動手做自己的 DVD-Audio
穆雅馨 于 2004.12.07 21:14:29 | 源自:www.soomal.com | 版權:轉載 | 平均/總評分:08.00/8

本文轉載自驅動之家

DVD-Audio是音頻再生技術發展史上的一次超越。從雙聲道的角度來說:與CD的16bit/44.1KHz的取樣頻率相比,DVD-Audio的24bit/192kHz取樣頻率,無論是取樣頻率還是量化精度都比CD唱片高出一大截。可以完美再現演奏現場的真實感,無論是音樂大廳的氛圍,還是樂章的宏大的氣勢都可以真實再現,甚至連寂靜場景下發出的細微音響也能真實的還原。
頻帶擴大使得再生頻率達到96kHz,是CD的4倍(CD為22.05kHz,即CD的44.1 kHz的一半頻率),因此能夠逼真再現各種樂器層次分明、精細微妙的音色成分。最大為24bit的量子化比特數使96kHz再生頻率的最大動態范圍達到144dB(CD只有96dB)實現了比CD高約1000倍的高解析能力。可以說,從CD到DVD-Audio,不是傳統意義上的修補,而是一場徹底的嬗變。
DVD-Audio由于出于版權保護的原因,推出時間比較晚,落戶到PC,更是近一年來的事情。所以目前市場上DVD-Audio的碟片比較少,而且價格不菲。為什么不可以利用我們DIY的智慧,做一張滿意的DVD-Audio碟呢?下面,我們逐步進行分析。

這里我們談到的環繞格式的音頻檔案,是從制作6聲道的DVD-Audio的角度來說的。我們這里選擇具有代表性的6聲道24bit/96kHz的DVD-Audio制作為例。而24bit/96kHz雙聲道的DVD-Audio制作,可以參考6聲道DVD-Audio的制作步驟。如果是制作MLP(MLP Lossless™無損壓縮技術)格式的24bit/192KHz格式的DVD-Audio,則可以選擇用多通道音頻來DOWN MIX,就是把多通道縮混為STEREO,并且能設定各通道在被縮混后的相位,效果比立體聲直接制作的要好。這是因為,DVD-Audio采用杜比MLP無損壓縮(MLP Lossless™)技術,支援立體聲(Stereo)和多聲道(5.1)兩種方式在播放。在立體聲方面,與兩聲道16bit/44.1kHz取樣頻率相比,DVD-Audio在兩聲道的情況下可以支援最大的24bit/192kHz的取樣頻率。在多聲道方面,DVD-Audio 碟片可以容納6個聲道的24bit/96kHz音頻訊號,其中包括一個分離的低音聲道。不同聲道的采樣數和取樣頻率可單獨設定,同時增加了適用于便攜音響系統播放的下行混合控制功能,可以將多聲道內容混合為2聲道內容進行錄制。
現在我們有兩種辦法獲得多通道音頻檔案:一是就是自己錄制,懂MIDI的可以合成。二是截取DVD-VIDEO里的音頻檔案。
如果是自己制作,方法有兩種,一種是錄制,另一種是自己寫MIDI來合成。軟體都一樣,選擇STEINBERG NUENDO 2就可以,而LOGIC AUDIO比較難上手,且PC版的早已停止開發。不過對于MAC的用戶來說,推薦使用LOGIC AUDIO。硬體方面,推薦使用AUDIGY系列音效卡加KX驅動,因為這個卡便宜而且容易見到(SBLIVE也行,但跑多軌很容易出問題,而且EMU10K1的ASIO效率很低)。總之,大前提是要使用支援多通道ASIO的音效卡,MAYA 7.1,PRODIGY 7.1等都可以。比如不支援ASIO的音效卡,比如大力神,黑金等都不可以,集成音效卡就更不在我們考慮的范疇了。
簡單來說,我們可以從DVD-VIDIO里截取多通道音頻檔案,這里我們推薦使用DVD Audio Extractor,將DVD-VIDIO里的音頻截取出來,存為各個通道的WAV檔案即可。步驟如下:
1.DVD Audio Extractor是抓取DVD音軌的軟體,可以把DVD碟片中的音軌轉化成OGG、MP3或Wave檔案。DVD Audio Extractor也可以將DVD中的音軌不經修改原樣直接拷貝出來。支援DVD-Video中的AC-3(Dolby Digital)、MPEG-1、MPEG-2、LPCM和DTS音軌,支援批處理,可以一次性將所有選中的章節依次抓取,并可自動生成播放列表和添加ID3標記。
DVD Audio Extractor的用戶界面簡潔易用如下圖。

