上的電影,宣告了HD DVD的破解;過(guò)了幾天,藍(lán)光DVD也被破解。

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高清影片《神奇四俠2》

  隨后就像我們看到的那樣:Remux的“高清影片”網(wǎng)上到處流傳。索尼意識(shí)到藍(lán)光破解后,隨即發(fā)布了BD+系統(tǒng)。BD+系統(tǒng)是由松下、索尼和20世紀(jì)福克斯公司共同開(kāi)發(fā)的,號(hào)稱比AACS的安全性高4倍。BD+系統(tǒng)于2007年6月29日正式發(fā)布,當(dāng)時(shí)宣稱10年內(nèi)無(wú)人能破解。當(dāng)年10月2日首部采用BD+保護(hù)系統(tǒng)的高清電影《神奇四俠2》上市;2008年3月BD+被破解......

  藍(lán)光DVD和HD DVD之間的戰(zhàn)爭(zhēng),最終以2008年2月19日東芝宣布撤出HD DVD及其相關(guān)業(yè) 務(wù),并終止開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所有HD DVD播放機(jī)、錄像機(jī)、電腦光驅(qū)、筆記本光驅(qū)和其周邊產(chǎn)品而告終。索尼雖然贏得了勝利,但是付出的代價(jià)也非常慘痛。

● 硬解碼和軟解碼

  既然VC-1和H.264都有高壓縮比,那么解碼對(duì)于節(jié)目的播放就比較重要了。目前HTPC平臺(tái)上解碼方式有兩種:硬解碼和軟解碼。


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解碼示意圖

  軟解碼其實(shí)是相對(duì)硬解碼來(lái)說(shuō)的:就是只依靠CPU來(lái)進(jìn)行影片的解碼工作。CPU軟解由于多種解碼器和播放器的支持,可以對(duì)影片后期輸出進(jìn)行多種畫(huà)質(zhì)補(bǔ)償,簡(jiǎn)單易用、兼容性好,將來(lái)如果出現(xiàn)新的解碼也能直接勝任。但是軟解需要消耗大量的CPU資源,系統(tǒng)負(fù)荷高。如果用戶想在后臺(tái)運(yùn)行其它程序,往往會(huì)導(dǎo)致CPU資源不夠,播放和執(zhí)行程序無(wú)法運(yùn)行。

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 Pure Video HD

  而硬解碼可以通過(guò)相關(guān)的芯片完成。需要指出的是,硬解碼的實(shí)施未必一定是顯卡設(shè)備。顯卡的兩大巨頭認(rèn)為視頻解碼歷來(lái)應(yīng)該是GPU/VPU的任務(wù),所以在他們的產(chǎn)品中加入了硬解碼功能。因?yàn)镠.264和VC-1的壓縮比非常高,要播放視頻/音頻節(jié)目必須要經(jīng)過(guò)一個(gè)“解碼→還原數(shù)據(jù)→輸出”的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)CPU來(lái)完成。一般認(rèn)為音位CPU的通用性,而解碼設(shè)備一般無(wú)法輕易更改算法,所以CPU解碼的適用性更好些。這點(diǎn)就不用多說(shuō)了,那么畫(huà)質(zhì)效果如何呢?有很多人認(rèn)為硬解碼的畫(huà)質(zhì)不如軟解碼,N卡的畫(huà)質(zhì)不如A卡,這是真的嗎?本文將徹底探析究竟。我們先來(lái)看看軟解碼和硬解碼對(duì)于硬件的要求吧。

