杜比數字加(Dolby Digital Plus)——最新一代的杜比數字技術(shù)，正在進(jìn)入下一代家庭娛樂(lè )應用，將給人們帶來(lái)超級的音質(zhì)，更高效率的音頻壓縮，以及更完善的用戶(hù)體驗。杜比數字加，或者叫做增強型AC-3(E-AC-3)，已經(jīng)發(fā)展到能夠滿(mǎn)足目前尚處于萌芽階段的兩個(gè)市場(chǎng)(即高清DVD和藍光播放機)的各種需求。對于新興的高清DVD和藍光播放機來(lái)說(shuō)，杜比數字加的數據壓縮能力使得人們能夠在電影制作室里實(shí)現高清視頻與超級語(yǔ)音體驗的完美結合。該技術(shù)同樣還可以提升最新的數字電視機頂盒的性能，使得廣播公司能夠以較低的比特率來(lái)開(kāi)展業(yè)務(wù)，降低成本并增加靈活度，從而受益于消費者。
在一個(gè)芯片或一個(gè)系統能夠使用杜比數字加標識之前，嚴格的認證測試是必不可少的。MIPS科技公司與杜比實(shí)驗室一道，研發(fā)出了最優(yōu)的、在其32位綜合處理器內核的任意一個(gè)上面運行的測試版杜比數字加，這將大大縮短音頻系統的研發(fā)時(shí)間。
家庭娛樂(lè )市場(chǎng)上的新興標準
高清DVD和藍光盤(pán)：杜比數字加在高清DVD規范中是強制性的，而在藍光盤(pán)中是可選的。該規范還支持多路分離的語(yǔ)音流，使得一部電影可以同時(shí)跑在多個(gè)獨立的音道上或者支持多種語(yǔ)言。
有史第一次，高清DVD和藍光播放機允許在盤(pán)片出售給消費者之后將來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)上的外部碼流與盤(pán)上的本地語(yǔ)音進(jìn)行合成。例如，可以用盤(pán)上的聲道來(lái)為高清視頻進(jìn)行伴音，同時(shí)還能與來(lái)自攝影棚里的導演的最新解說(shuō)詞進(jìn)行混音。
下一代的機頂盒：對于一個(gè)完整的體驗來(lái)說(shuō)，高清電視取決于高質(zhì)量的語(yǔ)音。廣播和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商都在尋求大幅改進(jìn)其業(yè)務(wù)的途徑。
杜比數字加的高壓縮比支持低至224kbps的5.1環(huán)繞聲，從而使得廣播公司能夠提升他們的業(yè)務(wù)。對于那些使用160-256kbps的MPEG立體聲的廣播公司來(lái)說(shuō)，他們可以采用實(shí)質(zhì)上相同的帶寬來(lái)升級到5.1通道環(huán)繞聲(見(jiàn)圖1)。
圖1:升級到杜比數字加為廣播公司帶來(lái)的優(yōu)勢。
杜比數字加能夠與全球范圍內安裝的、3600多萬(wàn)臺用S/PDIF連接的低級杜比數字音/視頻接收機后向兼容(圖2a)。
圖2a：從機頂盒或光盤(pán)播放機到一臺A/V接收機的S/PDIF連接要求杜比數字加碼流被轉換成一個(gè)6?0kbps 的杜比數字比特流。
利用在新機頂盒中日益普及的高速HDMI接口，可以將杜比數字加碼流(無(wú)論經(jīng)過(guò)編碼與否)直接傳送到一臺新一代的接收機上，產(chǎn)生前所未有的更高質(zhì)量的語(yǔ)音效果(見(jiàn)圖2b)�！ �
圖2b：機頂盒上的HDMI接口使得全杜比數字加碼流能夠直接傳輸。
杜比數字加的實(shí)現方法
杜比數字加參考軟件是利用浮點(diǎn)C代碼書(shū)寫(xiě)的，并提供在設備或DSP中的使用授權，然后再將設備和DSP送到杜比實(shí)驗室進(jìn)行核準測試。
