Dolby Digital (AC-3)

1. DOLBY DIGITAL: Питання і відповіді
2. ТЕХНІЧНІ ДАНІ
3. Коментарі до переведення:
4. [ Коментарі ]

Dolby Digital - Загальна інформація

Звук Dolby Digital вперше з'явився в кінотеатрах в 1992 з прем'єрою фільму Повернення Бетмена (Batman Returns), і з тих пір звучить майже в тисячі фільмів з усього світу, і є однією з найсучасніших розробок від Dolby Laboratories .

Dolby зробила революцію в кінці 60-х початку 70-х років в системах запису на магнітну стрічку своєю системою шумозаглушення Dolby A (для професіоналів) і Dolby B (для звичайних користувачів). Пізніше, в 70-х роках, компанія Dolby своєї аналогової системою Dolby Stereo революціонізувала звук у фільмах.

Dolby Stereo принесла в фільми 4 звукових каналу, з трьома спереду (лівий і правий для музики і ефектів і центральний для діалогів) і четвертим "оточуючим" (Surround) для створення загальної звукової атмосфери. Пізніше, в 80-х, завдяки системі Dolby SR ( "Spectral Recording - спектральна запис"), було значно покращено якість запису на стрічку і звуку в кінофільмах.

Також, компанія Dolby революционизировала в кінці 80-х - початку 90-х років побутові пристрої розваг шляхом впровадження систем "домашнього театру" Dolby Surround, а пізніше і Dolby Pro Logic. У побутових пристроях в основному використовується технологія Dolby Stereo для відтворення з відео стрічок і лазерних дисків (під лазерними дисками тут і далі маються на увазі LaserDisc, тобто "великі" відео лазерні диски). Ці системи дозволяли глядачам використовувати вдома ту ж саму 4-х канальну конфігурацію, що і в кінотеатрах.

Сучасні системи Dolby Digital вийшли на новий рівень, надаючи шість каналів кришталево чистого об'ємного цифрового звуку. Лівий, центральний і правий фронтальні канали дозволяють точно визначити позицію джерела звуку на екрані. Окремі "розділені" лівий і правий задні бічні канали втягують вас у фільм своїми оточуючими і обтікають звуками. А додатковий низькочастотний канал додає напруження дії на екрані.

Принципи Dolby Digital ведуть свій розвиток з розробок Dolby по аналоговому зменшення шуму. Шумозаглушення Dolby працює шляхом ослаблення шуму, коли немає аудіо сигналу, а коли він є, дозволяючи більш сильному корисного аудіо сигналу перекривати слабший шум. Таким чином, ця технологія використовує переваги психо-акустичного феномена відомого як слухове маскування. Навіть якщо аудіо сигнал займає тільки частину спектра, шумозаглушення Dolby зменшує рівень шуму в тих частинах спектра, в який немає корисного сигналу роблячи шум непомітним. Це робиться тому, що аудіо сигнал може маскувати тільки ближній по частотах шум.

При переході від аналогового запису сигналу до запису на цифровий носій такої як компакт-диск, виявляється, що цифрове кодування аудіо сигналів використовується в CD виробляє занадто великі обсяги даних для того щоб їх ефективно зберігати або передавати в електронному вигляді, особливо у випадках, коли необхідно кодувати кілька каналів. В результаті з'явилися нові форми цифрового кодування аудіо сигналів - відомих під загальною назвою "perceptual coding - чутливе (сприйнятливе) кодування" - які були розроблені так щоб можна було використовувати низькошвидкісні потоки даних з мінімально відчувається втратою звукового якості. Прикладом такого алгоритму кодування є третє покоління кодерів Dolby - AC-3.

Цей кодер був розроблений так, щоб максимально використовувати переваги людської здатності до звукового маскування, для чого він розбиває спектр аудіо сигналу в кожному каналі на вузькі частотні смужки різного розміру оптимізовані з розрахунком на частотну вибірковість людського слуху. Це дозволяє дуже точно фільтрувати шум оцифровки так, щоб він виявився дуже близько по частоті до частотним компонентам корисного аудіо сигналу. Шляхом зменшення або навіть повної ліквідації шуму там, де немає маскує аудіо сигналу, якість звуку вихідного сигналу суб'єктивно не змінюється. З цього ключового аспекту таке кодування як AC-3 є формою дуже виборчого і якісного шумоподавителя.

