杜比AC-3技术及其应用摘要音频编解码技术是多媒体信息处理领域的一个重要研究方向AC-3是第一个专门为 编码多声道数字音频信号而设计的感知编码系统，具有较高的音质和较低的复杂度，现已 广泛应用于各个领域，如DVD、高清电视HDTV、卫星数字广播DBS、数字视频广播 DVB, ATSC 等杜比AC- 3提供的数字音频压缩编码技术具有较高的编码效率；而由5个全频域 声道和1个超低音声道组成的AC-3环绕声系统能完美再现高质量的立体声AC-3具 有的5.1声道，分别是左、中、右、左环绕、右环绕和0.1低效果声频道，这里的左、 右环绕声道是分别制作的独立声道，更具有现场感和真实感由于AC-3系统编码灵活，在消费电子领域，目前大多数的电影制作都使用了该技 术，美国等国家的数字电视系统也采用该技术作为音频编码标准本文主要研究了 AC-3技术，其心理声学特性，以及AC-3技术在家庭影音中的应用关键词：杜比AC-3；编解码；心理声学；家庭影音Dolby AC-3 technology and its applicationABSTRACTAudio decoding technology is multimedia information processing in one of the important research direction. AC-3 is the first to specifically for coding much channel digital audio signals and the perception of the coding system design, it is of high quality and low complexity, has been widely used in many fields, such as DVD, high definition television HDTV, satellite radio DBS, digital video digital radio DVB, ATSC, etc.Dolby AC-3 provides the digital audio compression technology has high coding efficiency; And by the five whole frequency domain track and a low sound track of AC-3 surround system can perfect representation of high quality stereo. AC-3 has 5.1 channel, respectively is left, right, left, right around and around 0.1 channel sound less effect, the left and right surround sound channel is made separately independent track and has more annotating and realism.Because AC-3 system code flexible, in the consumer area now, most of the movie making use of this technology, the United States and other countries digital TV system also USES the technology as audio coding standard.This paper mainly studies the AC-3 technology, the psychological acoustic properties and AC-3 technology in the family of the application of the video.Key words: DolbyAC-3;Coding and Decoding; Psychoacoustics; Family video目录第一章绪论 11.1弓I言 11.2 研究背景 11.3研究意义 21.4论文结构 2第二章音频编码解码基本概念 32.1数字音频格式简介 32.2音频压缩编码 32.3音频信息分类 52.3.1语音编码技术 52.3.2音乐的编码技术 62.4语音编解码目的 62.5在音频编解码的过程中会碰到的问题 6第三章AC-3编解码技术 83.1什么是AC-3 83.2AC-3的基本原理 83.3AC-3编解码流程分析 93.3.1 AC-3编码流程 93.3.2 AC-3解码流程 123.4AC-3编解码器工作流程 143.4.1编码器工作流程 143.4.2解码器工作流程 163.4.3 AC-3音频帧结构 173.5杜比AC-3的特点 18第四章AC-3心理声学的研究 194.1心理声学 194.1.1临界频带 19422听觉掩蔽 194.2心理声学的特点 204.3AC-3的听觉心理特性 21第五章基于家庭影院中AC-3的研究 235.1家庭影院的形成及普及 235.2家庭影院的环绕声系统 235.2.1杜比基本解码器 23522杜比定向逻辑解码器 245.2.3杜比AC-3系统 255.3杜比虚拟环绕声技术 265.4杜比AC-3的特殊功能 265.5杜比在家庭影院视图 27第六章总结 错误！未定义书签。
