Цифровой звук. Как же много мифов крутится вокруг этой фразы. Сколько споров возникало между любителями удобства и качества цифры и приверженцами «живого воздушного» винилового звука помноженного на «тёплое ламповое» звучание. Кроме того, есть немало споров и между любителями «цифры»: достаточно ли 16х44.1 или нужно 24х192? Что лучше: мультибит или дельта-сигма? CDDA или SACD? PCM или DSD? В этой статье я попробую простым языком изложить азы цифрового звука, а так же более подробно остановлюсь на сравнении двух типов кодирования аналогового сигнала в цифровой: DSD и PCM .
Для начала ответим на вопрос, что есть цифровой звук? Чем он отличаются от аналогового? Если говорить кратко, математическим языком, аналоговый звуковой сигнал - непрерывная функция , цифровой звуковой сигнал - дискретная функция . Что это значит?
Аналоговый сигнал
Если нарисовать в воображении график синусоиды (именно так в чаще всего изображают звуковую волну): то, как бы мы его не увеличивали, стараясь рассмотреть все детали, - всегда будем видеть плавную гладкую линию: это аналоговый звуковой сигнал (рис. 1).
Рис. 1. Аналоговый сигнал
Аналоговый звук (запись) имеет множество параметров, с помощью которых можно оценить его качество. Рассмотри три самых важных: частотный диапазон, динамический диапазон, искажения.
СТАНДАРТЫ ЗВУКА
Технология DVD позволяет записывать многоканальный
звук, как в сжатом виде (Dolby Digital, DTS, MPEG), так и несжатый, в виде
линейного и пакетного PCM. Чем больше сжатие звука, тем хуже его качество.
Многоканальность звука обозначается как 2.0, 5.1 и т.п. - первая цифра -
количество отдельных звуковых каналов, вторая - обозначает наличие низкочастотной
(сабвуферной) дорожки. Пятиканальная реализация звука предполагает 2 фронтальных
динамика, 2 тыловых, центральный динамик и сабвуфер. При 6 и 7 канальном
звуке добавляется центральный тыловой или второй центральный фронтальный
или два боковых динамика. Многие неопытные пользователи предпочитают звук
Dolby Digital, но они не знают всех его недостатков.
Основные форматы записи звука на DVD-дисках следующие:
Advanced Resolution (linear PCM и packed PCM)
= применяется только для записи МУЗЫКИ и только на дисках DVD-AUDIO. Этот
формат предоставляет наивысшее качество звука. Максимальные значения разрешения
= 24bit/192khz, правда, аппаратура, поддерживающая столь высокое разрешение,
встречается редко. Более распространённый формат - 24bit/96khz. Advanced
Resolution бывает в следующих форматах: 2.0; 4.0; 5.1
PCM (LPCM) (Pulse Code Modulation uncompressed)
= звук с линейной импульсно-кодовой модуляцией, как и на обычном компакт-диске.
На DVD программах обычно записывается в стандарте, чуть лучшем, чем на компакт-диске
= 16bit/48khz, однако часто встречается 20-битная запись. В очень редких
случаях можно встретить 24bit/96khz - буквально на единичных изданиях. Этот
стандарт применяется для записи музыкальных программ, т.е. видеоклипов и
концертов, и для этих программ он является наилучшим. Нам приходится сталкиваться
с непониманием покупателей, которые хотят слушать музыкальные программы
в Dolby Digital, но достаточно послушать на хорошей аппаратуре PCM и Dolby,
и все преимущества PCM становятся очевидными даже самому тугому на ухо человеку.
PCM бывает только в 2.0, или STEREO, но если Вы хотите услышать окружающее
звучание, любой ресивер без труда декодирует этот формат в Dolby Surround
Pro-Logic, правда, вся живая суть музыки умрёт. Музыку должно и нужно слушать
в несжатом стереоформате - вот мнение меломанов. PCM Stereo - правильный
выбор для этого.