Унікальний досвід Dolby Laboratories щодо усунення аудіо шуму є критичним для зниження потоку даних в технології AC-3: чим менше біт використовується для опису аудіо сигналу, тим більше шумів пов'язаних з самим кодуванням.

У кіноіндустрії звукова доріжка Dolby Digital кодується оптично прямо на кінострічку в проміжках між перфораційними отворами. Розміщення цифрової звукової доріжки на тому ж носії що і фільм дозволяє їй співіснувати разом з аналоговою доріжкою без залучення додаткових носіїв даних, таких як CD. Це дозволяє спростити виробництво, а для власників кінотеатрів використання фільмів, а також дозволяє підготувати доріжку Dolby Digital практично без додаткових витрат. Оскільки частина стрічки з перфорованими отворами виготовляють з розрахунком на високу опірність зносу і пошкоджень, доріжка Dolby Digital не буде піддана тріску і шипіння на протязі всього часу експлуатації стрічки.

У побутовій електроніці технологію Dolby Digital можна зустріти в останньому поколінні лазерних дисків (там де була звичайна аналогова звукова доріжка), вона є стандартною звуковою доріжкою в DVD і використовується як аудіо формат для телебачення високої чіткості - HDTV, а також в системах кабельного і супутникового телебачення .

DOLBY DIGITAL: Питання і відповіді

Ви ймовірно вже багато чули про те, що Dolby Digital це наступний і можливо останній еволюційний крок в напрямку реалістичності звуку. Так що ж із себе представляє ця нова технологія? Чим вона відрізняється від Dolby Surround Pro Logic і яке нове обладнання вона зажадає? Відповіді на ці та на інші питання ви отримаєте в цій статті.

Але спочатку потрібно прояснити питання з назвами. Останні кілька років компанія Dolby Laboratories використовувала термін Dolby Digital для посилань на їх нову цифрову систему для кіноіндустрії, в той час як під терміном Dolby Surround AC-3 на увазі системи домашнього кінотеатру. На практиці, ці дві системи є невеликими варіаціями (злегка розрізняються в швидкості потоку даних) однієї базової технології. І для того щоб більше не вводити користувачів в оману, вирішили, що і формат Dolby для домашніх багатоканальних систем також називався тим же ім'ям, що і в кіноіндустрії - Dolby Digital.

Вважається, що це допоможе споживачам легше визначати чи підтримує будь-якої продукт цю технологію, і допоможе відрізнити її від форматів Dolby Surround і Dolby Pro Logic, які базуються на аналогових технологіях. У новому поколінні лазерних дисків, і нових форматах використовуються в DVD і телебаченні високої чіткості (HDTV), також будуть посилатися на термін Dolby Digital, як це зараз роблять відносно професійних кінопріложеній. Загальна назва Dolby Digital також має допомогти припинити зростаючі помилки користувачів, пов'язані з терміном "AC-3" (Аудіо код номер 3), який є технічним позначенням технології Dolby, розробленої для багатоканальних додатків.

Я чув про Dolby Surround Pro Logic, але що таке Dolby Digital (AC-3)? і що таке Dolby "5.1"?

Dolby Digital надає в цілому шість роздільних каналів звуку. Як і Dolby Surround Pro Logic, вона включає в себе лівий, центральний і правий канали у фронтальній частині кімнати. Dolby Surround Pro Logic надає додатково ще один канал з обмеженою смугою частот (від 100 до 7000Гц) для об'ємного ( "навколишнього") звуку, який зазвичай посилюється через два канали підсилювача і подається потім на два динаміка. Тоді як Dolby Digital надає роздільні лівий і правий канали об'ємного звуку для більш точного визначення місця розташування звуків і більш натуральної, реалістичною передачі атмосфери і фону. І до всього іншого всі п'ять основний каналів передають повний спектр частот (від 3 до 20000 Гц), до яких ви можете додати низькочастотні динаміки (сабвуфери).

Шостий канал - Low Frequency Effects Channel (канал для низької частоти і ефектів), іноді містить додаткову низькочастотну інформацію для посилення ефекту від деяких сцен, наприклад, таких як вибухи, катастрофи і т.д. Через те, що цей канал сильно обмежений зверху по частоті (від 3 до 120 Гц), його іноді називають ".1" каналом. Якщо його додають до повних 5 каналах Dolby Digital, то про такі системи кажуть, як про такі, що "5.1" каналу.

