更深入地探討音頻元數據(2)

2002-12-27 Tim Carroll 依馬獅商務網

上期我們探討了音頻元數據的：對白電平、動態范圍和縮混，并討論了消費和專業元數據之間的差別。本期我們將討論實質問題并試圖回答下面三個問題：這些及其它元數據參數是如何及在哪里生成的？元數據是如何從其生成位置一直傳輸到將在其上傳送給用戶的Dolby Digital（AC-3）編碼器處的？最后，如果沒有元數據，或如果元數據被不正確地設置，結果會怎樣？系統理論上看上去好極了，在許多情況下也行之有效，但這三個問題提出了一些必須解決的重大實際問題。

在深入探討之前，我很想提出另外兩個我們上期沒有討論，但也很重要的元數據參數。第一個稱為音頻編碼模式(acmod)，它描述的是存在的聲道的數目和類型。其表示方法是前聲道/后聲道，如果存在LFE信號，則后面跟一個“L”。例如，一個2/0節目指的是有兩個前聲道，即左聲道和右聲道，此外沒有其它聲道；一個1/0節目指它是單聲道，音頻來自中心聲道；一個3/2節目則是指左、中和右聲道，以及兩個環繞聲道；3/2L則是指同一個節目但帶有一個LFE聲道。

第二個附加元數據參數稱為杜比環繞聲模式(dsurmod)，它表示一個2/0（雙聲道）節目是否杜比環繞聲編碼。盡管此值是資料性的，但有些較新的解碼器可能會在一個節目從3/2L切換到2/0時，用它來自動觸發杜比環繞聲解碼器，保證全部5.1揚聲器都能還音；更重要的是，使對白像前述那樣居中。此值對于我的解碼器無關緊要，但由于我將它設置為永遠對雙聲道音頻進行Pro Logic解碼，所以它都是自動切換的。

元數據的編寫

元數據可以用若干種不同的設備來生成或編寫。從Dolby Digital（AC-3）的最先發布一直到約三年前，元數據一直都是通過某種用戶接口在編碼器內部設置的。27個參數導致至少27層菜單需要打開—絕對不適合無決斷力的人。對用戶來說好在這些編碼器還有一組缺省值。然而，這一點有時對觀看者來說則是不幸的，因為這些數值很可能是在杜比工廠里設置的，而且以后就沒有人動過它們。

杜比后來開發了一種名叫DP570多聲道創作工具的產品，供節目制作階段使用。該設備使得元數據數值能夠在產生最后混音的位置被編寫出來。最重要的是，調音師借助它能夠實時聆聽正在進行的修改的效果。該設備可以模仿從全面的5.1直到單聲（利用一個2英寸揚聲器，如果使用者有的話）范圍內的各種播放系統，并允許同時創作8個節目。值得高興的是，DP570帶有一個PC遙控程序，它提供對所有聲道的計量，并允許相當直接地控制元數據和各種監聽功能。目前，各地的后期制作工作室正在用它制作5.1聲道節目，這些節目在HBO、Showtime、Starz! Encore等頻道中都可看到。

分配

我們如何通過網絡從后期制作室里獲得這些元數據并將其傳輸到附屬臺的Dolby Digital (AC-3)編碼器中呢？問得好，下面是幾個一般性建議。

第一個建議，也是最勞心費神的建議，稱之為人工傳遞網絡。它包括利用DP570的遙控打印一份所有元數據值文件，然后將這幾頁紙人工傳遞至各個Dolby Digital (AC-3)編碼器中（注意：一個節目有27個數值，所以最好只有幾個節目），并用手工方法輸入這些數值。

第二種方法包括使用另外一種稱之為Dolby E的技術，之所以叫這個名字是因為它是在Dolby D (AC-3)技術之后出現的。Dolby E技術是在1999年開發的，它通過4個AES線對和元數據接收多達8個PCM聲道的信號，并將它們編碼成一個1.92Mb/s數據包，后者恰好適合于一個20比特48kHz AES線對的空間。只要數字路徑中不包含取樣率轉換或電平漂移，Dolby E信號就可以像標準AES信號那樣發送、切換和存儲。重要的是，音頻信號和元數據都作為一個信號保持同步，然后就在Dolby Digital (AC-3)編碼器之前解碼回基帶PCM音頻和元數據。

另外一種目前頗受歡迎的分配技術是將八聲道的音頻連同視頻信號一起嵌入“高分辨率串行數字接口”(HD-SDI)中。你可能會問，元數據怎么辦？事實證明，在HD-SDI信號中有一些額外的空間，它被稱之為垂直輔助數據或VANC。音頻元數據與隱含字幕數據一起被嵌入到HD-SDI碼流的VANC空間內。此外，一個節目所有的音頻、視頻和元數據作為一個信號保持同步，此信號可以發送、切換和存儲。

如果一家后期制作機構采用DP570來編寫元數據，然后利用Dolby E或HD-SDI和VANC將音頻和元數據存儲在成品節目帶上，那么它就可以被傳送到網絡中以便分配給各附屬臺。各附屬臺接收到此信號后會將之解嵌入和/或解碼成基帶PCM和元數據，將這些信號饋送至它們的Dolby Digital(AC-3)編碼器，然后再將信號發射給用戶；用戶的接收機將解碼音頻信號，運用這些元數據并再現聲音。圖1表示此過程典型的信號流程。

圖1 從節目制作到用戶的簡化信號流程
HD-SDI適用于嵌入音頻和VANC空間中的元數據

元數據問題

我有一些令人驚動的消息要告訴讀者。目前沒有一個地面廣播網為其附屬臺提供音頻元數據碼流。我知道你會納悶，“但我一直在收看數字電視，而且聲音聽上去很正常呀”。的確如此，信號里確實有元數據—記得Dolby Digital(AC-3)編碼器中有一組缺省值，它們在編碼過程中被插入到碼流中。

實際情況是這樣的：如果Dolby Digital (AC-3)編碼器接收到一個有效的元數據碼流，它會使用其中的某些信息來配置編碼器，并將其余部分與編碼音頻相結合，生成一個完整的Dolby Digital AC-3碼流，該碼流將被傳送給用戶。如果編碼器沒有接收到有效的元數據碼流（原因有二，或者是該碼流根本沒有被發送，或者是數據出錯。），則編碼器可以繼續使用它上次接收到的有效元數據數值或恢復成內部預置的數值。盡管這樣能維持某種音頻的播出，但最好的情況也不能優化音頻，最壞的情況則是出現某些聲道的丟失。

由于這種行為是用戶可配置的，所以我極力建議在你開始傳遞來自網絡或其它來源的外部元數據之前，一定要對你所做的選擇給予認真的考慮。如果元數據由于某種原因而消失，你一定不希望對白因為編碼器在一個3/2節目期間跌落回2/0（中心聲道將被漏掉）也隨之消失。在絕大多數情況下，我建議將編碼器設置成恢復到與最大節目同樣“大”的數值。這就意味著至少要將音頻編碼模式設置為3/2或3/2L，將對白電平設置為-27。其它數值不像這兩個數值那么重要，可以保留其缺省值。

我最經常被問到的問題之一是：“如果有人想欺騙系統，故意不正確地設置對白電平的數值，以便使某個節目或商業廣告超過其應有的響度，會發生什么事情呢？”

扼要地說，對白電平元數據參數表示某一