Компания Samsung прекратила поддержку DTS для всех моделей телевизоров с 2018 года. DTS – это компания «Digital Theater System», разработавшая многоканальную цифровую звуковую систему для кинотеатров. Применительно к телевидению DTS – это многоканальная аудиосистема, которая поддерживает, например, 5.1 каналов.

При этом звук для двух фронтальных, центрального, двух тыловых динамиков и сабвуфера кодируется индивидуально. Существует альтернативный формат звукового сопровождения от компании Dolby, например, Dolby Digital. В обеих системах звук в фильме записан в виде множества каналов. И теперь можно управлять не только двумя общепринятыми стереодинамиками, но и 5.1-канальной системой с дополнительными динамиками.

Это позволяет реалистично воспроизводить звук. Для создания саундтреков DTS необходим кодер DTS. Он кодирует многоканальный звук, а декодер DTS считывает и воспроизводит эту информацию. Любое устройство, которое должно воспроизводить DTS, нуждается в декодере DTS. С некоторых пор за использование декодера DTS в бытовой электронике необходимо платить лицензионный сбор разработчику DTS.

Эта плата оговаривается самим производителем индивидуально, т.е. стоимость лицензии на одно устройство не является общедоступной информацией. Если предположения верны (лицензия DTS стоит определённых денег), то для Самсунг каждый новый телевизионный модельный ряд выливается в кругленькую сумму. Зачем тратить столько денег на поддержку DTS, если их тоже можно ввалить в рекламу, которой у Самсунг и без того предостаточно?

Неудивительно, что Samsung в телевизорах 2018 года и старше отменила поддержку DTS. Но с другой стороны у производителя остается поддержка кодека Dolby. Так что возможность воспроизвести многоканальные звуковые треки осталась. В случае телевизоров Samsung есть функция Dolby Digital Plus (DD+), которая поддерживается до схемы 5.1.

Итак, проблема. Если у вас есть фильм со звуковой дорожкой DTS, Самсунг может начать воспроизведение, но появится сообщение об ошибке. Видео воспроизводится, но только без звука.

Современные многоканальные системы

Передать пространственные звуковые ощущения — задача со многими вариантами решений. Мы не раз сталкивались с идеализированием звуковых систем, разговорами о полноценном многоканальном звуке, который переносит слушателя в заданное акустическое пространство с множеством локализованных источников. Но, увы, это пока не реально.

Пока, можно говорить только об одной успешной реализации, наиболее близкой к нашим реальным ощущениям — бинауральной. Для получения полноценной объемной информации с ее помощью слушатель должен находиться в наушниках. Опытная модель, на базе которой строились основные исследования, представляла собой манекен, где вместо правого и левого уха были установлены микрофоны. По результатам составлялась сложная математическая модель, которая позволила создавать виртуальные звуковые миры.

Но эти исследования, хоть и были близки к идеалу, имели достаточно общие результаты. Ведь, согласитесь, у каждого человека различная форма ушных раковин, а расстояние между правым и левым ухом — это также индивидуальный параметр. В общем, исследователи зашли в тупик. Практическое применение результатов бинауральных моделей сейчас предлагается в варианте субкультуры, развивающейся отдельно от основных направлений, применяемых на практике.

Как это ни странно, но самый важный вклад в области пространственного звука сделала киноиндустрия. В процессе своего развития она сталкивалась с множеством проблем, и нельзя сказать, что ее путь был гладким. На внедрение новых технологий тратились огромные деньги, и не всегда такие вложения оправдывались. В качестве примера можно привести стереокино, где зрителям предлагалось надевать специальные очки, чтобы смотреть изображение в объеме. Стереокино не стало стандартом, и даже хуже — оно полностью не прижилось. Поэтому идеализированные бинауральные варианты с наушниками — технология не для кинопроизводства.

Dolby

Как вариант — это многоканальная система. Изначально кино было немым, потом пришел моно звук, и следующий этап — стерео… Стерео ворвалось с большим количеством новых идей и их реализаций. Простой поворот ручки панорамы приводил зрителей и слушателей в восторг. Что интересно, до 80-х понятия «stereo» и «surround» являлись синонимичными. А знаете, когда разделились? С переходом стандарта кинопленки с 35 мм на 70 мм. Изначально, производители стали использовать так называемый канал эффектов (effect channel) — это расположенный позади слушателей громкоговоритель, предназначенный для озвучивания вспомогательных звуков, а зачастую и просто молчащий, поскольку место на 35 мм-пленке было ограничено. С внедрением стандарта 70 мм, канал эффектов стал задействоваться постоянно и был переименован в пространственный канал (surround channel, далее будем называть его как S-канал). И с этого момента можно сказать о разделении понятий «stereo» и «surround». В варианте 35 мм-пленки было предложен стандарт Dolby Stereo (середина 70-х). В 1982 году на рынок поступили первые Dolby Surround устройства. Стоили они тогда как аппаратура hi-end-класса, и были доступны очень небольшому числу граждан.

Параллельно с киноиндустрией развивались видео-индустрия и кабельное/спутниковое телевидение. Возможность обеспечить объемный звук в домашних условиях — одна из основных задач, которая была поставлена перед производителями. Появились более адекватные как по цене, так и по реализации варианты декодеров Dolby Pro Logic и Pro Logic II. Последний позволял не только воспроизвести закодированный объемный звук, но и слушать музыку с обычного CD, раскладывая его на surround-систему. Pro Logic и Pro Logic II являются переходными мостиками между обычными стерео-системами и многоканальным surround. Утрируя некоторые особенности можно сказать, что в чем-то они (стерео и surround в вариантах декодеров Dolby Surround — Pro Logic и Pro Logic II) взаимозаменяемы.

С активным внедрением цифровых технологий Dolby Labs представляет стандарт Dolby Digital AC-3 (5.1), разработанный для 35 мм пленки. Особенностью Dolby Digital 5.1 является наличие двух surround-каналов (правого (RS) и левого (LS), у предшественников S-канал был один, хотя громкоговорителей устанавливалось несколько) и сабвуфером. Если говорить об аббревиатуре «5.1», то она расшифровывается не только как пять каналов и сабвуфер. Дело в том, что в Dolby Digital впервые фронтальные и S-каналы имели одинаковый полный частотный диапазон. Например, в Dolby Pro Logic S-канал предусматривал диапазон от 100 Гц до 7КГц. Теперь же мы говорим о пяти полноценных каналах с диапазоном 20 Гц — 20 КГц и выше. Частотный диапазон сабвуфера или как его еще называют LFE-канал (Low Frequency Effect) является ограниченным и составляет примерно 0.1 от частотного диапазона пяти каналов, поэтому «5.1» следует расшифровывать как «пять и одна десятая».

Файлы Dolby Digital 5.1 имеют расширение *.ac3 и требуют для своей расшифровки специальный декодер (программный или аппаратный). На заре своего становления технология стоила очень не дешево. Декодеры были только аппаратные и выпускались в виде специализированных устройств. Теперь ситуация изменилась в лучшую сторону, и обычный пользователь может себе позволить приобретение звуковой карты со встроенными декодерами или скачать их программный вариант из интернета. Таким образом, современный кинозал и домашний кинотеатр полностью уравнялись по возможностям. Стоит отметить и еще один немаловажный аспект.

Наряду с развитием кино, видео и телевидения, открылся новый спектр применения технологии surround-звука — видео и компьютерные игры. Если раньше мы говорили о простейших вариантах 3D-движка, основанном на регулировках фазовых сдвигов, задержек и простейшей эквализации, то теперь подразумеваем полноценный 5.1 как минимум.

На сегодня Dolby Digital 5.1 является самым универсальным стандартом. Звук АС-3 может быть преобразован в зависимости от масштабов аппаратуры. Например, помимо доступного разделения на пять или шесть каналов (в зависмости от наличия/остутсвия сабвуфера), он может преобразовываться в четыре канала (Dolby Pro Logic), обычно стерео и даже моно. Поэтому, кодируя звук для компьютерных игр в Dolby Digital 5.1 можно не бояться того, что пользователь, имеющий в наличии меньшее количество колонок, будет чувствовать себя неуютно.

Естественно, кинотеатрам нужно иметь преимущество по сравнению с домашними комплексами, поэтому специально для них была разработана технология Dolby EX, подразумевающая ничто иное как 6.1. Помимо отдельных S-каналов для правого и левого (RS и LS) в ней предусмотрен S-канал центрального (CS). Технология Dolby Digital позволяет компрессировать данные и передавать их потоком с минимальной скоростью передачи 320 kbps (стандарт — 384 kbps). Конечно, сжатые данные являются более транспортабельными и занимают меньше места на носителях, будь то кинопленка или обычный винчестер. Но данная технология имеет и минусы — она рассчитана только на один цикл кодирования-декодирования и не решает проблемы ретрансляции и редактирования сжатых данных. Помимо этого хоть мы и выигрываем в месте, мы проигрываем в том, что звук стандарта AC-3 не синхронизирован с видеоданными, поэтому редактирование такого материала весьма проблематично.

Естественно, требуется многократное кодирование/декодирование. Решением этой проблемы явилась новая внедренная технология Dolby-E. Она позволяет передавать, многократно кодировать/декодировать восемь каналов с полным частотным диапазоном. Всего допускается десять циклов кодирования/декодирования. Помимо всего прочего стандарт предусматривает наличие метаданных — специальных инструкций, описывающих основные данные. Кроме синхронизации они могут нам сообщить настройки компрессора для каждого канала и т.п. Кстати, этими данными можно и не пользоваться, они не больше ни меньше, а дополнительная информация..

У основной массы пользователей понятие surround ассоциируется с Dolby. Это не так. Dolby Digital — более раскрученный брэнд, не более. В середине 80-х Терри Бирд, президент и основатель фирмы Nuoptix, объединился в команду с Джимом Кетчамом. Задачи, которые поставили перед собой экспериментаторы, были следующими — создать единый цифровой звуковой стандарт для кинотеатров и решить вопросы качественного размещения многоканального аудио на кинопленке. Изначально эксперименты велись с помощью цифровых магнитофонов (DAT) и проектора. Уже на начальном этапе разработки решались вопросы синхронизации (как мы знаем, в варианте Dolby они разрешились только с внедрением Dolby-E). Через некоторое время вместо DAT стали использоваться обычные CD-ROM. При использовании алгоритма сжатия apt-X100, разработанного Стивеном Смитом и его коллегами из Audio Processing Technology, позволяющего компрессировать данные 4:1, на один CD-ROM помещалось 100 минут многоканального аудио (скорость передачи данных 884 kbps). Таким образом на двух дисках мог храниться звук для трехчасового художественного фильма.

После получения патента в 1990-м имела демонстрация новой технологии для членов SMPTE. К 1992-му году технология была показана Стивену Спилбергу, правда, на базе винчестеров, и режиссер согласился ее применить в своей новой картине «Парк Юрского периода» («Jurassic Park»). Студия Universal, являющаяся хозяином картины, решила проверить технологию на нескольких двух «менее значимых» фильмах. Результаты тестов оказались приемлемыми. Более того — Universal и Стивен Спилберг стали совладельцами с Терри Бирдом новой фирмы получившей название Digital Theatre Systems. Только за то время, когда образовывалась эта компания (а это заняло четыре месяца), в кинотеатрах было инсталлировано 876 систем DTS. На сегодняшний момент оных более 19.000 по всему миру. Было запланировано реализовать два технологических стандарта:

DTS-S — DTS-стерео, предназначен для кинотеатров, которые хотят использовать цифровой звук, но не могут себе позволить полноценный шестиканальный вариант.

DTS-6 — три фронтальных канала (левый L, центральный C, правый R), два S-канала (LS и RS) и сабвуфер. При этом следует отметить, что стандарты несколько различны с Dolby. Например частотный диапазон сабвуфера в DTS — от 20 до 80 Гц, вместо 3 -120 Гц у Dolby Digital.

Одним из главных отличий DTS от Dolby Digital является то, что DTS разрабатывался для 70 мм кинопленки. Соответственно, проблема места не стояла так актуально как в варианте Dolby Digital, вопросы реализации hi-res-звука и синхронизации решались практически сразу со времени возникновения стандарта.

Сейчас, упоминая DTS, мы можем говорить о восьми и более каналах hi-res-звука, новейших технологиях сжатия информации, и их активном практическом применении.

Dolby vs DTS

Стандарты DTS распространены точно также как и Dolby. При этом, конкуренты успевают ссориться. А что им еще делать? У Dolby гораздо мощнее поддержка со стороны обычных потребителей и производителей технологий для пользовательского рынка. Так, в Dolby Surround выпускаются музыкальные альбомы звукозаписывающими лэйблами Delos, RCA Victor/BMG Classic, Concord Jazz. Документация к этому стандарту постоянно востребована разработчиками современных видеоигр. Современное спутниковое телевидение также вещает в большинстве своем со звуком в режиме Dolby Surround. На последнем 114-м съезде AES в Амстердаме имели место обучающие семинары по записи, сведению и мастерингу в Dolby 4.0, 5.0, 5.1, 6.0, 6.1, и 10.2.

DTS остается привилегией кинопроизводства. На сегодня уже успешно решен воспрос с hi-res-аудио с фантастическими на сегодняшний день стандартами 64 бита и выше, 192 КГц и выше. Кстати, Dolby Digital также позволяет использовать hi-res-треки.

Производителями ПО и студийной техники вопрос противостояния решен очень просто — поддерживается и то, и другое. Это можно увидеть и в Steinberg Nuendo — одном из самых профессиональных и универсальных средств для производства surround-звука, и в линейке звуковых интерфейсов Audiotek — MAYA 5.1, 7.1, EX, EX7, PRODIGY 7.1. Там вы встретите поддержку сразу двух технологий — Dolby Digital и DTS. Помимо этого, стандартные программные приложения, предназначенные для воспроизведения звука в DVD также имеют декодеры для обоих стандартов.

Если же посмотреть на конфронтацию DTS и Dolby, то иногда доходит до смешного. Dolby выпускает некий пресс-релиз — DTS отвечает. Например: «Dolby проводила исследования на неизвестной студии с неизвестной аппаратурой при этом для воспроизведения использовался неизвестный материал, который тестировали неизвестные специалисты…». Да и иногда, говоря о surround звуке и DVD, Dolby действительно забывается, присваивая основные свершения и т.п. в свою пользу. В общем, обычная корпоративная война.

Другие многоканальные системы

В принципе, любой пользователей, имея в своем арсенале звуковую карту с четырьмя и более выходами и профессиональную мультитрековую программу, может почувствовать себя на заре 70-80-х. Именно тогда велись основополагающие опыты с многоканальным звуком. Многим известна квадрофония, была даже октофония. При этом, например, октофония тогда не подразумевала современных «7.1». Тогда предполагалось наличие 8 независимых каналов с полным частотным диапазоном, расставленных вокруг слушателя по кругу на равных расстояниях между собой.

Экспериментировать можно сколько угодно. Как результат проводимых исследований -необходимость некоей стандартизации в сведении и воспроизведении. Для примера, возьмем вариант октофонии, о котором мы вспомнили чуть выше.

Исходные данные — ударная установка, записанная на 14 микрофонов и сведенная таким образом, чтобы слушатель, находящийся в центре получал ощущение присутствия. При изменении положения слушателя от центра, близлежащие к нему громкоговорители будут громче, баланс и звуковая картина изменятся. Таким образом, в одной точке мы слышим одно, в другой — другое. Это основной недостаток систем такого плана — слушатель должен располагаться в центре.