軟體自動識別為Chinese AC3 。然后我們選擇任意一個選項,NEXT到下一個窗口。(圖2)

這里可以對采樣、設定聲道、壓縮比例比一系列選項進行設定。(圖3)

這個窗口為壓縮檔案輸出設定。設定完畢,即可進行抓軌。(圖5)

抓軌完畢以后,將得到的6個聲道的WAV檔案保存起來,就完成了我們的素材準備工作。

錄制多音軌音頻檔案,這里我們推薦Steinberg Nuendo 2.0。這是一個集視訊、多軌音頻編輯、MIDI音序器于一身的強大工作站軟體。可以到www.steinberg.net下載。安裝完畢以后,第一次啟動Nuendo 2時,軟體會檢測硬體設定,對ASIO進行配置。啟動軟體后,我們進行如下的設定。選擇標題欄的DEVICE,然后選擇DEVICE SETUP里打開硬體ASIO

然后選擇VST Multitrack,點擊ASIO Driver,這里我們只以最常見的Creative的Audigy2為例,選擇SB Audigy2 ASIO。然后點擊Control Panel,在出現的Creative ASIO控制臺里,我們設定ASIO緩沖等待時間為2ms。

然后按F4進入VST連接設定,先把其它的通道刪除,打開5.1輸入通道設定,按同樣的方法在輸出里也設定一遍,就打開了5.1的I/O。至于連接哪一個ASIO通道,這看你在DSP里的ASIO連接情況。

這樣,我們的前期設定就完成了,在NUENDO里按CTRL+N新建一個空的PROJECT,在里面新增6條MONO軌道,按F3打開調音臺進行IO設定。

上圖中就是各通道的I/O設定,按5.1的標準把它們的設定一一對應,然后就可以開始對各通道的錄音了。錄制完成后,把每一條軌道的音頻導出成WAV格式備用。注意創新卡由于使用ASIO只能導出16/48的音頻檔案,使用其他更高級音效卡的用戶,記得把PROJECT的屬性設定為24/96。
下面我們來簡單分析MIDI的多通道制作。先建立相關的MIDI軌道,打開VSTi合成器,在VSTi的輸出軌道上對應好ASIO輸出即可。使用GIGA STUDIO的朋友注意,GIGA不可直接導出,要么內錄,要么使用GIGA-VST ADAPTER來串聯GIGA。這里推薦一個能直接支援5.1的采樣器:MOTU MACHFIVE,如圖。

MOTU MachFive 可以到http://www.motu.com/下載。MOTU把MachFive解釋為一個全能的插件采樣器。Machfive 擁有許多高級的采樣器功能,在共鳴濾波器中有2個合成濾波器,還有彎音控制、高、低通濾波和放大器,2個LFOS可以提供給不同的鍵盤組。可以用時鐘和外部的時間同步。這里我們用到最主要的方面,就是可以運行環繞模式,比如我們這里用到的5.1聲道。
然后,我們在NUENDO 2里按F11打開VSTi掛架,添加這個VSTi的5.1版本,出現如圖合成器。注意:安裝MOTU MACHFIVE以后,在NUENDO 2中,才可以添加MACHFIVE VST 5.1掛架。

該合成器通過轉換格式能支援GIGA,AKAI,EMU,KURZWEIL,SF2等常見采樣格式(VSTi采樣器支援多格式都要轉換的),該采樣器引擎好,音質佳,支援32BIT內部合成。好了,回到NUENDO 2的調音臺,把MOTU的輸出與ASIO的5.1通道對應即可。MIDI做完后,還是分別導出各軌音頻為WAV格式備用。這樣我們便完成了多音軌音頻檔案的錄制。

