ac3 dolby digital что это
Что такое Dolby Digital/ AC-3? Значение.
Формат стандартизирован Advanced Television Systems Committee, ему присвоен код A/52, Dolby Digital (DD) является торговой маркой.
Современные системы Dolby Digital предоставляют шесть каналов объёмного цифрового звука. Левый, центральный и правый фронтальные каналы позволяют точно определить позицию источника звука на экране. Отдельные «разделённые» левый и правый задние боковые каналы усиливают ощущение присутствия, создавая объём. А дополнительный низкочастотный канал добавляет накал действию на экране.
В киноиндустрии звуковая дорожка Dolby Digital кодируется оптически прямо на киноленту в промежутках между перфорационными отверстиями. Размещение цифровой звуковой дорожки на том же носителе, что и фильм, позволяет ей сосуществовать вместе с аналоговой дорожкой без привлечения дополнительных носителей данных, а также обеспечивает абсолютную синхронность изображения и звука.
Система пространственного звучания Dolby Digital поддерживает 6 каналов:
Таким образом, в общей сложности Dolby Digital подходит для воспроизведения объемного звучания формата 5.1.
Сжатие данных
Один двухчасовой фильм требует порядка четырех гигабайт для одной только звуковой дорожки, если аудиоданные не сжаты. Двухслойный DVD имеет емкость в общей сложности порядка 8 ГБ. Поэтому сжатие аудиоданных очень важно. Вместе с тем, при сжатии аудио постоянно возникают потери. Для сжатия часто применяется метод AC-3. Как и другие методы сжатия аудиоданных, AC-3 удаляет звуки, не воспринимаемые человеческим слухом, сокращая за счет этого количество сохраняемой информации.
Технологии Dolby Digital
Dolby Digital EX
Dolby Digital Surround-EX
Dolby Digital Surround-EX добавляет звуковой дорожке третий канал объёмного звука. Идея принадлежит звукорежиссёрам студии Skywalker Sound. Технология разработана совместно с Dolby Laboratories и Lucasfilm THX.
Dolby Digital Live
Dolby Digital Plus
Компании MIPS Technologies и Dolby Laboratories представили новую технологию построения звука для устройств, поддерживающих воспроизведение видео и аудио высокой четкости, например HD DVD и Blu-ray проигрыватели. Аудио-технология получила название Dolby Digital Plus и сможет использоваться в микропроцессорных ядрах MIPS32.
Также Dolby Digital Plus позволит повысить качество записи звукового контента на HD DVD и Blu-ray Disk носители, благодаря поддержке еще большего количества каналов, нежели это было возможно с Dolby Digital. Компании представят разработчикам SoC-решений (System-on-Chip) разновидности интегрированного кодека Dolby Digital Plus на основе ядра MIPS.
Dolby Digital Plus поддерживает больше 8 аудио каналов. Стандарты HD DVD и Blu-ray Disc сейчас ограничивают это число до 8.
Dolby TrueHD
Dolby TrueHD является одним из первых двух форматов несжатого звука (сжатого без потерь), доступных только для оптических HD-плееров. Несмотря на то, что кодек Dolby TrueHD является опциональным, данный формат широко поддерживается плеерами и дисками Blu-ray.
Dolby TrueHD использует алгоритм сжатия без потерь Meridian Lossless Packing (MLP). Цифровой поток Dolby TrueHD может вмещать до 14 отдельных звуковых каналов, но на практике работает с 6 (5.1) или 8 (7.1) каналами.
Характеристика дорожки Dolby TrueHD для фильмов Blu-ray выглядит следующим образом:
Аренда презентационного и проекционного выставочного оборудования в Санкт-Петербурге.
Что такое аудио кодек AC3 и история его появления?
Что такое аудио кодек AC3, сферы применения алгоритма и история его появления.
Стерео: почему два, а не три или семь?
Давайте для начала немного об истории многоканального звучания.
Самые первые эксперименты со стереозвуком, проводились компанией Bell Lab в 30-е годы, где применялось три канала. Выбор такого числа каналов, по всей видимости, был придуман произвольно — главное, чтобы канал был не один. Люди же смогли услышать первое стерео звучание в 50-х годах и только в кинотеатрах. Разработчики за 20 лет кропотливого труда так и не смогли прийти к единому стандарту, и звуковоспроизводящая аппаратура использовала от 4 до 7 каналов.
