继上篇(传送门:)为大家介绍了目前常用的一些视频格式及视频转换的内容后,网友纷纷留言表示还想要了解更多关于环绕声音频格式的内容。So~带着各位父老乡亲的浓浓厚望,小编快马加鞭地带来了六大环绕声音频格式“大解剖”!
从九十年代起,电影院就将音响系统逐步升级为多声道环绕声系统,电视如今也步入了高清时代,多声道环绕立体声成了标准。如今我们在影视节目声音制作中,全部用了数字音频工作站系统,选择什么样的多声道环绕立体声音频格式就成为了值得探讨的问题。下面笔者就来谈谈常见的环绕声音频格式的特点及其应用情况。
1. 多声道WAV格式
我们都知道WAV格式是微软公司开发的、最早的数字音频文件格式苹果录音怎么转换成mp3格式,早期主要用于保存Windows系统下的音频数据,后来被绝大多数音视频软件和不同的平台支持,得到了广泛的应用。标准化的WAV格式文件保存的是未经压缩的PCM数据,只要采样频率够高、量化bit数够多,记录的声音质量就可以非常高,对于保存原始的录音数据是一个好的选择,缺点是文件太大。
过去我们认为WAV音频文件只是用来保存双声道立体声或单声道声音的,其实WAV文件格式对音频数据流的编码没有强硬规定,它符合RIFF 资源交换文件格式规范,可以支持多个声道、不同类型的音频数据。该格式除了对不压缩的PCM 音频数据流进行编码之外,还可以支持ADPCM、CCITT A_Law等多种压缩算法。
在多声道环绕立体声音频节目制作中,我们就可以将传统的5.1环绕立体声(包括左、中、右、左环绕、右环绕5个声道,加上1个低音声道)的6 个线性PCM 音轨编码成一个WAV 音频文件输出,这样就为环绕立体声音频资料的存储和交换带来了诸多方便。尽管包含5.1个音轨的WAV文件的码率提升了6倍,文件体积较大,不方便使用网络传输和CD光盘存储,但是完全可以用在环绕声音频制作过程中的存储和交换。
目前,常见的音频制作软件几乎都可以直接导出包含有6个声道的5.1环绕声的单个WAV音频文件,有一些软件可以通过外挂插件的方式导出。大名鼎鼎的DTS环绕声格式就是用WAV格式的音频文件来保存其产生的多声道音频数据的。例如,在Audition CS6中建立5.1工程并对各声轨进行缩混处理后,即可在导出多轨缩混界面选择导出包含6声轨的5.1环绕声WAV格式文件。
WAV多声道音频文件的后缀名依然是“. wav”,我们有时可以见到一些体积比较大的WAV文件,尽管也可以用常规的立体声音频播放器播放,其实它包含有6个声道,用专门的多声道播放软件才可以放还5.1声道环绕立体声。
2. DTS格式
我们通常说的DTS格式是指DTS数字化影院系统(Digital Theatre System)的环绕立体声编码规范,它也属于5.1声道系统。它采用了相干声学编码技术(Coherent Acoustics Coding),利用人的心理声学原理对音频数据流进行了压缩。相对于著名的杜比AC-3格式,DTS的压缩比较小、数据率较高,重放声音的音质更好一些。DTS在早期的5.1声道基础上,近年又推出了6.1 声道的DTS-ES和7.1甚至更多声道系统的DTS-HD苹果录音怎么转换成mp3格式,目前已经广泛用于三维、四维电影的配音中。
DTS ES(Extended Surround)是在原5.1声道的基础上增加了后中置环绕声道,构成了6.1环绕立体声系统。DTS ES分为Matrix 和Discrete两种,DTS ES Matrix运用的是矩阵编码方式来增加出一个后中置环绕声道,其声道间隔离度差,致使声场的定位感不太准。DTS ES Discrete从素材编辑、声道编码、解码还原都是完全按照独立的7个声道进行,所以声道分离度好,声场定位准确。
DTS-HD是在ES 6.1声道之后推出的高清音频格式,也称为DTS++格式,支持更多的声道。DTSHD以7.1声道起步,并能兼顾更高的音质,有很好的向下兼容性和交互性。DTS-HD可以适应从高品质的无损压缩HD格式到普通的有损DTS环绕声,向下兼容6.1、5.1环绕声和双声道立体声。DTS-HD又分为采用固定比特率有损压缩的DTS-HD High ResolutionAudio和采用动态可变比特率编码、类似于FLAC无损压缩技术的DTS-HD Master Audio,能够存储与录音母带完全一样的96kHz/24bit多声道环绕声音频。
在节目制作中,通过第三方编码软件或插件,如SurCode DTS Encoder可将输入的6个声道的WAV/AIFF声音编码输出为5.1环绕声的DTS格式的多声道WAV文件。DTS还专门为Pro Tools开发了一个RTAS/AS 和VST插件Neural Up Mix,使Pro Tools 可以混合输出5.1和7.1声道的DTS 音频文件。
DTS格式音频文件需要带有DTS解码功能的播放器或软件才能重放多声道环绕声效果,如果没有DTS解码器播放的只是双声道立体声的效果。DTS文件标准的后缀名是“.wav”,有时也用“.dts”,比如对于著名的Power DVD播放器就需要将DTS文件的后缀名改为“.dts”才能播放。只有安装了DTS公司专用的播放器DTS-HD Stream Player,播放时才能显示出音源是DTS Digital Surround还是DTS ESMatrix还是真正的DTS ES Discrete格式。