Всі шість каналів в системі Dolby Digital повністю цифрові, з чого випливає, що на всьому шляху від пульта звукооператора до вашої домашньої системи вони передаються без втрати якості. Але Dolby Digital ще й упаковує їх все в один канал, який займає місця менше ніж один канал на компакт диску. Саме це дозволяє так легко додавати звукові доріжки Dolby Digital до звичайних лазерних дисків, а також до безлічі інших джерел. Dolby Digital використовується вже кілька років, щоб ви могли дивитися фільми з Dolby Digital, а тепер, з появою Dolby Digital на лазерних дисках, ви можете насолоджуватися цією чудовою технологією і у себе вдома. А так як вона була розроблена фірмою Dolby Laboratories, ви можете бути впевнені, що звук буде приголомшливим!

Це правда що Dolby Digital вимагає купу нового обладнання?

Якщо ви збираєте собі нову систему, то можете купити підсилювачі і динаміки, спеціально призначені для Dolby Pro Logic, які підійдуть для Dolby Digital. Вам знадобиться лазерний програвач нового покоління, на якому є вихід Dolby Digital RF (на нього видається потік даних Dolby AC-3). Основне новий пристрій, який вам знадобиться, це декодер Dolby Digital (для декодування потоку AC-3 для подальшого відтворення). Якщо у вас вже є система Dolby Surround Pro Logic, то напевно вже є і п'ятиканальний підсилювач, а також необхідну кількість динаміків. Рекомендується додати сабвуфер, можна навіть кілька.

Куди ви записуєте доріжку Dolby Digital на лазерному диску? Пропадає чи при цьому будь-яка важлива аудіо інформація з лазерного диска? Чи повинен я тепер міняти всю свою бібліотеку лазерних дисків?

Між "звичайними" і "новими" лазерними дисками набагато більше спільного, ніж відмінного. Нові лазерні диски, включаючи і диски з Dolby Digital, повністю сумісні з вашим існуючим програвачем. Дві цифрові (PCM) доріжки залишаються без змін, так що ви можете продовжувати насолоджуватися якістю Dolby Surround Pro Logic і з "нових" дисків. Доріжка Dolby Digital записується замість правої аналогової (FM) доріжки диска. Ліва аналогова доріжка може містити моно версію, коментар або будь-який інший аудіо матеріал.

Останні програвачі, які могли відтворювати звук тільки з аналогових (FM) доріжок, випускалися більш ніж 10 років тому. З тих пір практично всі програвачі можуть використовувати більш якісні цифрові (PCM) доріжки для відтворення стерео або Dolby Surround. Звичайно ж, всі нові лазерні програвачі з AC-3 будуть програвати всі лазерні диски які у вас є, причому як цифрові так і аналогові звукові доріжки.

Чи робить Dolby Digital систему Pro Logic непотрібної?

Зовсім ні. Dolby Surround Pro Logic ще довго залишиться з нами. Система Dolby Surround Pro Logic "складає" чотири канали (лівий, центральний, правий і частотно обмежений "об'ємний" (Surround)) в два канали. У монофонических системах ці два канали складаються для відтворення. І звичайно вся інформація доступна для відтворення в стерео системах. Але коли ці два канали надходять на декодер Dolby Pro Logic, звукова матриця "розкладається" і стають доступними всі вихідні чотири канали ( "об'ємний" канал відтворюється через окремі лівий і правий "об'ємні" динаміки).

Найприголомшливіша частина системи Dolby Surround Pro Logic це те, що вихідний сигнал "покладений" в стерео, може передаватися разом з ним всюди, де є можливість передати стерео сигнал: телевізійні стерео передачі, через супутник (C-band, DSS або PrimeStar), кабельні передачі, УКВ (FM) радіо, лазерні диски, відео стрічки, і навіть деякі ігрові приставки. Сьогодні ви можете слухати звук в системі Dolby Surround в безлічі регулярних телевізійних програмах, в зростаючому списку компакт дисків і звичайно на VHS і лазерних дисках, на яких записані тисячі фільмів з системою Dolby Stereo (термін Dolby Stereo означає те ж саме що і добре вам відомий Dolby Surround, але застосовуваний в кіноіндустрії). Тому поки у нас є стерео, то буде і Dolby Surround Pro Logic, і тому все декодери Dolby Digital мають вбудований декодер Dolby Pro Logic.