★ 軟解碼

  都聽(tīng)說(shuō)軟解很“吃”CPU,到底有多“吃”?我們?cè)瓉?lái)做了一組測(cè)試對(duì)比,讓大家對(duì)這個(gè)概念有所了解。因?yàn)镋2140默認(rèn)頻率為1.6GHz,AMD 3600+默認(rèn)頻率為1.9GHz,一起對(duì)比又失公正。所以將兩塊CPU均超頻至2.4GHz進(jìn)行對(duì)比;即E2140 OC 300X8,3600+ OC 253X9.5。播放器采用PowerDVD Ultra Deluxe V7.5,因?yàn)榻K極解碼中設(shè)置比較復(fù)雜,經(jīng)過(guò)一些測(cè)試,有些顯卡基本都能打開(kāi)硬解,為了統(tǒng)一測(cè)試環(huán)境,所以統(tǒng)一用PowerDVD,可以在配置中打開(kāi)/關(guān)閉硬件加速。使用Vista自帶的“可靠性和性能監(jiān)視器”(Perfmon.exe)對(duì)CPU占用率進(jìn)行檢測(cè),它可以自動(dòng)記錄CPU占有率的變化,并且有單位時(shí)間內(nèi)的詳細(xì)記錄和分析。然后我們分別選擇了H.264和VC-1編碼的高清影片進(jìn)行測(cè)試。


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如右下所示開(kāi)啟性能監(jiān)測(cè)

  通過(guò)以前的測(cè)試我們可以了解到3600+ OC 2.4GHz情況下,CPU單位時(shí)間內(nèi)平均占有率大大高于E2140 OC 2.4GHz。超越幅度達(dá)40%左右。不過(guò)兩塊CPU超頻以后占有率都小于90%(一般認(rèn)為,如果CPU占有率最高超過(guò)90%,畫(huà)面就會(huì)無(wú)法流暢,所以我們將最大占有率作為一個(gè)參照:超過(guò)此數(shù)值者需要大家判斷能否流暢的高清播放電影。)畫(huà)面較為流暢,才能算是軟解成功。

經(jīng)過(guò)測(cè)試得出的結(jié)論:

1、在默認(rèn)頻率下,E2140和3600+均可以免強(qiáng)進(jìn)行高清影片解碼,但如果是底端單核CPU則無(wú)法勝任這項(xiàng)任務(wù)。

2、2GB和1GB的內(nèi)存容量對(duì)播放的流暢度關(guān)系不大,如果物理內(nèi)存少于1GB,連Vista都無(wú)法流暢運(yùn)行,所以也不比考慮是否可以流暢的播放高清了。如果是XP系統(tǒng),1GB的內(nèi)存容量完全可以滿足大家需求。

3、H.264因?yàn)閺?fù)雜程度比VC-1高,所以對(duì)硬件的要求VC-1稍高。如果大家想要知道自己的HTPC是否可以流暢運(yùn)行高清,可以考慮直接播放H.264編碼節(jié)目。

4、E2140和3600+都是很早的產(chǎn)品了,可是這些產(chǎn)品對(duì)于HTPC搭建來(lái)說(shuō)起到了低功耗的作用。

★ 硬解碼

  軟解碼基本情況我們已經(jīng)了解,現(xiàn)在來(lái)看看硬解碼。硬解碼是顯卡產(chǎn)品現(xiàn)在比較流行的概念,NVIDIA和AMD均在自己的主流產(chǎn)品中加入了對(duì)硬解碼的支持。NVIDIA的Purevideo和AMD的AVIVO技術(shù)是兩大顯卡廠商推出的視頻畫(huà)質(zhì)優(yōu)化加速技術(shù)。


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  Purevideo最早出現(xiàn)于GeForce6系列顯卡。早先發(fā)布的NV40和NV45核心(GeForce 6800GT/Ultra)并沒(méi)有支持此項(xiàng)特色技術(shù),而GeForce 6800/6600GT/6600/6200則完完全全擁有該特性。Purevideo第二代首先出現(xiàn)于G84/G86。Purevideo技術(shù)如今已經(jīng)發(fā)展到了第三代了,對(duì)應(yīng)的市面上除了老產(chǎn)品——G98核心的8400GS以外,目前市面上的所有N卡都支持Purevideo功能。第三代Purevideo支持VC-1、H.264、MPEG-2的完全硬解。