3. AC-3格式
杜比公司开发的AC-3环绕声格式的全称是Dolby Audio Codec v3,通常又称为杜比数字声音编码。自从1992年第一部采用杜比AC-3环绕声编码的电影《蝙蝠侠归来》在美国上映以来,AC-3 就成为了最流行的环绕立体声音频格式之一。
杜比 AC-3系统采用了数字编码压缩技术,它利用了人耳的掩蔽效应,将声音信号中的不相关冗余信息去除,从而实现数据的压缩。一般情况下压缩比越小,其数据率就越大,音质也就会越好。杜比AC-3虽然是5.1声道环绕立体声格式,但具有对不同声道数和音频设备向下兼容的特点,还音时杜比AC-3的解码器可以自动识别原信号的编码类型,也可以依据设备的不同输出相匹配的声道信号,通过一个信号比特流自动分配输出 5.1多通道环绕声、Pro Logic环绕声、双声道立体声、单声道。
在音频制作时,通过专门的AC-3编码器软件可以将制作好的6个声道的音频文件进行杜比AC-3编码,如Soft Encode 1.0 或Sonic Foundry SoftEncode,只要将6个WAV音频文件分别按照对应的左、中、右、左环绕、右环绕、低音声道导入软件,在选项菜单下选择适当的编码参数后进行编码,就可以导出一个后缀名为“.ac3”的多声道音频文件了。还音时还需要播放设备能够支持杜比AC-3解码,现在许多播放软件也都可以播放这一格式,比如Power DVD、Win DVD 或Km player 等。
杜比公司在AC-3之后,近年又相继为电影院还音系统开发了6.1声道数字环绕声制式Dolby DigitalSurround EX和为高清影视节目开发了7.1声道的Dolby Digital Plus(杜比数字+、DD+)技术。DolbyDigital Plus编码技术被定为了HD DVD的音频标准,以及Blue-ray光盘的可选音频格式,其编码效率也能够满足未来的广播需求。
杜比公司还专门为高清光盘媒体开发了采用无损的压缩编码技术的Dolby True HD,支持8个独立的96kHz /24bit全频带声道,让用户能够体验前所未有的影院声音效果。所有这些新开发的杜比多声道音频格式均有杜比专门开发的音频编码器(Dolby MediaEncoder)或者直接由杜比公司提供编码服务支持。
4. AAC格式
AAC(Advanced Audio Coding)是基于MPEG-2,即国际活动图像专家组 (Moving Picture Experts Group)制定的视频和音频有损压缩标准之二,全称应该是MPEG-2 AAC。后来随着MPEG-4(即国际活动图像专家组制定的视频和音频有损压缩标准之四)中音频部分编码标准的制定,在MPEG-2 AAC编码技术核心的基础上,又增加了SBR(Spectral Band Replication) 技术和PS(Parametric Stereo)技术,为了区别于之前的MPEG-2 AAC,改称为了MPEG-4 AAC。
AAC是真正的多声道音频文件格式,它可以支持多达48个全频声道、15个低音声道,还可以内嵌多达15个数据流。A AC格式采用了更加高效的有损编码压缩技术,数据压缩比可达18:1,比 MP3文件的体积还要小,但音质毫不逊色。它可选取多种采样频率和量化bit数、能为5.1环绕声节目提供相当于ITU-R广播的音质。
近年来AAC通过附加一些编码技术衍生出了LC-AAC(Low Complexity),HE-AAC(Highefficiency),HE-AAC v2这三种主要的编码技术。LC-AAC就是原始的AAC,主要用于中高码率(大于等于80Kbps)的需要;HE-AAC采用了SpectralBand Replication技术,简称SBR,主要用于中低码率(小于80Kbps)的编码;而新近推出的HE-AACv2 主要用于低码率(小于48Kbps)的编码。其不同码率的编码技术可以适应不同的应用领域,中高码率可以用于DVD - Audio 等高清光盘媒体,低码率则可以适应移动通讯、网络电话、广播等要求。
AAC音频编码器软件及插件有许多,具有代表性的有Faac、Mainconcept AAC Encoder 、NeroAAC Codec、Dolby AAC 和Real AAC等,苹果公司的QuickTime和iTune也都具有AAC编码功能。有些编码器的功能比较简单,甚至只支持双声道模式,有的只支持LC-AAC格式,编码出来的音质也随码率有所不同。其中,Mainconcept AAC Encoder插件和Nero AAC 软件都可以支持多声道编码,同时支持LC-AAC和HE-AAC格式。
