Звук на дисках DVD-Video [Архив]

Йохансон

25.06.2003, 16:10

Нижеследующие детали касаются звуковых дорожек на DVD-VIDEO. Многие производители DVD, уже разработали DVD-Audio плееры, использующие формат DVD-Video.

Диск может содержать до 8 звуковых дорожек (как потоки). Каждая дорожка может быть в одном из двух форматов:
- Dolby Digital (ранее называвшийся AC-3): от 1 до 7.1 каналов
- PCM: от 1 до 8 каналов.

Также употребляются два дополнительных необязательных формата: DTS и SDDS и уже продаются ресиверы оборудованные декодерами расширенных форматов Dolby Digital EX и DTS ES поддерживающие до 7.1 каналов (таких дисков пока еще очень мало).

Линейный PCM - несжатый (следовательно, нет потерь) цифровой звук, это тот же самый формат, который используется на CD и на большинстве студийных мастер-носителей. Звук может быть сэмплирован с частотой 48 или 96 КГц в 16, 20, или 24 битах на сэмпл. (Audio CD ограничен 44.1 КГц и 16 битами.) Может содержать от 1 до 8 каналов. Максимальная пропускная способность - 6.144 Mbps, что ограничивает частоты сэмплирования и разрядность сэмплов пятью или большим количеством каналов. Считается, что 96 dB динамический диапазон при 16 битных сэмплах или даже 120 dB диапазон на 20 битных с частотой сэмплирования от 22,000 Hz до 48 kHz обеспечивают адекватную высокую точность для звукового воспроизведения. Однако дополнительные биты и более высокие частоты сэмплирования полезны в студийной работе, удалении и формировании шумов, продвинутой цифровой обработке а также в hi-fi воспроизведении звука. От DVD-плеера требуется поддержка всех разновидностей LPCM, но некоторые из них могут субсемплировать звук с 96 kHz до 48 kHz, а некоторые могут использовать но все 20 или 24 бита. Сигнал, подаваемый на цифровой выход для внешних ЦАП, может быть ограничен меньшей частотой, чем 96 kHz, или меньшим размером сэмпла, чем 24 бита.
Dolby Digital - многоканальный цифровой звук, сжатый с использованием технологии AC-3 из оригинала PCM с частотой сэмплирования 48 kHz и размером сэмпла до 24 битов. Полоса пропускания - от 64 kbps до 448 kbps, со средним значением 384 kbps для 5.1 каналов и 192 для стереозвука. Комбинации каналов - (фронтальные /окружающие): 1/0, 1 + 1/0 (двойной моно), 2/0, 3/0, 2/1, 3/1, 2/2, и 3/2. Канал LFE - факультативный, со всеми 8 комбинациями. Dolby Digital - формат, используемый для записи звуковых дорожек на почти всех DVD-дисках.
DTS (Digital Theater Sound) - опциональный многоканальный (5.1) цифровой звуковой формат, сжатый из PCM (48 kHz, до 20 битов на сэмпл). Полоса пропускания - от 64 kbps до 1536 kbps (though the DTS Coherent Acoustics format supports up to 4096 kbps as well as variable data rate for lossless compression). Комбинации каналов - (фронтальные / окружающие): 1/0, 2/0, 3/0, 2/1, 2/2, 3/2. Канал LFE - факультативный со всеми 6 комбинациями.
SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) - факультативный многоканальный (5.1 или 7.1) цифровой звуковой формат, сжатый из PCM (частота дискретизации - 48 kHz). Полоса пропускания может повышать 1280 kbps. Sony не объявлял своих планов о поддержке SDDS на DVD.

Для воспроизведения стереозвука (аналогового или цифрового), все плееры имеют встроенный двухканальный декодер Dolby Digital, смешивающий 5.1-каналы (если соответствующая дорожка есть на диске) в стереоканалы Dolby Surround, а получившиеся два канала нужно декодировать в 4 канала внешним процессором Dolby Pro Logic. Плееры PAL также имеют MPEG или MPEG-2 декодер. И Dolby Digital, и MPEG-2 поддерживают двухканальный звук Dolby Surround в качестве источника звука, когда изготовитель диска не может или не хочет повторно разделять оригинал на дискретные каналы. Это означает, что DVD, помеченный как содержащий звук Dolby Digital, может использовать только L/R каналы для окружающего звука или простого стереозвука. Даже фильмы со старыми монофоническими звуковыми дорожками могут использовать Dolby Digital - но только 1 или 2 канала.