DTS (Digital Theater System)
- система записи
окружающего звучания, разработанная специально для систем кинопроката, позднее
внедрена в системы домашнего видео. Качество звука, предлагаемого данным
методом отличает большая динамика и чистота. Сжатие звука невелико - приблизительно
1:3, разрядность - 20bit, поэтому по качеству DTS может конкурировать с
PCM и часто используется при издании концертных записей на DVD. Некоторые
кинофильмы также издаются с DTS дорожкой, правда, в основном на языке оригинала.
В системе DTS предусмотрено следующее количество каналов 2.0, 4.0, 5.0,
5.1, 6.1 и даже 7.1. Последние два стандарта называются DTS ES и DTS EX
и требуют специальных декодеров и дополнительных каналов усиления, хотя
эти два стандарта совместимы и с обычными ресиверами с реализацие звука
в 5.1.
Dolby Digital
- наиболее распространённый и
наименее хорошо (или скорее, наиболее отвратительно) звучащий формат звука
в DVD-технологии. И это неудивительно, поскольку сжатие в максимальных значениях
доходит до 1:11. Правда, величина этого сжатия переменая, зависит от насыщенности
звукового потока, и при грамотной кодировке недостатки сжатия могут быть
несколько нивелированы. Тем не менее для кинофильмов эти недостатки практически
незаметны, а вот в музыкальных программах часто весьма и весьма очевидны,к
сожалению. Способ и качество кодировки Dolby Digital можно сравнить с записью
в MP-3 формате. И производители музыкальных программ часто идут на поводу
у рынка, записывая музыку в популярном народном формате Dolby Digital, и
не предлагая никакой альтернативной дорожки в PCM или DTS. Стандарт Dolby
Digital предлагает следующие виды многоканального звука: 1.0; 2.0; 2.1;
4.0; 4.1; 5.0; 5.1; 6.1. THX сертификация Dolby Digital предполагает внесение
особых изменений во временных задержках сигнала и в его АЧХ. Естественно,
используется при записи кинозвука, но не музыки. Пожалуй, единственный музыкальный
THX сертифицированый релиз - это концерт Rolling Stones "Live At The
Max", да и тот, по сути, является кинофильмом, поскольку был снят для
демонстрации в широкоплёночных кинотеатрах IMAX.
Dolby Surround
- устаревшая система окружающего
звучания, позволяет получить из обычного аналогового (не цифрового) стереосигнала
четыре составляющие - правый, левый, центральный и тыловой каналы, а так
же возможно подключение сабвуфера. Дополнительные каналы выделяются матричным
декодированием противофазного сигнала из двух стереоканалов. Обозначается
этот формат как 2.1, 3.1, 4.0 или 4.1
MPEG Multichannel
- устаревшая (скорее мертворождённая)
система окружающего звучания, предлагавшаяся европейскими производителями
дисков. От Dolby Digital практически ничем не отличается, разработана с
целью не платить авторских отчислений Dolby Labs. В настоящее время практически
не встречается, кроме редких французских изданий.
СТАНДАРТЫ ВИДЕО
Стандарт
DVD подразумевает запись изображения с соотношением сторон, принятым в телевещании,
т.е. 3:4, или, по другому, 1,33. Однако подавляющее большинство кинофильмов
снимается с другим соотношением сторон, а именно 1,77; 1,85; 2,35 и т.п.
То есть фильмы снимаются как правило в широкоэкранном виде. Каким образом
можно уместить широкий кадр в обычный формат 1,33, предусмотренный стандартом?
То, что происходит с изображением в этом случае, представляет наибольшую
трудность в понимании для новичков. Ниже на простых схемах мы вам обьясним,
как изменяется изображение и что нужно знать об этом пользователю.
ИЛЛЮСТРАЦИИ
ГОТОВЯТСЯ:)))
АНАМОРФНОЕ изображение считается наиболее КАЧЕСТВЕННЫМ,
поскольку сохраняет высокое разрешение и позволяет, в зависимости от настройки
плейера, смотреть кинофильм как в леттербоксированном виде, так и в анаморфированном.
