杜比音效是由杜比實驗室開發的，涉及多聲道音頻壓縮技術。這種數字壓縮技術目標是生成數字音頻信號，當解碼重現時，聲音與原始信號相同。同時使用最低碼率進行壓縮，提供真實的立體環繞聲。因此，杜比音效廣泛應用于電影院、家庭影音、DVD、藍光光盤。杜比音效系列主要包括：Dolby AC3、Dolby AC3 Plus、Dolby AC4和Dolby TrueHD。杜比實驗室發布的環繞聲系統歷史演進如下表所示：

解碼器編碼器年描述頻道杜比立體聲杜比環繞聲杜比立體聲SR杜比定向邏輯（Dolby Pro Logic）杜比數碼杜比數字環繞EX杜比定向邏輯II（Dolby Pro Logic II）杜比定向邏輯IIx（Dolby Pro Logic IIx）杜比數字+（Dolby Digital Plus）杜比TrueHD杜比定向邏輯IIz（Dolby Pro Logic IIz）

杜比MP矩陣	1975年	電影院采用光學技術。使用杜比A降低噪音。杜比立體聲處理器將4：2編碼為35mm膠片，并將2：4解碼回4.0。	帶C和MonoSurround矩陣的FL FR
/	1982年	杜比立體聲的消費者變體。原始解碼器利用帶有延遲和幻像中心的簡單無源LR電路進行3通道解碼。	FL FR和MonoSurround矩陣
杜比MP矩陣	1986年	杜比立體聲（Dolby SR）減少了杜比SR降噪，以增強保真度和動態范圍。	帶C和MonoSurround矩陣的FL FR
/	1987年	杜比立體聲和杜比環繞聲的參考有源矩陣2：4解碼器（Cat No. 150）。準確解碼Lt ??/ Rt以恢復LCRS 4.0環繞聲。	帶C和MonoSurround矩陣的FL FR
AC-3	1992年電影	離散通道編碼器/解碼器。Pro Logic解碼器可用于縮混立體聲輸入。	FL FR C SL SR SUB
AC-3	1999年	通過5.1中Ls / Rs通道的矩陣編碼進行6.1或7.1環繞聲。向后兼容標準5.1數字。	FL FR C SL SR（具有矩陣式RearMono）SUB [非離散7.1：BackLeft和BackRight]
不適用	2000	將非編碼立體聲上混到Surround 5.1。也可用于解碼5.1播放的杜比環繞聲。消費者解碼器通常包括特定的電影，音樂或游戲模式。	FL FR C SL SR SUB
不適用	2002年	擴展至PLII。將立體聲，杜比環繞聲，杜比數字5.1增強到6.1或7.1。將杜比數字EX解碼為6.1或7.1。在消費產品中保留電影，音樂或游戲模式。	FL FR C SL SR SUB左后和右后
增強型AC-3	2005年	有損壓縮編解碼器；48 kHz采樣頻率，20位字長；支持32 kbit / s – 6 Mbit / s的數據速率，可擴展，包括高清光盤上的768 kbit / s – 1.5 Mbit / s（通常），以及廣播和在線的256 kbit / s。當前媒體應用程序的1.0到7.1通道支持；可擴展至16個通道；離散的。通過高達640 kbit / s的S / PDIF連接與杜比數字技術向后兼容。支持杜比元數據。	FL FR C SL SR SUB左后和右后
MLP	2005年	無損壓縮編解碼器；支持高達4位字長的44.1 kHz至192 kHz采樣頻率；支持高達18 Mbit / s的可變數據速率。比Dolby Digital Plus更高的比特率。藍光光盤通道最多支持八個通道的96 kHz / 24位音頻；最高192 kHz / 24位的六個通道（5.1）;?2至6通道支持最高192 kHz / 24位最大比特率，最高18 Mbit / s。	/
不適用	2009年	擴展到PLIIx。加上前置高度通道，可將立體聲，杜比環繞聲或離散5.1 / 6.1 / 7.1解碼為7.1高度或完整9.1。	L，C，R，Ls，Rs，Lrs（左后），Rrs（右后），LFE，Lvh和Rvh

