杜比AC-3音频

theraudio

杜比AC-3是继AC-1、AC-2之后，建立起来的第三代感觉编码系统。其中，AC是AudioCoding（音频编码）的缩写词，它的原意是“音频感觉编码系统”。它以人耳的生理听觉特征为依据，经编码系统形成多声道环绕声。在进行AC-3编码时，输入信号是16bit量化精度的PCM的数据流，经感觉压缩编码后形成杜比AC-3数据信号，它的平均压缩比为12：1左右。杜比AC-3可以输出多种声道的组合方式，可以有以下8种：1/0、1+1/0、2/0、3/0、2/1、3/1、2/2、3/2等，最多可达到6个声道，称为5.1声道。“0.1”堤指超重低音声道。
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　　杜比AC-3系统的编、解码方框图如下图所示。它可以对音频信号进行数据压缩和解压缩工作。这里先介绍其编码电路。编码器前端设置滤波器库，或称为时一频变换电路。输入的时间或信号取样频率为48kHz，取约10ms时间作为一变换块，将它取作变换基准单元。则每块可取得512个取样信号，使用变形的离散余弦变换(MDCT)可取得256个DCT频率系数信号。杜比AC-3编码的帧结构规定，每帧由6个变换块组成，当48kHz取样时，每帧长度为32ms。于是，利用该变换电路可把时间取样变换为频率系数，而且对各个系数成分分配以适当的量化比特数。然后，对频谱包络进行编码，也就是将DCT频率系数分为指数部分和尾数部分，并对它们进行编码。其中，指数部分表示声音信号的频谱包络，由这些指数可组成多达50个子频带供位分配使用。由于相邻频率点间的包络变化量较小，因而将相邻的DCT系数的指数部分进行差分编码，来加以压缩。
　　
　　经上述编码处理后，送到多路复用电路，最后输出编码的AC-3数据流。
　　
9 F8 M( J2 D  E) a0 ~　　DCT系数的尾数部分送到量化处理电路。该电路利用掩蔽效应，可以计算出比特分配信息，并对它们进行量化处理。其中，理想比特分配电路能够精确地计算出掩蔽量；实际的分配是由频谱包络推断出大概的掩蔽量，用以补偿理想比特分配的误差，进行“核心”（内部）比特分配，仅需传送少量的补偿数据，就能在解码器中完成适当的分配。通过以上处理，可削减比特分配信息量，达到压缩数据的目的。
　　
　　解码过程和编码过程相反。输入的编码数据流经过去复用电路后，分成两路：一路经过频谱包络解码后，送到内部（核心）比特分配器；另一路送到逆量化器，在这里可与内部比特分配器送来的信号一起进行逆量化，再经过滤波器库变换后，输出已经过解压缩的音频数据信号。但要明确，上述过程仅是解压缩过程，真正的AC-3解码器是要将输入的已解压缩的串行数据流转变为5.1声道的模拟音频信号，它需要设置专门的解码系统。

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