В варианте surround нам сообщается только пространственный эффект присутствия. То есть локализация звука закреплена за отдельным каналом. Другие работают как сопровождающие. То есть, мы получаем эмуляцию пространственных ощущений, для чего собственно surround-системы и разработаны.

Самая уникальная многоканальная акустическая система — это наушники, в которых можно получить качественный 3D.

Хотя с другой точки зрения, никогда не стоит останавливать эксперименты. У вас есть к этому все возможности. Если в середине 90-х для опытов с квадрофонией мне приходилось подключать в РС две стерео-платы, то теперь даже самый дешевый звуковой интерфейс имеет как минимум четыре линейных выхода. Dolby Surround не является идеальной системой и места для экспериментов очень много.

Стандартный кодер Dolby Surround и пассивный декодер

Давайте немного вернемся к истории, в начало 80-х, когда появились первые Dolby Surround устройства. Кодер Dolby Surround — это устройство, позволяющее преобразовать четыре канала (L-левый, С-центральный, R-правый и S-пространственный) в два кодированных Lt и Rt. Lt и Rt — это аббревиатура от L-, R- total, что в переводе означает общий. В документациях к Dolby Surround такое наименование обозначает закодированные каналы для систем Dolby старого поколения. Такие Lt и Rt могут быть записаны на обычную магнитную пленку и воспроизводиться на ленточных магнитофонах. При наличии декодера, Lt и Rt расшифровываются на многоканальную систему Surround.

  • L — фронтальный левый канал.
  • С — центральный канал.
  • R — фронтальный правый канал.
  • S — surround-канал.
  • Lt — общий левый.
  • Rt — общий правый


Принципиальная схема работы кодера Dolby Surround

Как мы видим в процессе преобразования, сигнал центрального канала делится поровну и микшируется с левым и правым, при этом его уровень понижается на 3 Дб. Сигнал S проходит обработку через отдельный тракт, в состав которого входят:
bandpass-фильтр — ограничение частотной полосы в диапазоне 100 Гц — 7 Кгц (surround-канал имеет частотный диапазон 100 Гц — 7 КГц),
шумоподавление Dolby B-type Noise Reduction,
корректировка фазы — составляющие сигнала S сдвигаются по фазе таким образом, чтобы при сложении с левым и правым каналом оказаться в противофазе.

В варианте пассивного декодера сигнал S-канала можно получить простым вычитанием Lt-Rt. На рис.2 представлена схема работы простейшего декодера Dolby Surround, на выходе которого мы имеем L, R и S.

При декодировании возникает несколько проблем, главная из которых — взаимопроникновение фронтальных каналов и S. Например, при изменении равновесия уровней Lt и Rt в сигнал S-канала проникают составляющие и L, и R. Этот вопрос решается двумя путями — задержкой устанавливаемой на сигнал S, и ограничением его частотного диапазона. При задержке, равной 10 мс, устраняется эффект Хааса — сигнал с фронтальных каналов идет с опережением и локализация источника ассоциируется с ними. Ограничение звука до 7КГц также позволяет акцентировать внимание на фронтальных каналах, поскольку их звучание ярче, чем у S-каналов.

В таком варианте пассивного декодирования подразумевается, что центральный канал является виртуальным и соотвествует панорамному центру стереосистемы L и R. Данная система идеализирована, поскольку громкоговорители правого и левого каналов должны быть равноудалены от слушателя, что на практике практически недостижимо (в кинотеатре много слушателей).

Активные декодеры Dolby Surround. Pro Logic

Активные декодеры Dolby Surround — это новое поколение преобразующих устройств от Dolby Labs, внедренное в середине 80-х. Используя в качестве исходных данных те же Lt и Rt, что и в варианте пассивного декодера, они предусматривают более сложный процесс декодирования с учетом наличия физичекого (а не виртуального центрального канала). Первым устройством подобного класса стал Dolby Prologic.


Декодер Dolby Pro Logic.

Условно схему работы Pro Logic можно разделить на две составляющие — пассивную и активную. В пассивной части сигнал S-канала получается простым вычитанием сигналов левого канала из правого, а сигнал центрального канала получается путем сложения правого и левого. Как мы знаем при кодировании S-канал записан в противофазе и при таком сложении он должен исчезнуть. Чтобы центральный канал был слышимым, сигналы каналов L и R ослабляются на 3 Дб. Другой вариант — удаление сигнала центрального канала из левого и правого каналов. Делается это также с помощью противофазного сложения и взаимной компенсации компонентов сигналов правого и левого каналов. Данный принцип называется Cancellation Concept (принцип взаимной компенсации).

Если в процессе кодирования и записи было изменено балансное соотношение между Lt и Rt, то это может повлечь за собой ряд проблем — в сигнал S-канала проникают составляющие и L, и R, и так далее. В варианте Pro Logic для выравнивания баланса между входящими Lt и Rt предусмотрен специальный модуль Level Control.

Активная часть данного декодера позволяет выделять звуковые образы. Данная система предназначена только для кино. Параллельно со звуком идет и видео. Соответсвенно, основной задачей Pro Logic является обеспечение ассоциативного ряда. В описании к Pro Logic существует термин «доминирующий звуковой образ» (dominant sound). Появление этого термина не случайно и имеет прямое отношение к психоакустике. При акцентировании внимания зрителя на доминирующем звуковом образе все остальные звуковые объекты «размазываются» в пространстве и не имеют четкой локализации. В варианте Dolby это называется Signal Masking Concept (прицип маскирования сигнала). Именно он и является основополагающим для систем активных декодеров. Соответсвенно, в этих устройствах сигнал речи являются управляющим, все остальные — управляемые. Если киногерои говорят и параллельно с этим идет стереомузыка, то их речь воспроизводится центральным каналом, усиление L и R уменьшается. Музыка воспроизводится и за счет громкоговорителей S-канала. При замолкании речи звуковая картина и баланс уровней каналов восстанавливаются и приходят в исходное состояние. Таким образом, мы получаем некое «качание», называемое pumping.

Если персонажей несколько, их речь отличается от других звуков по мощности, и они локализованы в разных местах, то активный декодер Pro Logic работает в так называемом «быстром» режиме, переключая настройки с одного доминирующего образа на другой, время реакции декодирующей системы минимально. Если же звуки не имеют значительных расхождений по мощности, то декодер переходит в «медленный» режим.


Адаптивная матрица Dolby Pro Logic.

Говоря о системах Pro Logic, стоит упомянуть немаловажный аспект, который их выгодно отличает от предшественников — декодер может определять направление локализаций звуковых образов. Достататочно взять амплитуду сигнала центрального канала и сравнить ее со значениями амплитуды этого же сигнала в правом и левом каналах, и мы можем определить вектор направления локализации звукового образа. Дальше — дело техники.

Сердце Pro Logic — это адаптивная матрица. Для анализа звуковой картины используется четыре входящих сигнала — Lt, Rt, Lt+Rt и Lt-Rt подаваемые на два дифференциальных усилителя (на первый — Lt и Rt, на второй — Lt+Rt и Lt-Rt). В результате на выходах этих усилителей выделяются два управляющих сигнала, являющиеся ничем иным как разностями логарифмов от амплитуд поступающих сигналов. Не смотря на то, что в результате получается всего два управляющих сигнала, они являются биполярными, что позволяет устройству произвести полный анализ происходящего. При этом в данной матрице предусмотрено сравнение амплитуд с пороговыми значениями, что позволяет переключать «быстрый» и «медленный» режимы.

На выходе адаптивной матрицы мы имеем блок анализа, который оперирует десятью сигналами, складывая и вычитая их в определенной весовой пропорции. В результате мы имеем четыре стандартных сигнала C, R, L и S.

Pro Logic II

Dolby Surround Pro Logic II — это следующий этап развития аналоговых систем декодирования и последний из них. Он намного проще по принципу работы по сравнению с Pro Logic, помимо этого позволяет производить прослушивание в режиме surround не только звуковых треков к кинофильмам, но и музыкальных записей Dolby Surround. Начиная с этого этапа можно говорить об удешевлении стандартов Dolby, их приходе на рынок бытовых устройств.

Чтобы понять простоту работы Pro Logic II рассмотрим две схемы. Первая — реализация формирования сигнала S-канала.


Формирование сигнала S-канала

Как мы уже говорили в описании к Pro Logic, очень большое значение имеет отсутствие проникновения сигналов L и R каналов в S-канал. Но, например, если баланс между каналами изменен и доминирующий образ расположен в направлении, к примеру, «центр-право», то такое проникновение будет обязательно. На рис. 5 показан вариант простейшего решения данной проблемы. В цепи между входами Lt и Rt и входом сумматора ставятся два управляемых усилителя VCA (Voltage Controlled Amplifier). Управление обоими VCA взаимосвязано в разной полярности. Если сигнал Lt мощнее Rt, то усиление сигнала Lt перед сумматором уменьшается, а Rt, наоборот, увеличивается. Таким образом, сигналы выравниваются — проникновение минимально.


Схема работы Pro Logic II.

Схема работы Pro Logic II также проста в понимании. Сигналы с обоих VCA поступают на модули амплитудных детекторов FWR (Full-Wave Rectifier). Дифференциальный усилитель сравнивает сигналы постоянного тока, которые пропорциональны амплитудам сигналов Lt и Rt. Его сигнал является управляющим для VCA. Сигнал центрального канала С получается путем сложения выровненных Lt и Rt.

По сравнению с Pro Logic, Pro Logic II не имеет «быстрого» и «медленного» режимов — переменная времени реагирования изменяется постоянно. Схема его работы проста и удобна.

Dolby Digital AC-3

Dolby Digital AC-3или как его еще называют Dolby Digital 5.1 появился в конце 80-х и был разработан для 35-мм пленки. С приходом этого стандарта нас ожидало несколько новшеств. Во — первых, был разработан шестиканальный стандарт, в котором появилась возможность использования сабвуфера, или как его еще называют LFE-channel (Low Frequency Effect). Во-вторых, S-канал перестал быть моно. То есть, в системе 5.1 мы имеем в ниличие SL и SR- каналы (Surround Left и Surround Right). Громкоговорители всех каналов кроме LFE являются широкополосными. Впервые стандарт предложил возможности сжатия динамического диапазона. При этом стандарт АС-3 предусматривает компрессию данных. Сейчас скорость цифрового потока аудиоданных Dolby Digital составляет 320 кбит/сек и больше.

Главная особенность Dolby Digital AC-3 — это его масштабируемость.


Масштабирование Dolby Surround 5.1.

Например, мы написали музыку в стандарте 5.1. При этом пользователь может ее прослушать без потерь в качестве в 5.1 (5.0), четырехканальном варианте Pro Logic, в обыкновенном стерео и даже в моно. И теперь представьте как это выгодно и пользователям и производителям. Компьютерные и видео-игры нового поколения само собой подразумевают наличие звука 5.1. При этом, пользователи, не имеющие расширенных вариантов акустических систем не будут чувствовать себя дискомфортно — система будет масштабироваться под параметры системы, имеющейся в наличии. Многие спутниковые телеканалы вещают в 5.1, но это ни как не отражается на большинстве зрителей, имеющих телевизоры с моно-звуком.

Настройки многоканальной системы

С этим фрагментом данного материала вы могли столкнуться в статье «Домашняя студия на базе РС-2003. Hardware-рейтинг». Чтобы сохранить целостность раскрытия темы я позволю себе некоторое повторение. Причем оно позволит воспринять вам все наиболее полно.

На примере с Dolby Digital 5.1 мы можем рассмотреть основные вопросы по инсталляции акустических систем и аппаратного обеспечения для многоканальных систем.


Правильная расстановка акустических систем для Dolby 5.1

Dolby Surround 5.1 в развернутом виде для кинотеатров и больших помещений.

Как можно увидеть из рисунка 8, система Dolby Digital 5.1 рассчитана на базе идеальных условий, где все каналы равноудалены от слушателя. Но такие условия достаточно трудно реализовать физически, особенно в условиях малых и больших помещений с не идеальной геометрией. Данную проблему можно успешно решить электрическим путем. В родной документации по сведению в Dolby Surround (www.dolby.com) приведен интересный вариант расчетов времен задержек — путем простого перевода футов в миллисекунды.

Соответственно, если мы оперируем большим количеством surround-каналов в больших помещениях , то параметры задержек для каждой их пары отстраиваются отдельно.

Все ли телевизоры поддерживают цифровое телевидение

Какие телевизоры поддерживают цифровое телевидение без приставки? Возможность работать с цифровым видео разрабатывалась с 1990 года, но первые модели телевизоров с поддержкой цифры появились в 2004 году. Встречались они очень редко и стоили дорого.

Какие телевизоры принимают цифровое телевидение без приставки? Плазменные и жидкокристаллические модели стали массово выпускать в комплекте с декодерами позднее 2010 года. В России подобные экраны появились позже 2013 года.

Сегодня, почти каждый экран поддерживает возможность получения цифровых данных. Исключения составляют недорогие модели с минимальным набором функций.

Покупая телевизор вне территории России, необходимо выбирать модель с DVB-T2 поддержкой.

Стоит ли использовать DTS вместо Atmos?

Это неоднозначный вопрос. Теоретически звуковой тракт в ДТС должен быть намного качественнее, так как используется совсем другая степень сжатия. Также не совсем понятно, как быть, если у вас акустическая система, заточенная под "Атмос". Разработчики ДТС заявляют, что их кодеку совершенно все равно, какие колонки у пользователя. Звук DTS способен конвертировать на столько каналов, на сколько необходимо. Поэтому стоит присмотреться к этому формату и кодеку. Куда удобнее и проще использовать его, а не устаревший и технически очень требовательный "Атмос".

Конечно, эти утверждения справедливы для индивидуальных пользователей. А что делать владельцам кинотеатров, которые приобретали акустические системы специально для "Атмос"? Им тоже спокойно можно использовать ДТС, так как он адаптируется к АС. Да и качество звука должно вырасти, так как ДТС использует меньшую степень сжатия аудиотракта. Так что владельцы кинотеатров тоже не останутся внакладе при переходе полностью на этот формат.

В чем разница между DTS и Dolby Digital?

И Dolby Digital, и DTS обеспечивают потрясающие ощущения окружения звуком – но принцип его создания у каждого свой.

Основные отличия – в степени компрессии и значениях битрейтов. Dolby Digital сжимает цифровой аудиосигнал 5.1-канального формата до 640 килобит в секунду для Blu-ray-дисков и до 448 кбит/с – для DVD.

У DTS сжатие меньше, а битрейты выше – до 1,5 Мбит/с для Blu-ray-дисков и до 768 кбит/с – для DVD.

Разница в компрессии становится еще больше у форматов в HD. Dolby Digital Plus поддерживает до 1,7 Мбит/с, а DTS-HD High Resolution – до 6 Мбит/с. Теоретически, меньший уровень сжатия при кодировании обеспечивает большую детальность результата, благодаря чему звуковая дорожка оказывается более похожей на то, что было задумано.

Читайте также: 

Итак, вопрос решен? Не совсем. Dolby считает, что ее кодеки эффективнее, чем у DTS, и поэтому способны создавать столь же и даже более качественный звук при использовании меньшего битрейта.

В конечном итоге обе технологии подарят вам глубокие впечатления от домашнего просмотра, а выбор саундтрека порой будет определяться тем, какой формат поддерживается имеющимся источником.

Можно ли удалить программу?

Можно. Но могут пропасть некоторые настройки. Звук наверно не пропадет. Но некие фишки, функции звука — могут быть недоступны.