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  AVIVO最早出現(xiàn)于X1000系列產(chǎn)品中。到了HD2000系列產(chǎn)品的時(shí)代,AVIVO更名為ATI Avivo HD,標(biāo)志著UVD(通用視頻解碼器)引擎的正式登場(chǎng)。主要負(fù)責(zé)H.264、VC-1等HD視頻的硬解。因?yàn)閁VD的誕生,大大激發(fā)了AMD在低端市場(chǎng)的活躍性。在當(dāng)時(shí)各大論壇紛紛針對(duì)UVD進(jìn)行討論:?jiǎn)魏说投伺渲靡材芸锤咔咫娪皛!老機(jī)器煥發(fā)了青春!也是因?yàn)閁VD的存在,才使得當(dāng)初的HD2000性能上全面落后對(duì)手的情況下,在低端市場(chǎng)還能有所增長(zhǎng)的原因。

  這是以前ATI時(shí)代無(wú)法想象的。但UVD也是有所欠缺的,因?yàn)?a class=hui14_line >驅(qū)動(dòng)的關(guān)系,硬解有時(shí)會(huì)出現(xiàn)莫名其妙的現(xiàn)象:畫(huà)質(zhì)破損,無(wú)法打開(kāi)硬解,打開(kāi)硬解CPU占有率依然過(guò)高等情況。這些問(wèn)題在UVD升級(jí)至第二代——HD3000系列后大都得到了很好的解決。而對(duì)于目前主流的HD4000系列的顯卡來(lái)說(shuō),對(duì)于高清視頻硬解碼可是更上一層樓將畫(huà)面的質(zhì)量表現(xiàn)的更加淋漓盡致。

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  最近沉默已久的S3也推出了自己的全新顯卡產(chǎn)品Chrome 400系列顯卡:該系列顯卡支持最新的微軟DirectX10.1技術(shù)和PCI-E2.0總線技術(shù),采用ChromotionHD 2.0全編程視頻架構(gòu),支持包括H.264、MPEG-2、MPEG-4、VC-1、WMVHD、AVS在內(nèi)的最新高清標(biāo)準(zhǔn)。不知道S3的崛起能不能給自己挽回顏面呢,還是讓我們期待它的表現(xiàn)吧。

● 解析高清音頻之謎

★ 高清音頻解碼發(fā)展

  和高清視頻一樣融合在高清概念中的高清音頻,一直以來(lái)呼聲并不大。這里面有人為的因素,比如直觀來(lái)講,視頻提升給人的感受來(lái)的更加明白和具有沖擊力。而更主要的,還在于硬件方面的限制。下面我們首先了解一下高清音頻解碼方面的知識(shí),從這里同時(shí)得到音頻信號(hào)輸出設(shè)備方面的信息。關(guān)于回放設(shè)備,在后面以結(jié)合具體應(yīng)用的形式予以闡述。但是有一點(diǎn)我們要明確:只有音頻和視頻一樣達(dá)到高清,高清時(shí)代,才真的來(lái)臨。

一、數(shù)字音頻的產(chǎn)生和編碼

  提到高清音頻我們不可避免地先提到音頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換——音頻信號(hào)的本源當(dāng)然是模擬信號(hào),將模擬聲音數(shù)字化最基本的是采用PCM編碼,即脈沖代碼調(diào)制編碼。這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程分為三步,即采樣、量化、編碼三個(gè)步驟,最終將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。


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高清音頻格式

  PCM我們可以認(rèn)為是模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻的最原始編碼,但是這種編碼實(shí)在是太吃容量了,到底有多夸張呢?我們用一個(gè)實(shí)例來(lái)描述。

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影片封面圖

  上圖是一張藍(lán)光影碟的封面。在規(guī)格清單中我們可以清楚地看到:第一行是畫(huà)質(zhì):1080P(也就是1920X1080的分辨率),采用了AVC(H.264視頻編碼),16X9  2.4:1高寬比。第二行就是我們這次要說(shuō)的重點(diǎn):采用5.1聲道未經(jīng)壓縮的PCM編碼(48kHz/16bit)。這是什么意思呢?

