PS3, HDMI, Dolby Digital TrueHD 完全解答

在買了PSP之後 開始又在研究下一代HD 音效的部份
(或多或少跟工作也有關係)
又看了一些 ASUS HDAV13 音效卡的討論
最近剛始想買 PS3
所以對 PS3 能不能解 Dolby TrueHD
及正確的觀念及輸出接法 有了深切的研究

要了解這個問題
必需先對下一代影音的規格 有正確的認識

1. HDMI、HDMI1.3
2. Blu-ray disc spec
3. Dolby Digital, Dolby TrueHD, DTS HD Master
4. S/PDIF

直接來看問題 比較快
1. PS3 能不能播放 Dolby Digital TrueHD? 能不能點燈?

這個問題 相信在各大討論區都有討論過了 而且大家也都知道正確的答案
那就是 PS3 在播放 Dolby TureHD 時 是用內部解碼成 LPCM 格式從HDMI port輸出
所以是可以"正確"地播放 沒有問題。
但是其輸出並不是TrueHD encoded Bitstream 所以在支援TrueHD 的Amplifier 上是無法點燈的

2. LPCM 比TrueHD bitstream 差, 點燈爽度較高?
實際上來說 沒有差別 很大的部份是心理作用
HDMI LPCM 傳輸也是 Digital 格式和TrueHD Bitstream 一樣 所以線材影響不大(同一線材 2種格式沒有影響)。那麼 差別到底在哪呢? 差別在於 LPCM 格式是 Uncompressed 而 TrueHD(or DTS-MA)是 loseless compressed，差別就在於 TrueHD(DTS-MA)Bitstream 較省HDMI傳輸頻寬，因為是到從HDMI傳輸到 Amplifier之後再行解碼，而PS3 LPCM方式 是由PS3解碼後再傳輸到Amplifier。
假設 支援TrueHD 的Amplifier 和PS3 都正確地解碼，其解出來的資料，"應該"完全一致。

3. HDMI 及Blu-ray 的限制
然而，我相信HDMI及Blu-ray disc spec 的限制 會造成在某種情況下 LPCM較差。
先看 HDMI spec (from wikipedia)

HDMI version	1.0–1.2a	1.3+
Maximum signal bandwidth (MHz)	165	340
Maximum TMDS bandwidth (Gbit/s)	4.95	10.2
Maximum video bandwidth (Gbit/s)	3.96	8.16
Maximum audio bandwidth (Mbit/s)	36.86	36.86
Maximum Color Depth (bit/px)	24	48[A]
Maximum resolution over single link at 24-bit/px[B]	1920×1200p60	2560×1600p75
Maximum resolution over single link at 30-bit/px[C]	N/A	2560×1600p60
Maximum resolution over single link at 36-bit/px[D]	N/A	1920x1200p75
Maximum resolution over single link at 48-bit/px[E]	N/A	1920×1200p60

HDMI version	1.0	1.1	1.2 1.2a	1.3	1.3a 1.3b 1.3b1 1.3c
sRGB	Y	Y	Y	Y	Y
YCbCr	Y	Y	Y	Y	Y
8 channel LPCM/192 kHz/24-bit audio capability	Y	Y	Y	Y	Y
Blu-ray Disc video and audio at full resolution[F]	Y	Y	Y	Y	Y
Consumer Electronic Control (CEC)[G]	Y	Y	Y	Y	Y
DVD-Audio support	N	Y	Y	Y	Y
Super Audio CD (DSD) support[H]	N	N	Y	Y	Y
Deep Color	N	N	N	Y	Y
xvYCC	N	N	N	Y	Y
Auto lip-sync	N	N	N	Y	Y
Dolby TrueHD bitstream capable	N	N	N	Y	Y
DTS-HD Master Audio bitstream capable	N	N	N	Y	Y
Updated list of CEC commands[I]	N	N	N	N

我們看到 不論是HDMI 1.0或 HDMI 1.3, 其Audio 傳輸的能力都是一樣的
也就是最大 36.86 Mbit/s，8 Channel 24bit 192KHz LPCM

然後看一下TrueHD spec
有說到這一段

In the Blu-ray specification, Dolby TrueHD is an optional codec. Dolby TrueHD audiotracks may carry up to 24 bit audio in up to 8 discrete audio channels at 96 kHz or up to 6 channels at 192 kHz. The maximum encoded bitrate is 18 Mbit/s (the same as the uncompressed rate).