AAC音频文件后缀名早期用的是“.aac”,在采用MPEG-4的音频编码技术后也有直接用了“.mp4”的,后来由于苹果公司在它的iTunes 以及一系列产品中使用了“.m4a”以区别老的MPEG2 AAC音频文件,使得“.m4a”这个扩展名现在用得更加广泛了。
5. 多声道Ogg
Ogg是一种免费的、支持多声道的音频文件格式,兼容单声道、双声道立体声、4声道环绕声、5.1和7.1声道以上的环绕声, 最高可达255 个声道。它的完整名称是Ogg Vorbis,其开发者是一个资助开发开放源代码活动的非盈利性组织,目的是设计一个完全开放源代码的多媒体系统。
Ogg Vorbis编码使用了独特的通道耦合处理技术,不同于以往的“联合立体声”的编码,该技术不受到专利限制,因此也使得Ogg Vorbis实现免费成为了可能。它是由channel interleaving与 square polarmapping两种不同的编码技术组成,这两种技术都可以很好地保持声音的立体空间定位,而且解码的复杂程度比联合立体声方式还低。
Ogg Vorbis最主要的特点是在压缩技术上使用了VBR(可变比特率)和ABR(平均比特率)码率压缩技术,与MP3格式采用的CBR(固定比特率)相比可以实现更好的音质。Ogg不同于其它格式的另一个独特之处是使用了前向自适应算法结构(forwar dadaptive algorithm format),具有比特率缩放功能,能根据音质的要求来改变音频数据的比特率。Ogg还支持类似于MP3的ID3标签信息(如乐曲名称、专辑名、歌手等等),而且比MP3还要灵活、完整许多,几乎可以填写随意多的信息。可以说Ogg文件的编码十分优秀,在低码率下有很好的表现力,相比较其他格式在音质上也要好得多。
由于Ogg格式是完全开放和免费的,不受任何专利限制,网络上可以免费下载许多种类的编码器和播放器。Adobe Audition CS 6的5.1多轨导出选项中就可以直接选取Ogg多轨将5.1环绕声导出为一个“.ogg”文件。网上下载的Ogg Vorbis编码器可以将其它格式转换为Ogg文件,也可以输出5.1声道的Ogg文件,选择设置VBR可变比特率选项的话,将输出可变比特率文件,并且可以写入ID3标签信息。无论是双声道立体声或多声道环绕声的Ogg Vorbis文件的扩展名都是“.ogg”,可以在任何播放器上播放。
目前Ogg格式并不像MP3那样普及,但是Ogg的许多优越性是值得肯定的,尤其是随着高清媒体对多声道环绕声的要求,很可能Ogg将具有广阔的应用前景。
6. Mp3 Surround
MP3是MPEG-1(即国际活动图像专家组制定的视频和音频有损压缩标准之一)中的音频部分的Layer-3(第3层),其编码具有10 :1 ~ 12 :1的高压缩率,因体积小和音质好而获得了非常广泛的应用。后来为了改进性能而加入了SBR 编码技术,在保证了音质的情况下进一步提高了压缩比,命名为mp3PRO 格式。
MP3早期只能用于双声道立体声和单声道音频编码,于2005年由Franhofer IIS和Agere公司联合开发了mp3 Surround多声道格式,开始增加了对5.1环绕立体声的编码支持,近年来又出现了7.1乃至10.2声道的MP3格式。
mp3 Surround利用了BCC(Binaural CueCoding)心理声学编码技术,尽管包含了多个声道的声音,但mp3 Surround的文件体积相对于普通的MP3只是略有增加,相对于其它多声道环绕声音频格式文件就小得多了。不管是mp3 还是mp3 Pro、mp3Surround格式的文件,其扩展名都是“.mp3”,在播放器中也可以实现完全的兼容。
用Fraunhofer IIS开发的专用编码器或者采用第三方软件加载Fraunhofer IIS的编码器插件便可实现mp3 Surround 5.1声道的编码。mp3 Surround具有很好的兼容性,可以在现有的普通 MP3设备和播放软件上正常放音,但是需要用专门的解码器软件或插件才能播放mp3 Surround 增加的环绕声信息,普通的播放设备都只能放还mp3 Surround 当中的2.0声道部分,像Fraunhofer IIS这样的软件就可以同时播放多声道的Surround和普通的mp3文件。
虽然mp3 Surround在网络、多媒体视听、广播等方面获得了广泛的应用,但是它在易用性和实用性方面并没有表现出非常明显的优势,要想在短期内普及还会有一定的难度。
近来,Franhofer IIS公司又推出了高清音频格式mp3 HD,编码方式和DTS-HD Master Suite和Dolby True HD类似,完全实现了更多声道的环绕声编码,音质和压缩比也可媲美无损的FLAC 格式。
7. 结束语
其实多声道音频文件格式还有一些,上述只是对我们节目制作过程中最常用的、也是最有影响的几种做了介绍。今后随着高清影视节目的普及和多声道环绕声音频技术的不断发展,一定还会有更多的多声道音频格式的出现。
(文 / 浙江传媒学院 王建林)
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