Новый цифровой формат Dolby Digital Surround EX, в котором добавлен задний центральный канал, совместим с DVD-дисками, Dolby Digital декодерами и плейерами. Новый формат DTS Digital Surround ES (DTS-ES), в котором также добавлен центральный задний канал, прекрасно воспроизводится существующими DTS-декодерами и DTS-совместимыми DVD-плейерами. Однако все возможности обоих новых форматов раскрываются только при использовании новых декодеров, которые могут выделить сигнал центрального заднего канала, который, в свою очередь, подмешивается в сигналы стандартных задних каналов, точно так же, как Dolby Surround подмешивался в стандартный стерео-сигнал. Без нового декодера вы получите все тот же самый 5.1 звук, что и сейчас.

Йохансон

27.06.2003, 09:58

Вот еще статья из журнала Art Electrinics про звук, немножно в вольном стиле, но излагающая основные принципы.
http://artelectronics.ru/img/numbers/11big.jpg

Досье
Современный домашний кинотеатр оборудован аудиотехникой, способной воспроизводить объемный звук (surround sound). Стереосистема уже не может воспроизвести саундтрек фильма. В публичных кинотеатрах Европы отсутствие объемного звука тем более немыслимо. И это не случайно, потому что объемный звук резко увеличивает возможности киноэкспрессии и создает причастность зрителя происходящему на экране. Однако запредельное количество surround-форматов заставляет среднестатистического слушателя почувствовать себя заблудившимся в лесной чаще.

На заре
История началась в 1928, когда в кинотеатрах появился фильм «Jazz Singer». «Певец джаза» — первый фильм, в котором звук воспроизводится одновременно с изображением. Довольно скоро после этого старта, в 1941, публика увидела первый фильм с объемным звучанием: «Фантазию» Уолта Диснея. Саундтрек к «Фантазии» был записан на четырех отдельных каналах. Чтобы их воспроизвести, кинотеатр должен был обладать, кроме прочего, специальным проектором и некоторым количеством добавочных динамиков. Этой технике, на скорую руку окрещенной «фантасаунд», не была уготована долгая жизнь по двум причинам. Во-первых, затраты кинотеатров на оборудование для проигрывания «фантасаунда» оказались слишком высоки, а во-вторых, уникальная аппаратура, использовавшаяся для записи таких саундтреков, оказалась на дне Атлантического океана в результате нападения немецкой подводной лодки.
В середине 50-х в кинотеатрах были запущены первые удачные surround-форматы, такие как CinemaScope (35 мм, 4 дорожки) и Todd-AO (70 мм, 6 дорожек). Они записывались на магнитную ленту, которая приклеивалась к киноленте. Проектор снабжался магнитными головками для воспроизведения аудиозаписи, а кинотеатры дополнительно оснащались усилителями и динамиками. В большинстве своем звуковые каналы были фронтальными, но как минимум один из них отвечал за звук сзади. Качество звучания этих систем было довольно скверным, звук сопровождался чудовищным скрежетом, поэтому тыловой канал часто вовсе не использовали. Если он и работал, то только для воспроизведения коротких драматических спецэффектов. Позже системы воспроизведения улучшились, и звукотехники смогли чаще использовать задние каналы, не расплачиваясь за это передозировкой шумов. Таким образом, тыловые каналы были «реабилитированы» и стали широко использоваться, погружая публику в «обволакивающее» звуковое поле. Лишь с этого момента термин surround всплыл на поверхность. До этого говорили исключительно о «стереофоническом звуке», даже если применялись четыре канала или более.
В 70-х фирма Dolby представила публике новую Surround-технологию для 35-миллиметровой кинопленки: Dolby Stereo. Несмотря на вводящее в заблуждение название, Dolby Stereo - настоящий четырехканальный объемный формат, он включает левый, правый, центральный и тыловой каналы. Благодаря шумоподавлению и матричным технологиям обработки звука Dolby Stereo значительно превосходил своих предшественников. Кинозалы, не оснащенные аппаратурой Dolby Digital, до сих пор используют процессор Dolby Stereo. Добавим, что даже на самых новых кинопленках наряду с современным цифровым саундтреком присутствует еще и аналоговая дорожка Dolby Stereo, гарантирующая совместимость со всеми кинозалами.
В 1978, в связи с появлением стереофонического видеомагнитофона, возник феномен, который мы называем «домашний кинотеатр». Несколькими годами позже, в 1982, на рынок вышел первый успешный потребительский формат объемного звучания Dolby Surround (3 канала: левый, правый, тыл). Dolby Surround позволил воспроизводить саундтреки видеофильмов, кодированные в 4-х канальном формате Dolby Stereo. Улучшенная версия этой системы, способная декодировать и центральный канал, появилась на рынке в 1987 году под названием Dolby Surround Pro Logic. По сравнению с Dolby Surround ее преимуществом стало использование гибкого управления surround-каналом. Для достижения результата нужна программа в формате Dolby Surround Pro Logic (видеофильм, телепередача, лазерный диск, ...) и специальный декодер. Такой декодер сейчас встраивается в любой A/V-усилитель. Однако программа может воспроизводиться и без декодера. При этом саундтрек звучит как стерео.

