动手做自己的 DVD-Audio
穆雅馨 于 2004.12.07 21:14:29 | 源自:www.soomal.com | 版权:转载 | 平均/总评分:08.00/8

本文转载自驱动之家

DVD-Audio是音频再生技术发展史上的一次超越。从双声道的角度来说:与CD的16bit/44.1KHz的取样频率相比,DVD-Audio的24bit/192kHz取样频率,无论是取样频率还是量化精度都比CD唱片高出一大截。可以完美再现演奏现场的真实感,无论是音乐大厅的氛围,还是乐章的宏大的气势都可以真实再现,甚至连寂静场景下发出的细微音响也能真实的还原。
频带扩大使得再生频率达到96kHz,是CD的4倍(CD为22.05kHz,即CD的44.1 kHz的一半频率),因此能够逼真再现各种乐器层次分明、精细微妙的音色成分。最大为24bit的量子化比特数使96kHz再生频率的最大动态范围达到144dB(CD只有96dB)实现了比CD高约1000倍的高解析能力。可以说,从CD到DVD-Audio,不是传统意义上的修补,而是一场彻底的嬗变。
DVD-Audio由于出于版权保护的原因,推出时间比较晚,落户到PC,更是近一年来的事情。所以目前市场上DVD-Audio的碟片比较少,而且价格不菲。为什么不可以利用我们DIY的智慧,做一张满意的DVD-Audio碟呢?下面,我们逐步进行分析。

这里我们谈到的环绕格式的音频文件,是从制作6声道的DVD-Audio的角度来说的。我们这里选择具有代表性的6声道24bit/96kHz的DVD-Audio制作为例。而24bit/96kHz双声道的DVD-Audio制作,可以参考6声道DVD-Audio的制作步骤。如果是制作MLP(MLP Lossless™无损压缩技术)格式的24bit/192KHz格式的DVD-Audio,则可以选择用多通道音频来DOWN MIX,就是把多通道缩混为STEREO,并且能设置各通道在被缩混后的相位,效果比立体声直接制作的要好。这是因为,DVD-Audio采用杜比MLP无损压缩(MLP Lossless™)技术,支持立体声(Stereo)和多声道(5.1)两种方式在播放。在立体声方面,与两声道16bit/44.1kHz取样频率相比,DVD-Audio在两声道的情况下可以支持最大的24bit/192kHz的取样频率。在多声道方面,DVD-Audio 碟片可以容纳6个声道的24bit/96kHz音频信号,其中包括一个分离的低音声道。不同声道的采样数和取样频率可单独设定,同时增加了适用于便携音响系统播放的下行混合控制功能,可以将多声道内容混合为2声道内容进行录制。
现在我们有两种办法获得多通道音频文件:一是就是自己录制,懂MIDI的可以合成。二是截取DVD-VIDEO里的音频文件。
如果是自己制作,方法有两种,一种是录制,另一种是自己写MIDI来合成。软件都一样,选择STEINBERG NUENDO 2就可以,而LOGIC AUDIO比较难上手,且PC版的早已停止开发。不过对于MAC的用户来说,推荐使用LOGIC AUDIO。硬件方面,推荐使用AUDIGY系列声卡加KX驱动,因为这个卡便宜而且容易见到(SBLIVE也行,但跑多轨很容易出问题,而且EMU10K1的ASIO效率很低)。总之,大前提是要使用支持多通道ASIO的声卡,MAYA 7.1,PRODIGY 7.1等都可以。比如不支持ASIO的声卡,比如大力神,黑金等都不可以,集成声卡就更不在我们考虑的范畴了。
简单来说,我们可以从DVD-VIDIO里截取多通道音频文件,这里我们推荐使用DVD Audio Extractor,将DVD-VIDIO里的音频截取出来,存为各个通道的WAV文件即可。步骤如下:
1.DVD Audio Extractor是抓取DVD音轨的软件,可以把DVD碟片中的音轨转化成OGG、MP3或Wave文件。DVD Audio Extractor也可以将DVD中的音轨不经修改原样直接拷贝出来。支持DVD-Video中的AC-3(Dolby Digital)、MPEG-1、MPEG-2、LPCM和DTS音轨,支持批处理,可以一次性将所有选中的章节依次抓取,并可自动生成播放列表和添加ID3标记。
DVD Audio Extractor的用户界面简洁易用如下图。