首先,我們要闡述一下PCM格式的DVD-Audio。PCM(Pulse Code Modulation,脈沖編碼調制)是一個和DSD (Direct Stream Digital 直接數據流)對應的概念。DVD-Audio的核心技術就是PCM數字音頻編碼。PCM編碼鎖骨對模擬訊號波形的各點進行數字取樣進行編碼。在還原過程中,PCM編碼進行解碼,然后按照原有的數字取樣和量化規格重新轉換為模擬音頻。量化規格從14bit發展到16bit、18bit、20bit以及現在的24bit,取樣頻率從44.1kHz發展到192kHz,可謂一路高歌。但這里我們應該看到:無論多高量化精度和采樣頻率,僅僅也是更接近于原生的音頻曲線,但永遠不能重合。到目前為止PCM可以改善和提高的方面則越來越來小。只是簡單的增加PCM量化精度和采樣頻率,不能根本的解決還原能力有限的問題。這也就是PCM編碼的局限性。DSD音頻編碼是和SACD對應的,SACD(Super Audio CD)超級音頻光碟系統,其核心技術是DSD (Direct Stream Digital 直接數據流)

圖中為DSD的采樣過程,從圖中我們可以直觀的看出,在聲波的波峰部分,振幅越大,數字“1”越多;在波谷地方,振幅越小,出現“0”越多。這和聲波在空氣中的傳播方式正好對應:在波峰時,揚聲器紙盆推出壓縮前方的空氣,空氣密度增加;在波谷時,揚聲器紙盆拉回,使空氣密度降低。所以BSD的采用方式很好的模擬了揚聲器在空氣中形成的聲波的情況。
采用1bit比特流的方式,把所有音頻訊號以每秒280萬次(44.1kHz取樣的64倍)的高取樣方式,直接將模擬音頻訊號波形以脈沖方式轉變為數字訊號。相對于DVD-Audio采用的PCM訊號相比,1bit訊號流調制過程簡單,而且精度高、成本低,解調過程也非常簡單。
如果PCM和DSD的采樣過程做一個橫向的比較,看起來就更直觀了。

圖中上半部分為PCM采樣方式,我們可以看出:輸入端設定采用了一個濾波器,通過的采樣頻率范圍有限。在錄音時采用了多級或串聯的數字濾波器(降低采樣率)。在重放時又采用多級內插數字濾波器(提高采樣率)。為控制小訊號在編碼時的失真,兩者又都需要加入重復定量噪聲。這樣就限制了PCM技術在音頻還原時的保真度。
而圖中的下半部分的BSD采樣就非常簡單了:DSD音頻格式簡化了訊號流程,去掉PCM使用的多級濾波器,將模擬音頻直接以2.8224MHz的高采樣頻率,按1-bit的數字脈沖來進行采樣。從聲音的質量上來說, 由于取樣次數高,所以取樣過的波形很圓順,比較接近原來的模擬波形。不采用多位,省卻位轉換程式,降低了因為數字濾波而可能產生的失真與噪聲。
通過上面的分析,我們就進一步明確了PCM的概念。下面我們進行PCM格式DVD-Audio的制作,這里我們推薦使用Minnetonka DiscWELDER Bronze,可以到http://www.discwelder.com/下載。這也是創新公司推薦的DVD-A制作工具,簡單實用。

如圖就是該軟體的界面及相關介紹,只要把制作好的音頻檔案拖進去,燒錄DVD-A就可以了。這里需要注意的是,由于LPCM對環繞的支援只有24bit/48KHz,所以24bit/96KHz的檔案在環繞音軌里會被自動SRC為24bit/48KHz,但對立體聲的支援依然是24bit/192KHz,可以放心使用。這樣制作線形PCM音頻格式的DVD-Audio的完成了。

我們前面提到的線性PCM,這時完全沒有被壓縮的音頻檔案,DVD現在的通常的DVD5來說,不可能存放長時間的音頻檔案,只有和普通一樣的74MIN或更低。這里我們利用MLP無損壓縮技術,在縮小了音頻數據占用的空間的同時,又保證了聲音質量不受損失。這樣,我們便可以來制作容量更大的DVD-Audio了。
MLP壓縮技術相當先進,能把高質量音頻對半壓縮而沒有任何損失,非常適合DVD-A使用。這里要使用SUECODE的壓縮器了。每個設定都說得很明白了,很傻瓜的軟體,把剛才的多通道音頻檔案按5.1通道導入即可,聽聽滿意了就可以點ENCODE開始壓縮。這里注意一點,如果是創建STEREO的MLP,兩種方法,要么直接打開24bit/192KHz的立體聲檔案進行壓縮,要么把5.1的環繞音頻縮混。
具體方法是:打開5.1音頻檔案后點OPTIONS里的ENCODER OPTION,打開如圖設定。