Цифровые surround-форматы
В 1992 году в кинотеатрах, наконец, появилась система Dolby Digital, поныне остающаяся основным surround-стандартом как для «большого» кино, так и для домашних кинотеатров. Dolby Digital использует схему «5.1 каналов»: левый, правый, центр, левый тыловой, правый тыловой и сабвуфер (он-то и есть этот самый «1»!). Саундтрек Dolby Digital размещается на маленьких промежутках между отверстиями перфорации на кинопленке, так как каждая кинолента по-прежнему снабжается звуковой дорожкой Dolby Stereo, не оставляющей места ни для чего другого. Саундтреки Dolby Digital записаны цифровым способом, и звучат намного лучше, чем традиционные аналоговые в Dolby Stereo.
Через год наряду с Dolby Digital появилась система DTS Surround, ставшая серьезным конкурентом. Как и Dolby Digital, DTS (Digital Theatre System) — это цифровой surround-формат по схеме 5.1. Однако звуковая дорожка для DTS помещается не на самой кинопленке, а нарезается на отдельном лазерном диске. На пленке остается только временной код, который синхронизируется с временным кодом на CD.
Благодаря этому в теории возможно более высокое качество звука, чем у Dolby Digital, потому что емкость дорожки на CD, понятное дело, выше, чем можно выкроить между дырочками кинопленки.
Спустя несколько лет после появления Dolby Digital и DTS в кинозалах оба формата вышли на рынок домашних кинотеатров. Чтобы воспроизводить звуковую дорожку Dolby Digital дома, надо иметь соответствующий источник (DVD-видео, цифровая телепередача, лазерный диск, компьютер или Р52-видеоигра), комплект громкоговорителей по схеме 5.1 и совместимый с Dolby Digital A/V-усилитель. Разница в качестве звука между Dolby Surround Pro Logic и Dolby Digital значительна. Это, помимо всего прочего, наблюдается из-за того, что два тыловых канала Dolby Digital работают в полном звуковом диапазоне частот и полностью независимы друг от друга. Теперь убедительных эффектов можно добиваться без проблем, используя только два тыловых канала. Еще одно отличие заключается в том, что Dolby Digital располагает отдельным каналом для воспроизведения низких частот.
Для DTS, опять-таки, необходим носитель, закодированный в DTS (это обычно указано на коробке DVD-диска) и DTS-декодер (им снабжены практически все новые модели A/V-усилителей). Так как стандартом для DVD-видео является Dolby Digital, a DTS рассматривается только как дополнительная возможность, многие DVD имеют только одну звуковую дорожку — для Dolby Digital. Другими словами, на DVD-видео DTS встречается только в комбинации с Dolby Digital.
По сути, DTS обладает приблизительно теми же параметрами, что и Dolby Digital, но выигрывает за счет большей емкости звуковой дорожки. Из-за этого, в принципе, 075 превосходит Dolby Digital и в домашнем кинотеатре, но разница в качестве невелика. А у DVD-дисков, снабженных обеими системами, есть одна неприятная особенность. Дело в том, что когда на ограниченном дисковом пространстве находятся две полноценные звуковые дорожки вместо одной, остается меньше места для изображения и специальных возможностей. Приходится либо отказаться от специальных возможностей, либо согласиться с пониженным качеством картинки (снижение битрейта). Этой неприятности можно избежать, поместив, к примеру, специальные возможности на отдельный диск. Однако было бы гораздо лучше, если бы DTS стали рассматривать как самостоятельный стандарт, и на рынке появились бы «дивидишки» только с 075-дорожкой, без Dolby.
Начиная с 1994 в кинотеатрах, в дополнение к Dolby Digital и 075, появляется третий surround-формат. 5005 (Sony Dynamic Digital Sound). SODS — цифровойsurround-формат, который может включать до восьми каналов цифровой информации. Однако фирма Sony пока не собирается выбрасывать SDDS на рынок домашних кинотеатров (вот почему эта система менее известна среди потребителей).