在Blu-ray的規格裡 Dolby TrueHD 音軌 只能儲存 8Channel 24bit 96KHz
或者 24bit 192KHz 6 Channel。其最大的 encoded bitrate 為 18Mbit/s。
有趣的是未壓縮的最大bitrate 也是 18Mbit/s。

(DTS-HD MA )
(DTS-HD MA supports variable bit rates up to 24.5 Mbit/s on a Blu-ray Disc and up to 18.0 Mbit/s for HD DVD)

DTS-HD MA 在Blu-ray 上最大碼率是 24.5Mbit/s。


這代表什麼呢? 也就是 Blu-ray 對LPCM儲存的限制
由HDMI的規格來看 其最大傳輸率為36.86 Mbit/s
在沒有超過最大上限的流量之內 傳LPCM和 TrueHD bitstream 是一樣
但是Blu-ray 的音軌最大是18Mbit/s，所以會造成一種現象
在高碼率高Channel的原始資料下 用LPCM方式儲存的資料量太大
所以通常Blu-ray disc 會用 Dolby Digital (AC3, lossy compression) 或用 Dolby TrueHD
的編碼方式儲存在音軌上。

現在，問題來了，假如高音質Dolby TrueHD 7.1聲道的影片 存滿整個音軌 也就是18Mbit/s 的資料量，但是在傳輸之前經過PS3的解碼 其解碼後的Bitrate (以壓縮率 2:1來說 解完後可達36Mbit/s)
很有可能超過 HDMI能傳輸的最大值。
此時 PS3 會怎麼做呢? 當然就是Downgrade (Re-mix)其內容。
可參考
http://www.avsforum.com/avs-vb/showthread.php?t=1017825
Downgrade 最簡單的方法 就是裁掉一些較不重要的Channel (7.1或 6.1 變成 5.1)
這才會是 LPCM 和 TrueHD, DTS-HD MA bitstream 最大的差別

(PS3 在 firmware 2.3 update 之後 開始支援 DTS-HD MA解碼)

在另一篇討論
http://www.avforums.com/forums/blu-ray-dvd-players/660426-silicon-image-confirms-ps3-will-not-support-bitstream-truehd-dts-hd-ma.html

中 可以看出 其HDMI Transmitter Silicon 9132 的限制(如果現在版本PS3 還是使用這Chip 的話)
由於此限制 要靠firmware update 來讓PS3輸出 bitstream 是不可能的
這也是非戰之罪 在當時的環境 要完整支援HDMI 1.3 的Chip 應該是沒有
所以除非 PS3有改硬體版本 + firmware update 支援
不然是不太可能的

4. 結論
在沒有超過 PS3 LPCM解碼能力或HDMI傳送能力之外的 HD Audio Content。
以LPCM over HDMI或 Bitstream over HDMI方式輸出都是一樣的。就好像在比
APE和WAV 哪個音質比較好?這是沒有意義的。
HDMI 1.3 新增的Dolby TrueHD 及DTS-HD MA Bitstream 只是一種改進，新增一些經無損壓縮的方式，來傳送資料。也因此擴大了
傳輸的效率，達到更高更美好的境界。而這也是在專業的PowerDVD 網站上，
對 Dolby TrueHD 所做的介紹

Dolby TrueHD：專門支援HD DVD播放器及部分藍光光碟。Dolby TrueHD 屬於100%無損耗音效技術，能提供和未壓縮PCM格式完全相同的播放音質，且位元率只有PCM格式的一半到三分之一。更低的位元率使內容能為您帶來更優異的聽覺體驗，且不必犧牲品質。