PCM碼率計(jì)算公式是:碼率=采樣率×采樣精度×聲道數(shù)目

這里48kHz是采樣率,16bit是采樣精度,5.1是聲道數(shù)目

PCM 5.1(48kHz,16bit)=48000×16×6=4608000(bits/s)=4.39M(bits/s)

  這部影片的片長(zhǎng)為138分鐘56秒等于8336秒,所以采用PCM編碼的音頻容量為8336×4.39M(bits/s)=36595Mbits,(看清楚單位,bits和bytes的核算要除以8)約合4.4671G。這是什么概念呢?如果采用DVD介質(zhì),單單是聲音一個(gè)部分,就已經(jīng)超過(guò)一張盤(pán)的容量!也只有藍(lán)光/HD DVD才能有這樣容量存儲(chǔ)下這種音頻編碼。我們常見(jiàn)的CD就是采用這種編碼,一張光盤(pán)的容量大約為650M,只能存儲(chǔ)72分鐘的PCM編碼音頻信息。

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各種高清音頻解碼表

  如此龐大的體積我們需要對(duì)它進(jìn)行壓縮:一特定的算法進(jìn)行壓縮,期間的音質(zhì)有可能下降,最終目的是為了能夠減小體積,達(dá)到更加方便傳輸?shù)哪康摹4竺ΧΦ膍p3格式就是我們最常聽(tīng)到的音頻編碼格式。除此以外還有OGG、WMA、RA、APE等等。他們各自有它們的特點(diǎn),這里不再解釋了。歷史翻過(guò)一頁(yè),音頻媒介從CD發(fā)展到了DVD......

二、DVD主流音效

  DVD時(shí)代,因?yàn)槊浇榈娜萘勘┰觯覀兊挠耙粲痔岣吡艘粋€(gè)層次:DTS、AC3、THX等音效技術(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在DVD封面上,下面我們來(lái)解釋一下這些技術(shù)。

1、DTS

  DTS是“Digital Theatre System”的縮寫(xiě)。DTS總公司是一家專業(yè)從事音頻編碼解碼,提供相關(guān)解決方案的公司,他推出了多種聲場(chǎng)技術(shù),其中DTS Digital Surround是最廣為流傳的一種,屬于5.1聲道系統(tǒng),這就是我們經(jīng)??梢栽贒VD封面上看到的“DTS”。


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藍(lán)光光盤(pán)封面

  在電影院中,DTS技術(shù)是采取聲音和圖像分開(kāi)播放的方法:DTS音軌在CD光盤(pán)上進(jìn)行播放,用一種特殊的設(shè)備使得音頻和視頻同步。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的膠片上無(wú)法容納DTS巨大的數(shù)據(jù)流,這點(diǎn)有別于AC-3來(lái)的更好些。DTS技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)以后,一在電影界公布,馬上受到大導(dǎo)演斯皮爾伯格和環(huán)球影業(yè)公司的高度重視。并率先在大型科幻電影“侏羅紀(jì)公園”中嘗試采用DTS技術(shù)......目前,幾乎所有的5.1聲道環(huán)繞聲處理器都使用了DTS的解碼技術(shù)。

  世界范圍內(nèi)也有超過(guò)3億臺(tái)消費(fèi)電子產(chǎn)品使用了DTS技術(shù)并通過(guò)了認(rèn)證。不要以為DTS只是針對(duì)家庭影院,我們也能夠在汽車音響、個(gè)人電腦游戲機(jī)、數(shù)字電視等產(chǎn)品上看到DTS的標(biāo)志。

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  對(duì)于DVD這種媒介來(lái)說(shuō),雖然DVD-5格式的容量有4.3G之多,但是對(duì)于DTS還略顯的不足:DTS的最大編碼流量與PCM相同,也就是每秒48000X16X2=1536kbits,這樣算來(lái),一張150分鐘的5.1聲道的DTS音頻文件就要1.6875G,大約是一張DVD-5容量的40%!為了能夠裝入一張DVD-5的盤(pán)片中,廠商經(jīng)常會(huì)刪減些花絮、語(yǔ)言、制作特輯等來(lái)滿足容量的需求,或者采用雙層DVD-9來(lái)容納這么龐大的數(shù)據(jù)。

