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用Radeon HD 4350显卡实现7.1声道LPCM GamePC.李 《微型计算机》2009年4月下期 2009-05-06 能够通过电脑HDMI接口输出7.1声道LPCM音频，实现完美的高清影音享受是很多HTPC玩家的梦想。不过，要在PC上实现LPCM高清音频输出，还有很多问题和误区。比如什么HDMI显卡能支持多声道LPCM音频？如何实现LPCM音频输出？效果如何？这都是本文需要解决的问题。
LPCM的全称是LinearPCM，意思是线性PCM，在功放上一般显示为MULTICHPCM，即多声道PCM。HTPC也可以通过HDMI接口搭配PowerDVD软件实现5.1/7.1声道LPCM输出，这与蓝光播放器和PS3的LPCM输出有什么不同吗？通过笔者的仔细研究，HTPC和蓝光播放器之间其实是有区别的。5.1/7.1 LPCM输出的真相！
蓝光播放器高清音频输出方式对于蓝光播放器或者PS3来说，高清音频有解码输出和源码输出两种方式。如果是解码输出，则将DTS-HDMA或DolbyTrueHD音轨由蓝光播放器解码成LPCM，然后传递给功放。如果是源码输出，这两种音轨则不经过解码直接传递给功放，由功放解码并放大。而LPCM音频是不需要解码的，不做任何的变换就可以通过HDMI接口将5.1/7.1LPCM原始编码直接传递给功放，这个过程称为LPCMBitStream源码输出。源码输出的过程中，LPCM音频的规格不会有任何改变，原本是16位/48kHz，功放上会有48kHz的规格显示，如果是24位/96kHz规格则显示为96kHz。
电脑LPCM的输出方式
实际上，ATIRadeonHD系列显卡板载的HDMI声卡也是一块5.1或者7.1声道的声卡，和主板集成的5.1、7.1板载声卡没有大的区别。区别在于输出方面，板载声卡会将数字信号转换成模拟信号后通过主板后部的3.5mm插孔输出。而显卡上的HDMI声卡则是通过HDMI接口输出数字信号到功放，减少一步数字到模拟的转换。目前，普通的电脑不能源码输出DTS-HD MA和Dolby TrueHD音频，但是可以输出LPCM。
那么显卡上的HDMI声卡输出LPCM音频和蓝光播放器的BitStream源码输出是一样的吗？其实不一样，蓝光播放器所支持的BitStream源码输出是真正的原汁原味，HTPC则会对LPCM音频进行重新编码，和系统音频进行混合，并不是真正的BitStream。证据就是HTPC在通过HDMI接口进行
LPCM音频输出时，如果是BitStream输出，那么在调节系统音量时应该不会影响LPCM输出的音量，事实上会有影响。而且我们在后面也将找到系统对LPCM音频进行了重采样的证据。
HTPC如何处理LPCM音频
第一步，由蓝光播放软件，分离视频部分和音频部分。
第二步，音频部分的音轨分离。蓝光影碟可以同时带有多种不同编码、不同语言的音轨，以港产蓝光电影《导火线》为例，同时带有7.1声道LPCM、Dolby TrueHD、DTS-HD MA三种音轨，而且还分成粤语和国语两种不同的语言。
第三步，解码选定的音轨，7.1 LPCM音轨无需蓝光软件做任何解码，而DolbyTrueHD、DTS-HDMA这两种音轨就需要解码。通常蓝光软件会按杜比或者DTS的解码标准将原始的音轨解码成7.1LPCM格式用于内部处理。对于大多数蓝光播放机而言，解码成LPCM以后就可以通过HDMI直接输出到功放系统了。
第四步，输出混音，HTPC的输出形式是多种多样的，两声道、四声道、5.1或者7.1声道等。播放软件会根据具体的输出设定将内部的7.1LPCM原始的解码数据根据需要重新采样和混音成需要的输出形式。如果系统输出设定为5.1声道、16位/44.1kHz,原始音轨的编码可能是7.1声道、24位/96kHz，播放软件就会先把数据从24/位96kHz先DownMix到16位/44.1kHz，然后将后面4个声道做混音处理变成5.1输出。在这一步，可能会叠加上各种音效的设定，比如重低音加强、对白增强等。
第五步，根据系统的音量调整叠加最终输出的LPCM音频流、混合视频编码、加入HDCP编码加密，最后给输出外部的设备。功放此时收到的LPCM音频流和原始的7.1 LPCM相比就有了差别。
如何在HTPC上实现LPCM输出
虽然HTPC输出的LPCM音频和真正的BitStream源码输出有一定的差别，但是凭借带宽优势，还是很有很多玩家选择通过LPCM输出到功放上享受高清影音。要实现多声道的LPCM音频输出，首先需要能够支持多声道LPCM的HDMI显卡。整合主板上的HDMI接口不一定能够实现LPCM多声道输出，比如目前热门的780G主板就只支持2.0 LPCM，而NVIDIA的MCP78、MPC7A，Intel的G35、