Мало того!
Несколько лет назад Dolby в сотрудничестве с ТНХ явили миру систему Dolby Digital Surround EX. Эта surround-система, также известная под именем ТНХ Surround EX, построена по схеме 6.1. Речь идет об уже известных звуковых каналах Dolby Digital с добавлением дополнительного тылового канала (back surround). Звуковая информация, предназначенная для канала back surround, закодирована с помощью матричной технологии в «обычных» surround-каналах. При воспроизведении информация этого канала синтезируется средствами системы Dolby Surround Pro Logic, Вы можете справедливо заметить, что Dolby Digital Surround EX - это гибрид из Dolby Digital и Dolby Surround Pro Logic. Преимущество матричной кодировки в том, что звуковые дорожки Dolby Digital Surround EX абсолютно совместимы и с аппаратурой Dot-by Digital. Информация, предназначенная для канала back surround, в этом случае воспроизводится через «обычные» surround-колонки. Однако чтобы воспроизвести Dolby Digital Surround EX во всей красе, нужен подходящий декодер (в новейших высококлассных A/V усилителях он уже встроен) и дополнительная АС, которую следует установить непосредственно позади слушателя. Однако еще лучше разделить этот сигнал надвое и послать на два дополнительных динамика.
Немного сбивает с толку, что в кинотеатрах эта система называется Dolby Digital Surround EX, а в мире домашних кинотеатров известна под именем ТНХ Surround EX.
Конкурирующая фирма, DTS, выпустила сходную систему, названную DTS ES. Она известна в двух разновидностях: DTS ES Matrix и DTS ES Discreet. Уже по названию можно понять, что 075 ES Matrix, как и Dolby Digital Surround EX, использует матричную технологию для кодирования дополнительного тылового surround-канала. В системе же DTS ES Discreet дополнительный канал выделен и воспроизводится самостоятельно. Для воспроизведения обоих вариантов DTS ES нужен специальный декодер. Так как DTS ES не получил широкого распространения, во многих A/V-усилителях такие декодеры отсутствуют.
Чтобы дать перспективу, приведем несколько цифр. В формате Dolby Surround сделано более 12 000 фильмов, в Dolby Digital — около 4000, в Dolby Digital Surround EX — не более шестидесяти. Фильмы же с аудиодорожкой в формате DTS ES Discreet можно пересчитать по пальцам...