  DTS(Digital Theatre System 數(shù)字化影院系統(tǒng))是美國(guó)另外一家非常有實(shí)力的數(shù)字音頻格式制定公司,總公司位于洛杉磯,公司主要分為兩大部分:一部分是以電影音樂(lè)的錄音現(xiàn)場(chǎng)及電影院的編、解碼為主的專業(yè)用“數(shù)字影院系統(tǒng)”,另一部分是以家庭用解碼器的開(kāi)發(fā)及DVD/LD/CD等套裝軟件為主的消費(fèi)電子用“DTS技術(shù)”兩大部份。

2、AC-3

  全稱是Dolby Surround Audio Coding-3,是日本先鋒公司與美國(guó)的杜比實(shí)驗(yàn)室合作研制成功一種嶄新的環(huán)繞聲制式。

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  1997年初,杜比實(shí)驗(yàn)室已正式將AC-3環(huán)繞聲改稱為杜比數(shù)碼環(huán)繞聲(Dolby Surround Digital),簡(jiǎn)稱為Dolby Digital。與DTS不同的是,AC-3音軌數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于電影膠片上的齒孔與齒孔之間,因?yàn)槿萘肯拗疲詫⒁恍┒渎?tīng)不到的音頻內(nèi)容刪除了。音頻的采樣率也不可能很大,細(xì)節(jié)方面單調(diào)平淡。

  AC-3采用6只喇叭的輸出模式,除了超重低音部分外,其余皆是全頻段立體聲(48kHz/16bit)。AC-3可以與現(xiàn)有的其他種類音響系統(tǒng)很好地兼容,是DVD影片所使用的標(biāo)準(zhǔn)聲音格式。

3、THX

  THX認(rèn)證主要是為家用視聽(tīng)器材提供完整的品質(zhì)規(guī)范。這并非是一種認(rèn)證。是著名的“星球大戰(zhàn)”電影的導(dǎo)演:?jiǎn)讨伪R卡斯鎖設(shè)立的一種認(rèn)證機(jī)制。涵蓋家庭劇院器材、影片錄音室還有電腦、游戲等,所以我么可以在玩一些游戲的時(shí)候看到這個(gè)標(biāo)志,比如極品飛車之地下狂飆。

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  THX基本上來(lái)說(shuō)是對(duì)于器材及環(huán)境的一個(gè)要求,也算是一個(gè)后級(jí)處理而已,得到THX的認(rèn)證,代表著其音效表現(xiàn)有一定的水準(zhǔn)。THX與DTS和AC-3是不矛盾的:有了DTS和AC-3的音效,加上THX的器材環(huán)境認(rèn)證,效果更上一層樓。不過(guò)高昂的認(rèn)證費(fèi)用......

4、硬件

  對(duì)于家庭HTPC來(lái)說(shuō),音頻和視頻同樣重要。如何花費(fèi)最少的錢(qián)達(dá)到最佳的效果,是我們DIYER追求的終極目標(biāo)。好的音效離不開(kāi)好的硬件,我們要通過(guò)硬件才能欣賞到好的音質(zhì)。

  對(duì)于電腦來(lái)說(shuō),要組建家庭影院也不是很困難,只要有一塊具有DTS和AC-3解碼功能的聲卡即可。我們知道要實(shí)現(xiàn)DTS/AC-3解碼有三種方式:一是通過(guò)DVD播放軟件來(lái)解碼(Powerdvd等軟件),二是通過(guò)硬件解碼,三是通過(guò)外部的解碼器進(jìn)行解碼(功放,外置解碼器或者有些具有獨(dú)立解碼功能的音箱)。我們這里要說(shuō)說(shuō)硬件解碼。

  HTPC上要實(shí)現(xiàn)DVD級(jí)的家庭影院效果隊(duì)硬件的要求其實(shí)并不高:只需要一塊支持DTS/AC-3的聲卡(音效芯片),5.1以上的音箱即可。作為音頻解碼輸出的主要硬件,這里我們來(lái)說(shuō)說(shuō)聲卡。

華碩XonarD2

  作為IT大廠華碩推出的第一塊獨(dú)立聲卡,XonarD2無(wú)疑給聲卡市場(chǎng)注入了一針強(qiáng)心劑。而華碩對(duì)于高清音頻的前瞻性,也自然讓XonarD2具備Dolby Digital、DTS等一眾相關(guān)音效。