杜比實(shí)驗室為使用者提供兩套測試：一種是以低水平訓練算法各部分的測試向量，并將被測譯碼器的輸出與參考方案的輸出進(jìn)行比較；另一項是更嚴格的測試，即利用精密的音頻測試設備來(lái)檢驗最終實(shí)現方案。在提交給杜比實(shí)驗室之前，應該內部先通過(guò)這兩項測試。
為了得到MIPS和杜比認證授權，代碼的MIPS優(yōu)化版本將過(guò)程進(jìn)行了流水線(xiàn)化，并提供高質(zhì)量的實(shí)現方案。采用與批準的代碼可以大大降低實(shí)現風(fēng)險并幫助確保能夠快速地通過(guò)杜比實(shí)驗室的核準(圖3)。
圖3：采用MIPS優(yōu)化代碼可為杜比數字加系統芯片和設備的研發(fā)和核準過(guò)程節約數月的時(shí)間。
優(yōu)化MIPS32的實(shí)現
在嵌入式系統中，效率最高的音頻算法采用定點(diǎn)算法而不是浮點(diǎn)算法。因此，杜比參考實(shí)現方案的第一步就是轉換浮點(diǎn)參考代碼。
高質(zhì)量的轉換需要選擇一個(gè)能夠實(shí)現動(dòng)態(tài)范圍和精度間的最佳平衡的定點(diǎn)表示方法。最重要的是，選擇最佳的表示方法就可以免去每次操作后的飽和度檢查，從而大大改善了運行時(shí)間性能。
MIPS技術(shù)利用一個(gè)廣域仿真和測試流程來(lái)實(shí)現這一轉換過(guò)程，確保了實(shí)現方案將能滿(mǎn)足杜比實(shí)驗室頒布的嚴格的語(yǔ)音質(zhì)量標準。一個(gè)抽象的C++定點(diǎn)類(lèi)跟蹤整個(gè)算法過(guò)程中所需數據的動(dòng)態(tài)范圍和精度。在仿真過(guò)程的最后，定點(diǎn)表示和運算將被選擇，并被硬連接回到一個(gè)純C的實(shí)現中。
轉換源代碼到定點(diǎn)已經(jīng)成為一種優(yōu)化方式。MIPS軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境(SDE)編譯工具系列能夠生成高效率的代碼，該工具打算用于專(zhuān)用的MIPS核流水線(xiàn)。
軟音頻接口集成
在生成一個(gè)杜比數字加代碼的全優(yōu)化定點(diǎn)實(shí)現后，MIPS將壓縮解碼器-轉換器與其軟音頻接口(SAI)集成在一起-，SAI是一個(gè)由所有MIPS優(yōu)化的音頻編解碼器支持的標準API。通過(guò)對采用MIPS軟語(yǔ)音算法的方法標準化，SAI還簡(jiǎn)化了用于不同的或變化的語(yǔ)音處理任務(wù)的應用層代碼的復用，并使得利用共享的中間存儲緩沖器級聯(lián)多路語(yǔ)音編解碼更加容易(見(jiàn)圖4)。所有這些都將賦予系統設計師極大的靈活性。
圖4：將浮點(diǎn)杜比代碼轉換成高度優(yōu)化的定點(diǎn)MIP32代碼的流程。
該方案也可以使系統具有可升級能力。一個(gè)小型低成本，入門(mén)級的4KE內核可以用于低帶寬杜比數字加的實(shí)現，同時(shí)最新的多線(xiàn)程的34K內核可被用于高清實(shí)現和一個(gè)主控制器(圖5)。
圖5：經(jīng)測試和優(yōu)化的杜比數字加代碼可以被用在所有系列的MIPS內核上。
最后，對于研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，設計一個(gè)多核系統具有明顯的優(yōu)勢。團隊利用一個(gè)通用研發(fā)環(huán)境使合作和系統調試更加容易，而且還簡(jiǎn)化了負載均衡。 |