Если у Вас обычный, не широкоэкранный телевизор, то указав в настройках
плейера тип телевизора как 3:4 (normal), вы увидите широкий фильм как на
картинке 2, а выбрав тип телевизора как 16
:9 (wide), вы увидите изображение как на картинке 3. Если же у Вас широкоэкранный
телевизор, то Вы наглядно сможете увидеть все недостатки letterbox, как
на нижеприведённой иллюстрации:
ИЛЛЮСТРАЦИИ ГОТОВЯТСЯ:)))
СТЕПЕНЬ АНАМОРФИРОВАННОСТИ киноизображения зависит
от исходного кинокадра и бывает от 1,77 до 3,1; Наиболее соответствующим
широкоэкранному ТВ-формату является анаморфирование в соотношении 1,85.
В более высоких соотношениях сверху и снизу экрана появляются узкие чёрные
полоски, но качество изображения всё равно остаётся неизменно высоким. Коллекционеры
DVD во всём мире предпочитают анаморфные издания. Наивысшее качество DVD-картинки
получается на плейерах с возможностью прогрессивной развёртки, соответствующей
стандартам HDTV, т.е. телевидения высокой чёткости.
Что такое PCM
Начнем с того, что PCM (импульсно-кодовая модуляция) изначально старше, первые упоминания о ее успешном использовании относятся к середине прошлого века и связаны, как и многие достижения технического прогресса, с ОПК, а именно - с радарами ВМС. Что же касается бытового применения, то в первую очередь это всем известный компакт-диск с частотой дискретизации 44,1 кГц и уровнем квантования 16 бит.
Что такое DSD
DSD (плотностно-импульсная модуляция) - формат, разработанный компаниями Sony и Philips в конце прошлого века и предназначенный для архивации в цифровой форме аналоговых фонограмм. В качестве физического носителя этого формата выступает SACD. Схожесть у этих двух форматов фактически только одна - оба они цифровые, что для пользователя означает возможность неограниченного копирования без потерь. Что же касается разницы, то применительно скажем к области графического дизайна, это примерно как растровая и векторная графика. А если еще более художественно - то как вышивание крестиком и акварель. И в том и в другом случае получается картинка, но способ ее создания и, как следствие восприятия совершенно различны.
В чем отличие?
PCM, даже в силу возраста, намного более изучен, имеет гораздо лучшую совместимость с огромным количеством самых разных устройств, подразумевает возможность редактирования (эквализации, деления на частотные полосы, преобразования). DSD - формат фактически закрытый, в нем можно записывать, его можно воспроизводить, на этом всё. Однако же, он по своей природе гораздо ближе к первоначальному аналоговому сигналу.
Что же лучше?
Первый и самый главный вывод - с технической точки зрения форматы очень далеки друг от друга по способам реализации, но зачастую практически неотличимы в практическом применении, то есть в звучании итогового файла. Речь идет лишь о небольших различиях в нюансах подачи музыки. Поэтому, при прочих равных, выбирая очередной файл для скачивания и воспроизведения, лучше всего ориентироваться на исходный материал. Если перед вами оцифровка аналога, то DSD вероятно будет предпочтительней и сохранит больше нюансов оригинала. Если это ремастер ранее сделанной цифровой записи в PCM, то логичней ей и оставаться в этом домене.
Когда речь идёт об аудио высокой чёткости (high definition), проигрываемого с плеера Blu-ray на компьютере, многие склонны думать, что наличие интерфейса HDMI на материнской плате или видеокарте автоматически позволяет воспроизводить на телевизоре и домашнем кинотеатре такие форматы аудио высокой чёткости, как Dolby Digital Plus, DTS-HD High Resolution, Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio. Однако за исключением нескольких интересных возможностей, в большинстве случаев это совершенно не так. Даже относительно новые, оснащённые интерфейсом HDMI high-end материнские платы, видеокарты и звуковые карты могут не справиться с такими немалыми потоками звуковых данных самостоятельно. Всё, в конце концов, сводится к тому, какого типа входящий сигнал они могут принять и какой сигнал выдать.