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華碩XonarD2聲卡及配件

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支持高清音頻格式

創(chuàng)新Audigy2 ZS

  在發(fā)布之初,創(chuàng)新Audigy2 ZS就以“唯一24bit ADVANCED HD聲卡系列、唯一能夠播放DVD-Audio的聲卡系列、唯一獲得THX標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的聲卡系列、唯一經(jīng)過(guò)Dolby認(rèn)證,支持Dolby Digital EX 7.1聲卡系列”等眾多榮譽(yù)為一身的聲卡品牌。

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創(chuàng)新Audigy2 ZS

  而EAX ADVANCED HD 4.0等附加音效集成,更是讓從來(lái)以音效著稱的創(chuàng)新憑借該款產(chǎn)品再度印證了自己的實(shí)力。

★ 板載音效芯片

  在2004年INTEL在推出915/925芯片組的時(shí)候,把High Definition Audio(簡(jiǎn)稱HD Audio)的音頻規(guī)范引入整個(gè)構(gòu)架來(lái)替代沿用已久的AC97規(guī)范。尤其是INTEL在HD Audio規(guī)范中加入對(duì)Digital Surround EX、Digital Prologic llx、Digital Virtual Speraker、DTS、DTS ES 24/96、DTS Neo6等音頻編碼的支持,讓我們消費(fèi)者不多花費(fèi)就能獲得這些功能。


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Realtek ALC880音效芯片

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Cmedia CMI9880音效芯片

  現(xiàn)在幾乎所有的主板都有HD Audio芯片:以REALTEK的ALC880系列芯片和Cmedia的CMI9880系列芯片最為常見(jiàn)。不過(guò)板載的音效芯片還是要依靠CPU參與計(jì)算,高負(fù)荷狀態(tài)下的輸出質(zhì)量和和聲卡還是無(wú)法相比的。不過(guò)對(duì)于音質(zhì)要求不高的消費(fèi)者,板載的音效芯片還是比較適用的。

★ 連接線材

  對(duì)于HTPC與平板電視連接,音頻方面我們推薦同軸/光纖直接連接功放。希望大家在選購(gòu)主板的時(shí)候購(gòu)買(mǎi)配套至少一種上述接口的主板,對(duì)于獨(dú)立聲卡來(lái)說(shuō)也應(yīng)該購(gòu)買(mǎi)一塊帶此類接口的子卡。

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SPDIF輸出/輸入接口

  光纖和同軸都屬于SPDIF輸出/輸入接口。雖然接口樣子和信號(hào)傳輸載體不同:同軸接口之間依然采用電信號(hào)方式傳輸,而光纖接口之間則采用光信號(hào)傳輸。相對(duì)來(lái)說(shuō)光纖對(duì)信號(hào)的損失更小,傳輸速度和距離,信號(hào)損失等參數(shù)也更佳。如果不經(jīng)功放由聲卡連接音箱還是和一般電腦連接方式一樣。

三、HDTV主流音效

  曾幾何時(shí),HDTV這個(gè)名詞伴隨“高清”“藍(lán)光DVD”“HD DVD”頻頻出現(xiàn)在我們的耳邊。這無(wú)疑是一種強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊:1920X1080的分辨率展現(xiàn)給我們一個(gè)更加真實(shí)的世界。我們不贊嘆:如今的電影真的太清晰了,連演員的皮膚細(xì)節(jié)都可以看得非常清楚。音頻也逐步跟上,在DVD時(shí)代就不得也無(wú)法重用的PCM,如今因?yàn)橛辛司薮笕萘勘WC,每每出現(xiàn)在我們熟悉的電影中。那么進(jìn)入HDTV時(shí)代,主流的音效有些什么呢?讓我們一同了解一下。


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高清主流音頻解碼表

1、PCM

  PCM是一種無(wú)壓縮無(wú)損的編碼,比DVD所用的AC-3及DTS更接近原音。前文已經(jīng)提及了一些關(guān)于PCM編碼的基礎(chǔ)知識(shí)。我們這里要說(shuō)的是HDTV時(shí)代,PCM有什么特別的變化呢?