G45则支持多声道LPCM。在显卡方面则恰恰相反，NVIDIA的HDMI显卡没有内置音频设备，是通过S/PDIF接口从声卡上引入的音频，所以带宽不足不支持多声道LPCM。ATI的Radeon HD 4000系列显卡则能够支持7.1 LPCM输出。
使用支持多声道LPCM的HDMI显卡
Radeon HD 4350显卡是Radeon HD 4000系列中最低端的型号，但是很少有显卡厂商在国内推出相应的产品，因为它的3D性能并不十分理想。
Radeon HD 4350
RadeonHD4350显卡采用了RV710核心，基于55nm制造工艺，核心集成2.42亿个晶体管。该显卡的显存规格是256MB/64-bit，3D性能虽然不高，但是却是HTPC上非常棒的选择。笔者使用的迪兰恒进Radeon HD4350采用了被动散热片、LowProfile设计，并拥有HDMI接口，再加上对7.1声道LPCM音频的支持，是HTPC的绝配。除此之外，还有微星和XFX讯景推出了RadeonHD 4350显卡，只是暂时不太好买。
需要一款HDMI功放
其次需要一款HDMI接口的功放。早期的HDMI功放不支持DTS-HD MA和DolbyTrueHD解码，但是它可以放大LPCM，所以可以部分支持高清音频。我们测试使用了安桥TXSR604、雅马哈RX-V463和天龙AVC-1909三款功放，其中安桥TX-SR604、雅马哈RX-V463就不支持DTS-HD MA和Dolby TrueHD解码。
操作系统最好选择Vista
ATI显卡板载的HDMI声卡在WindowsXP系统下面的驱动不完善，因此建议使用WindowsVista操作系统，不但驱动稳定，而且应用程序对其支持较好。比如PowerDVD 8Ultra就只能在WindowsVista操作系统下进行HDMI PCM输出，Windows XP则不行。
了解清楚HDMI音频驱动 ATI通过在显卡芯片内直接集成Realtek音频芯片的方法，相当完美地解决了显卡的HDMI输出问题，目前有3种驱动程序可以驱动Radeon HD 4350显卡上的HDMI声卡。
1）无需安装任何额外的驱动程序，Windows Vista系统即可识别并按标准的HD Audio声卡模式驱动显卡上的HDMI声卡。不过，此时该声卡只能作为一个2声道声卡使用，无法支持DTS、Dolby
Digital源码输出，也无法支持多声道PCM输出。所以我们不推荐使用该模式。
2）安装Realtek官方的ATIHDMI声卡驱动程序。该驱动程序可以在Realtek官网下载，目前的最新版本为2.18。使用Realtek提供的ATI HDMIAudio驱动，设备识别为ATI HDMI Audio，设备名称是RealtekHDMIOutput。根据我们测试发现，Realtek驱动的表现最为稳定，不但支持完整的SPDIF特性，而且可以做到5.1/7.1声道的LPCM输出。
如果你的板载声卡芯片也是Realtek的ALC系列，那在音频控制面板中，还可以直接管理Radeon HD 4350上的HDMI声卡（图2）。所以我们推荐安装Realtek提供的驱动。
图2
系统设定很简单
如果是Radeon HD 4350显卡通过HDMI连接功放，一定要做如下的设定：
1）在Realtek HDMIOut的属性页面上，把DTS和DoblyDigital数码选项勾选上。这个设置很重要，如果不勾上，软件就无法支持DTS和DoblyDigital源码输出。采样频率也全部勾选上，否则也无法在程序里面选择高采样频率输出（图3）。
图3
图4
LPCM输出的实现HTPC和功放的连接
HTPC的HDMI接口和功放连接的时候，很有可能会遇到问题。比较典型的问题有：有信号，无声音，无图像；有信号，有图像，无声音或者HDMIAudio部分显示被拔出，尤其是容易出现在ATIHDMI显卡和雅马哈部分功放的兼容性上。ATICatalyst催化剂驱动9.2版本以前和雅马哈部分功放有兼容问题，现在升级到最新的9.2/9.3驱动，安装好Realtek ATIHDMI2.18驱动就没有问题了。此外，HDMI线的质量也可能是造成问题的原因，有些线材的质量不好，拔插次数多了，就会出现有信号，无声音，无图像的情况，这个时候换一条质量好一点的HDMI线就可以解决问题。
我们测试的三款新旧型号HDMI功放都可以成功实现高清音视频的传输。不过需要注意的是各个设备的开机顺序，要先开电视，后开功放，最后打开HTPC，因为HDMI设备之间为了实现即插即用，程序需要读取一些对方设备的资料，这个开机顺序可以保证最大限度的兼容性。
图5：用Monitor Asset Manager 2.3软件生成雅马哈RX-V463的显示器驱动