Тех же щей да иначе влей: Dolby Pro Logic II и DTS Neo: 6
Dolby Surround Pro Logic II — это, в первую очередь, улучшенная версия древней системы Dolby Surround Pro Logic. Другими словами, программный материал, который раньше нужно было воспроизводить с помощью декодера Dolby Surround Pro Logic (тип I), сегодня можно воспроизводить с помощью типа II, и это дает лучшие результаты. Кроме того, Pro Logic И отлично подходит для перевода звуковой информации из формата стерео в какой-либо из мультиканальных форматов (например, в объемный звук по схеме 5.1). Хотя, конечно, все зависит от музыкального стиля и персональных пристрастий слушателя. Множество аудиофилов придерживаются мнения, что музыка, изначально записанная в стерео, должна воспроизводиться только в стерео. Dolby Surround Pro Logic II известен в двух версиях: Movie и Music. Тип Movie, как следует из названия, предназначен для кино, a Music — для перевода стереозвука в объемный по схеме 5.1. Современные A/V-усилители, впрочем, обычно имеют декодер Pro Logic II в обоих вариантах.
Фирма DTS, постоянный соперник Dolby, выпустила на рынок систему DTS Neo:6 (в противовес Dolby Surround Pro Logic II). Формат DTS Neo:6, как и Pro Logic II, известен в двух вариантах: Cinema и Music, однако он не задуман как продолжение старой системы. Единственная функция DTS Neo:6 — перевод двухканального звукового материала в объемный звук по схеме 5.1 или 6.1. Для музыкальных стереоисточников лучше использовать DTS Neo:6 Musk, a для видеоматериала со стереофонической звуковой дорожкой — DTS Neo:6 Cinema.

Dolby Headphone и Dolby Virtual Speaker
Чтобы слушать Dolby Headphone, не нужны специальные наушники. Подходят и обычные стереонаушники. Dolby Headphone есть тоже в двух вариантах: Dolby Headphone и Dolby Headphone Stereo. Первый вариант имитирует в наушниках комплект АС по схеме 5.1 и совместим с любым, настоящим или переведенным из стерео, 5и/то1/яс(-форматом (после того, как он преобразован в РСМ-сигнал), а также с MLP-сигналами DVD-аудио. Второй вариант прямо не связан с объемным звучанием, но является алгоритмом, который имитирует звук двух идеально установленных в помещении колонок.
Итак, Dolby Headphone имитирует комплект АС по схеме 5,1 или двухканальный комплект с помощью самых простых наушников, но сам по себе форматом не является. Dolby Headphone встраивается во все большее количество A/V-усилителей, и ни о какой революции это не говорит.
Продолжая идею Dolby Headphone, Dolby недавно разработала технологию Virtual Speaker. Два варианта новой технологии: Dolby Digital Virtual Speaker и Dolby Pro Logic II Virtual Speaker. Система служит для извлечения объемного звука из двух АС, которые стоят на своих обычных местах перед слушателем или зрителем. Система выпущена совсем недавно, и о ее успехах мало что известно. Dolby заявляет, что Virtual Speaker больше заинтересует телезрителей, и, соответственно, не вызовет ажиотажа среди «серьезных» поклонников домашних кинотеатров.
Dolby Digital Virtual Speaker применяется, если материал записан в Dolby Digital, a Dolby Pro Logic II Virtual Speaker предназначена для любого двухканального носителя.
С недавнего времени логотип ТНХ был объявлен гарантией образцового качества звука и изображения — как для больших кинотеатров, так и для домашней техники. Лейблом ТНХ могут похвастаться лишь те залы и аппараты, которые соответствуют самым высоким требованиям. Хотя система ТНХ всегда имела дело с объемным звуком,
а лучше сказать, с утверждением стандартов его воспроизведения, сама по себе она никогда не была surround-форматом. Раньше в некоторых кинотеатрах можно было слушать звуковые дорожки Dolby Stereo с качеством ТНХ, а сейчас во многих залах можно услышать звуковую дорожку Dolby Digital или DTS 5.1, «пропущенную» через ту же ТНХ. Несколько лет назад лейблы ТНХ и Dolby стали тесно сотрудничать, и это принесло свои плоды в виде уже упомянутой Dolby Digital EX, она же ТНХ Surround EX. Последним шагом в развитии ТНХ стал выпуск системы ТНХ Ultra 2 для усилителей домашних кинотеатров. Фактически ТНХ Ultra 2 — это расширенная версия ТНХ Ultra, «заточенная» под A/V-усилители и A/V-процессоры. В отличие от ТНХ Ultra, ТНХ Ultra 2 следует все же признать surround-форматом. ТНХ Ultra 2 включает в себя ТНХ Ultra 2 Cinema Mode и ТНХ Music Mode и предназначена в первую очередь для восьмиканальных (7.1) surround-систем. Как уже сказано, 7.1 — схема, нестандартная для объемного звука, появившаяся в результате того, что многие производители A/V-процессоров и усилителей разделили надвое добавочный surround-канал системы 6.1 (Dolby Digital Surround EX и DTS ES) для оптимального, по их мнению, распределения звука. ТНХ Ultra 2 может воспроизводить источники звука, записанные по схеме 5.1 («нормальные» OVD в Dolby Digital и DTS) по схеме 7.1. При этом колонки, которые нужны только для Dolby Digital EX и DTS ES, расширяют тыловую панораму дорожек, записанных по схеме 5.1.