Поэтому перед удалением очень советую создать точку восстановления. Это не займет много времени, но если что — сэкономит вам нервишки и время. Лайфхак как быстро создать — идете в панель управления (Win + R > control), там находите значок Система, далее выбираете Защита системы > выбираете системный диск > нажимаете Создать. Назовите точку так — До удаления Dolby Digital Plus Advanced Audio. Если что — восстановите ПК кнопкой Восстановить (в том же окошке).

Способ штатного удаления:

  1. Зажмите Win + R либо если у вас Windows 10 — нажмите правой кнопкой по значку Пуск — выберите Выполнить.
  2. В окошко вставьте команду appwiz.cpl — нажмите ОК.
  3. Появится окно установленного софта. Находите здесь Dolby Digital Plus Advanced Audio, нажимаете правой кнопкой — выбираете Удалить.
  4. Следуете подсказкам мастера и удаляете. Возможно потребуется перезагрузка.

Внешний DD5.1/DTS декодер Jazz Speakers DE-005

Нет предела в стремлении к совершенству, особенно если это касается аудиоподсистемы современного персонального компьютера. С широким распространением в наши дни многоканальных звуковых карт с цифровыми интерфейсами и всё возрастающей поддержкой современных достижений в области цифрового аудио на программном уровне, перед потребителем встаёт традиционная проблема: как воспользоваться всеми этими преимуществами, потратив не слишком большие деньги.

Зачастую компьютерные наборы колонок со встроенным декодером (например, от Creative, Jazz Speakers, Altec Lansing) представляют собой недешёвые и довольно компромиссные решения, являющиеся, однако, прекрасным выбором для людей, не имеющих ни времени, ни желания разбираться в премудростях по "спариванию" различных аудиокомпонент (как выясняется из писем наших читателей, даже поиск и покупка необходимых соединительных шнуров представляет для многих проблему, а тут "подключил, и всё сразу заиграло"). В то же время качественные деревянные наборы не слишком доступны (а после прочтения статьи VideoLogic DigiTheatre DTS многие сочтут такую формулировку даже слишком мягкой). В других, доступных покупателю по цене, нет ни 5.1 декодера, ни какого-либо ЦАПа (F&D IHOO 5.1, Jazz Speakers 9906, последний обычно комплектуется отдельным декодером DE-006).

Таким образом, приходит мысль об использовании внешнего DD5.1/DTS декодера. Какие перспективы это открывает конечному пользователю?

  1. дает возможность независимого выбора комплекта качественной активной 5.1 акустики (или использование в качестве таковой уже имеющегося Hi-Fi аудиокомплекса);
  2. позволяет найти альтернативу 5.1 звуковой карте (в стремлении улучшить звучание за счёт отказа от встроенных кодеков, а также добавив возможность декодирования стандарта DTS);
  3. делает возможным полноценное прослушивание 5.1 дорожки в фильмах на старой доброй четырехканальной карте с цифровым выходом (Live!, Vortex2, Yamaha 7×4).

В этом обзоре речь пойдет как раз о таком устройстве — внешнем Dolby Digital декодере, который по совместительству еще и DTS декодер. Слово "декодер" не должно вводить вас в заблуждение якобы узкой специализацией устройства, так как, помимо декодирования звуковой DD5.1/DTS дорожки к DVD фильмам, DE-005 может быть использован для воспроизведения "по цифре" обычного Stereo или Dolby Pro Logic, а также для распределения стереосигнала на 5.1 колонки благодаря встроенному эффект-процессору. Такие возможности частично объясняют и совсем не маленькую цену за подобное устройство (около $200).

Нам было интересно сравнить подобное решение по качеству и удобству использования с аналогичными версиями, имеющимися по части Pro Logic и Dolby Digital 5.1 в софтовых DVD проигрывателях, а также в драйверах звуковых карт Live! 5.1.

Общий вид и функциональность

В комплект поставки DE-005 входят:

  • декодер
  • блок питания
  • пульт ДУ
  • руководство пользователя
  • коаксиальный провод (RCA — RCA)
  • провод (R&L RCA — stereo mini jack)

Помимо разных фирменных надписей, вроде логотипов Dolby Digital и Digital DTS Surround, на передней панели, в самом центре, находится большой светодиодный дисплей, на котором отображаются все режимы работы декодера.

На задней панели расположены 6 линейных выходов, линейный вход 1 (стерео RCA), линейный вход (стерео mini jack), цифровые оптический и коаксиальный входы.

Пульт ДУ

Точно с таким же пультом мы уже сталкивались в системе Jazz Speakers ROCCO 5.1 Digital Audio System. Пульт ДУ имеет габариты 60 × 15 × 160 мм. Некоторые кнопки дублируют оные, находящиеся на фронтальной стороне декодера: Power, Mute, переключение режимов работы декодера (Mode) и вариантов коммутации входов (Line, Optical, Coaxial), регулировка уровня громкости. Также присутствует возможность выбора одной кнопкой режимов работы эффект-процессора (Theater, Hall, Stadium) и декодера (DD5.1, Pro Logic, Stereo, DTS). Раздельная регулировка уровня громкости каналов производится с помощью кнопки Trim. Кнопка Test позволяет проверить правильность подключения колонок путем поочередной подачи шумового сигнала. При помощи кнопки SPCFG в режимах декодирования Dolby Digital, DTS, Pro Logic происходит регулировка полосы воспроизводимых частот для сателлитов (распределения низких частот в остальные, помимо сабвуфера, динамики). Кнопки C_Delay и S_Delay также предусмотрены только для режимов DD 5.1 и Pro Logic. Эти настройки позволяют устанавливать время задержки центрального и тыловых каналов: S_Delay от 0 до 15 мс с шагом в 5 мс, а C_Delay от 0 до 5 мс с шагом 1 мс. В обоих случаях по умолчанию стоит 0 мс.

Хотелось бы отметить, что программные варианты 5.1 декодеров (софтовый DVD проигрыватель + 5.1-канальная карта) из настроек имеют в лучшем случае раздельную громкость каналов в микшере карты. Стоит ли на этом основании ругать подобные карты с WinDVD/PowerDVD в той же коробке за смешные $20 и при этом хвалить стоящие на порядок дороже аппаратные декодеры? Вряд ли. Скорее, это нормальная ситуация: "Заплати и лети!" Денег нет — иди пешком. А вот насколько такие возможности критичны — каждый решает для себя сам.

Подключение

Декодер можно подключить практически любым способом. Имеется два аналоговых (и стерео mini jack, и RCA) и два цифровых (coaxial, optical) входа. Вспоминается популярная фраза из инструкции для дудлов: "Вам не нужно заботиться о том, какой тип цифрового выхода имеет ваша звуковая карта. Просто возьмите шнур и соедините звуковую карту с декодером". Декодер имеет три аналоговых выхода стерео mini jack (FL/FR, RL/RR, CEN/SUB)* и один девятиконтактный miniDIN (G9) для подключения к акустике от той же фирмы.

* И давайте сразу договоримся: подключать декодер к внешней активной 5.1 акустике следует тремя шнурами "стерео mini jack на 2 тюльпана", и никто не будет присылать мне письма с вопросами "куда сувать", окей? А то очень хочется ответить неприлично… 🙂

Не всё так просто в этой жизни

А вот владельцам 4/5.1-канальных звуковых карт, планирующим использовать многоканальный звук в играх, при выборе этого декодера придётся крепко задуматься. Подать по цифре в обычном (PCM стерео) режиме — будет только стерео.

Счастливых обладателей звуковых карточек Live!/Live!5.1 ждёт гораздо более неприятный сюрприз. Декодер категорически отказывается распознавать обычное стерео по цифре (PCM сигнал по S/PDIF), хотя Dolby Digital и DTS сигнал идёт и распознаётся без проблем (мы уже говорили об этом в статье Jazz Speakers ROCCO 5.1). В конференциях fido бродил слух, что во всём виновата фиксированная частота дискретизации 48 кГц у SBLive. На то же грешит и европейская Creative Knowledge Base. Однако остальные звуковые карты (на чипах YMF7х4, FM801, AU8830) почему-то благополучно на этой самой частоте работали.

В данной ситуации возникают традиционные вопросы: "Кто виноват?" и "Что делать?". Мой коллега Mikael с сайта 3DSoundSurge провёл более масштабные эксперименты. Среди десятка звуковых карт с декодерами Jazz именно в режиме PCM, кроме семейства Live! всех моделей, отказались работать ещё и Philips Acoustic Edge, а также Terratec DMX Xfire. Причём сигнал последней устраивал DE-005 с драйверами VxD и не нравился с драйверами WDM.

Однако сказать, что фирма Philips не разбирается в своём собственном стандарте (напомню аббревиатуру, Sony/Philips Digital Interface Format), как-то язык не поворачивается. Очевидно, проблема кроется не в электрических параметрах сигнала, а в его информационном содержании. Как известно, по стандарту S/PDIF (IEC-958) в цифровом потоке помимо данных передаётся и служебная информация. В одном 32-битном субфрейме биты распределены следующим образом:

Биты Их значения
0-3 синхронизирующая преабмула
4-7 закодированное имя канала
8-27 PCM или данные, 16-20 бит
28 флаг ошибки
29 cубкод
30 флаг передачи многоканальной информации
31 флаг четности

В каждом блоке передаётся субкод защиты информации от копирования (SCMS). Кроме того, как видно из таблицы, 30-й бит говорит декодеру о том, что идёт информация с данными. Таким образом, декодеру что-то не нравится в принимаемом сигнале. Можно предположить, что его не устраивает отсутствие (или, наоборот, наличие) кода защиты информации от цифрового копирования.

Ответ на вопрос "Что делать?" для владельцев четырехканальных карт, с которыми данный декодер соизволил заработать, звучит так: подавать сигнал для фронта/DVD по цифре, а тыловой канал подключать по аналогу. Ежели не страшно, то можно кинуть проводочек с тыла на тот самый пресловуто-вычурный разъём G9 (два крайних контакта справа SR/SL). А если страшно за гарантию и при этом руки растут не из… "как попало", то для верности можно соорудить Y-образный разъём с двухпозиционным перекидным тумблером на две пары контактов, позволяющим переключать сигнал с тыла карты на тыл декодера.

Внутренности

Мы продолжили своё расследование и вскрыли-таки корпус "упрямого" декодера. Не без кувалды (привет фирме, самоотверженно предоставившей аппарат на тестирование) и пословиц/поговорок, разумеется. Наши хитрые братья замаскировали шурупы под клеёными ножками. 🙂 Пройдя незамысловатую электрическую цепь из пары резисторов и конденсатора, сигнал с разъёма S/PDIF попадает прямиком на недурственный звуковой кодек CS4226 KQ от фирмы Crystal Semiconductor.

Два 20-битных ADC, шесть 20-битных DAC. Все преобразователи являются сигма-дельта конвертерами. Кроме того, в чип встроен цифровой ресивер, принимающий PCM сигнал в диапазоне частот дискретизации 30 — 50 кГц, а также AC-3/MPEG сигнал для установки в связке с аппаратным декодером. Заявленные производителем характеристики преобразователей и впрямь неплохи:

Динамический диапазон (DR) 95 дБ (98 дБ А)
Гармонические искажения (THD) 0,003%
Искажения и шумы (THD+N) -88 дБ
Проникновение каналов -90 дБ
Частотный диапазон (FR)
10 Гц — 20 кГц
±0,1 Гц

Итак, в случае наличия цифрового многоканального сигнала он транзитом поступает на аппаратный Dolby Pro Logic/Dolby Digital/MPEG2 stereo/DTS декодер CS4926 04 CL от той же Crystal Semiconductor. Данный декодер имеет 24-битный процессор, управляемый посредством микроконтроллера AT27C0 от Atmel.

Необходимо также отметить наличие внутри корпуса DE-005 быстронагревающегося стабилизатора питания. Крошечные вентиляционные отверстия и большой радиатор не слишком ему помогают, и уже через 5 минут работы весь декодер ощутимо нагревается. К плюсам тракта питания можно отнести наличие 4 сглаживающих конденсаторов по 1000 мкФ и отсутствие фона и наводок по питанию в выходных каналах.

Слуховые тесты

Цифры — цифрами, а субъективные впечатления от прослушивания важны не менее. Они могут, конечно, быть заменены качественной записью работы тестируемого устройства. Только вот на какой аппаратуре потом слушать воспроизведение 20-битного преобразователя, чтобы различить все тонкости звучания? Да и объём файла с подобной записью получится немаленький. Поэтому мы, как обычно, ограничимся экспертной оценкой. Любое мнение, понятное дело, очень субъективно. Однако в силу определённого профессионализма тестирующего аппаратуру эксперта можно считать его квазиобъективным (к тому же, имея определённые навыки, можно вытянуть из "субъективщины" максимум пользы).

Музыка

Для прослушивания музыки мы подавали сигнал по цифре со звуковой карты Aureal SQ Digital и сравнивали ее звучание с таковым у звуковой карты Live! Value и Live! Player 5.1. Воспроизведением занималась активная акустика F&D IHOO 5.1. В качестве тестовых композиций использовалась музыка всех жанров: от классики до попсни, от mp3 128 кбит до фирменных CD-DA. Да-да, не удивляйтесь: mp3 композиции с низким битрейтом — неплохой тестовый материал. Так как сигнал там изначально изгажен несовершенством алгоритмов lossy compression, то любое дальнейшее преобразование резко ухудшает субъективное впечатление от звука. А ведь у пользователей очень часто имеется подобная коллекция музыки на винчестере или на компактах.

Звук DE-005 на музыкальных композициях напомнил мне (в хорошем смысле этого слова) по характеру звучание карты Santa Cruz (если помните, там тоже применены 20-битные кодеки от CS). По сравнению с множеством 18-битных кодеков звуковых карт (Sigmatel, Wolfson), звучащих одинаково плоско и скомкано, 20-битные кодеки от Crystal, конечно же, не обладают заявленной битностью эффективно (и вообще никак ей не обладают, так как по сути однобитные дельта-сигма), но имеют очень приятные достоверно звучащие верха и некоторую прозрачность (у Санты это происходит в ущерб достоверности — джаз и классика противопоказаны). Видимо, это следствие фирменных хитростей качественного восстанавливающего цифрового фильтра. Кстати, на одном сайте злобного немецкого меломана, мастера покритиковать всех производителей и попаять на досуге, я наткнулся на переделку Лайва с заменой штатного Sigmatel-овского кодека на подобный от Crystal Semiconductor. Благодаря единому стандарту AC’97 такая процедура имела успех, а сам автор переделки заверял, что всё потом работало, а характеристики карты немного улучшились. Последняя новость: на Украине были замечаны Live! с кодеком от 4297А — JQ (или наш читатель перепил горилки, или одно из двух). Рваться в бой за такими картами не советую, однако keep in mind, как говорят французы.

Перед началом тестов я был морально готов дать заключение, что "разницу в звучании с мейнстрим звуковухами вы услышите только на дорогих системах", но был весьма озадачен заметной разницей в звучании в лучшую сторону даже на такой недорогой деревянной акустике, как F&D IHOO 5.1. Звук был также заметно лучше, чем у Santa Cruz (с её амбициями на 20-битный звук). Видимо, серия KQ у CS действительно более качественная (у Санты стояли JQ c 14-битными эффективными характеристиками). Да и вчетверо больших размеров кодек, расчитанный на Hi-Fi consumer аппаратуру, сказал своё веское слово. Однако, учитывая цену DE-005, нельзя сказать, чтобы его звучание поражало своей эксклюзивностью. Скорее оно соответствует ожидаемому от данного аппарата уровню качества.