В данном обзоре мы рассмотрим все форматы HD-аудио, их битрейт (поток) и требования по доставке на средство воспроизведения. Во второй части мы продолжим исследовать, как цифровые аудиопотоки могут (или не могут) обрабатываться в типичных компонентах ПК. После прочтения обеих статей, вы должны будете придти к глубокому пониманию того, почему так много пользователей систем домашних кинотеатров используют множество аналоговых кабелей (три для 5.1-канального звука и четыре для 7.1-канального звука) вместо HDMI для передачи многоканального звука туда, куда нужно. Мы расскажем также о некоторых альтернативных решениях, связанных с преобразованием цифрового сигнала в аналоговый в компьютере, а не в ресивере или предусилителе, часто такая опция является наиболее доступной для получения HD-звука оптимального качества. И, наконец, возможно, вы поймёте, почему стоит ещё немного подождать с покупкой плеера Blu-ray для системы домашнего кинотеатра; это позволит вам воспользоваться некоторыми новыми преимуществами, которые должны появиться до конца 2008 года, но пока ещё не совсем готовы (по крайней мере, не были готовы на момент написания данной статьи).
В первой части мы рассмотрим следующие пункты.
- Аудио форматы Blu-ray: Pulse Code Modulation (называемый также PCM, или иногда LPCM от Linear PCM, поддерживаемый большинством аудиоустройств), три типа Dolby (Dolby Digital, Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD) и DTS (DTS, DTS-HD High Resolution и DTS-HD Master Audio).
- Битрейт (или поток), связанный с каждым форматом, а также количество каналов, частоты дискретизации (сэмплирования), битовые глубины, используемые для кодирования форматов.
- Может ли разъём SPDIF обеспечить нужный поток для каждого формата, и с какими типами HDMI-интерфейсов работает каждый формат.
Во второй части мы рассмотрим программные кодеки ПК, чтобы узнать, с какими форматами они работают, а также типы интерфейсов, которые могут поддерживать оснащённые HDMI материнские платы, видеокарты и звуковые карты. А поскольку недавно стали доступны новые чипсеты и интерфейсы (или будут доступны относительно скоро), мы также объясним, как новое и грядущее аппаратное обеспечение может предоставить более простые решения для аудио высокой чёткости для ПК, которое на данный момент находится в плачевном состоянии.
Форматы аудио высокой чёткости (HD-аудио)
На диски Blu-ray могут быть записаны звуковые дорожки к фильмам в одном из следующих форматов.
- PCM (Linear PCM, или LPCM);
- Dolby Digital;
- Dolby Digital Plus;
- DTS-HD High Resolution;
- Dolby TrueHD;
- DTS-HD Master Audio.
Прежде чем мы перейдём к детальному рассмотрению вышеперечисленных форматов, заметим, что технологии Dolby возникли в компании Dolby Laboratories известного поставщика профессиональных, полупрофессиональных и потребительских технологий шумоподавления и многоканального пространственного звучания. Формат DTS (называемый также Digital Theater Systems) в свою очередь произошёл от DTS, Inc. - тоже хорошо известного поставщика технологий цифрового звука, конкурирующего с технологиями Dolby Labs.
PCM (Linear PCM или LPCM)
PCM расшифровывается как импульсно-кодовая модуляция (pulse code modulation) и обеспечивает цифровое представление аналогового сигнала, который дискретизируется (оцифровывается) через равные промежутки времени (с заданной в герцах частотой) и представляется в двоичном виде (с заданной точностью - разрядностью в битах). Помимо использования PCM для цифрового звука в компьютере и на аудио компакт-дисках, данный формат применяется также в некоторых цифровых телефонных системах и в ряде форматов цифрового видео. В формате PCM значения амплитуды звука представлены с помощью разного числа битов (разрядности); звуковая дорожка, как правило, оцифровывается с разрядностью от 12 до 24 бит, но чаще всего при студийном кодировании PCM-аудио для записи на диски Blu-ray используются 16 бит.
