高清DVD音频格式标准的设计

基于蓝光盘(Blu-ray Disc)和HD DVD高清格式的下一代高清DVD播放机的出现，给原始设备制造商(OEM)带来了设计复杂性方面更大的挑战。虽然高清视频一直倍受关注，但是对那些想要进入迅速发展的消费市场的OEM来说，高清DVD标准的新音频格式却是更大的挑战。

　　当前的系统级芯片(SoC)处理器无法充分满足新兴减损压缩(Dolby Digital Plus 和DTS-HD High Resolution)和无损压缩 (Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio) 音频编解码格式，因为这些新的音频格式都需要更高的比特率、更大的存储空间、更高的采样率和更好的连接性。

　　为了适应和满足解码多种音频算法的格式要求，OEM厂商需要在平衡成本、质量和上市时间的同时，有一种能降低设计复杂性的单芯片解决方案。

　　高清DVD概述

　　在任何因特网的搜索引擎中键入“高清DVD”，您都会得到一系列的关于蓝光盘和HD DVD格式之争的评论、博客和讨论。但必须明确指出：本文并非针对时下正在进行的争论，而是探讨下一代音频算法，即这些高清DVD格式对OEM厂商在设计下一代家庭影院产品时的影响。

　　高清DVD是标准DVD的演变。根据视频和音频清晰度的不同，从DVD向VHS录像系统发展。今天，许多电视机都能显示高清画面，那么高清DVD在家庭影院中的普及必将是下一步发展趋势。事实上，我们今年已经看到融合了下一代音频算法、能同时支持蓝光盘和HD DVD格式的影片增长强劲。

　　对消费者而言，与标准DVD相比，两种新的高清DVD格式都具有成倍增加的分辨率、更高的音频容量(7.1或更好的环绕立体声)、更好的游戏网络连接性、商品和内容更新，如多语言导演剪接版影片。此外，高清DVD单张光盘还提供一些花絮内容，如互动内容及其它资料等。(见图1，高清DVD视频特点)

　　然而，对于消费家庭影院的制造商来说，众多的音频解码格式是一个巨大的挑战。高清DVD格式带来全新的无损(无音质丢失的音频文件压缩)音频编解码器格式，在设计新的高清DVD播放机、高清接收机和标准音频/视频接收机(AVR )时必须考虑这个问题。

　　迄今为止，产品设计师主要关注与高清视频有关的系统挑战。如今，随着了解的深入，OEM厂商已经越来越多地认识到，实际上高清音频比高清视频更具复杂性。OEM厂商意识到，要同时支持六个“标准的”音频解码格式，并符合当今标准DVD采用的传统视频和音频格式是一个巨大挑战。这是向后兼容必须具备的功能，以支持传统的音频解码设备。

　　OEM厂商意识到要使高清DVD市场真正发展起来，必须具备两个条件：极具竞争力的内容及合理的设备零售价格(通常低于250美元)。早期的高清DVD需要多达4 个数字信号处理器(DSP)以进行音频处理，很明显，为了帮助OEM厂商降低产品价格，必须降低系统成本。虽然近期SoC解决方案正在努力实现同时进行音视频解码处理，但是独立的IC仅专用于处理特定音频解码需求，单芯片音频解码解决方案供应商可因此获益。

　　声音与画面的匹配

　　在新的高清DVD产业中，音频标准已由2个增加至6个，除了现有的Dolby Digital 和 DTS Digital Surround，新的音频编解码格式包括Dolby Digital Plus、Dolby TrueHD、DTS High Resolution和DTS Master Audio。

　　表1是对高清DVD格式(蓝光和HD DVD)提供的音频格式的简介。

　　高清视频能提供更好的画质，高清音频能带来非常卓越的声音清晰度和能力 (见图2，高清DVD音频特点)。

　　焦点从视频转向音频——内在的设计挑战

　　目前，我们已看到系统设计中关注重点的转移，OEM厂商正将越来越多的精力从视频处理转向音频算法处理。

　　首要挑战是比特率。相同的时期，新的无损音频标准使高清DVD音频需要比视频高两倍的带宽。在新的DVD时代，在Dolby条件下比特率可以低至1 Mbps，而在DTS-HD Master Audio则高达24.5 Mbps，同时视频压缩技术的巨大进步使高清视频比特率可高达12Mbps~15Mbps(但仍比期望值低)。显然1080p视频格式将需要最高比特率。

　　由于高清音频的有效负载庞大，高清DVD播放机需要一个全新的数字传送器替代用于标清DVD的1.5 Mbps的索尼/飞利浦数字接口格式(S/PDIF)传送器。高清多媒体接口(HDMI)是一种全数字音频/视频接口，已成为传送高清媒体流的标准。最新版本HDMI 1.3可将单链接带宽增至340 MHz (10.3 Gbps)，并可为外部解码携带Dolby True HD 或 DTS-HD Master Audio码流。

　　因此，要使产品有效地满足高清音频的要求，系统设计师必须遵守HDMI标准并建立一个全新的接口。此外，由于数字内容保护，所有码流都将通过HDMI发送器进行高带宽数字内容保护(HDCP)加密，因此需要多格式解密。