Данный декодер может воспроизводить звуковую дорожку к DVD фильмам в формате Dolby Digital 5.1 и DTS. Для этого не обязательно наличие компьютера. Сигнал можно подать по цифре и со стационарного DVD плеера, и с игровой приставки Sony PS2. На компьютере же требуется либо программный DVD проигрыватель (WinDVD, PowerDVD) и звуковая карта с цифровым интерфейсом (для фильмов подойдёт любая, в т.ч. и Live!), либо аппаратный MPEG2 видеодекодер. Не будут обделены вниманием и любители посмотреть MPEG-4 фильмы: на DE-005 наряду со стерео можно без проблем включить принудительное декодирование Dolby Pro Logic. (Внимание! MP3 дорожка на MPEG4 фильме в конечном итоге преобразуется в PCM stereo, а это красный свет для владельцев Live!) В природе могут встречаться MPEG-4 и с многоканальным звуком. Для их воспроизведения я бы рекомендовал DivX проигрыватель BSPlayer, в котором можно включить режим сквозного прохождения AC3 потока на S/PDIF выход звуковой карты (а также имеется удобный ползуночек custom pan-scan для регулировки "широкоэкранности" изображения).

Качество звучания в фильмах сначала оценивалась на недорогом комплекте домашнего кинотеатра (набор колонок JPW и ресивер Onkyo TX-DS484) через 5.1 аналоговый вход ресивера и сравнивалось с качеством декодирования, выдаваемого последним. Прослушивались фильмы и трейлеры, имеющие кодирование звуковой дорожки в форматах Dolby Pro Logic, Dolby Digital, DTS. На мой слух, DE-005 звучал на подобном материале очень неплохо, заметно лучше, чем 5.1-канальная звуковая карта Live! Player 5.1. И всё же чуда не произошло: качество звука декодера от Jazz не дотянуло до бытового ресивера с 24/96 преобразователями (но и стоящего втрое больше). Если придираться, то обращает на себя внимание немного уплощенная тембральная окраска и менее натуральное звучание в целом. Конечно, с понижением класса усилительно-воспроизводящего оборудования эти отличия будут нивелированы. И для апгрейда бюджетного DD ready ресивера или декодера лишь с Pro Logic-ом на борту данный DD/DTS декодер будет совсем неплохим выбором.

При сравнении с 5.1 звуковыми картами DE-005, несомненно, выигрывает. Возможность тонкой настройки под конкретные колонки, лучшее звучание, пульт ДУ — всё это несомненные плюсы декодера. Огорчает лишь его цена (около $200).

Использовать декодер для игр трудно по причине отсутствия многоканального аналогового или цифрового входа. Кроме того, несовместимость со звуковыми картами Live! в режиме PCM идёт только в минус. Однако если вас не интересует многоканальный звук или вы сможете найти компромисс, подключив тыловой канал по аналоговому выходу, то не будете разочарованы качеством звучания фронтальных спикеров.

Выводы

Данный декодер нельзя назвать находкой. Однако это достаточно интересный претендент на место в компьютерном, а может, и в аудио-видео комплексе или домашнем кинотеатре начального уровня.

"Домашний кинотеатр" и технологии Dolby Laboratories

Все чаще на упаковках видеокассет, компакт-дисков, в титрах художественных фильмов мы встречаем логотипы Dolby Stereo, Dolby Surround и Dolby Digital. Для большинства наших соотечественников значение этих терминов непонятно. Между тем, технологии Dolby открывают нам новый мир электронного звука — звука surround. Многоканальные системы делают звук «пространственным», не связанным с одним или двумя источниками, создают «эффект присутствия». И ощутить этот эффект можно прямо сегодня, и не только в специально оборудованном кинозале, но и в собственной квартире.

История

Впервые успешное коммерческое использование многоканального звука осуществилось в начале 50-х годов в «целлулоидном» кинематографе. Киноиндустрия испытывала серьезные трудности, связанные с появлением стремительным развитием вещательного телевидения. Нужно было как-то привлечь зрителей в кинозалы, для этого требовались качественно новые возможности полноэкранного кино. Именно в это время появились широкоформатные фильмы, и сразу же — фильмы со стереофоническим звуковым сопровождением. Заметим, что термин «стерео» (stereo) привычно употребляется нами для обозначения звука с двумя каналами. В отличие от домашнего аудио и видео, до сих пор использующего двухканальный звук, в кино с самого начала для объемного звучания использовались как минимум 4 звуковых канала. Одними из первых многоканальных звуковых форматов были 4-х канальный CinemaScope (пленка 35 мм) и 6-канальный Todd-AO (пленка 70 мм). Оба формата использовали для каждого канала звука отдельную магнитную дорожку, нанесенную поверх светочувствительного материала пленки.

Первоначально кинозалы были оборудованы несколькими акустическими системами, расположенными фронтально — перед зрителями. Затем добавился еще один звуковой канал, громкоговорители которого размещались в задней части зала — за спинами зрителей. Изначально этот канал получил название effects channel — канал звуковых эффектов, и использовался не постоянно, а только для организации единовременных эффектов (голоса призраков, ангелов, и т. п.). Зачастую канал вообще не использовался: из-за ограниченного места на пленке ширина дорожки для effect channel была меньше, чем для основных каналов, поэтому канал имел ограниченную полосу частот и более ощутимый уровень шума.

В широкоэкранных форматах (70 мм) для всех звуковых каналов предусматривались дорожки с одинаковыми характеристиками, поэтому оказалось возможным использовать канал эффектов постоянно — даже для передачи относительно негромких и продолжительных звуков. Результат превзошел ожидания — пространственное восприятие звука значительно приблизилось к реальному. Так канал эффектов стал пространственным каналом — surround channel, а акустические системы, расположенные в задней части кинозала (а в современных кинозалах — и по бокам) получили название «the surrounds».
Тем временем техника домашнего аудио развивалась и совершенствовалась совершенно независимо от разработок для кино. Первые бытовые аппараты со стереозвуком, появившиеся в 1958 году, имели только два звуковых канала. Это не было обусловлено ни требованиями потребителей, ни рекомендациями разработчиков-профессионалов: просто существующие к тому времени магнитофоны и проигрыватели можно было относительно легко адаптировать только для двухканального звука.

Двухканальный звук создавал гораздо более реальное ощущение пространства, чем монофонический, и при этом мог быть легко реализован в существующей и вновь разрабатываемой аппаратуре. Именно поэтому с тех пор и до сегодняшних дней двухканальный звук для домашней аппаратуры стал нормой. Кинематографисты же продолжали утверждать, что двух каналов недостаточно для создания эффекта реального пространства, необходимы как минимум четыре. Появившееся вскоре двухканальное радиовещание с частотной модуляцией (FM Stereo) окончательно закрепило в сознании слушателей термин stereo за двухканальным звуком, хотя на самом деле он в полной мере таковым не является.

Между тем популярность домашней стереофонической аппаратуры росла, вместе с ней росла и конкуренция среди компаний-производителей. Их инженеры начали серьезно задумываться над качественно новыми возможностями, которые помогли бы осуществить прорыв на рынке. В начале 70-х годов ими активно продвигался четырехканальный формат — квадро. Две дополнительных акустических системы устанавливались в дальних углах комнаты, за спиной у слушателя. Однако практически все существующие на этот момент системы предусматривали два звуковых канала, и адаптировать их для четырех раздельных каналов не представлялось возможным. Поэтому были разработаны несколько различных технологий, так или иначе позволяющие передать информацию четырех звуковых каналов, используя два физических канала. Большинство разработок использовали матричную технологию. Суть их состояла в том, что сигналы дополнительных каналов, предварительно сдвинутые по фазе на 90 или 180 градусов, суммировались с сигналами основных каналов. Аппаратура квадро не получила ожидаемого распространения. С одной стороны, существование несколько несовместимых технологий приводило в недоумение покупателя. С другой стороны, производители так и не смогли прийти к единому формату.

Все последующее десятилетие технологии для домашнего стерео и для звука в кино совершенствовались разными, независимыми путями.

В середине 1970-х Dolby Laboratories разработала технологию объемного звучания для кинопленок формата 35 мм, получившую впоследствии название Dolby Stereo. В отличие от предыдущих систем звука, использующих в качестве носителей звука магнитные дорожки, новая технология предполагала использование оптических дорожек (фото-дорожек) и фотоэлементов вместо магнитных головок. Кинопленки с такими дорожками существовали еще на заре кинематографа, в 30-х годах. На пленке размещалась всего одна дорожка и традиционно она использовалась для передачи монофонического звука. Чтобы обеспечить совместимость стереофонической пленки с монофоническими проекторами, необходимо было разместить две стерео дорожки на том же пространстве, которое раньше занимала одна. Эксперименты показали, что это возможно, если звуковой сигнал перед записью обработать процессором Dolby A-type Noise Reduction. Однако разместить на этом же пространстве более двух звуковых дорожек оказалось невозможным: даже с использованием шумопонижения Dolby уровень шума увеличивался до неприемлемых значений.

Экраны кинозалов к 80-м годам стали огромными. Кроме традиционных правой и левой акустических систем потребовалась третья, центральная, чтобы обеспечить пространственное восприятие для зрителей, сидящих не в центральной части зала. Кроме того, в киноиндустрии термины «stereo» и «surround» с самого начала были синонимами. Следовательно, для кинозала, анонсирующего стереозвук, обязательно требовался четвертый канал — surround channel. Так сформировалась традиционная схема объемного звука в кино: четыре канала — левый (Left, L), правый (Right, R), центральный (Center, C) и пространственный (Surround, S). В распоряжении разработчиков было только два физических канала, в которых необходимо было передать четыре.

Приемлемым решением оказалась матричная технология, первоначально разработанная для домашних систем квадро. Принципиальных изменения было внесено два. Первое — расположение акустических систем и, следовательно, назначение каналов соответствовали теперь уже традиционной схеме для кинематографа — L,C,R,S. Второе — была серьезно усовершенствована схема аналогового декодера (процессора), в нем были реализованы более интеллектуальные алгоритмы. Так появилась технология Dolby Surround.

Сегодня формат Dolby Stereo Optical является стандартом пространственного звука для полноэкранного кино. Он используется повсеместно, процессорами Dolby оборудованы десятки тысяч кинотеатров во всем мире. Даже теперь, с появлением цифрового формата Dolby Digital, на кинопленках остаются две аналоговых оптических дорожки Dolby Surround — для обеспечения совместимости со всеми существующими проекторами.

В начале 1970-х годов появились первые кассетные видеомагнитофоны. Изначально они были предназначены для записи и последующего просмотра передач вещательного телевидения, которые пользователь почему-либо не мог посмотреть в реальном времени. Однако вскоре им нашлось более популярное применение — просмотр дома художественных фильмов, заранее записанных в тиражной студии. Если развитие вещательного телевидения в 50-х — 60-х годах привело к упадку кинематографа, то появление видеокассеты, напротив, способствовало его небывалому расцвету. Художественные фильмы, демонстрировавшиеся ранее только в кинотеатрах, теперь можно было смотреть дома. Даже те ленты, которые в кинопрокате были убыточными, на кассетах распродавались весьма успешно. Это явление получило впоследствии название «революции видео» (video revolution). Видеокассета — не единственная причина революции видео. В эти же годы появилось и стремительно развивалось кабельное телевидение. Кабельные операторы предлагали зрителям гораздо больше каналов, чем их можно было принять в эфире. Каналы надо было чем-то заполнять, поэтому, опять же, рос спрос на художественные ленты. Вскоре появился лазерный видеодиск — CD Video, обеспечивший невиданное до того качество изображения и звука. Производители телевизионных приемников внедрили в свою продукцию принципиально новые типы кинескопов с высокой разрешающей способностью, яркостью и верностью цветопередачи. Телевидение более не ограничивалось эфирным приемом — появилось несколько альтернативных источников телевизионных программ. Так «телевидение» превратилось в «видео», а телевизор — в видеомонитор.

К началу революции видео обыватели уже познали вкус качественного объемного звука. К этому времени уже широко использовались магнитофоны и FM stereo тюнеры с высококачественным двухканальным звуком. В кинотеатрах зрители могли оценить звук в формате Dolby Stereo Optical.

Первые видеокассеты предполагали только монофонический звук посредственного качества, однако вскоре начали тиражироваться кассеты с двухканальным звуком. Сначала использовались просто раздельные звуковые дорожки, затем технология Hi-Fi. Лазерные диски с самого начала выпускались с двухканальным стереозвуком высокого качества.
Вскоре и большинство стандартов вещательного телевидения были адаптированы для передачи видео с двухканальным звуковым сопровождением в эфире и в кабеле. Так популярный двухканальный формат звука стал тривиальной опцией домашнего видео.

Первыми на рынке появились простые декодеры Dolby Surround, которые позволяли на домашней аппаратуре выделить и прослушать третий, пространственный канал — surround channel. Впоследствии был разработан более интеллектуальный декодер, Dolby Surround Pro Logic, который выделял и центральный канал — center channel. Получился «домашний кинотеатр» — комплекс аппаратуры для высококачественного воспроизведения звука и видео с декодером Dolby Pro Logic Surround Sound.

В отличие от аппаратуры квадро, аппаратура Dolby Surround производилась и производится в массовых масштабах и постоянно совершенствуется. Во-первых, технология Dolby Pro Logic удачно совмещает оптимальную конфигурацию пространственных каналов (R, L, C, S) с возможностями записи и передачи (два физических канала), которыми обладает практически вся бытовая аппаратура. Во-вторых, возможности и качество Dolby Pro Logic отвечают актуальным требованиям современного пользователя. И, в-третьих, используются единые стандарты на аппаратные и программные средства, которые разработаны и поддерживаются одной организацией — Dolby Laboratories.

Сегодня в Dolby Surround кодируется звуковое сопровождение вещательного телевидения, причем не только художественных фильмов, но музыкальных, спортивных передач и даже новостей. Dolby Surround используется и в областях, не связанных с видео — например, звукозаписывающие компании Delos, RCA Victor/BMG Classic, Concord Jazz выпустили на рынок CD и аудиокассеты с музыкальными записями в Dolby. Многими разработчиками ведутся успешные эксперименты по внедрению Dolby Surround в видеоигры и другие мультимедийные приложения. Другими словами, системы объемного звука Surround Sound стали традиционными не только в кинотеатрах и в домашней аудио-видео аппаратуре, но и в компьютерах.

Кодер Dolby Surround

Сразу оговоримся: система не предназначена для передачи четырех независимых сигналов звука, каждый из которых надо прослушивать раздельно (например, звука одной ТВ программы на разных языках). В этом случае развязка между двумя любыми каналами должна была бы быть максимальной, а амплитуды и фазы сигналов могли бы быть совершенно не связаны между собой. Напротив, задача Dolby Surround — передать четыре канала звука (soundtrack), которые будут прослушиваться одновременно и при этом воссоздавать в сознании слушателя пространственную звуковую картину (soundfield). Эта картина составляется из нескольких звуковых образов (sound images) — звуков, которые слушатель воспринимает связанными со зрительными образами на экране. Звуковой образ характеризуется не только содержанием и мощностью звука, но и направлением в пространстве.

Читайте также:  Плохое качество интернет соединения

На входе кодера Dolby Surround присутствуют сигналы четырех каналов — L, C, R и S, а на выходах — два канала Lt (left-total) и Rt (right-total). Слово «total» (общий) означает, что каналы содержат не только «свой» сигнал (левый и правый), но и кодированные сигналы других каналов — C и S. Функциональная схема кодера показана на рисунке.