软件自动识别为Chinese AC3 。然后我们选择任意一个选项,NEXT到下一个窗口。(图2)

这里可以对采样、设置声道、压缩比例比一系列选项进行设置。(图3)

这个窗口为压缩文件输出设置。设置完毕,即可进行抓轨。(图5)

抓轨完毕以后,将得到的6个声道的WAV文件保存起来,就完成了我们的素材准备工作。

录制多音轨音频文件,这里我们推荐Steinberg Nuendo 2.0。这是一个集视频、多轨音频编辑、MIDI音序器于一身的强大工作站软件。可以到www.steinberg.net下载。安装完毕以后,第一次启动Nuendo 2时,软件会检测硬件设置,对ASIO进行配置。启动软件后,我们进行如下的设置。选择标题栏的DEVICE,然后选择DEVICE SETUP里打开硬件ASIO

然后选择VST Multitrack,点击ASIO Driver,这里我们只以最常见的Creative的Audigy2为例,选择SB Audigy2 ASIO。然后点击Control Panel,在出现的Creative ASIO控制台里,我们设置ASIO缓冲等待时间为2ms。

然后按F4进入VST连接设置,先把其它的通道删除,打开5.1输入通道设置,按同样的方法在输出里也设置一遍,就打开了5.1的I/O。至于连接哪一个ASIO通道,这看你在DSP里的ASIO连接情况。

这样,我们的前期设置就完成了,在NUENDO里按CTRL+N新建一个空的PROJECT,在里面新增6条MONO轨道,按F3打开调音台进行IO设置。

上图中就是各通道的I/O设置,按5.1的标准把它们的设置一一对应,然后就可以开始对各通道的录音了。录制完成后,把每一条轨道的音频导出成WAV格式备用。注意创新卡由于使用ASIO只能导出16/48的音频文件,使用其他更高级声卡的用户,记得把PROJECT的属性设置为24/96。
下面我们来简单分析MIDI的多通道制作。先建立相关的MIDI轨道,打开VSTi合成器,在VSTi的输出轨道上对应好ASIO输出即可。使用GIGA STUDIO的朋友注意,GIGA不可直接导出,要么内录,要么使用GIGA-VST ADAPTER来串联GIGA。这里推荐一个能直接支持5.1的采样器:MOTU MACHFIVE,如图。

MOTU MachFive 可以到http://www.motu.com/下载。MOTU把MachFive解释为一个全能的插件采样器。Machfive 拥有许多高级的采样器功能,在共鸣滤波器中有2个合成滤波器,还有弯音控制、高、低通滤波和放大器,2个LFOS可以提供给不同的键盘组。可以用时钟和外部的时间同步。这里我们用到最主要的方面,就是可以运行环绕模式,比如我们这里用到的5.1声道。
然后,我们在NUENDO 2里按F11打开VSTi挂架,添加这个VSTi的5.1版本,出现如图合成器。注意:安装MOTU MACHFIVE以后,在NUENDO 2中,才可以添加MACHFIVE VST 5.1挂架。

该合成器通过转换格式能支持GIGA,AKAI,EMU,KURZWEIL,SF2等常见采样格式(VSTi采样器支持多格式都要转换的),该采样器引擎好,音质佳,支持32BIT内部合成。好了,回到NUENDO 2的调音台,把MOTU的输出与ASIO的5.1通道对应即可。MIDI做完后,还是分别导出各轨音频为WAV格式备用。这样我们便完成了多音轨音频文件的录制。