我们测试当中也出现了HTPC无法识别雅马哈功放的情况，这是因为雅马哈功放没有内置可识别的EDID(ExtendedDisplayIdentificationDATA，即扩展显示识别数据)，我们需要使用软件帮助系统进行识别雅马哈功放。下载一款Monitor AssetManager2.3软件，可以用这个软件生成功放的显示驱动。运行Monitor AssetManager之后，可以在DisplayIDs里面找到雅马哈的设备。然后选择CreateInf，生成雅马哈RX-V463的显示驱动（图5），就可以在设备管理里面进行加载了。
图6：安装该驱动后，可以在设备管理器中看到RX-V463（EDID Override）
安装驱动后，HTPC上就找到了一个名为RX-V463的显示器设备，就可以解决HDMI声卡始始终显示被拔出的问题（图6）。而且在“RX-V463(EDIDOverride)”状态下和“即插即用显示器”模式下功能也是有区别的。“即插即用显示器”模式下HDMI音频可以选择5.1和7.1输出，RX-V463(EDIDOverride)模式下就只有5.1没有7.1了。我们推测是雅马哈RX-V463功放本身只有5.1输出，因此在EDIDOverride模式下只有5.1。即使是在即插即用模式下输出7.1声道音频，功放也会混合为5.1声道，所以EDIDOverride模式才是最正确的选择。
PC音频的设置通过HDMI接口输出多声道的LPCM音频到功放，不需要特别的驱动支持，也不需要任何特殊的设定。拥有了合适的硬件后，只要播放软件能够支持5.1、7.1声道音频输出，并把默认设备设置为
HDMI音频输出，就可以通过Radeon HD 4350的板载HDMI声卡输出LPCM多声道音频。对于功放而言，来自于HTPC的LPCM信号和原来的模拟多声道输入的区别只是一个是数字，一个是模拟，信号都经过了系统的采样。
我们首先需要了解PC上Windows Vista操作系统对音频的设置选项。拥有HDMI音频设备的
HTPC在音频播放设备的选项卡里，会有三个音频设备的选项（图7），它们各自对应不同的音频设备和输出方式。需要不同的接口输出音频，就应该选择对应的选项。
图7
1、扬声器（Realtek High Definition Audio)，对应主板背后的7.1模拟接口，通过3.5mm接口模拟输出；
2、Realtek Digital Output（Realtek High Definition Audio)，对应主板背后的光纤或同轴SPDIF数字接口；
3、Realtek HDMI Output(ATI HDMI Out)，对应Radeon HD 4350的HDMI数字接口。
播放软件的设置
以往我们可能认为只有PowerDVD可以输出LPCM音频，其实不然，只要播放软件支持多声道音频输出，就可以支持多声道LPCM音频。
以ArcSoft TotalMedia Theatre来说，将系统默认音频输出设备设定为Radeon HD 4350板载
HDMI声卡后，TotalMediaTheatre的音频设置为7.1声道输出，就能够完美输出7.1声道LPCM音频。而其它的播放软件，比如KMPlayer、PotPlayer等，只要设定成7.1输出，音频选项卡选择为“PCM输出”就可以在功放端看到7.1声道LPCM音频的灯亮起来。经过测试，TotalMediaTheatre是目前HTPC播放蓝光影片最佳的播放软件，甚至远远优于PowerDVD 8 Ultra。
前面我们提到了HTPC的LPCM输出和蓝光播放器的LPCMBitstream源码输出是不一样的，我们的第一个证明是LPCM的输出频率会根据系统的设定而改变。在RealtekHDMIOutput的属性设置里面的高级选项中，可以设定默认的输出格式。当设定为16位/44.1kHz的时候，即使节目的音频源为24位/96kHz的格式，在安桥TX-SR604和雅马哈RX-V463上都显示为44.1kHz，一样会被DownMix到16位/44.1kHz。此外，当调节系统的音量的时候，你会发现音箱音量大小也会受到系统音量调节的影响。这两点都证明，PowerDVD等播放软件的HDMIPCM输出，仍然会对PCM进行重采样，HDMI声卡和板载声卡相比只有模拟和数字的差别。如果是S/PDIF源码输出或者LPCMBitStream源码输出模式，是不受系统音量和PowerDVD音量调节控制的。所以，我们建议在系统里要设置为24位/96kHz默认输出，这样在大部分情况下可以获得最佳的效果。在我们以前的测试中，曾经得出过这样的结论，HTPC输出的LPCM音频效果不理想，甚至还达不到通过S/PDIF接口源码输出的DolbyDigital音频的效果。高清音频还比不上上一代格式的标清音频，原因就在这里，LPCM的效果大打折扣。
声道设置问题多多