У наступній таблиці проводиться порівняння властивостей Dolby Digital та Dolby Surround Pro Logic.

Параметр Dolby Digital Dolby Surround Pro Logic "Об'ємний" канал Стерео, полночастотний (3-20000 Гц) Монауральний, з обмеженим спектром (100-7000 Гц) Низькочастотний канал Так (3-120 Гц) Немає Панорама Різноманітне Зліва направо, справа наліво, спереду назад і навпаки. Канали 6 окремих, всі канали можуть бути активні одночасно і незалежно один від одного. 4 похідних, може відтворюватися тільки один переважний сигнал в кожен момент часу. Різне Покращена картина звуку, завдяки "time alignment - вирівнювання по часу", тобто змушує динаміки звучати так, як ніби вони знаходяться від слухача на однаковій відстані. Економне рішення задачі отримання високоякісного об'ємного звуку. З огляду на скорочені гучності в звукових доріжках динамічних фільмів (наприклад, коли дія відбувається пізно вночі), відповідним чином підлаштовується компресія, так щоб зберегти якість тихих фрагментів. Об'ємний звук від будь-якого незакодований джерела стерео звуку. Декодери можуть бути налаштовані так, щоб направляти низькочастотний звук в спеціальні канали, для систем з сабвуферами. Сумісний з усіма існуючими і майбутніми стерео форматами. Драматичний крок вперед по залученню слухача в світ реальних звуків. Безпрецедентні творчі можливості для виробництва і управління звуком. Являє собою значний крок вперед від звичайного стерео звуку. Є світовим стандартом.

На даний момент існує величезна кількість джерел звуку, що підтримують Dolby Pro Logic. А як щодо Dolby Digital? На що ще можна записувати Dolby Digital крім лазерних дисків?

У Dolby Digital є одна прекрасна річ - велика гнучкість кодування. Dolby Digital технічно допускає величезну різноманітність форматів, а деякі з них з'являться в найближчу час:

Телебачення високої чіткості (HDTV). Ця новітня система однією з перших вибрала Dolby Digital своєї основної звуковою підсистемою. Вибір був зроблений "Grand Alliance" - організацією встановлює всі стандарти для систем HDTV в США.

Супутникове телебачення - Direct Broadcast Satellite (DBS) вже сьогодні активно використовує такі переваги системи Dolby Digital як висока якість і простота передачі. Наприклад, служба "DMX for Business" використовує Dolby Digital для передачі 120 музичних стерео каналів, і всі вони передаються з одного передавача. PrimeStar планує найближчим часом додати Dolby Digital до свій службі телевізійної супутникової передачі.

Кабельне телебачення впроваджує системи з Dolby Digital через міркувань ефективності та для того щоб бути готовим до стандартів майбутніх систем телебачення високої чіткості.

У формат Digital Video Disc (DVD) вже входить Dolby Digital.

Решта формати, такі як цифрові відеокасети - Digital Video Cassette (DVC), і цифрова аудіо передача - Digital Audio Broadcast (DAB), є першими в списку на впровадження унікальної комбінації якісного звуку, ефективної передачі всього спектру сигналу і багатоканальних можливостей технології Dolby Digital.

Що робить Dolby Digital таким гнучким, або якщо вже говорити прямо - чим він хороший?

Букви "AC" в Dolby AC-3, розшифровуються як Audio Coding - кодування звуку. На цифрове кодування звуку часто посилаються як на "perceptual coding" (кодування засноване на відчуттях). Простіше кажучи, це таке кодування, яке намагається виявити і потім видалити ту звукову інформацію, яку ми все одно не може почути, але зберігає те, що ми можемо почути. Його призначення вмістити якомога більше корисної інформації в доступному діапазоні. Розглянемо аналогію:

Припустимо, що вам необхідно доставити 4000 чоловік (корисна інформація) з одного місця в інше в перебігу години. По шосе може проїхати тільки 1000 машин на годину. Якщо розмістити все 4000 чоловік в 1000 автомобілів, то можна позбутися від зайвої інформації (залишимо 3000 машин вдома). Це високоефективна доставка, і саме для цього призначена система Dolby Digital.