首先,我们要阐述一下PCM格式的DVD-Audio。PCM(Pulse Code Modulation,脉冲编码调制)是一个和DSD (Direct Stream Digital 直接数据流)对应的概念。DVD-Audio的核心技术就是PCM数字音频编码。PCM编码锁骨对模拟信号波形的各点进行数字取样进行编码。在还原过程中,PCM编码进行解码,然后按照原有的数字取样和量化规格重新转换为模拟音频。量化规格从14bit发展到16bit、18bit、20bit以及现在的24bit,取样频率从44.1kHz发展到192kHz,可谓一路高歌。但这里我们应该看到:无论多高量化精度和采样频率,仅仅也是更接近于原生的音频曲线,但永远不能重合。到目前为止PCM可以改善和提高的方面则越来越来小。只是简单的增加PCM量化精度和采样频率,不能根本的解决还原能力有限的问题。这也就是PCM编码的局限性。DSD音频编码是和SACD对应的,SACD(Super Audio CD)超级音频光盘系统,其核心技术是DSD (Direct Stream Digital 直接数据流)

图中为DSD的采样过程,从图中我们可以直观的看出,在声波的波峰部分,振幅越大,数字“1”越多;在波谷地方,振幅越小,出现“0”越多。这和声波在空气中的传播方式正好对应:在波峰时,扬声器纸盆推出压缩前方的空气,空气密度增加;在波谷时,扬声器纸盆拉回,使空气密度降低。所以BSD的采用方式很好的模拟了扬声器在空气中形成的声波的情况。
采用1bit比特流的方式,把所有音频信号以每秒280万次(44.1kHz取样的64倍)的高取样方式,直接将模拟音频信号波形以脉冲方式转变为数字讯号。相对于DVD-Audio采用的PCM信号相比,1bit信号流调制过程简单,而且精度高、成本低,解调过程也非常简单。
如果PCM和DSD的采样过程做一个横向的比较,看起来就更直观了。

图中上半部分为PCM采样方式,我们可以看出:输入端设置采用了一个滤波器,通过的采样频率范围有限。在录音时采用了多级或串联的数字滤波器(降低采样率)。在重放时又采用多级内插数字滤波器(提高采样率)。为控制小信号在编码时的失真,两者又都需要加入重复定量噪声。这样就限制了PCM技术在音频还原时的保真度。
而图中的下半部分的BSD采样就非常简单了:DSD音频格式简化了信号流程,去掉PCM使用的多级滤波器,将模拟音频直接以2.8224MHz的高采样频率,按1-bit的数字脉冲来进行采样。从声音的质量上来说, 由于取样次数高,所以取样过的波形很圆顺,比较接近原来的模拟波形。不采用多位,省却位转换程序,降低了因为数字滤波而可能产生的失真与噪声。
通过上面的分析,我们就进一步明确了PCM的概念。下面我们进行PCM格式DVD-Audio的制作,这里我们推荐使用Minnetonka DiscWELDER Bronze,可以到http://www.discwelder.com/下载。这也是创新公司推荐的DVD-A制作工具,简单实用。

如图就是该软件的界面及相关介绍,只要把制作好的音频文件拖进去,刻录DVD-A就可以了。这里需要注意的是,由于LPCM对环绕的支持只有24bit/48KHz,所以24bit/96KHz的文件在环绕音轨里会被自动SRC为24bit/48KHz,但对立体声的支持依然是24bit/192KHz,可以放心使用。这样制作线形PCM音频格式的DVD-Audio的完成了。

我们前面提到的线性PCM,这时完全没有被压缩的音频文件,DVD现在的通常的DVD5来说,不可能存放长时间的音频文件,只有和普通一样的74MIN或更低。这里我们利用MLP无损压缩技术,在缩小了音频数据占用的空间的同时,又保证了声音质量不受损失。这样,我们便可以来制作容量更大的DVD-Audio了。
MLP压缩技术相当先进,能把高质量音频对半压缩而没有任何损失,非常适合DVD-A使用。这里要使用SUECODE的压缩器了。每个设置都说得很明白了,很傻瓜的软件,把刚才的多通道音频文件按5.1通道导入即可,听听满意了就可以点ENCODE开始压缩。这里注意一点,如果是创建STEREO的MLP,两种方法,要么直接打开24bit/192KHz的立体声文件进行压缩,要么把5.1的环绕音频缩混。
具体方法是:打开5.1音频文件后点OPTIONS里的ENCODER OPTION,打开如图设置。