一、Dolby AC3

1、什么是AC3

AC3(Audio Code number 3)，支持從單聲道到5.1聲道。它提供5個全帶寬聲道(3Hz~20000Hz)，又稱為3/2配置，3個前置聲道(左、中、右)，外加2個環繞聲道。除此之外，還有第六個重低音聲道(3Hz~120Hz)，也稱為"低音增強聲道"(LFE)。因此，我們習慣把它稱為5.1聲道，其聲道分布如下圖所示：

2、AC3編碼原理

像MP3、AAC一樣，AC3利用聲音的掩蔽特性，使用改進的離散余弦變換(MDCT)進行壓縮。輸入的PCM采樣數據必須是32kHz、44.1kHz或者48kHz，而且是20bits。

AC3編碼如上圖所示包括采樣、量化、編碼，具體分為以下6個步驟：

? ? 1) 將音頻的表示從PCM時間樣本序列(時域)轉換為頻率系數塊序列(頻域)，屬于有損壓縮。把512個時間樣本重疊塊乘以時間窗口，并且變換為頻域。由于塊重疊，每個PCM輸入樣本用兩個連續塊表示。然后頻域除以2，使得每個塊包含256個頻率系數。

? ? 2) 這組指數被編碼成信號頻譜，稱為頻譜包絡。

? ? 3) 核心位分配例程使用該頻譜包絡，該例程決定使用多少位編碼每個尾數。

? ? 4) 尾數根據位分配信息來量化。

? ? 5) 將6個音頻塊(1536個音頻樣本)的頻譜包絡和量化尾數轉換為AC3幀。

? ? 6) AC3比特流(從32到640kbps)是AC3幀的序列。

3、AC3幀結構

AC3幀包含：同步字、循環冗余校驗、采樣率、框碼、比特流識別、比特流模式、編碼方式、中心混合水平、環繞聲混合水平、環繞模式等字段，如下表所示：

字段位數描述同步字循環冗余校驗采樣頻率框碼比特流識別比特流模式音頻編碼方式中心混合水平環繞聲混合水平杜比環繞聲模式

? ? ? ? ? ?16	? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0x0B77，數據傳輸采用大端
? ? ? ? ? ?16
? ? ? ? ? ? 2	? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?'11'=保留'10'= 32 kHz'01'= 44.1'00'= 48
? ? ? ? ? ? 6
? ? ? ? ? ? 5
? ? ? ? ? ? 3	? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? '000'=主音頻服務
? ? ? ? ? ? 3	? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? '010'=左右聲道排序
? ? ? ? ? ? 2
? ? ? ? ? ? 2
? ? ? ? ? ? 2	? ? ? ? ? ? ? ? ? '00'=未表示'01'=未環繞編碼'10'=是，環繞編碼

4、AC3解碼過程

AC3解碼過程是編碼的逆過程，如下圖所示：

解碼流程如下圖所示：

二、Dolby AC3 Plus

AC3 Plus又稱為E-AC3，在AC3基礎上進行改進增強。支持更大范圍的碼率(32kb/s~6144kb/s)，支持更多聲道。杜比數字（AC-3）支持多達五個全帶寬音頻聲道的最大比特率為640 kbit / s，E-AC-3支持多達15個全帶寬音頻通道，最大比特率為6.144Mb/s。

1、技術參數

E-AC3技術參數如下：

• 編碼比特率：0.032至6.144 Mbit / s
• 音頻聲道：1.0到15.1（即從單聲道到15個全音域通道和一個低頻聲道）
• 每個位流的音頻節目數：8
• 采樣率：32、44.1或48 kHz
• 三、Dolby AC4