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PCM LOGO

  PCM的比特率,從14-bit發(fā)展到16-bit、18-bit、20-bit甚至24-bit;采樣率從44.1kHz發(fā)展到192kHz。如此高采樣率和高采樣精度以及高達(dá)7.1的聲道輸出使得PCM編碼音頻所占據(jù)的空間越來(lái)越多,而且要求的輸出帶寬也越來(lái)越高。

  傳統(tǒng)的同軸/光纖的SPDIF端口已經(jīng)無(wú)法滿足如此龐大的數(shù)據(jù)流。如果采用同軸/光纖接口,最多只能支持兩聲道輸出。想要7.1聲道輸出PCM只能采用HDMI接口或者IEEE 1394接口,以后者的輸出方式比較少見(jiàn)。

2、Dolby TrueHD

  Dolby TrueHD是杜比實(shí)驗(yàn)室專門(mén)為HDTV開(kāi)發(fā)的新一代無(wú)損壓縮音頻編碼。TrueHD可以支持HD DVD格式下多達(dá)八個(gè)全頻帶無(wú)損聲道,其中包括環(huán)繞聲,采樣率高達(dá)192kHz。

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Dolby TrueHD

  此外,該技術(shù)不僅能應(yīng)用于5.1環(huán)繞聲,還能支持7.1環(huán)繞聲。PCM采用的是靜態(tài)碼率,而Dolby TrueHD則采用的是先進(jìn)的動(dòng)態(tài)碼率:當(dāng)需要表現(xiàn)大量聲效時(shí),碼率變大,反之減小。Dolby TrueHD在藍(lán)光DVD中最高碼率為18Mbps。

3、DTS-HD

  DTS總是喜歡和杜比實(shí)驗(yàn)室對(duì)著來(lái):當(dāng)杜比實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了Dolby Digital Plus后,DTS公司也宣布了其最新研發(fā)的DTS-HD。DTS-HD并不是一個(gè)音軌格式,它包含有損壓縮DTS-HD High Resolution Audio和無(wú)損壓縮DTS-HD Master Audio,兩者都支持7.1音軌。前者在藍(lán)光DVD中最高碼率為6M,后者則可以達(dá)到28M。因?yàn)镈TS-HD High Resolution Audio是有損壓縮技術(shù),為了空間犧牲了音質(zhì)。DTS-HD Master Audio是無(wú)損壓縮技術(shù),與Dolby TrueHD一樣,也是采用了動(dòng)態(tài)碼率技術(shù)。

4、DTS-HD High Resolution Audio 

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DTS-HD High Resolution Audio 

  DTS-HD Master Audio是DTS標(biāo)準(zhǔn)中最頂級(jí)的音頻格式,是真正意義上的無(wú)損壓縮編碼,具有超高的可變比特率,在藍(lán)光光盤(pán)上可達(dá)24.5Mbps(非常恐怖的音頻流),支持7.1獨(dú)立聲道,和杜比TrueHD一樣,能帶來(lái)與錄音母帶一致的96kHz/24bit數(shù)碼環(huán)繞聲效,同樣需要HDMI接口傳輸。

5、DTS-HD Master Audio
 
  DTS-HD Master Audio 在藍(lán)光光盤(pán)上可達(dá)24.5Mbps

  DTS CD,是一種采用DTS編碼的多聲道音頻載體,存儲(chǔ)方式與一般的音樂(lè)CD相同,都是16bit量化、44.1kHz采樣頻率(但普通CD為PCM采樣信號(hào)),這種CD目前已經(jīng)很普遍,很多唱片公司都發(fā)行過(guò)此類CD。

6、Dolby Digital Plus(DD+)

  Dolby Digital Plus技術(shù)是專為所有的高清節(jié)目與媒體所設(shè)計(jì)的下一代音頻技術(shù),是一種有損壓縮技術(shù)。從參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,都像是Dolby Digital的一個(gè)加強(qiáng)版,與之前所有家庭影院完全兼容。

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Dolby Digital Plus

  從市場(chǎng)定位上來(lái)看,Dolby Digital Plus對(duì)應(yīng)DTS-HD High Resolution Audio,Dolby TrueHD對(duì)應(yīng)DTS-HD Master Audio。兩家公司都有滿足不同需求的產(chǎn)品。