在DOWNMIX设置里,能设置原本每个环绕通道的音频,在STEREO里的相对音量;PHASE是相位设置,IN表示不变,OUT表示180度水平翻转,既立体声反向;OM/OFF既这个通道是否需要缩混。这些设置除了可以保证缩混效果,同时能消除缩混时可能带来的削顶失真。大家知道,两列相同的正弦波如果叠加,就会变大一倍,同样的情况出现在缩混时,就可能带来削顶失真,所以有时需要相位反向,或控制音量,甚至关闭一些通道。
设置一般默认就可以了,不用修改。最后一条设置是关于REBIT技术的,这个一般关闭,除非在压缩过程中报错:FIFO FAILURE。因为MLP的比特率被限制在9.6Mbps,相对于24bit/96KHz的5.1的多通道音频文件,这点比特率要做到无损压缩确实有些寒酸,如果音乐的动态大,细节多,很容易超载。这个时候就需要用最小的代价将就MLP的压缩限制,就必须打开REBIT。一般选择下面的自动节省两BIT就可以了,这个时候,MLP会把24BIT中的最后两个BIT数值清除为零,但播放机仍然认为是24BIT的DVD-A。此时MLP就不再是无损压缩了。大家注意。如果还要报错,可以手动设置,比如把LFE通道省8BIT,这时环绕通道是24BIT,但低音就只剩16BIT了,不过这个损失,即使专业录音师都应该很难察觉到。
压缩完毕以后,我们需要用Minnetonka DiscWELDER Chorme II来进行刻录。

和我们前面提到的制作PCM格式DVD-Audio的软件Minnetonka DiscWELDER Bronze唯一不同的是,Minnetonka DiscWELDER Chorme II可以导入MLP,即支持可以MLP压缩格式的音频文件。而且,还能在DVD-A里加入静态图片。
小知识:DVD-Auido的分类。
目前,DVD-Audio分为DVD-Audio和DVD-AudioV两种规格。其中,DVD-Audio只提供音乐播放,DVD-AudioV除了具备DVD-Audio的功能外,还可以支持视频、字幕、菜单、屏保等更多的和音源相关的信息。

DVD-Audio的成熟,成很多意义上来讲,是基于其良好的兼容性。从格式来讲,几乎目前所有记录格式的碟片都可以做为DVD-Audio的载体,同时也可以被几乎所以的驱动器格式解码,然后进行相关的处理。所以DVD-Audio普及起来也非常简单,这也是为什么DVD-Auido可以落户PC的关键所在。
从容量上来讲,光存储技术的发展也为DVD-Audio的成熟提供了良好的平台。我们知道普通DVD(即DVD-5)的容量就已经达到了4.7G。DVD-5,即Single Side Single Layer,单面单层。DVD-9即Single Side Double Layer单面双层,最大容量8.5G。

DVD-5和DVD-9的读取方式是如下

DVD-10即或Double Side Single Layer双面单层,最大9.4G。DVD-18即Double Side Double Layer双面双层,最大容量为17G。数据读取方式如下(图18)

从格式上来讲。现在DVD刻录盘格式很多,难以见到的DVD-RAM就不讨论了。DVD+R适合刻数据盘,因为它支持纠错码,使数据出错的机率减小,也更容易读出,但致命的弱点是与家用DVD的兼容性差,很难在DVD影碟机上放出。所以刻录DVD-A推荐DVD-R,这也是刻录DVD-VIDEO的最佳选择。盘片推荐三菱化学,其他好盘如太阳诱电,三井等在国内难以见到。刻录机推荐蒲科特的,不只因为它是世界三大刻录品牌(YAMAHA,TEAC,PLEXTOR),而且这台机器我也正在使用,刻盘质量确实很好。前面推荐的三菱盘,4X的用这台机器能刻8X。最重要的是该机刻CD音质极佳,当然前提是要配合好的刻录盘。