Звуковая дорожка в формате PCM может быть точной копией студийного оригинала, закодированного на диск без сжатия, если её битовая глубина такая же, как у оригинала. Если битовая глубина уменьшена (как часто случается в целях экономии пространства, выделенного под хранение звукового сопровождения на диске), то это может привести к понижающей дискретизации: например, использовании 16 бит вместо 24 бит. С технической точки зрения, понижающая дискретизация (downsampling) - это не то же самое, что сжатие, хотя точность полученного при этом звука снижается.
Все плееры Blu-ray должны поддерживать формат PCM Audio, чтобы соответствовать спецификации Blu-ray, однако не все диски Blu-ray включают в себя этот формат. Многие сайты с базами данных фильмов предоставляют подробную информацию о дисках Blu-ray, в особенности на сайте Cinema Squid можно найти таблицу ("The Audiophile") характеристик звука различных дисков Blu-ray, где им даётся оценка по шкале от 0 до 100. Типичные характеристики включают в себя используемый аудио-кодек (например, Audio Codec: LPCM 5.1 - единственный представленный PCM-формат), количество каналов, которые обеспечивает на диске данный кодек (для LPCM вы найдёте значения 2.0 для стерео, 5.1, а также редко встречающиеся время от времени 6.1 и 7.1), точность звуковоспроизведения (Audio Fidelity: обычно 48 кГц/24 бит или 48 кГц/16 бит), а также поток (самое высокое значение, которое нам удалось найти, составило 13 824 кбит/с для необычного 96-кГц/24-битного звука; но самый типичный поток 6 912 и 4 608 кбит/с для 48-кГц/24-битного и 48-кГц/16-битного значений, соответственно).
В таблице в конце нашей статьи представлена информация по аудио-форматам Blu-ray: звуковые схемы (количество каналов), поддержка SPDIF и HDMI для формата PCM. Хорошая новость по поводу формата PCM заключается в том, что если ваш компьютер может вывести эти данные через HDMI на ваш ресивер, а последний поддерживает потоки данных в формате PCM, то, вероятно, вы сможете декодировать звук HD-аудио 5.1 или 7.1 на компьютере и вывести его на домашний кинотеатр в PCM без потери качества. Для PCM или LPCM подойдёт любой тип HDMI-интерфейса: от HDMI 1.0 вплоть до HDMI 1.3a.
|
|||
|
| |||
Что такое «видео высокого разрешения», многие понимают; но какой смысл говорить об HD-аудио у ДК? Этот термин относится к форматам многоканального звучания, записываемого на Blu-ray-дисках. Для хранения цифрового аудиосигнала используются различные методы, но цель у них одна: лучший звук для вашего домашнего кинотеатра.
Лучший? Насколько лучший?
На порядок. HD-аудио заметно повышает качество, и чтобы услышать это, не нужно быть экспертом. Каждый аспект звучания становится лучше - от динамического диапазона до реалистичности. Как утверждает менеджер по продажам компании Dolby Энди Дауэлл, «Вы слышите именно то, что инженер сведения слышал во время микширования - с точностью до бита». Энтони Уилкинс, директор по маркетингу компании DTS, говорит так: «Когда мы обсуждали компрессию данных для записи звука на DVD, самым корректным термином было бы «урезание», поскольку часть исходного сигнала необратимо терялась в процессе кодирования. У кодеков HD-аудио для Blu-ray этого не происходит; результат идентичен оригиналу».
Идентичен оригиналу? Полностью?