Сигналы каналов L и R передаются на выходы Lt и Rt без каких-либо изменений. Сигнал канала С делится поровну и складывается с сигналами каналов Lt и Rt. Предварительно сигнал С ослабляется на 3 дБ (чтобы сохранить неизменной акустическую мощность сигнала после сложения его «половинок» в матрице декодера). Сигнал канала S также ослабляется на 3 дБ, но, кроме того, перед сложением с сигналами Lt и Rt он подвергается следующим преобразованиям:

  • Полоса частот ограничивается полосовым фильтром (BPF) от 100 Гц до 7 кГц
  • Сигнал обрабатывается шумоподавителем — процессором Dolby B-type Noise Reduction
  • Сигнал S сдвигается по фазе на +90 и -90 градусов, таким образом, составляющие сигнала S, предназначенные для сложения с Lt и Rt, оказываются в противофазе друг с другом.

Совершенно ясно, что сигналы L и R не влияют друг на друга, они совершенно независимы. На первый взгляд не столь очевидно, но факт — между сигналами C и S развязка теоретически также идеальная. Действительно: в декодере сигнал S получается как разность сигналов Lt и Rt. Но в этих сигналах присутствуют совершенно одинаковые компоненты сигнала С, которые при вычитании взаимно компенсируются. Напротив, сигнал C выделяется декодером, как сумма Lt и Rt. Так как компоненты сигнала S, присутствующие в этих сигналах, находятся в противофазе, при сложении они также взаимно компенсируются.

Такое кодирование позволяет передать сигналы S и C с высокой степенью развязки при одном условии: если амплитудные и фазовые характеристики физических каналов, по которым передаются сигналы Lt и Rt, абсолютно идентичны. Если имеется некоторый дисбаланс между каналами, развязка уменьшается. Например, если компоненты сигнала С в каналах Rt и Lt из-за разных характеристик каналов передачи окажутся неодинаковыми, произойдет нежелательное проникновение (crosstalk) части сигнала С в канал S.

Из описания кодера понятно, что кодирование реализуется простыми аналоговыми методами. Сигнал, кодированный в Dolby Surround, не содержит каких — либо управляющих сигналов или инструкций для декодера. По своим электрическим характеристикам он ничем не отличается от обычного двухканального сигнала стерео, и опознать кодированный сигнал простыми «аппаратными» методами (например, с помощью осциллографа или анализатора спектра) невозможно.

Представим себе, что сигнал, кодированный в Dolby Surround, прослушивается на обычной стереофонической аппаратуре, без декодера Surround. Сигнал Lt поступает на акустическую систему левого канала, сигнал Rt — на систему правого. При записи двухканального звука сигнал от источника, расположенного у левого микрофона, поступает преимущественно в левый канал, от источника, расположенного у правого микрофона — преимущественно в правый канал. Если источник равно удален от левого и правого микрофонов, его сигнал делится поровну между правым и левым каналами. В кодере Dolby Surround сигнал С делится между каналами Lt и Rt именно таким образом, но не на акустическом, а на электрическом уровне. Поэтому при прослушивании на две акустические системы L и R звук канала С воспринимается, как сигнал виртуальной акустической системы, расположенной между реальными системами L и R. Кроме сигнала С, в каналах Lt и Rt присутствуют компоненты сигнала S, но они находятся в противофазе, и акустические сигналы, соответствующие этим компонентам, компенсируются в пространстве между акустическими системами. Поэтому звук канала Surround воспринимается как едва заметный, «призрачный» звук (phantom sound), витающий где-то между акустическими системами L и R. Таким образом, сигнал Dolby Surround совместим с любой аппаратурой стерео, как с декодером surround, так и без него.

Пассивный декодер Dolby Surround

Простейший декодер Surround выделяет только один дополнительный канал — канал S. Функциональная схема декодера показана на рисунке. Сигнал Lt без каких-либо изменений поступает на выход L декодера. Сигнал Rt таким же образом поступает на выход декодера R. Сигналы Lt и Rt содержат «половинки» сигнала центрального канала С, которые создают виртуальную акустическую систему между реальными акустическими системами L и R. Узел вычитания L-R выделяет сигнал surround, который поступает на отдельную акустическую систему. Компоненты сигнала S воспроизводятся также акустическими системами R и L, но, так как они в противофазе, слушателем не воспринимаются. Так как основу декодера составляет простой дифференциальный усилитель, выполняющий операцию вычитания L-R, такой декодер получил название «пассивного декодера».

На рисунке показаны взаимные развязки (separation) между каналами простейшего декодера Диаметральное расположение каналов на схеме относится только к электрическим сигналам. Реальное расположение акустических систем иное — системы трех каналов расположены в одной фронтальной плоскости, а системы четвертого канала — по бокам сзади слушателя. Заметим, что акустическая система С — виртуальная, ее сигнал формируется пространственно акустическими системами правого и левого каналов. Поэтому для такого декодера очень важно положение слушателя относительно акустических систем L и R и- в идеальном случае он должен быть равно удален от них. Понятно, что развязка между соседними каналами (L и C; C и R; R и S; S и L) не может быть более 3 дБ. Однако субъективно она воспринимается иначе.

На рисунке показана схема развязок пассивного декодера, построенная по субъективным ощущениям слушателей. Если на входе кодера присутствует только сигнал левого канала, он воспроизводится одновременно громкоговорителями левого канала и канала surround — в правом канале звука нет. То же самое происходит, если на входе только сигнал правого канала. Если на входе только сигнал центрального канала, он воспроизводится громкоговорителями левого и правого каналов, при этом пространственно формируется виртуальный громкоговоритель канала С. Таким образом, даже простейший пассивный декодер обеспечивает восприятие сигналов трех фронтальных каналов — L, R и C с идеальной развязкой между ними. Это не удивительно — этот же психоакустический эффект лежит в основе двухканального стерео. Именно поэтому слушатель стереосистемы старается разместить громкоговорители двух каналов как можно более точно — на равном расстоянии прямо перед собой. Для четвертого канала достаточная развязка не обеспечивается.

В том, что часть сигнала surround проникает в левый и правый каналы, нет большой беды. Во-первых, слушатель ожидает, что все звуки исходят, прежде всего, со стороны фронта, так как вызваны действиями, происходящими на экране. Во-вторых, звук, передаваемый в канале surround, обычно не связывается с каким-то конкретным источником. Например, мы видим на экране вспышку молнии, а гром, шум дождя и ветра мы слышим отовсюду — со всех направлений сразу.

Гораздо хуже обратное явление — проникновение сигналов L и R в канал surround. Разумеется, технологией surround предполагается, что акустические системы всех каналов установлены в помещении конечного объема и пространственное сложение всех сигналов неизбежно. Это вовсе не значит, что можно пренебречь слабой развязкой между фронтальными каналами и surround.Действительно, если источник звука расположен на разных расстояниях от микрофонов L и R, уровень сигналов в этих каналах будет различным. В результате на выходе дифференциального усилителя кроме сигнала surround неизбежно будет присутствовать разностный сигнал (L-R). Эксперименты показали, что прослушивание сигналов фронтальных каналов в громкоговорителях surround, особенно речи, в большой степени портит впечатления от саундтрека. Для того чтобы обеспечить развязку центральных каналов и канала surround, в реальном пассивном декодере используются дополнительные преобразования:

  • Временная задержка (около 10 миллисекунд) устраняет так называемый эффект Хааса (Haas effect). Если слушатель располагается ближе к акустическим системам Surround, чем к системам фронтальных каналов, он сперва слышит компоненты сигналов L и R, проникшие в канал surround, и только затем эти же сигналы, излученные громкоговорителями фронтальных систем. Несмотря на то, что мощность звука на фронтальном направлении больше, из-за временного опережения звуковой образ в сознании слушателя связывается с направлением тыла. Задержка гарантирует, что звук фронтальных каналов достигнет слушателя раньше, чем тот же звук, попавший в канал surround.
  • ФНЧ 7 кГц используется по нескольким причинам. Основная из них: если источник звука смещен вправо или в лево от центра, то чем выше частота звука, тем выше амплитуда сигнала, проникающего в канал surround. Это естественно, так как при одинаковой геометрической разности хода разность фаз зависит от частоты, а при одинаковой амплитуде L и R амплитуда разностного сигнала L-R (т. е. сигнала, проникающего в канал S) определяется только разностью фаз. Поэтому на более высоких частотах труднее добиться эффективного разделения каналов. Вторая причина: чем выше частота звука, тем более точно слушателем определяется направление на его источник (тем острее «диаграмма направленности» ушей). Исключение высокочастотной составляющей «размазывает» звуковые образы в канале surround, благодаря этому слушатели, сидящие рядом с акустическими системами surround, не связывают звуки в этом канале с направлением на громкоговорители.
  • Система шумопонижения Dolby Noise Reduction типа «В» используется для подавления проникающих сигналов каналов L и R, если их уровни значительно ниже уровня сигнала surround.

Как видно из вышесказанного, технологии Dolby Surround используют особенности восприятия звуков человеком — психоакустические эффекты.

Активный декодер Dolby Surround Pro Logic

Пассивный декодер обеспечивает высокую степень воспринимаемой развязки между фронтальными каналами, но только для слушателей, равноудаленных от акустических систем. Кроме того, несмотря на специальную обработку сигнала surround, в пассивном декодере невозможно добиться полного разделения сигналов surround и R/L. Использование пассивных декодеров ограничено, поскольку они не способны обеспечить корректное восприятие для любого положения слушателя в зале.

Активные декодеры предполагают пространственную фокусировку (Directional Enhancement)* (*автор не уверен в точности перевода) звуковых образов. Этим термином обозначается любая технология, используемая для устранения проникновения сигналов одного канала в другой (crosstalk) и основанная на изменении выходных сигналов декодера. Активный декодер представляет собой комбинацию пассивного декодера и регулирующей цепи (enhancement circuit). Чтобы понять сам принцип, рассмотрим простейшую технику активного декодирования — регулировку усиления каналов (gain riding). На рисунке 6 показана функциональная схема активного декодера. На каждом выходе декодера установлен усилитель, управляемый напряжением (Voltage Controlled Amplifier, VCA).

Для примера возьмем случай, когда источник звука — единственный, и он расположен непосредственно у микрофона центрального канала С. Из рисунка 4 видно, что пассивный декодер передаст сигнал центрального канала в выходной канал С, а также и в каналы R и L с ослаблением всего 3 дБ. Управляющая цепь активного декодера определяет, в каких каналах необходимо уменьшить усиление, чтобы подавить проникающие сигналы соседних каналов до необходимого уровня. В данном примере декодеру необходимо уменьшить усиление в каналах L и R, оставив слышимым сигнал канала С. Таким же образом можно развязать выход левого канала, уменьшив усиление в каналах C и S, когда на входе декодера присутствует только сигнал Lt. Фактически сигнал может приходить с любого направления в пределах всех 360 градусов, изменяя усиление каналов в определенной пропорции, можно достичь достаточной степени.

Таким «прямым» методом проблема решается только для единственного звукового образа. Реальный саундтрек содержит звуки нескольких независимых источников. Рассмотрим случай, когда речь звучит на фоне музыки. Музыка должна воспроизводиться акустическими системами левого и правого каналов, а речь — только системой центрального канала. Пассивный декодер с такой задачей не справится вообще. Речь будет воспроизводиться как системой центрального канала, так и системами левого и правого каналов. Стереофоническая музыка будет воспроизводиться системами L и R, кроме того, суммарный сигнал L+R будет прослушиваться через систему С, а разностный L-R — через систему S.
Полагаем, что активный декодер считает речь доминирующим звуковым образом (dominant sound), и уменьшает усиление каналов L и R, чтобы сфокусировать этот образ в направлении С. Но при этом теряется стереофоническая музыка, остается только монофонический звук суммы (L+R) в канале С и «фантомный» звук разности (L-R) в канале S. Если говорящие герои замолкают, декодер восстанавливает усиление каналов L и R, и музыка становится слышимой и наоборот, при возобновлении речи музыка пропадает. Такое явление «качания» (pumping) мощности не доминирующих звуковых образов в зависимости от мощности доминирующего хорошо ощутимо.

Другой способ избавиться от проникновения речевого сигнала в левый и правый каналы показан на рисунке. Если взять сигнал правого канала, инвертировать его полярность и сложить с выходным сигналом левого канала — компоненты сигнала С в левом и правом каналах окажутся противофазными и взаимно компенсируются, таким образом, в канал L компоненты сигнала С не попадут.

Принцип взаимной компенсации (cancellation concept) — основной принцип активного декодирования и в том или ином виде используется во всех реальных активных декодерах.

После исключения сигнала центрального мощность звука в левом канале не уменьшается, часть сигнала левого канала заменяется инвертированным сигналом правого канала. Кроме того, в центральном канале по-прежнему прослушивается суммарный сигнал L+R. В результате доминирующий звуковой образ (речь в канале С) фокусируется в направлении акустической системы С, а образы, соответствующие направлениям R и L, наоборот, «размазываются» в пространстве. Декодером используется один из принципов психоакустики, принцип маскирования (signal masking concept): воздействие доминирующего звукового образа временно снижает способность слушателя определять направления на другие звуковые образы. Так как мощность звуков, соответствующих этим образам, остается неизменной, «качание» (модуляция) этих звуков не наблюдается. В этом заключается другой принцип психоакустики — принцип постоянства мощности (constant-power concept). Выполняя принцип постоянства мощности в сочетании с активной взаимной компенсацией только в те моменты, когда требуется передача точного направления на звуковой образ, можно эффективно скрыть факт перераспределения мощности не доминирующих звуков.

В примере мы предполагали, что громкость речи намного выше громкости музыки, поэтому сигнал речи используется, как управляющий, сигнал музыки — как управляемый. В реальности разница уровней подобных сигналов может быть менее значительной. Если два разных звука близки по уровню, один из них становится маскирующим для компонентов другого, попавших не в «свои» каналы и наоборот, и требования к степени развязки снижаются. В таком случае требуется меньшая степень активной компенсации, и, соответственно, меньшая степень перераспределения не доминирующих сигналов по направлению.

Иногда желательно вообще исключить регулировку усиления, сделав декодер «пассивным». Например, звуки дождя или ветра воспринимаются слушателем на подсознательном уровне. Они не связываются с конкретным источником и могут воспроизводиться всеми громкоговорителями одновременно. В этом случае не требуется пространственной фокусировки звука, следовательно, и активного декодирования.
Крайнее проявление доминирования: все присутствующие на саундтреке звуки в данный момент связаны с одним направлением. Если сигнал обрабатывается пассивным декодером, из-за перетекания части мощности сигнала в соседние каналы возникает ошибка направления. Так как звуковой образ один, то в сигнале нет других звуков, способных маскировать эту ошибку. Таким образом, если доминирующий звуковой образ — единственный звуковой образ, перераспределение мощности по направлению становится особенно заметным. Но именно при этом условии легче всего компенсировать проникновение сигнала в другие каналы, используя технику компенсации. Так как сигналов с других направлений нет, нет и эффекта модуляции их мощности.

Другой крайний случай: два или более звуковых образа присутствуют одновременно на разных направлениях и имеют примерно одинаковую мощность. В этом случае способность слушателя к определению направления на образы притупляется, поэтому технику компенсации можно не использовать или использовать не в полной мере.