На протяжении двух лет в момент распространения стереозвука по домашним слушателям, осталось всего 2 канала. Самым распространенным в то время носитель, не могла вместить в себя больше каналов, и эти ограничения, и закрепили двухканальный стандарт стерео звука, а не предпочтения слушателей. Но, кинематографисты, обладающие всеми технологическими возможностями, не останавливались на достигнутом, продолжая развивать четырехканальную звуковую схему: центральный, левый, правый и тыловой каналы — это тот необходимый минимум, для более реалистичного звукового поля.
Схема эта закрепилась в 80-х годах у гигантов киноиндустрии в формате «Dolby Stereo» для кинолент 35мм. Формат «Dolby Stereo» четырех канальная звуковая информация записывается всего на две оптические дорожки, а в момент воспроизведения при помощи специального звукового процессора декодируется. Хочется отметить, что помимо этой звуковой системы имеется еще несколько довольно конкурентных форматов, но в основном все бытовые носители используют схему «Dolby».
При конвертации записи с применением «Dolby Stereo» фильмов в видеоформаты, информация четырех каналов преобразуется в два. В первой половине 80-х годов, система «Dolby Surround» позволила в домашних условиях декодировать эту информацию — в двухканальном стереозвучании была пробита брешь.
Logo Dolby Surround.
Аудиовизуальные системы с высоким звуковым полем и реализмом звучания, получили название
Домашнего Театра, оснащены «Dolby Surround».
Системы бытового использования были в основном с декодером «Dolby Surround», а немного позднее «Dolby Surround Pro Logic», позволили конечно намного эффективнее воспроизводить звук сопровождая кинофильм, но уровень кинотеатров оставался на более высшем уровне.
Во- первых это из-за того, что четыре канала, на носителях, могут существовать только в свернутом виде. В связи с сжатием из 4 в 2 звуковые каналы, сильно связаны между друг другом, из-за этого и происходят взаимные утечки. Помимо всего, канал тыла пришлось очень сильно ограничить и по частотному диапазону. Решение было осуществимо только при создании совершенно новой цифровой системы с совершенно независимыми звуковыми каналами.
Решение проблемы с системой «Dolby Labs».
Немного вкратце о сути самой проблемы.
Звуковое кодирование в цифру, применяемое в формате «Compact Disc» (импульсно-кодовая модуляция 16-бит), позволяла получить диапазон динамики в 96 Дб. Достигается это для каждого канала выбором 16-битовых слов с частотой 44,1 кГц для передачи или хранения с суммированием звуковых данных.
Если число каналов достигает больше двух, очень сильно вырастает объем информации и при уже созданных технологиях, записать или передать информацию без потерь просто невозможно. В связи с этим в первую очередь нужно было придумать эффективный алгоритм кодирования цифрового звука, максимально уменьшая или сжимая (лучше и то, и другое) потоки информации, оставляя незатронутым при этом исходное качество звучания. Работающие системы по этому алгоритму, получили название «перцептуальных» (термин «перцептуальный» в нашем случае нужно понимать как «основанный на особенностях слухового восприятия у человека»).
Самый первый вариант системы, получила название «Dolby АС-1», была разработана в 1985 году для использования в цифровом спутниковом радиовещании (DBS) крупной Австралийской корпорации радиовещания. Конечно благодаря невысокой цене декодера, «АС-1» была примененина в различных сервисных функциях DBS, таких как «система кабельного радиовещания» и спутниковых сетях связи. Скорость передачи информационных данных составила 220-325 кБ/с на канал и от самой системы. Информация потока данных обладает не в абсолютным уровнем аудио сигнала, а всего на всего его изменением от выборки к выборке — называемая ADM (Адаптивная Дельта Модуляция).
Далее появилась «Dolby АС-2»: в который был улучшен алгоритм цифрового кодирования. «АС-2» нужна для профессионального использования и применения в момент передачи данных между звукозаписывающими студиями в режиме реального времени. Dolby АС-2 является также и сердцем системы «Dolby DSTL», которая используется между радиостанциями для связи. Скорость передаваемых данных составляет 128-192 кБ/с на аудиоканал.
Nретья по счету система Dolby АС-3.
Сам по себе алгоритм «АС-3» отлично воспринимается психоакустическим восприятием звука человеком. Звуковой спектр сигнала каждого канала делится на несколько более узких полос частоты с разной шириной. Полосы оптимизированы по ширине, учитывая различные чувствительности человеческого уха к звучанию на разной частоте. Учитывая это и также с спектральный состав с динамическим диапазоном фонограммы и данные между полосами распределяются.