Именно так. Сегодня исходные аудиодорожки к фильмам записываются в формате без сжатия PCM с параметрами 24 бит/48 кГц (лучше, чем на CD). После микширования саундтрек сильно сжимают для воспроизведения в кинотеатре или дома; это похоже на то, как из компакт-диска делают MP3. В системе Dolby Digital, чаще всего применяемой для создания DVD, битрейт соответствует хорошему MP3-файлу - от 384 до 448 кбит/с. Компрессия всегда была нежелательна, но она была необходима для того, чтобы суметь «втиснуть» многоканальный звук целого фильма на катушку или диск ограниченного объема. Однако у Blu-ray-диска объем доходит до 50 ГБ, так что необходимость в компрессии отпадает. Такой диск способен хранить полный саундтрек в формате PCM 7.1 с параметрами 24 бит/48 кГц; даже однослойный 25-гигабайтный диск легко вмещает звуковую дорожку без сжатия в формате PCM 5.1.
Почему тогда не каждый диск содержит звук в PCM?
Он занимает довольно большую долю объема, особенно у менее дорогих дисков на 25 ГБ. Чтобы оставить место для дополнительных материалов, дорожек на иностранных языках, комментариев и собственно видеосоставляющей фильма, студии следуют одному из двух подходов. Один заключается в понижении 24-битного PCM-аудио до 16 бит/48 кГц. Однако более популярно использование двух систем записи звука без потери качества - DTS-HD Master Audio и Dolby TrueHD.
Что означает «без потери качества»?
Эти системы подобны архиваторам файлов: они упаковывают PCM 24 бит/48 кГц в меньший объем памяти. Для воспроизведения требуется «разархивирование» записанного файла обратно в PCM; это может делать как Blu-ray-проигрыватель, так и большинство AV-ресиверов. В результате применения технологии Dolby TrueHD получается звук в PCM 24 бит/48 кГц, но его хранение требует почти вдвое меньше места. Теоретически он должен быть идентичен оригиналу; так утверждают Dolby и DTS. Вот почему эти две технологии так популярны в Голливуде: они обеспечивают очень высокое качество звука, но требуют более скромных объемов дискового пространства в сравнении с PCM. Это снижает стоимость диска (позволяя ограничиться 25-гигабайтным носителем) и оставляет больше места для дополнительных материалов.
Что говорят цифры
Для хранения звуковой дорожки двухчасового фильма в PCM 5.1 (24 бит/48 кГц) требуется 6,2 ГБ памяти. Dolby TrueHD снижает эту цифру до 3 ГБ; чем больше разных аудиоканалов у фильма и чем он длиннее, тем полезнее сжатие. Что до сравнения двух систем, то у DTS-HD Master Audio выше битрейт, чем у Dolby TrueHD (24,5 Мбит/с и 18 Мбит/с), но на практике эти значения почти никогда не достигаются. На некоторых дисках имеются дорожки в обоих форматах. В целом, оба они весьма хороши.
Три основных формата HD-аудио
- PCM без сжатия
ЗА: Фантастическое качество, как в фильме «В 3:10 на Юму». Не требует «разархивирования»; доступен и старым Blu-ray-проигрывателям или AV-ресиверам.
ПРОТИВ: Занимает много места: «Юма» в формате 7.1 требует более 8 ГБ.
- Dolby TrueHD
ЗА: Потрясающее качество звучания; занимает намного меньше места на диске, чем PCM. Саундтрек к фильму «Темный рыцарь» в TrueHD - один из самых замечательных.
ПРОТИВ: В теории, битрейт 18 Мбит/с дает чуть меньше, чем 24,5 у DTS-HD MA.
- DTS-HD Master Audio
ЗА: Самый распространенный кодек без потерь на Blu-ray-дисках; звучит чудесно - это доказывает саундтрек к фильму «Аватар».
ПРОТИВ: Кое-кто утверждает, что он на деле лучше Dolby TrueHD; мы в этом не уверены.
Загрузка...