Чтобы обеспечить эффективное декодирование для обоих случаев, декодер Pro Logic автоматически выбирает один из режимов декодирования, «быстрый» или «медленный». «Быстрый» режим используется, если доминирующий звуковой образ намного мощнее других образов. Если такие образы возникают на разных направлениях последовательно во времени, декодер должен последовательно воспроизвести их на соответствующих направлениях. В любой момент времени декодер регулирует усиление выходов, исходя из наличия одного источника доминирующего звука, но в течение некоторого времени все источники последовательно воспринимаются раздельно. Для этого необходимо, чтобы время реакции управляющей цепи декодера на изменение входных сигналов было минимальным. Второй режим, «медленный», включается декодером, если мощности разных образов отличаются незначительно. В «медленном» режиме декодер отслеживает изменения входных сигналов с большей задержкой. В таких условиях маскирование проявляется слабо, поэтому, если декодер продолжит работу в «быстром» режиме, модуляция мощности не доминирующих образов станет заметной.

По определению, в каждый момент времени может существовать только один доминирующий образ, и ему соответствует единственное направление. Декодеру необходимо в любой момент времени иметь информацию о точном направлении на доминирующий образ, независимо от того, как быстро меняется пространственная звуковая картинка. Анализируя две пары электрических сигналов, соответствующих ортогональным осям декодера (левый-правый каналы, центральный канал-surround) можно однозначно идентифицировать любое направление в пространстве.

На рисунке изображена система координат. Оси «левый-правый канал» соответствует ось Х, оси «центр-surround» — ось Y. Если на осях отложить значения отношений амплитуд одного и того же сигнала в соответствующих каналах, по двум проекциям можно построить вектор, полностью определяющий доминирующий звуковой образ в данный момент времени. Угол вектора относительно оси Х определяет направление на источник звука (encoded angle), длина вектора — мощность звука.

Основой декодера Pro Logic является адаптивная матрица Pro Logic. В адаптивной матрице существуют два параллельных канала: канал прохождения входных сигналов Lt и Rt к суммирующей цепи и сложный канал управления. Большая часть электронных компонентов декодера используются для анализа входных сигналов и генерации сигналов управления, и относительно небольшая их часть занята собственно в обработке сигнала.

Главная задача управляющей цепи — определить параметры вектора доминирующего звукового образа. Сначала входные сигналы декодера нормируются, чтобы исключить ошибки, связанные с различием характеристик каналов передачи. Полосовой фильтр отсекает низкочастотные составляющие, не несущие информацию о направлении, и высокочастотные составляющие, и фазы которых сильно зависят от фазовых характеристик физических каналов.
Вторым этапом определяются отношения амплитуд пар сигналов, соответствующих осям декодера. Для этого четыре сигнала Lt, Rt, (Lt-Rt) и (Lt+Rt) детектируются амплитудными детекторами, полученные огибающие подаются на входы дифференциальных усилителей с логарифмической характеристикой. На выходах двух дифференциальных усилителей выделяются два ортогональных управляющих сигнала, пропорциональные разности логарифмов от амплитуд, т. е. пропорциональные отношению самих амплитуд. Хотя управляющих сигнала всего два, каждый из них биполярный — он может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Например, если сигнал на выходе дифференциального усилителя оси «левый-правый каналы» положителен, доминирующий образ расположен слева от оси «центр-surround», если этот сигнал отрицателен, образ расположен справа от оси «центр — surround». Если сигнал нулевой, доминирования по сои «левый-правый» в данный момент нет.

Мгновенное значение управляющих сигналов постоянно сравнивается с пороговым значением, чтобы определить степень доминирования по той или иной оси в данный момент. Если сигнал хотя бы одной оси превышает пороговое значение, управляющая цепь переключает тракты обеих осей по принципу «ИЛИ» в «быстрый» режим.

Преобразователи полярности делают из двух биполярных сигналов четыре униполярных управляющих сигнала — El, Er, Ec и Es. Теперь вектор доминирующего образа представлен четырьмя электрическими сигналами, которые можно использовать для управления компенсирующими регулируемыми усилителями (VCA). Имеем: на входе сигнала — два входных сигнала Lt и Rt, на входе управления — четыре управляющих сигнала El, Er, Ec и Es. Получаем матрицу из восьми VCA и восемь выходных сигналов ElL, ElR, ErL, ErR, EcL, EcR, EsL и EsR. Вместе со входными сигналами Lt и Rt получается десять сигналов. Для получения выходных сигналов декодера четыре комбинирующих цепи суммируют и вычитают все десять сигналов с определенными весовыми коэффициентами. Выбор амплитуды и полярности каждого из сорока сигналов на входах комбинирующих цепей обеспечивает точную передачу направления на доминирующий образ, перераспределение мощности не доминирующих сигналов по направлению и сохранение мощности каждого звукового образа постоянной.

Декодер Dolby Surround Pro Logic — II

Pro Logic II — активный декодер Dolby Surround следующего поколения. Он также использует пространственную фокусировку, но реализован принципиально другими методами. Новый декодер получился намного проще и при этом эффективнее.

Вспомним: задача декодера — предотвратить проникновение сигналов L и R в канал S, независимо от того, где находится источник сигнала — точно между микрофонами L и R, смещен от центра в ту или иную сторону или вообще находится непосредственно рядом с микрофоном одного из каналов. Например, если герои ведут диалог между микрофонами каналов R и C (права от центра), то уровень сигнала в каналах C и R будет одинаковым. В этом случае часть сигнала неизбежно проникнет на выход S пассивного декодера, так как уровень в канале L ниже, чем в канале R, и при вычитании одного сигнала из другого результат не будет нулевым.

Чтобы полностью компенсировать сигналы L и R на входах декодера surround, необходимо перед подачей на сумматор выровнять их уровни. Для этого между входами Lt и Rt и входами сумматора устанавливаются два регулируемых усилителя (VCA). Усиление VCA двух каналов изменяется одним и тем же управляющим сигналом, но в разной полярности. Если увеличивается усиление одного VCA, усиление второго уменьшается. Если такую регулировку осуществлять достаточно точно и достаточно синхронно с изменениями самого сигнала, можно полностью подавить разностный сигнал каналов Lt и Rt в канале Surround.

Чтобы автоматически отследить изменения входных сигналов, используется специальная цепь отрицательной обратной связи (feedback servo circuit). Выходные сигналы обоих VCA поступают на амплитудные детекторы (Full-Wave Rectifier, FWR), которые выделяют огибающую звуковых сигналов. Сигналы постоянного тока, пропорциональные амплитудам сигналов L и R, сравниваются дифференциальным усилителем. Сигнал с выхода усилителя, пропорциональный разности амплитуд, используется для управления VCA.На рисунке 11 показана только одна ось декодера (ось «левый -правый»). Вторая пара VCA с такой же управляющей цепью выравнивает уровни сигналов суммы L+R (фронтальный) и разности L-R (тыловой) для подавления сигналов С и S в каналах R и L (ось «центр — surround»). Сигнал центрального канала С получается сложением (вместо вычитания) двух сигналов Lt и Rt, выровненных по уровню усилителями VCA. Благодаря использованию управляющих цепей с обратными связями, декодер Pro Logic II приобрел следующие преимущества:

  • Простыми и дешевыми аппаратными средствами достигается более эффективная компенсация противофазных сигналов в выходной матрице, и, как результат, высокая степень развязки между каналами разных осей.
  • В декодере Pro Logic обе оси контролируются единой переключающей цепью «быстро/медленно». Если хотя бы по одной оси существует значительное доминирование, переключающая цепь переводит обе оси в «быстрый» режим, принудительно изменяя постоянную времени управляющих цепей VCA. Только при условии, что в обеих осях амплитуды сигналов примерно одинаковы, обе они переходят в «медленный» режим. В декодере Pro Logic II две оси функционируют независимо друг от друга, поэтому их управляющие цепи сами «решают», насколько быстро необходимо изменять усиление VCA, анализируя только собственные сигналы. Кроме того, постоянная времени управляющей цепи в декодерах Pro Logic II изменяется непрерывно, тогда как в Pro Logic предусмотрено только два фиксированных значения.

В таблице приведены основные отличия декодера Pro Logic II от декодера Pro Logic.

Характеристика Pro Logic Pro Logic II
Источники сигнала Программы в Dolby Surround Программы в Dolby Surround
Обычные стерео программы
Режимы работы 3/1 «полный» surround 3/2 «полный» surround
2/1 surround with phantom center — surround с «виртуальным» центральным каналом 2/2 surround with phantom center — surround с «виртуальным» центральным каналом
3/0 стерео с центральным каналом 3/0 стерео с центральным каналом
3/1 with filtered surround — режим эмуляции surround для сигналов обычного стерео
Полоса пропускания канала Surround 7 кГц Не ограниченная
Режим панорамы нет есть
Регулировка глубины нет есть
Регулировка ширины нет есть

Декодер Pro Logic II может быть использован как универсальный декодер не только для фильмов, но и для других звуковых записей в Dolby Surround. Он идеально подходит для простой и недорогой бытовой аппаратуры. Именно поэтому в декодер Pro Logic II, кроме «штатного» режима Movie, был добавлен «пользовательский» режимы работы — Music. В таблице приведены сравнительные характеристики для двух режимов работы декодера Pro Logic-II и декодера Pro Logic.

Характеристика/режим Pro Logic Movie Music
Частотный фильтр в канале surround ФНЧ 7 кГц Нет. Ступенчатый ФВЧ
Временная задержка в канале surround Да Да Нет
Режим панорамы Нет Нет Польз.
Регулировка глубины Нет Нет Польз.
Регулировка ширины Нет Нет Польз.
Режим автобаланса Да Да Нет

Известно, что характеристики звука на саундтреках фильмов и на музыкальных записях отличаются. Главное отличие в том, что саундтрек пишется на калиброванной аппаратуре Dolby, поэтому при прослушивании через калиброванный декодер точность воспроизведения гарантируется. При записи музыки, как правило, не используется аппаратура Dolby Surround, поэтому невозможно предугадать, как конкретная запись будет воспроизводиться декодером. Поэтому режим Movie декодера Pro Logic II имеет фиксированные параметры, а режим Music, напротив, предполагает несколько настроек пользователя. Эти настройки могут быть использованы в любой аппаратуре с декодером Pro Logic II, но особенно они актуальны в автомобильной акустике, где положение акустических систем фиксировано, а положение «основного» слушателя может изменяться.

  • Регулировка глубины. Позволяет виртуально перемещать положение слушателя в направлении фронт-тыл. С помощью этой настройки можно добиться оптимального баланса между фронтальными каналами и surround для каждой музыкальной записи.
  • Регулировка положения центра и ширины стереобазы. С помощью этой настройки пользователь может сконфигурировать декодер таким образом, что звук, соответствующий центральному положению звукового образа, будет прослушиваться только в акустической системе центрального канала, только в системах левого и правого каналов (виртуальный центральный канал) или во всех трех системах с любой комбинацией уровней. Таким образом можно изменять баланс трех фронтальных каналов для оптимального прослушивания, например, водителем и пассажиром автомобиля. В домашней системе можно таким изменять ширину стереобазы — расстояния между акустическими системами фронтальных каналов, не перемещая сами системы.
  • Режим панорамы. В этом режиме создается впечатление «звучания со всех сторон сразу». Такой эффект достигается использованием естественного отражения акустической энергии систем surround от боковых стен помещения.

В режиме Music предусмотрен ступенчатый фильтр высоких частот в канале surround. Он обеспечивает более верное, реалистичное восприятие звука. Благодаря фильтру устраняются искажения на высоких частотах, связанные с многократными отражениями от стен и поглощением звука в элементах интерьера. Временная задержка канала surround в режиме Music не нужна, т. к. звуковые образы не обязательно должны восприниматься слушателем преимущественно на фронтальных направлениях. И, наконец, в режиме Music отключается автоматический баланс, потому что музыканты и певцы иногда намеренно вносят дисбаланс каналов.

Цифровые технологии: Dolby Digital, Dolby Digital EX и Dolby-E.

В конце 1980-х, на волне возобновившегося интереса к кино, Dolby Laboratories разработала цифровую технологию записи и воспроизведения многоканального звука для 35мм целлулоидной пленки. Несколько аналоговых сигналов звука преобразовывались в цифровой поток, который затем подвергался информационному сжатию по алгоритму Dolby AC-3. Было использовано весьма оригинальное решение. Так как к этому времени огромное число существующих проекторов использовали двухканальный стерео или аналоговую систему Dolby Pro Logic, две аналоговых оптических дорожки на ленте необходимо было сохранить. Цифровая информация была размещена на «нерабочей» части пленки — между окошками перфорации. Система использовала шесть каналов звука, поэтому получила наименование «Dolby Digital 5.1».

«5.1» предполагает 5 полноценных каналов звука, в полном диапазоне — левый, правый, центральный, пространственный правый (Right Surround, RS), пространственный левый (Left Surround, LS) — плюс шестой канал с ограниченной полосой частот. Этот канал получил название канала низкочастотных звуковых эффектов (Low Frequency Effects, LFE). Акустическая система канала LFE (для нее также распространено название — Subwoofer) располагается перед экраном кинозала, между системами каналов L и C. Для канала LFE требовалась полоса частот примерно в 10 раз меньшая, чем для 5 основных каналов. Отсюда обозначение, соответствующее шестому каналу » .1″ (одна десятая). Первое коммерческое использование систем Dolby Digital состоялось в кинотеатрах в 1992 году, и на сегодняшний день этот формат звука используется не только в кино, но в цифровом вещательном телевидении (спутниковом и кабельном), в DVD и множестве мультимедийных приложений.

Появление Dolby Digital практически уравняло возможности кинозала и «домашнего кинотеатра». Так же, как в настоящем кинотеатре, в домашнем кинотеатре с Dolby Digital реализуются шесть каналов — L, C, R, LS, RS и LFE. Если в аналоговой системе Dolby Surround использовался только один канал surround с ограниченной полосой частот (как правило, для его воспроизведения используются две акустических системы, синфазно излучающие один и тот же сигнал), то Dolby Digital предоставляет пользователю два раздельных канала surround с такой же полосой частот, как у трех фронтальных каналов. Благодаря такому набору, системы с Dolby Digital создают наиболее реалистичные ощущения и позволяют использовать сложные пространственные эффектов.

Читайте также:  Разрешить просмотр в гостевом режиме что это

Другое важное достоинство технологии Dolby Digital — масштабируемость аппаратуры. В рамках одной технологии производится целый ряд аппаратно и программно совместимых декодеров. В декодерах высшего уровня возможности Dolby Digital реализованы полностью — на выходе декодера шесть звуковых каналов по схеме «5» или «5.1» — L, C, R, LS, RS, (LFE — если имеется subwoofer — система). Декодеры уровнем ниже формируют из цифрового потока Dolby AC-3 два аналоговых канала в Dolby Pro Logic — Lt и Rt, из которых декодер Pro Logic затем выделяет четыре канала Dolby Surround — L, C, R, S. Более простые декодеры имеют на выходе традиционный двухканальный стерео — R и L. Наконец, самый простой декодер предназначен для монофонической аппаратуры — на выходе единственный канал звука. Разумеется, декодеры высших уровней могут работать в режимах, соответствующих более простым декодерам. С одной стороны, это позволяет пользователю выбрать оптимальную по стоимости аппаратуру, соответствующую его возможностям и потребностям. С другой стороны, пользователь, купив аппаратуру со сложным декодером, может постепенно наращивать возможности своего аудио-видео комплекса — от монофонического звука до «домашнего кинотеатра» «5.1».

Возможности Dolby Digital на этом не исчерпываются. Например, декодер предусматривает управляемую компрессию (сжатие динамического диапазона). Использование компрессии удобно, если слушателю по какой-либо причине необходимо ограничить общую громкость звука. Компрессор повышает уровень слабых звуков, чтобы они были отчетливо слышимы, и наоборот, ослабляет слишком сильные звуки. Пользователь может сконфигурировать цифровой декодер таким образом, чтобы низкочастотные составляющие присутствовали только в тех каналах, для которых предусмотрены subwoofer-ы или широкополосные акустические системы с отдельными низкочастотными громкоговорителями.