我们上面提到的制作DVD-Audio,并没有提到版权保护这个概念。其实正式发行的DVD-Audio是受到严格的版权保护的,DVD论坛对DVD-Audio的版权保护相当的重视。之所以导致了DVD-Audio迟迟不能推出,不是技术不成熟,而是版权保护。正是因为DeCSS这个仅仅60K的破解程序的出现,DVD-Audio才不得不放弃了采用类似CCS加密技术得CCS-2加密技术,而采用了新得加密方式,这就是CPPM(copy protection for pre-recorded media)。CPPM由IBM、Inter、Toshiba、Matsushita等公司负责研发,这个设计允许使用CD-R/CD-RW或者MD等方式对DVD-Audio光盘做一次拷贝,但是复制的效果仅为CD-DA或者更低的音质。可靠的版权保护,是DVD-Audio健康发展的保障。
关于DVD-Audio在PC上的播放,最早出现在Audigy2上。Creative的MediaSource内嵌的DVD-Audio Player为PC上最早支持DVD-Audio的播放器。

DVD-Audio Player目前只支持到24bit/96kHz的音频回放,使用过程也非常简单,只要将DVD-Audio光盘放到DVD光驱,DVD-Audio Player便通过Audigy2(或Audigy2 ZS)的处理,DVD-Audio Player默认为自动启动、自动播放,便被直接激活。
同时DVD-Audio的播放器,已经包含了对DVD-Audio版权的保护。(图20)

在creative的DVD-Audio Player这个播放程序的启动过程中,已经提示不支持数字输出或录音。其实我们上面分析的creative Audigy2系列声卡支持DVD-Audio,在Audigy2 DSP内部并没有DVD音频解码电路,仍然是通过内嵌在MediaSource中的DVD-Audio软件来解码。这一点从WinDVD原来不支持,但是后来通过软件的升级也可以支持Audigy2的24bit/96kHz的DVD-Audio解码就可以得到证明。其实creative是在驱动中内置了对数字水印的支持。这样在Audigy2在播放内置数字水印的音频文件时,驱动自动屏蔽声卡的数字输出功能,使受数字水印保护的文件不被通过数字方式翻录。
WinDVD就比较全面了,从WinDVD5开始就支持96kHz/24位音频解码,已经可以很好24bit/96KHz的PCM的解码了。我们以目前较新的版本WinDVD6来进行说明。

WinDVD6已经可以很好的支持DVD-Audio的24bit/96kHz解码了。我们可以看到输出选项中,Sample Rate为96kHz,Bits Per Sample为24bit。WinDVD目前支持的24bit/96kHz回放的声卡为:AudioTrak ProDigy 192、Sound Blaster AUDIGY 2、ESI Waveterminal 192、HoonTech SoundTrack AudioDSP24 、M-Audio Delta 410、STA DSP24 MK2等。其他声卡以16bit/48kHz输出。声卡的硬件规格决定了WinDVD所能支持的最高规格,其中非常重要的一个原因就是DAC的硬件指标。理论上,只要DAC指标在24bit/96KHz或24bit/192KHz,都可以达到DVD-Audio的6声道或双声道的输出要求。
WinDVD的24bit/96kHz的DVD-Audio解码,让普通的PC享受接近DVD-Auiao的音质成为可能。甚至主板集成的声效芯片都有可能享受16bit/48kHz的音质,不能不让人激动。
同样类似WinDVD等播放软件也屏蔽了声卡的数字输出,这一点毋庸置疑。
到这里,我们为大家介绍的关于制作DVD-Audio就讲完了,正是DVD-Audio让PC聆听清澈如水晶般的声音,成为可能。感受DVD-Audio的魅力,享受DIY的乐趣,需要我们亲自动手。那么,你还等待什么呢?

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