Небезынтересно...
Наряду с различными Dolby, DTS и ТНХ surround-форматами, в природе циркулирует еще некоторое количество менее известных surround -форматов других производителей. Например: Logic 7, TMS (TAG McLaren Surround), CS 5.1, Trifleld, Ambisonics...
Кроме того, феномен объемного звука достаточно много продиктовал аудиотехнике. Как DVD-audio, так и конкурирующий с ним SACD (SuperAudioCD) могут использовать 5шт0ит/-звучание. Но не все музыкальные произведения на этих носителях изначально записаны в объемном звуке. На многих SACD имеется как стерео-, так и 5иггоил^-версия одних и тех же музыкальных произведений, и выбирать остается слушателю. Музыкальные произведения, записанные в объемном варианте на DVD или SACD, могут использовать ту же раскладку каналов, что Dolby Digital и DTS. Значит, их можно слушать во всей красе в системе домашнего кинотеатра. Снабжая домашний кинотеатр A/V-усилителем и комплектом акустических систем по схеме 5.1, потребитель за те же деньги получает возможность наслаждаться любимой музыкой в объемном звучании.

Выводы
Если вы собираетесь покупать A/V-усилитель или процессор, то лучше не спеша выяснить, какие 5иггодас/-форматы эти «зверюги» поддерживают. Для воспроизведения DVD с объемным звуком необходимо, чтобы техника поддерживала хотя бы форматы Dolby Digital и DTS 5.1. К счастью, оба формата являются стандартными для большинства A/V-усилителей. Старенькая Dolby Pro Logic интересна, но в связи с выходом более совершенной Dolby Pro Logic II, которую можно найти почти во всех новых усилителях, она уже отходит в прошлое. Кстати, Pro Logic II сделала практически ненужной и систему DTS Neo: 6. В форматах Dolby Digital Surround EX (6.1) и различных версиях DTS ES (6.1) выходит не так уж много дисков. Еще одним их изъяном является необходимость установки дополнительной колонки (а лучше — двух) для соответствия требованиям схемы 6.1. Более дорогие усилители чаще снабжены декодерами Dolby Digital Surround EX или DTS ES, а те, что подешевле, — реже. Тем, кто не признает компромиссов в вопросах качества, придется раскошелиться на A/V-усилитель 7.1, и лучше, если он будет совместим с ТНХ Ultra 2. В этом случае даже дорожки, записанные для схемы 5.1, можно будет воспроизводить по схеме 7.1. Ну и, наконец, чтобы в объемном звуке воспроизводить DVD-audio и SACD, усилитель может быть снабжен только комплектом аналоговых входов 5.1, стандартного современной аппаратуре.

Установка акустических систем
Dolby Digital, DTS 5.1 — комплект AC* Фронтальные АС слева и справа должны находиться друг от друга на расстоянии 2-3 метра. Они образуют основание треугольника, чьей вершиной будет слушатель. Точно между ними, прямо над (или под) дисплеем, должна помещаться АС центрального канала. Все три акустические системы, по возможности, следует разместить на уровне глаз зрителя. Фронтальные АС находятся на расстоянии метра от боковых стен комнаты, и чуть меньше чем на метр — от задней. Чтобы получить реалистичное звучание, АС центрального канала надо поставить на одной с ними линии. Две тыловые АС лучше всего установить не сзади, а по бокам от слушателя на высоте около двух метров. Размещение сабвуфера менее важно, но во же влияет на звучание. Если, к примеру, установит его в углу, то гулкий бас, скорее всего, будет вас раздражать.
И последнее замечание: важно, чтобы все АС, кроме сабвуфера, имели один характер звучания. Поэтому покупать лучше весь комплект одной марки.

Источник (с) (http://www.artelectronics.ru/)