致谢 30参考文献 31第一章绪论1.1引言数字技术的出现与应用为人类带来了深远的影响，人们如今已生活在一个几乎数字化 的世界之中，而数字音频技术则称得上是应用最为广泛的数字技术之一，CD、VCD等早 已走进千家万户，数字化广播正在全球范围内逐步得到开展⑴随着技术的不断进步和生活水准的不断提高，原有的立体声形式已不能满足受众对声 音节目的欣赏要求，具有更强定位能力和空间效果的三维声音技术得到蓬勃发展而在三 维声音技术中最具代表性的就是多声道环绕声技术②杜比AC-3技术是由美国杜比实验室主要针对环绕声开发的一种音频压缩技术在5.1 声道的条件下，可将码率压缩至384kbps,压缩比约为10:1杜比AC-3最初是针对影院 系统开发的，但目前已成为应用最为广泛的环绕声压缩技术之一⑷在杜比AC-3中使用了许多先进的、行之有效的压缩技术如前/后向混合自适应比特 分配、公共比特池、TDAC滤波、频谱包络编码、及低码率条件下使用的多声道高频耦合 等而其中许多技术对其它的多声道环绕声压缩技术的发展都产生了一定的影响间可以说，AC-3的出现是杜比公司几十年来在声音降噪及编码技术方面的结晶(从一 定的角度来看，编码技术实际上就是降低编码噪声影响的技术)，在技术上它具有很强的 优势。
因而即使作为一项专利技术，DolbyAC-3仍然在影院系统、HDTV、消费类电子产 品(如LD、DVD)及直播卫星等方面获得了广泛的应用，得到了众多厂商的支持，成为 业界事实上的标准口1.2研究背景AC-3技术起源于为高清晰度电视(High Definition TeleVision, HDTV)提供高质量 声音美国联邦通信委员会(Federal Communication Committee, FCC)的高级电视咨询 委员会(Advisory Committee on Advanced Television Service, ACATS)于 1987 年开始美 国HDTV制式的研究最初的HDTV系统方案是模拟图象和数字声音传输，其中声音编 码采用DolbyAC-1数字音频编码算法AC-1通过4-2-4多声道矩阵方式把声道数减少 一半(这样就可以降低传输信道的带宽)，然后采用增量调制技术进行数字编码因此， AC-1的压缩比为2： 1到1989年，随着声音编码技术和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)的进步，AC-1系统发展成为基于变换编码技术的AC-2系统，在提高 质量的同时，压缩比提高为4:1,但是多声道矩阵处理技术仍然保留着说。
为了最大限度地发挥矩阵方式的优势，必须把编码的信号再解码，而且要边监听效果 边加以确认，对于电视现场节目，有时一次解码很难确认其效果，所以用两声道码率提供 多声道编码性能的AC-3系统由此诞生到了 1991年中期，AC-3逐渐被公众所知，并被美国HDTV里织所接受1993年 11月，ACATS正式批准大联盟(Great Alliance, GA) HDTV系统采用AC-3编码方案 1994年ATSC的建议草案的声音部分采用AC-3算法，1996年底美国FCC采纳 ATSC DTV标准，将AC-3作为未来高清晰度电视的伴音标准北美及日本这些采用 NTSC制式的国家将DolbyAC-3作为新一代影碟DVD的音频标准事实上，AC-3很 快被其它国家接受为多声道音频编码标准DVD-ROM＞个人计算机产品、家庭影院、数 字有线电视系统以及一些直播卫星系统都采用AC-3作为音频编解码器1.3研究意义随着我国经济的高速发展，人民消费水平进一步提高，我国必将会形成一个庞大的数 字家庭影院系统市场在这个大市场中，DolbyAC-3是广泛使用的家庭影院环绕声系统, 通过采用AC-3宽带音频压缩技术，在数字家庭影院系统中实现了用十分之一的标准数 字音频空间来存储高质量的多声道声音数据。
并且Dolby AC-3在美国的HDTV,卫星数 字广播，数字演播室等领域也广泛应用，潜力很大但我国具有自主知识产权的Dolby AC-3编码器还极少，而且需求量较大的国产DVD机中的解码芯片也几乎全为美国及日 本的厂家所垄断，它限制着国内DVD产业及音响产业的迅速发展因此研究AC-3编 解码技术对我国有着重大的现实意义，它既可以改变依赖进口的埴尬局面，也可以增强开 发各种数字多媒体编解码器的能力⑫1.4论文结构本论文的结构安排如下：第一章绪论简要的介绍了 AC-3的发展前景，研究背景及意义第二章音频编码解码基本概念本章对音频编解码的格式，压缩编解码，音频编码的分类和目的以及在音频编解码的 过程中碰到的一些问题做了详细的介绍第三章AC-3编解码技术本章对AC-3及其原理做了深入的阐述，并详细的分析了 AC-3具体编解码流程和 AC-3编码器的具体编解码流程并简单的概述了 AC-3的一些特点第四章AC-3心理声学的研究本章对AC-3与心理声学的关系进行了深入的剖析了解心理学的特点以及AC-3的 心理特性，为研究基于家庭影院中AC-3做铺垫第五章基于家庭影院中AC-3的研究本章简单的介绍了家庭影院的发展前景。
对AC-3在家庭影院中的环绕声系统做了深 入的阐述并了解了 AC-3在家庭影院中的一些特殊功能第六章结束语本章概括总结了本文所作的工作，并给出下一步研究工作的方向第二章音频编码解码基本概念2.1数字音频格式简介目前数字音频领域流行的音频编码技术以数据量的压缩性能分为非压缩音频（如波形 音频、MIDI音频和CD音频）和压缩音频（MPEG、AC-3、DTS等）两类以下是几 中常用的音频编码技术简介屈1） 波形音频波形音频编码是一种用于PC机之间交换声音信息的常用音频编码技术波形音频 是一种电子数字声音，一般用于存储各种非乐曲的音频数据，包括语音和音效播放波形 文件时，不论音响设备是何种。