7.1声道虽然我们已经很熟悉了，但是很多人还是没有认识到7.1声道的摆位问题。7.1声道的音箱布局有传统、全后方环绕声、侧面提升、前方增宽、前方提升、中心头顶、中央增高共七种。其实电脑系统和影院系统对7.1声道的定义是有区别的，主要是后面的4个声道的定义不同。
图8：功放上正确显示7.1声道LPCM的输入
所幸的是TotalMedia Theatre2和PowerDVD都意识到这个问题，自动交换了后面4个声道的定义，但Potplayer尽管支持M2TS蓝光影碟的LPCM音轨，但是后面4个声道的映射是错误的。可能ATI也认识声道映射错误的问题，所以提供的HDMI驱动将后面4个声道的定义交换了，这样一来TotalMediaTheatre 2和PowerDVD的声道映射就发生了错误。我们希望厂商能够重视这个问题，最好在驱动程序上能够自定义后面4个声道。
图9：PowerDVD 8 Ultra的PCM设置
接下来,我们用一些高清音频测试碟,对这几款常用的播放软件进行测试,看它们对多声道高清音频的支持情况。测试的高清影碟为Dolby《The Sound of High Definition》和Qtec《Hi-Definition
Reference Disc》中的7.1 Dolby TrueHD Channel Check、7.1 Dolby Digital Plus Channel
Check和PCM 7.1 Channel Check 24位/96kHz片段。
图10：Potplayer的PCM设置
因为目前的HTPC大部分都不支持DolbyTrueHD和DTS-HD源码输出，这两种高清音频都是通过软件解码为PCM后输出的，所以在全部的测试中，无论是DolbyTrueHD、Dolby Digtital Plus还是LPCM，功放均显示为多声道MultiCHPCM模式，同时功放面板上频率和多声道的指示灯完全正确。
图11
然而实际试听，在所有软件中只有TotalMedia Theatre2的解码和播放是完全正确的，所有声道检查正确，声道分离也完全正确。由于DTS-HD部分没有ChannelCheck的碟子，所以我们根据DTS-HD音频测试碟进行实际听音检查，TotalMedia Theatre 2和PowerDVD 8Ultra的解码输出正确。
位置关系 | 电脑系统的定义 | 影院系统的定义 | 耳朵左右环绕 | 侧面环绕 | 环绕 | 耳朵后面环绕 | 环绕 | 后面环绕 |
Potplayer由于只能解码TrueHD和DTS-HD中的Core部分，没办法实现次世代音频解码。此外我们也留意到Radeon HD4350显卡的官方规格介绍里有音频流最高6.144Mbps的带宽限制（Subjectto digital rights managementlimitations；maximum supported audio streambandwidth is6.144Mbps），换算下来的规格是7.1声道/16位/48kHz，实际上我们测试的结果7.1声道/24位/96kHz的高达18.4Mbps的带宽输出也完全正常。
| 《Dolby The Sound of High Definition》
7.1 Dolby TrueHD Channel Check
7.1 Dolby Digital Plus Channel Check | 《Hi-Definition Reference Disc》
PCM 7.1 Channel Check | PowerDVD 8
Ultra | 错误,只能解码成2声道 | 正确,所有声道映射正确 | TotalMedia
Theatre 2 | 正确,所有声道映射正确 | 正确,所有声道映射正确 | Potplayer | 只能解码Core的部分,后方环绕声道映
射错误,声音画面不同步,声音有延迟 | 解码正确,后方环绕声道映射错
误,声音画面不同步,声音有延迟 |
写在最后
ATI Radeon HD4350虽然是非常廉价的显卡，但拥有7.1LPCM输出能力，等于7.1声道HDMI声卡，加上完整的硬件加速能力，无风扇散热设计，是HTPC系统的最佳选择。目前电脑的HDMI 7.1LPCM输出和蓝光播放器的LPCM BitStream源码输出的方式是有很大区别的，以为支持HDMI7.1LPCM就能实现完美高清的读者可能会失望。LPCM音频输出虽然搞定了，只是效果并不理想。在高清视频发展中，高清音频已经逐渐被重视。比如华硕就推出了能够实现Dolby TrueHD和DTS-HD源码输出的HDMI声卡。而现在，我们得到的另一个好消息就是，PowerDVD 9Ultra也能够实现TrueHD和DTSHD高清音频的源码输出。微型计算机高清实验室接下来也将带来PowerDVD Ultra9的相关测试和报道，敬请期待。 |
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