在DOWNMIX設定里,能設定原本每個環繞通道的音頻,在STEREO里的相對音量;PHASE是相位設定,IN表示不變,OUT表示180度水準翻轉,既立體聲反向;OM/OFF既這個通道是否需要縮混。這些設定除了可以保證縮混效果,同時能消除縮混時可能帶來的削頂失真。大家知道,兩列相同的正弦波如果疊加,就會變大一倍,同樣的情況出現在縮混時,就可能帶來削頂失真,所以有時需要相位反向,或控制音量,甚至關閉一些通道。
設定一般預設就可以了,不用修改。最后一條設定是關于REBIT技術的,這個一般關閉,除非在壓縮過程中報錯:FIFO FAILURE。因為MLP的比特率被限制在9.6Mbps,相對于24bit/96KHz的5.1的多通道音頻檔案,這點比特率要做到無損壓縮確實有些寒酸,如果音樂的動態大,細節多,很容易超載。這個時候就需要用最小的代價將就MLP的壓縮限制,就必須打開REBIT。一般選擇下面的自動節省兩BIT就可以了,這個時候,MLP會把24BIT中的最后兩個BIT數值清除為零,但播放機仍然認為是24BIT的DVD-A。此時MLP就不再是無損壓縮了。大家注意。如果還要報錯,可以手動設定,比如把LFE通道省8BIT,這時環繞通道是24BIT,但低音就只剩16BIT了,不過這個損失,即使專業錄音師都應該很難察覺到。
壓縮完畢以后,我們需要用Minnetonka DiscWELDER Chorme II來進行燒錄。

和我們前面提到的制作PCM格式DVD-Audio的軟體Minnetonka DiscWELDER Bronze唯一不同的是,Minnetonka DiscWELDER Chorme II可以導入MLP,即支援可以MLP壓縮格式的音頻檔案。而且,還能在DVD-A里加入靜態圖片。
小知識:DVD-Auido的分類。
目前,DVD-Audio分為DVD-Audio和DVD-AudioV兩種規格。其中,DVD-Audio只提供音樂播放,DVD-AudioV除了具備DVD-Audio的功能外,還可以支援視訊、字幕、菜單、屏保等更多的和音源相關的資訊。

DVD-Audio的成熟,成很多意義上來講,是基于其良好的兼容性。從格式來講,幾乎目前所有記錄格式的碟片都可以做為DVD-Audio的載體,同時也可以被幾乎所以的驅動器格式解碼,然后進行相關的處理。所以DVD-Audio普及起來也非常簡單,這也是為什么DVD-Auido可以落戶PC的關鍵所在。
從容量上來講,光存儲技術的發展也為DVD-Audio的成熟提供了良好的平臺。我們知道普通DVD(即DVD-5)的容量就已經達到了4.7G。DVD-5,即Single Side Single Layer,單面單層。DVD-9即Single Side Double Layer單面雙層,最大容量8.5G。

DVD-5和DVD-9的讀取方式是如下

DVD-10即或Double Side Single Layer雙面單層,最大9.4G。DVD-18即Double Side Double Layer雙面雙層,最大容量為17G。數據讀取方式如下(圖18)

從格式上來講。現在DVD燒錄盤格式很多,難以見到的DVD-RAM就不討論了。DVD+R適合刻數據盤,因為它支援糾錯碼,使數據出錯的機率減小,也更容易讀出,但致命的弱點是與家用DVD的兼容性差,很難在DVD影碟機上放出。所以燒錄DVD-A推薦DVD-R,這也是燒錄DVD-VIDEO的最佳選擇。盤片推薦三菱化學,其他好盤如太陽誘電,三井等在國內難以見到。燒錄機推薦蒲科特的,不只因為它是世界三大燒錄品牌(YAMAHA,TEAC,PLEXTOR),而且這臺機器我也正在使用,刻盤質量確實很好。前面推薦的三菱盤,4X的用這臺機器能刻8X。最重要的是該機刻CD音質極佳,當然前提是要配合好的燒錄盤。