Одна з причин, чому якість звуку на компакт диску так високо в тому, що він містить величезний обсяг даних: 16-ти розрядні семпли вибираються 44100 раз в секунду окремо для кожного каналу. Це відповідає потоку в 1411200 біт в секунду. Компакт диск являє собою настільки велике сховище інформації, що дозволяє записати до 74 хвилин музики на один диск. Але що робити, якщо треба записати 2 години 20-ти розрядного сигналу і до всього іншого там повинно бути шість каналів? На сьогоднішній день такий великий потік даних непрактичний ні для зберігання, ні для передачі.

Кодер Dolby Digital є дерло кодером розроблення спеціально для багатоканального звуку. Унікальний досвід Dolby Laboratories щодо усунення аудіо шуму є критичним для зниження потоку даних, тому що чим менше біт використовується для опису аудіо сигналу, тим більше шум.

Шумозаглушення Dolby працює шляхом зменшення рівня шуму в відсутності аудіо сигналу, а також дозволяючи більш сильному корисного аудіо сигналу перекривати або "маскувати" шум. Але це дозволяє замасковуються тільки шум, близький по частотах до корисного сигналу. Тому Dolby Digital розбиває звуковий спектр для кожного каналу на вузькі смужки різного розміру, оптимізовані з розрахунком на частотну вибірковість людського слуху. Це дозволяє дуже точно фільтрувати шум оцифровки так, щоб він виявився дуже близько по частоті до частоти кодованого сигналу. Аудіо сигнал ефективно заглушає шум, роблячи його нечутним для вуха. Там де відсутність сигналу не дозволяє маскувати шум оцифровки, Dolby Digital прикладає максимум зусиль щоб його зменшити. Можна сказати, що Dolby Digital це дуже ефективна система шумозаглушення, і в результаті якість звуку суб'єктивно дуже близько до оригіналу.

Dolby Digital використовує технологію "shared bitpool" ( "поділюваних бітів"), і також модель маскування людського слуху, щоб досягти найбільшої ефективності переданих даних. Розряди нерівномірно розподіляються між безліччю вузьких смужок частоти, причому в кожному конкретному випадку по-різному, в залежності від спектру і динамічної структури кодованого сигналу. Застосовуючи модель слухового маскування, кодер надає оптимальну кількість розрядів аудіосигналів в кожній смузі. Додатково відбувається перерозподіл розрядів між різними каналами відповідно до моделі, за якою більш насичений частотами канал зажадає більше даних для передачі, ніж інші, слабо заповнені, а також враховується, що сильний сигнал в одному каналі може маскувати з'являється шум у інших каналах. В результаті Dolby Digital може використовувати пропорційно більше переданих даних для кодування звуку, видаючи більш якісний сигнал і дозволяючи кодувати кілька звукових каналів в більш низькошвидкісні потоки даних ніж вимагає навіть один канал на компакт диску.

ТЕХНІЧНІ ДАНІ

Кодер Dolby Digital здатний обробити вхідний сигнал з, принаймні, 20-ти розрядним динамічним цифровим сигналом з діапазоном частот від 20 до 20000 Гц ± 0,5 дБ (-3 дБ на 3 та 20300 Гц). Низькочастотний канал покриває діапазон від 20 до 120 Гц ± 0,5 дБ (-3 дБ на 3 та 121 Гц). Підтримуються частота дискретизації в 32, 44,1 та 48 кГц. Ширина вихідного потоку даних може варіюватися від мінімуму в 32 кбіт / сек для одного монофонічного каналу, до максимуму в 640 кбіт / сек, задовольняючи всьому можливому діапазоні вимог. Типовими є швидкості в 384 кбіт / сек для "5.1" канального Dolby Digital споживчого формату, і 192 кбіт / сек для двох канальної передачі звуку.

Коментарі до переведення:

Деякі терміни не піддаються однозначному перекладу, так як їм немає однозначно відповідних за змістом слів в російській мові в уживаній контексті, а саме "Surround" (навколишній, оточуючий, об'ємний) та "Perceptual Coding" (мається на увазі кодування, засноване на психоакустической моделі слуху людини, імітаційна модель).

Під терміном лазерний диск розуміється "великий" лазерний диск (Laser Disc), не плутайте його з "маленькими" продажі компакт дисків (CD). В даний час вони витісняються отримують все більше поширення, більш сучасними, дешевими і зручними DVD дисками.

[ Коментарі ]