2、結構

E-AC3由一個或多個子流組成，子流有三種類型：

• 獨立的子流，可包含多達5.1個頻道的單個節目。杜比數字+（Dolby Digital Plus）流中最多可以存在八個從屬子流。獨立子流中的聲道僅限于傳統的5.1聲道：左（L），右（R），中（C），左環繞（Ls）和右環繞（Rs）聲道，以及低頻效果（Lfe）聲道。
• 傳統子流包含單個5.1程序，直接對應于杜比數字內容。DD +流中最多只能有一個舊式子流。
• 從屬子流，其中包含傳統5.1通道以外的其他聲道。由于從屬子流具有與獨立子流相同的結構，因此每個從屬子流最多可包含五個全帶寬信道和一個低頻信道；但是，這些聲道可以分配給不同的揚聲器位置。子流中的元數據描述了每個包含的聲道的用途。

3、語法

E-AC3是16位對齊的協議，其音頻流是固定長度同步幀數據包的集合，每個數據包都對應于256、512、768或1536個連續的時域音頻樣本。（1536個樣本的情況是最常見的情況，對應于杜比數字（Dolby Digital）；較短的子幀長度旨在用于交互式應用（如視頻游戲），其中減少編碼器延遲是一個重要問題。每個同步幀都是可獨立解碼的，并且屬于服務內的特定子流。同步幀由以下語法元素組成：

• 一個16位同步字，其值為0x0b77。
• 比特流信息（BSI）部分，其中包括關鍵元數據，例如幀大小，比特流標識符（指定使用的語法的版本），通道模式，子流標識符，編碼的對話級別（dialnorm）以及用于指導的元數據解碼器產生縮混。
• 音頻幀部分，包含同步幀中所有音頻塊共有的解碼信息，包括確定如何打包指數和尾數的必要信息。
• 一，二，三或六個音頻塊部分。這些部分包含其他解碼元數據，以及編碼和量化的頻率系數。每個音頻塊對應于每個通道中的256個PCM樣本。
• 最后一部分包含用戶定義的輔助數據，產生統一同步幀長度的任何必要填充以及用于錯誤檢測的16位循環冗余校驗碼。

三、Dolby AC4

AC4可以包含音頻聲道和音頻對象，已經被DVB(數字電視廣播)采用，并被ETSI標準化。AC4最多可具有5.1個核心音頻聲道，所有杜比AC4都需要對這些音頻聲道進行解碼。其他音頻聲道可以被編碼為輔助信號，解碼器可以選擇支持這些附加信號，從而變成7.1聲道。其中低比特率使用高級聯合信號信道編碼(A-JCC)，高比特率使用高級耦合(A-CPL)。A-JCC不支持輔助信號，并且僅限于5.1聲道音頻，而A-CPL支持輔助信號。與E-AC3相比，AC4的比特率降低了50%。

四、Dolby TrueHD

與AC3、E-AC3、AC4不同的是，Dolby TrueHD是無損壓縮，主要用于藍光光盤。杜比TrueHD提供多達16個離散音頻聲道，每個聲道的采樣率高達192kHz，采樣深度高達24位。TrueHD攜帶元數據用來修改其對音頻數據解析的非音頻信息，可以包括音頻規范化或動態范圍壓縮。

五、Dolby Atmos

Dolby Atmos杜比全景聲，通過增加高度聲道擴展現有的環繞聲系統，從而可以將聲音解析為三維對象。杜比全景聲允許將多達128個聲道分配給影院，以便根據影院的功能揚聲器提供最佳的動態渲染。它可以在傳統的5.1和7.1布局上構建。對于杜比全景聲，其命名稍有不同：7.1.4杜比全景聲，帶有四個頭頂式或啟用杜比全景聲的揚聲器。

參考鏈接：

Dolby Digital:?https://en.wikipedia.org/wiki/Dolby_Digital

Dolby DIgital Plus:?https://en.wikipedia.org/wiki/Dolby_Digital_Plus

Dolby AC-4:?https://en.wikipedia.org/wiki/Dolby_AC-4

Dolby TrueHD:?https://en.wikipedia.org/wiki/Dolby_TrueHD

AC3協議：http://www.atsc.org/wp-content/uploads/2015/03/A52-201212-17.pdf

可以到GitHub一起學習音視頻：https://github.com/xufuji456/FFmpegAndroid???????

總結

以上是生活随笔為你收集整理的走进音视频的世界——杜比音效之AC3与AC4的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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