Только для кинотеатров разработана расширенная система Dolby Digital EX — семиканальная, по схеме «6.1». В Dolby Digital EX предусмотрено не два, а три канала surround — пространственный левый LS, пространственный правый RS и пространственный центральный CS. Акустические системы канала CS размещаются вдоль задней стены кинозала, а системы каналов LS и RS — вдоль боковых стен.

Dolby Digital использует цифровую компрессию звука, обеспечивающую минимальную необходимую скорость цифрового потока — до 320 кбит/сек. Это позволяет наиболее эффективно использовать информационную емкость носителей или каналов связи — пространство на пленке, магнитной ленте, частотную полосу эфирного или спутникового канала и т. п. Платой за низкую скорость является то обстоятельство, что формат Dolby Digital рассчитан только на один цикл кодирования — декодирования. Кроме того, цифровой поток AC-3 не привязан по времени к кадровой структуре изображения, поэтому редактировать видеоматериалы со звуком Dolby Digital сложно. В профессиональных приложениях зачастую возникает необходимость в многократном кодировании-декодировании. Например, станции-ретранслятору необходимо получить материал с цифровым звуком Surround по спутниковому каналу связи, сохранить его на цифровом носителе, отредактировать, смонтировать и затем ретранслировать в распределительную сеть (или тиражировать и распространить). Для таких задач Dolby Laboratories разработала профессиональный цифровой формат Dolby-E. Цифровой поток Dolby-E может содержать до восьми каналов звука с полной полосой частот. Кроме собственно сжатых данных звука, в поток вводятся метаданные (metadata) — «данные, описывающие данные». Это инструкции для декодера Dolby-E, которые носят необязательный, рекомендательный характер. Например, специальная инструкция может автоматически установить в декодере то или иное ограничение динамического диапазона выходных сигналов. В зависимости от оборудования, используемого для приема и обработки сигнала Dolby-E, метаданные могут использоваться полностью, частично или не использоваться вообще. Поток Dolby-E делится на два потока, которые могут быть переданы по двум физическим линиям стандарта AES-3 или записаны на цифровой магнитофон вместо двух каналов несжатого звука. Структура потока соответствует кадровой структуре видео, поэтому материал со звуком Dolby-E можно легко монтировать и редактировать, не нарушая синхронность аудио и видео. Формат допускает до 10 последовательных циклов кодирования — декодирования.

Виртуальный Surround

Существует множество приложений, в основном «домашних», в которых по тем или иным причинам невозможно или нецелесообразно использовать более двух акустических систем. Типичный пример — носимая аппаратура с головными телефонами: количество телефонов естественно ограничено количеством ушей у генетически нормального человека. Сложно использовать более двух громкоговорителей в компьютерных системах, поскольку рабочее место оператора (в данном контексте — слушателя) пространственно ограничено. Для таких приложений Dolby Laboratories была разработана технология Virtual Surround. Она позволяет прослушивать звук, кодированный в Dolby Surround или Dolby Digital, на двух акустических системах и при этом субъективно воспринимать его, как полноценный surround. Принцип виртуального surround показан на рисунке.

Сигналы каналов L и R с выходов декодера Dolby Surround Pro Logic или Dolby Digital 5.1 поступают на акустические системы L и R без изменений. Сигнал канала С ослабляется на 3 дБ и суммируется с сигналами каналов L и R, создавая виртуальную акустическую систему центрального канала (см. выше описание пассивного декодера). Сигнал одного (Pro Logic) или двух (Dolby Digital) каналов S также суммируется с сигналами L и R, но предварительно обрабатывается специальным процессором — виртуализатором (virtualizer). Этот процессор вносит в сигнал изменения, благодаря которым звук канала S связывается в сознании слушателя с виртуальной акустической системой, расположенной сзади. Эксперименты показали, что субъективные ощущения от прослушивания Virtual Surround практически не уступают ощущениям зрителя полноценного домашнего кинотеатра. Однако использование Virtual Surround ограничено одним немаловажным обстоятельством. В отличие от «настоящего» surround, создающего пространственное восприятие звука на некоторой площади, виртуальная технология применима только для одного фиксированного положения слушателя относительно двух акустических систем L и R. Для головных телефонов это условие обеспечивается автоматически, а при прослушивании на два громкоговорителя неудобства очевидны. Даже небольшое смещение головы слушателя приводит к искажениям звуковой картины.

Dolby Surround и Dolby Digital в спутниковом телевидении.

В аналоговом спутниковом телевидении с самого начала были предусмотрены два канала звука, поэтому звук Dolby Surround — привычный атрибут спутниковых программ. Как это ни странно, но моделей спутниковых ресиверов с декодерами Dolby Surround — единицы. Типичные аппараты — ресиверы MSS1038GP (с позиционером) и 1038G (без него) британской фирмы Pace Micro Technology Ltd.

Это полноценный домашний кинотеатр с процессором Dolby Surround Pro Logic 3/2, смонтированный на базе аналогового спутникового ресивера высшего класса. В ресивер встроен четырехканальный усилитель HiFi 4х25 Вт, он рассчитан на подключение акустических систем с омическим сопротивлением от 4 до 8 Ом. Четыре акустические системы Force-1 фирмы Wharfedale Professional поставляются в качестве аксессуаров к ресиверу. Ресивер оборудован пятью выходами звука с коннекторами RCA для подключения внешних усилителей. Пользователь имеет возможность сконфигурировать свой кинотеатр в соответствии с размерами помещения и со своими возможностями. Можно использовать MSS1038 как законченное устройство с акустическими системами Wharfedale, можно установить четыре внешние акустические системы или пять акустических систем с внешними усилителями. Допустимы варианты, например, можно использовать одноканальный внешний усилитель с акустической системой для центрального канала, а для оставшихся четырех задействовать встроенный усилитель ресивера и четыре акустических системы Wharfedale. Ресивер имеет три звуковых входа стерео, поэтому декодер Dolby Surround может обрабатывать как сигнал самого ресивера, так и сигналы трех внешних источников — видеомагнитофона, цифрового спутникового ресивера, DVD-проигрывателя, CD или DVD-ROM и т. д.

Назначение выходных каналов декодера задается пользователем. Возможные варианты подключения:

  • 3/2. Встроенные усилители с четырьмя акустическими системами используются в каналах L, R, LS, RS. В центральном канале используется звуковой тракт и акустическая система телевизора. Предусмотрено подключение телевизора как по радиочастоте (к выходу встроенного PLL модулятора ресивера), так и по A/V (SCART).
  • 3/1. Ресивер используется как законченный домашний кинотеатр с четырьмя акустическими системами по классической схеме surround — R, C, L, S.
  • 3/0. Канал surround отключен. В каналах R и L работают встроенные усилители и две внешних акустических системы. В канале С может использоваться как встроенный усилитель с внешней акустической системой, так и звуковой тракт и акустическая система телевизора.
  • 2/0. Обычный стерео. Звук каналов L и R воспроизводится через усилители ресивера и внешние акустические системы, либо через звуковой тракт и акустические системы стереофонического телевизора.
  • Моно. Встроенные усилители и внешние акустические системы не используются, ресивер подключен к телевизору со звуком моно.

Чтобы можно было наиболее эффективно использовать возможности ресивера для прослушивания обычных стереофонических программ, добавлен еще один режим — Simulated. В этом режиме процессор Dolby Surround не работает, однако некоторые его цепи используются для создания пространственных эффектов, соответствующих различной обстановке. Режим Simulated позволяет оперативно выбрать один из эффектов — Studio, Club, Cinema, Concert, Stadium, Cosmos. В специальном меню ресивера Listening Position пользователь может изменить время задержки для канала surround, соответствующее размерам помещения и положению слушателя. В ресивере предусмотрены четыре варианта эквалайзера (sound shape). Каждый вариант настраивается пользователем программно (две регулировки — Treble и Bass) и затем может быть выбран оперативно.

Несколько сложнее с цифровым спутниковым телевидением. Разумеется, любой цифровой спутниковый ресивер предполагает стереофонический звук с качеством CD, следовательно, может быть использован для приема программ со звуком, кодированным в аналоговой системе Dolby Surround. Один из первых стандартов информационного сжатия звука, используемый и по сей день в DVB, ISO/IEC11172-3, предполагает передачу в цифровом потоке аудио двух каналов звука, кодированных в Dolby Surround. Спецификация DVB ETSI TR-101-154 предусматривает в служебных таблицах DVB специальный признак Dolby Surround. Согласно рекомендации, цифровой ресивер DVB должен анализировать этот признак и, если звук кодирован, выводить на экран соответствующую информацию. Для воспроизведения всех четырех каналов требуется внешний аналоговый декодер. Таким образом, пользователь может прослушивать звук в Surround и на цифровых спутниковых программах, используя дополнительно к ресиверу MPEG-2/DVB, например, упомянутый Pace MSS1038G с процессором Dolby Pro Logic.Во-первых, это не совсем удобно для пользователя. Во-вторых, в этом нет принципиальной необходимости: пропускная способность цифровых спутниковых каналов DVB более не ограничивает количество каналов звука, их может быть сколько угодно. Действительно, не логично аналоговыми методами уплотнять четыре звуковых канала в два, чтобы затем передавать их в цифровом потоке, если можно сразу мультиплексировать по времени все четыре или более каналов. Увы, единого стандарта для звука surround в цифровом телевидении на сегодня не существует.

Система спутникового телевидения DigiCipher-II и эфирного цифрового телевидения ATSC изначально предполагают декодирование Dolby Digital (цифровой поток Dolby AC-3), т. е. позволяют передавать звук surround «5.1», если приемник оборудован декодером соответствующего уровня. Однако Dolby Digital является официальным стандартом звука в цифровом телевидении только в странах Северной Америки (США и Канада), Южной Корее и Австралии. В Европе и Азии повсеместно принят универсальный стандарт DVB, использующий другую технологию цифрового информационного сжатия звука — MPEG. Только совсем недавно в дополнение к старому документу ISO/IEC11172-3 был принят документ ISO/IEC13818-3, описывающий алгоритм сжатия для звука surround в системах цифрового телевидения DVB — MPEG-2-5.1. Эта технология по своим возможностям аналогична Dolby Digital — пять полноценных каналов звука плюс один канал с ограниченной полосой частот. К сожалению, ресиверов с декодером surround MPEG-2-5.1 на российском рынке пока нет. А вот носителей видео и аудио и мультимедийных приложений в Dolby Digital, несовместимом с MPEG, уже достаточно, как в нашей стране, так и в Европе вообще. Соответственно, есть парк декодеров Dolby Digital, и желательно обеспечить их совместимость с цифровыми ресиверами.

Решение такой задачи нашлось в рамках DVB. Это мультимедийный стандарт, который позволяет одновременно с видео и аудио в одном цифровом потоке передавать любые данные с гарантированной скоростью. Поэтому оказалось возможным передавать звуковое сопровождение цифровых программ DVB параллельно — как собственно звук в MPEG и как дополнительные данные в виде потока Dolby Digital AC-3. Поток AC-3 выделяется демультиплексором ресивера и направляется через соответствующий порт на внешний декодер. Типичный ресивер с такой опцией — HUMAX VACI-5300.

Это стандартный цифровой спутниковый приемник MPEG-2/DVB со встроенным декодером системы условного доступа Viaccess и двумя слотами Common Interface для подключения двух модулей условного доступа любых других систем (Irdeto, Mediaguard и пр.). Он оборудован оптическим портом S/P-DIF (Sony/Philips Digital Interface) для подключения к домашнему кинотеатру Dolby Digital 5.1.

На базе двух ресиверов — цифрового HUMAX VACI-5300 и аналогового Pace MSS-1038G можно создать «цифроаналоговый» домашний кинотеатр, в котором можно прослушивать звук surround:

Источник программ Кодирование Источник сигнала Декодер Surround
Видеокассеты Dolby Surround Видеомагнитофон HiFi Stereo MSS1038G, вход внешнего источника
Лазерный видеодиск Dolby Surround CD-Video проигрыватель MSS1038, вход внешнего источника
Аналоговые спутниковые каналы Dolby Surround Спутниковая антенна MSS1038, вход спутниковой антенны
Цифровые спутниковые каналы Dolby Surround HUMAX VACI-5300 MSS1038, вход внешнего источника
Цифровые спутниковые каналы Dolby Digital HUMAX VACI-5300 Внешний домашний кинотеатр Dolby Digital

Что означают логотипы на продукции Dolby Laboratories

DOLBY — логотип означает, что звук на носителе кодирован по одной из аналоговых технологий Dolby.
DOLBY SURROUND — Если на носителе аудио, видео или на изображении в фильме присутствует этот логотип, значит, звук кодирован по аналоговой технологии Dolby Surround.
DOLBY SURROUND PRO LOGIC — Этот логотип наносится на корпуса видео и аудио аппаратуры, оборудованной аналоговым декодером Dolby Pro Logic.
DOLBY DIGITAL — логотип проставляется на изображении фильмов, на упаковке носителей видео и аудио, на корпусах аппаратуры аудио и видео, и означает использование технологии Dolby Digital.

Другие статьи по профессиональным ресиверам читайте тут — САТПРО

Высоцкий Г. Опубликована: 2003 г. 0
Вознаградить Я собрал 0 0

На что нужно обратить внимание

  1. Даже выбирая самую не дорогую приставку цифрового тв обратите внимания на наличия кнопок на передней панели ресивера. Так как если сломается пульт останетесь без телевидения.
  2. Так же выбирайте цифровую приставку с выносным блоком питания. Если от скачков напряжения сгорит внутренний блок то, не умея держать паяльник в руках вряд ли, что то получится сделать. В таких ресиверах предохранители запаяны на плату. Следовательно дорога в сервис центр и в среднем 800 руб. норма/час. берут в мастерской. Внешней блок стоит 150 – 250 руб.
  3. Не покупайте самый дешевый вариант декодера неизвестного производителя так называемые no name (без названия). Но и не обязательно переплачивать за имя (бренд). Придерживайтесь середины цена – качество.

Содержание

П:

Цифровой поток на выходе кодера представляет собой последовательность аудиофреймов (Pack AC-3 Frame). Содержащаяся в нём информация условно может быть разделена на две части: основную (Main Information) и дополнительную (Side Information).

Аудиофрейм кодера включает шесть аудиоблоков. Каждый аудиоблок содержит информацию о 512 отсчётах для каждого из кодируемых сигналов (Audio 1, Audio 2, …, Audio n). Вследствие 50 % временного перекрытия в аудиоблок для каждого из сигналов включаются 256 отсчётов предыдущего блока и 256 новых отсчётов. В шести аудиоблоках аудиофрейма общее число обрабатываемых отсчётов для каждого из входных сигналов будет равно 512 × 6 = 3072. Заметим, что если число кодируемых звуковых сигналов равно 5 (формат 3/2), то общее число отсчётов, информация о которых содержится в одном аудиофрейме, составит (512 × 5) × 6 = 15360, однако с учётом 50 % временного перекрытия здесь будет лишь 15360 ÷ 2 = 7680 новых отсчётов.

После сегментации по времени выборки отсчётов звуковой сигнал каждого канала преобразуется в новую совокупность цифровых данных посредством модифицированного дискретного косинусного преобразования (МДКП). Сегментация звуковых сигналов по времени с 50%-ным перекрытием выборок и их преобразование из временной в частотную область выполняются в блоке время-частотного преобразования (Frequency Domain Transform). Перед ортогональным преобразованием выборки отсчётов звуковых сигналов взвешиваются оконной функцией. Последняя представлена в стандарте А/52 таблицей.

