杜比AC-3是继AC-1、AC-2之后,建立起来的第三代感觉系统。其中,AC是AudioCoding(音频编码)的缩写词,它的原意是“音频感觉编码系统”。它以人耳的生理听觉特征为依据,经编码系统形成多声道环绕声。在进行AC-3编码时,输入信号是16bit量化精度的的数据流,经感觉压缩编码后形成杜比AC-3数据信号,它的平均压缩比为12:1左右。杜比AC-3可以输出多种声道的组合方式,可以有以下8种:1/0、1+1/0、2/0、3/0、2/1、3/1、2/2、3/2等,最多可达到6个声道,称为5.1声道。“0.1”堤指超重低音声道。
杜比AC-3系统的编、方框图如下图所示。它可以对音频信号进行数据压缩和解压缩工作。这里先介绍其编码。编码器前端设置库,或称为时一频变换电路。输入的时间或信号取样为48k,取约10ms时间作为一变换块,将它取作变换基准单元。则每块可取得512个取样信号,使用变形的离散余弦变换(MDCT)可取得256个DCT频率系数信号。杜比AC-3编码的帧结构规定,每帧由6个变换块组成,当48kHz取样时,每帧长度为32ms。于是,利用该变换电路可把时间取样变换为频率系数,而且对各个系数成分分配以适当的量化比特数。然后,对频谱包络进行编码,也就是将DCT频率系数分为指数部分和尾数部分,并对它们进行编码。其中,指数部分表示声音信号的频谱包络,由这些指数可组成多达50个子频带供位分配使用。由于相邻频率点间的包络变化量较小,因而将相邻的DCT系数的指数部分进行差分编码,来加以压缩。
经上述编码处理后,送到多路复用电路,最后输出编码的AC-3数据流。
DCT系数的尾数部分送到量化处理电路。该电路利用掩蔽效应,可以计算出比特分配信息,并对它们进行量化处理。其中,理想比特分配电路能够精确地计算出掩蔽量;实际的分配是由频谱包络推断出大概的掩蔽量,用以补偿理想比特分配的误差,进行“核心”(内部)比特分配,仅需传送少量的补偿数据,就能在解码器中完成适当的分配。通过以上处理,可削减比特分配信息量,达到压缩数据的目的。
解码过程和编码过程相反。输入的编码数据流经过去复用电路后,分成两路:一路经过频谱包络解码后,送到内部(核心)比特分配器;另一路送到逆量化器,在这里可与内部比特分配器送来的信号一起进行逆量化,再经过库变换后,输出已经过解压缩的音频数据信号。但要明确,上述过程仅是解压缩过程,真正的AC-3解码器是要将输入的已解压缩的串行数据流转变为5.1声道的模拟音频信号,它需要设置专门的解码系统。