我們上面提到的制作DVD-Audio,并沒有提到版權保護這個概念。其實正式發行的DVD-Audio是受到嚴格的版權保護的,DVD論壇對DVD-Audio的版權保護相當的重視。之所以導致了DVD-Audio遲遲不能推出,不是技術不成熟,而是版權保護。正是因為DeCSS這個僅僅60K的破解程式的出現,DVD-Audio才不得不放棄了采用類似CCS加密技術得CCS-2加密技術,而采用了新得加密方式,這就是CPPM(copy protection for pre-recorded media)。CPPM由IBM、Inter、Toshiba、Matsushita等公司負責研發,這個設計允許使用CD-R/CD-RW或者MD等方式對DVD-Audio光碟做一次拷貝,但是復制的效果僅為CD-DA或者更低的音質。可靠的版權保護,是DVD-Audio健康發展的保障。
關于DVD-Audio在PC上的播放,最早出現在Audigy2上。Creative的MediaSource內嵌的DVD-Audio Player為PC上最早支援DVD-Audio的播放器。

DVD-Audio Player目前只支援到24bit/96kHz的音頻回放,使用過程也非常簡單,只要將DVD-Audio光碟放到DVD光碟機,DVD-Audio Player便通過Audigy2(或Audigy2 ZS)的處理,DVD-Audio Player預設為自動啟動、自動播放,便被直接激活。
同時DVD-Audio的播放器,已經包含了對DVD-Audio版權的保護。(圖20)

在creative的DVD-Audio Player這個播放程式的啟動過程中,已經提示不支援數字輸出或錄音。其實我們上面分析的creative Audigy2系列音效卡支援DVD-Audio,在Audigy2 DSP內部并沒有DVD音頻解碼電路,仍然是通過內嵌在MediaSource中的DVD-Audio軟體來解碼。這一點從WinDVD原來不支援,但是后來通過軟體的升級也可以支援Audigy2的24bit/96kHz的DVD-Audio解碼就可以得到證明。其實creative是在驅動中內置了對數字水印的支援。這樣在Audigy2在播放內置數字水印的音頻檔案時,驅動自動屏蔽音效卡的數字輸出功能,使受數字水印保護的檔案不被通過數字方式翻錄。
WinDVD就比較全面了,從WinDVD5開始就支援96kHz/24位音頻解碼,已經可以很好24bit/96KHz的PCM的解碼了。我們以目前較新的版本WinDVD6來進行說明。

WinDVD6已經可以很好的支援DVD-Audio的24bit/96kHz解碼了。我們可以看到輸出選項中,Sample Rate為96kHz,Bits Per Sample為24bit。WinDVD目前支援的24bit/96kHz回放的音效卡為:AudioTrak ProDigy 192、Sound Blaster AUDIGY 2、ESI Waveterminal 192、HoonTech SoundTrack AudioDSP24 、M-Audio Delta 410、STA DSP24 MK2等。其他音效卡以16bit/48kHz輸出。音效卡的硬體規格決定了WinDVD所能支援的最高規格,其中非常重要的一個原因就是DAC的硬體指標。理論上,只要DAC指標在24bit/96KHz或24bit/192KHz,都可以達到DVD-Audio的6聲道或雙聲道的輸出要求。
WinDVD的24bit/96kHz的DVD-Audio解碼,讓普通的PC享受接近DVD-Auiao的音質成為可能。甚至主機板集成的聲效晶片都有可能享受16bit/48kHz的音質,不能不讓人激動。
同樣類似WinDVD等播放軟體也屏蔽了音效卡的數字輸出,這一點毋庸置疑。
到這里,我們為大家介紹的關于制作DVD-Audio就講完了,正是DVD-Audio讓PC聆聽清澈如水晶般的聲音,成為可能。感受DVD-Audio的魅力,享受DIY的樂趣,需要我們親自動手。那么,你還等待什么呢?

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