Преобразование выборки звукового сигнала из временной области может быть выполнено посредством одного длинного (512-точечного) или двух коротких (256-точечных) преобразований. В первом случае будет получено 256, а во втором — соответственно 128 + 128 коэффициентов МДКП. При короткой выборке коэффициенты МДКП обеих сегментов, содержащие по 128 значений, объединяются в один общий блок путём их чередования. В этом общем блоке будут также 256 коэффициентов МДКП.

Длинное преобразование наиболее предпочтительно для сигналов, медленно изменяющихся по амплитуде с течением времени. Оно имеет лучшее разрешение по частоте. Короткое преобразование обеспечивает лучшее разрешение по времени и применяется для сигналов, амплитуды которых быстро меняются во времени, например в области атаки звука. Флаг Block Switch Flags(blksw flags) указывает, какое преобразование (длинное или короткое) применено при расчёте коэффициентов МДКП. Параметр Block Switch Flags включается в выходной поток цифровых данных как дополнительная информация и используется декодером при выполнении обратного ортогонального преобразования.

При малых скоростях передачи цифровых данных в кодере Dolby AC-3 предусмотрено использование специальной процедуры объединения канальных сигналов (Coupling), позволяющей при их кодировании обойтись меньшим числом битов.

В системе Dolby AC-3 каждый коэффициент МДКП представляется в формате с плавающей запятой двумя значениями: экспонентой (или порядком) и мантиссой: Xd[k] = A[k] × 2 -B[k] , где A[k] и B[k] — соответственно мантисса и порядок k-го коэффициента преобразования. Порядок равен числу нулей перед первой единицей двоичного представления коэффициента МДКП. Он является по сути дела его масштабным коэффициентом (или нормирующим множителем). Например, если коэффициент МДКП Xd[k] = 0,158 и его двоичное представление записывается как 0,001010000110, то порядок (масштабного коэффициента) B[k] = 2, а мантисса равна 0,1010000110 в двоичной или A[k] = 0,6308 в десятичной системах исчисления. Знак коэффициента МДКП учитывается при кодировании мантиссы. Перед кодированием мантисы нормируются (Normalize Mantissas). Экспоненты и мантиссы коэффициентов МДКП кодируются отдельно в блоках Encode Exponent и Quantisse, Encode Mantissas.

В блоке распределения битов (Bit Allocation) учитывается эффект маскировки. В основе процедуры выделения битов лежит модель слуха, позволяющая оценить максимально допустимое (пороговое) значение уровня шума, который ещё маскируется полезным сигналом в полосе кодирования, и в соответствии с данными этих расчетов выделить при кодировании мантисс коэффициентов МДКП соответствующее число разрядов. Все указанные вычисления выполняются в блоке, называемом обычно психоакустической моделью. Каждая нормированная мантисса квантуется с числом ступеней квантования, соответствующим числу битов, определённому в модуле Bit Allocation.

Порядок кодирования коэффициента МДКП в кодере Dolby AC-3 представляет собой число, изменяющееся в пределах от 0 до 24. Поэтому кодовое слово порядка должно иметь по крайней мере m = 5 разрядов (2 5 = 32). Максимальный порядок в кодере ограничивается значением 24.

Известно, что если спектр выборки звукового сигнала анализируется при помощи банка фильтров, каждый из которых имеет достаточно узкую полосу частот, то разница в уровнях энергии сигнала между соседними фильтрами редко превышает значение 12 dB. Это обстоятельство учтено при кодировании порядков. При кодировании порядков в кодере системы Dolby AC-3 применён метод дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, когда кодируется не сам порядок, а разность между значениями порядков соседних коэффициентов МДКП.Первое значение порядка для сигнала каждого канала в самой первой наиболее низкой по частоте полосе анализа — это всегда четырёхбитовое кодовое слово, что соответствует диапазону изменения чисел от 0 до 15. Порядок в следующей вверх по частоте полосе анализа определяется как разница между текущим и предыдущим значениями порядков соответствующих коэффициентов МДКП. В кодере Dolby AC-3 разрешающая способность дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (дискретность изменения порядков) при кодировании ограничена значениями −2, −1, 0, +1, +2. Максимальное изменение порядков соседних коэффициентов МДКП составляет ± 2, что соответствует ± 12 dB.

Дифференциальное значение порядков коэффициентов МДКП объединяются в группы. Для процедуры группирования используются три возможных стратегии, обозначенные в стандарте как D15, D25 и D45. В стратегии D15 каждая пара, а в стратегии D45 уже каждая четвёрка дифференциальных значений порядков представлены одним значением числа M в потоке цифровых данных.

Дифференциальные значения порядков, полученные непосредственно из исходных коэффициентов МДКП, на практике не всегда дают максимальную разность соседних коэффициентов, не превышающую диапазон ± 2, что требуют соответствующие таблицы стандарта Dolby AC-3. Поэтому перед кодированием необходима дополнительная обработка массива порядков. С её помощью уменьшаются некоторые значения порядков, но при этом изменяются и соответствующие им значения мантисс так, что в их двоичном представлении впереди появляются нули. После выполнения этой операции максимальный дифференциальный порядок уже не будет превышать требуемое значение, равное ± 2.

Выбор стратегии (D15, D25 или D45) кодирования порядков коэффициентов МДКП — это компромисс между хорошим частотным разрешением, разрешением по времени и числом битов, требуемым для кодирования экспонент. Стратегии D15 и D25 могут быть использованы для кодирования сигналов, имеющих неравномерный спектр, когда значение зкспоненты изменяется довольно быстро от одной полосы анализа к другой. Если же спектр сигнала достаточно гладкий (плоский), тогда используются стратегии кодирования D45.

После выбора стратегии кодирования порядков кодер Dolby AC-3 объединяет кодовые слова, соответствующие дифференциальным значениям экспонент, в группы. Для всех режимов работы кодера наборы чисел M для трёх соседних (k, k + 1, k + 2) коэффициентов МДКП M[k], M[k + 1], M[k + 2] группируются и кодируются как одно семибитовое слово по правилу:

M[k, k+1,k+2] = <25M[k]>+ <5M[k + 1]>+ M[k + 2].» width=»» height=»» /></p>
<p>Диапазон изменения мантисс коэффициентов МДКП лежит в пределах от −1 до +1.Знак коэффициента МДКП учитывается при кодировании мантиссы. Процесс квантования мантисс коэффициентов МДКП в стандарте Dolby AC-3 имеет следующие особенности:</p>
<ul>
<li>число возможных ступеней квантования соответствует следующему ряду чисел:0, 3, 5, 7, 11, 15, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 16384, 65536; используется равномерное квантование мантисс;</li>
</ul>
<ul>
<li>при числе ступеней квантования, равном 3, 5, 7, 11 и 15, используется так называемое симметричное квантование, во всех остальных случаях — асимметричное;</li>
</ul>
<ul>
<li>при числе ступеней квантования, равном 3, 5 и 11, кодовые слова мантисс объединяются в группы. При трёх ступенях квантования три кодовых слова, соответствующие трём значениям мантисс, кодируются одним пятибитовым кодовым словом. При пяти ступнях квантования три кодовых слова мантисс группируются и кодируются одним семибитовым кодовым словом. При 11 ступенях квантования два кодовых слова мантисс группируются и кодируются одним семибитовым кодовым словом; в остальных случаях процедуры группирования нет.</li>
</ul>
<p>При симметричном квантовании вместо квантованных значений мантисс в цифровой поток включены их индексы, заданные соответствующей таблицей. Например, если число ступеней квантования равно 3, а значение мантиссы лежит в пределах от −1 до −1/3, то передаваться к декодеру будет значение, равное −2/3, и ему будет соответствовать индекс mc = 0. Если значение мантиссы лежит в интервале от −1/3 до +1/3, то декодеру передаётся значение, равное нулю, и кодируется индекс mc = 1. И наконец, если значение мантиссы находится в интервале от +1/3 до +1, то декодеру передаётся значение, равное +2/3, и кодируется соответствующий ему табличный индекс mc = 2. Аналогичным образом в форме таблиц задаются интервалы значений мантисс и соответствующие им индексы для числа ступеней квантования равных соответственно 5, 7, 11 и 15. Такой способ квантования позволяет уменьшить число требуемых битов. Для всех других ступеней квантования (32, 64, …, 65536) кодируются не индексы, а сами мантиссы коэффициентов МДКП.</p>
<p>Следующим этапом является кодирование и упаковка в цифровой поток табличных индексов квантованных значений мантисс. При симметричном квантовании для уменьшения требуемого для кодирования индексов числа битов используется дополнительно процедура групирования. Например, при числе ступеней квантования, равном 7, индекс мантиссы изменяется в пределах от 0 до 6. Для кодирования этого ряда чисел требуется 3 бита. При 11 ступенях квантования табличный индекс мантисс лежит в интервале от 0 до 10, а при 15 ступенях квантования он находится уже в интервале от 0 до 14. При этом требуемое для кодирования каждого из них число битов соответственно равно 4 или 5. Группирование табличных индексов позволяет уменьшить требуемое для их кодирования число битов при 3, 5 и 11 ступенях квантования. При 3 и 5 ступенях квантования три табличных индекса мантисс, а при 11 ступенях квантования два табличных индекса мантисс кодируются одним кодовым словом по следующим правилам:</p>
<p>где Group_code[3], Group_code[5] и Group_code[11] — кодовые слова групп табличных индексов мантисс соответственно при 3, 5, 11 ступенях квантования; mc[a], mc[b], mc[c] — табличные индексы мантисс коэффициентов МДКП с номерами a, b и c. Итак при трёх ступенях квантования мантисс (n = 3) кодовое слово группы, состоящей из трёх индексов, будет содержать 5 битов, поэтому на кодирование каждой мантиссы в этом случае будет затрачено 5 ÷ 3 = 1,67 бита. При n = 5 кодовое слово группы мантисс будет представлено уже семибитовым числом, и на кодирование каждой мантиссы потребуется уже 7 ÷ 3 = 2,33 бита. И наконец, при n = 11 на кодирование каждой мантиссы потребуется уже 7 ÷ 2 = 3,5 бита, а при n = 15 — 4 бита и т. д.</p>
<p>В кодере определяется длина кодового слова каждой мантиссы или соответствующего ей табличного индекса, после чего мантиссы распаковываются по специальной процедуре.</p>
<p>При работе в режиме объединения звуковых сигналов кодер объединяет высокочастотные части исходных сигналов в определённой полосе частот в один общий сигнал и генерирует дополнительно так называемые координаты объединения. Последние будут использованы декодером для восстановления энергетических соотношений высокочастотных частей спектра каждого исходного сигнала, подвергнутого процедуре объединения. После декодирования объединённые части в каждом из восстановленных сигналов будут иметь одинаковый спектральный состав и отличаться только уровнем.</p>
<p>Кодер формирует общий сигнал путём простого сложения коэффициентов МДКП объединяемых сигналов. При этом коэффициенты МДКП с 37-го по 252-й группируются в 18 субполос (так называемых полос объединения) по 12 коэффициентов в каждой такой субполосе. Нижняя и верхняя частотные границы полос объединения задаются пользователем. Координаты объединния рассчитываются для каждого объединения субполосного сигнала. Они представляют собой отношения максимальных коэффициентов МДКП каждого объединяемого сигнала и суммарного сигнала в субполосе объединения. Далее координаты объдинения преобразовываются в формат чисел с плавающей запятой и включаются в выходной поток данных как дополнительная информация. Суммарный (объединённый) сигнал кодируется так же, как и сигнал независимых каналов.</p>
<h2>Декодер системы Dolby AC-3</h2>
<p>Декодер Dolby AC-3 получает порядки коэффициентов МДКП в кодированном и упакованном виде. Чтобы их распаковать и декодировать, необходимо иметь дополнительную информацию о числе передаваемых экспонент в сигнале каждого канала и о стратегии их кодирования (D15,D25,D45), использовавшейся в кодере. Процесс декодирования порядков осуществляется в блоке декодирования экспонент (Decode Exponent). После декодирования порядков выполняется процедура распаковки, деквантования и денормирования мантисс коэффициентов МДКП (Dequantize, Denormalize Mantissas). Для её выполнения используются параметры психоакустической модели, параметры, определяющие распределение битов в кодере, а также восстановление значения порядков коэффициентов МДКП. Операция денормирования мантисс производится посредством сдвигов разрядов кодового слова мантиссы вправо. При этом число сдвигов определяется порядком соответствующего коэффициента МДКП. Если в кодере была использована процедура объединения сигналов ряда каналов, то, очевидно, декодер должен выполнить обратную операцию (De-Coupling), используя переданные декодеру в поле данных дополнительной информации значения координат объединения. В блоке обратного ортогонального МДКП (Inverse Transform) осуществляется обратное преобразование реконструированного в декодере сигнала во временную область.</p>
<table >
<tr>
<th>SI</th>
<th>BSI</th>
<th>Audio Block 0</th>
<th>Audio Block 1</th>
<th>Audio Block 2</th>
<th>Audio Block 3</th>
<th>Audio Block 4</th>
<th>Audio Block 5</th>
<th>AUX Data</th>
<th>CRC</th>
</tr>
</table>
<p>Схема 1.Структура данных аудиофрейма системы Dolby AC-3.</p>
<table >
<tr>
<th>Block Switch Flags</th>
<th>Dither Flags</th>
<th>Dynamic Range Control</th>
<th>Coupling Strategy</th>
<th>Coupling coordinates</th>
<th>Exponent strategy</th>
<th>Exponent</th>
<th>Bit Allocation Parametrs</th>
<th>Mantissas</th>
</tr>
</table>
<p>Схема 2.Структура данных аудиоблока системы Dolby AC-3.</p>
<p>Структура аудиоданных в стандарте Dolby AC-3 показана на схеме 1.Поле данных заголовка (Header) аудиофрейма содержит информацию о синхронизации SI (Syncronizator Information) и информацию о конфигурации потока данных BSI (Bit Stream Information).</p>
<p>Поле данных SI включает синхрослово (0000 1011 0111 0111,или OB77h), биты помехоустойчивого кодирования (CRC — код), частоту дискретизации и размер аудиофрейма. Аудиофрейм системы Dolby AC-3 включает два 16-битовых слова CRC-кода, первое из них следует в начале каждого фрейма после слова синхронизации, а второе — в его конце. Поле данных BSI содержит информацию о конфигурации потока цифровых данных, например, такую, как тип сервиса, режим работы кодера (то есть число кодируемых сигналов или тип звукового формата), абсолютный акустический уровень сигнала каждого канала, информацию о языке, о времени и другое.</p>
<p>Структура данных аудиоблока показана на схеме 2.Он включает в себя следующие поля битов: Block Switch Flags — параметр длины ортогонального преобразования; Dither Flags — признак наличия добавочного шума; Dynamic Range Control — данные управления динамическим диапазоном передаваемых сигналов; Coupling Strategy — информация об объединении сигналов (сигналы каких каналов объединены и начиная с какой частоты); Coupling Coordinats — координаты объединения для сигнала каждого канала; Exponent Strategy — выбранная стратегия кодирования порядков; Exponents — кодовые слова порядков коэффициентов МДКП; Bit Allocation Parametrs — параметры психоакустической модели; Mantissas — кодовые слова мантисс коэффициентов МДКП.</p>
							</div>
						</article>

						<div class=

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Поделиться
Отправить
Класснуть
Ссылка на основную публикацию