● HDTV 硬件篇

  目前能夠通過(guò)HTPC享受HDTV的視頻和音頻有兩種方式:一是主板上的HDMI輸出至高清功放,然后通過(guò)高清功放分離出視頻和音頻分別輸出至顯示器音箱。


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高清HDMI線纜

  二是視頻通過(guò)HDMI直接輸出至帶HDMI的顯示器,音頻通過(guò)HDMI直接輸出至高清功放,此時(shí)高清功放置完成音頻輸出的功能。有讀者會(huì)問(wèn):音頻使用HDMI輸出,有這樣的設(shè)備嗎?

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高清HDMI接口

  目前來(lái)看顯卡的確可以做到視頻和音頻同時(shí)使用HDMI接口輸出,但是似乎不支持高清音頻,如何實(shí)現(xiàn)呢?下面我們一起了解下HDTV組建中的一些部分硬件產(chǎn)品,供大家參考一些主流的HTPC硬件產(chǎn)品。

Auzentech X-Fi Prelude

  作為世界上第一塊、基于創(chuàng)新X-Fi芯片的第三方聲卡“Auzentech X-Fi Prelude 7.1”,是新加坡創(chuàng)新公司首次開(kāi)放授權(quán)給第三方廠家而來(lái)的產(chǎn)物。

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Auzentech X-Fi Prelude

  在CES 2008,這家公司展出了該聲卡的一張子卡:支持HDMI 1.3輸出,支持8聲道DTS-HD、Dolby Digital Plus、Dolby True HD、Dolby Digital、DVD-Audio、LPCM 8-channel輸出,這是個(gè)瘋狂的創(chuàng)新。我們可以用HDMI直接輸出到“高清功放”(帶HDMI的功放,有別于傳統(tǒng)功放),然后通過(guò)功放輸出音頻,這樣我們就可以體會(huì)高清音頻帶給我們的震撼了。不過(guò)這塊聲卡售價(jià)不菲啊~!

MSI K9N2GM-FIH

  在整合芯片領(lǐng)域AMD憑借著780G一直可以說(shuō)是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,因?yàn)槠銱D3000系列整合顯示芯片非常強(qiáng)勁,可是對(duì)于NVIDIA MCP78來(lái)說(shuō)大家了解可能就少了,MSI K9N2GM-FIH基于MCP78芯片組設(shè)計(jì),能夠支持輸出高清音頻:可回放DTS-HD和Dolby TrueHD。DTS-HD以7.1聲道為起點(diǎn),最高支持32聲道環(huán)繞聲回放,碼率可達(dá)1.5Mbps以上,采樣率8-192KHz(16/24bit),配合相應(yīng)的播放軟件就可以做到HDMI一線輸出“高清視頻音頻”。

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MSI K9N2GM-FIH

  對(duì)于AMD的HD2000系列和HD3000系列來(lái)說(shuō),內(nèi)部集成的數(shù)字聲卡只支持DTS和AC-3,高清音頻解碼方面就老芯片來(lái)說(shuō)還不支持。NVIDIA無(wú)疑在這個(gè)時(shí)候打響了高清音頻的第一槍。

  上述我們講述了基本的解碼知識(shí),而涉及到的硬件也多為聲卡相關(guān)產(chǎn)品。不過(guò)從上面我們也可以看出,時(shí)至今日,即使是板載芯片也能完成高清音頻的輸出任務(wù)。而在解碼并輸出+回放的整個(gè)聽(tīng)音環(huán)節(jié),回放設(shè)備成為了瓶頸,有礙我們進(jìn)一步獲得高清影音的體現(xiàn)。

總結(jié)

  在這次大專題中我們主要對(duì)HTPC的視頻解碼還有音頻解碼作了詳細(xì)的介紹,就主流的影音格式讓大家有了基本的了解。這次講解為了讓大家對(duì)高清有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí),在后續(xù)的文章中我們還將慢慢給大家細(xì)細(xì)講解有關(guān)HTPC影音設(shè)置方面的問(wèn)題。

 

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