Так сказать в процессоре АС-3 зашита модель восприятия звука человеком позволяя проц. АС-3 изменять избирательность частоты (насколько позволяет временное разрешение) и объема данных, используемых для описания звукового сигнала в каждой полосе, по субъективным ощущениям достаточно для сведения под ноль маскирования шума. Если шум квантования в сигнале не способен сам по себе замаскироваться, то он обладает большим битовым числом (БИТ) т.е. – это позволяет уменьшать или совсем устранять шумы квантования, сохраняя тем самым качество звучания оригинальным. Следовательно, система «Dolby АС-3» представляет собой по существу одну и N-го числа разновидностей систем «селективного шумоподавления (СШ)» (СШ заключается в различных обработках сигнала в разных полосах частоты. Более известные системы селективного шумоподавления это «Dolby С» и «Dolby S»).
Точно таким же образом распределение данных происходит и между каналами: информационный объем для каждого канала различается. Алгоритм построен так, что, чем больше выделяется количество данных для кодирования каналов, где в реальности звук более насыщен, маскируя шум в других каналом сильным звуком в одном канале. Простыми словами «АС-3», чтобы сократить объем данных несущественную информацию просто отбрасывает или элементы звука, которые ухо человека не распознает. Для каждого канала, зависимость объема передаваемой информации и характерных черт сигнала составляет важнейшую отличительную черту алгоритма «АС-3» от конкурирующих алгоритмов, таких как «Zeta», «ATRAC» и пр…).
Использование системы «Dolby АС-3» в кинематографе
Dolby Digital AC3
Применение систем с использованием алгоритма АС-3, можно практически во всех сферах, где необходимо воспроизвести, записать или передать цифровую информацию. Первостепенно алгоритм АС-3 был использован в кинематографе. Данный алгоритм сейчас позволяет получать цифровое многоканальное звучание с 35-мм кинолент. Для аналоговых дорожек с целью их сохранения, было решено на самой ленте, поместить оптическую цифровую дорожку нового образца, промеж перфорационных отверстий, позволяя тем самым пользоваться кинолентой совершенно в любых кинотеатрах, вне зависимости от оснащения кинотеатра аппаратурой с декодером АС-3.
«Dolby Stereo Digital» — это звуковой формат, который построен на кодировке «АС-3» и дебютироввший в кинематографии в июне 1992 г. В период с 1992 по 1995, в 27 странах мира, около 600 кинотеатров и более 50 фильмов, обзавелись оборудованием для считывания информации с цифровых дорожек. Обладая несколькими звуковыми дорожками (аналоговой и цифровой), позволяет экономить при тиражировании и не требуют больших затрат, а применяться могут в любых кинотеатрах. Немаловажно то, что цифровые дорожки в формате АС-3 очень износостойкие.
Ошеломляющий успех и применение кино формата «Dolby Stereo Digital» стало отрывной точкой и толчком, для разработки форматов бытового применения, основанных тем самым на алгоритме «АС-3».
Система «АС-3» и домашний кинотеатр (5.1)
Версия «Dolby Stereo Digital» в быту, базирующаяся на «АС-3», стала называться «Dolby Surround Digital». Бытовой формат, как и кинематографический, обеспечивает получение сигналов громкоговорителей во фронтальной плоскости для центрального, правого, левого и нескольких тыловых каналов (по желанию можно еще использовать и низкочастотную колонку «сабвуфер»), эта схема проще говоря 5.1.
В сравнении с «Dolby Surround Pro Logic», в момент применения, канал тыла по частоте ограничен, работая в режиме моно (обычно применяются два громкоговорителя), «Dolby Surround Digital» обладает несколькими независимыми тыловыми каналами с одинаковым частотным диапазоном как и фронтальные каналы.
Основы электроакустики
Система Dolby Digital представляет шесть каналов кристально чистого объемного цифрового звука. Левый, центральный и правый фронтальные каналы позволяют точно определить позицию источника звука на экране. Отдельные «разделенные» левый и правый задние боковые каналы вовлекают вас в фильм своими окружающими и обтекающими звуками. А дополнительный низкочастотный канал добавляет накал действию на экране.
Принципы Dolby Digital ведут свое развитие из разработок Dolby по аналоговому уменьшению шума. Шумоподавление Dolby работает путем ослабления шума, когда нет аудио сигнала, а когда он есть, позволяя более сильному полезному аудио сигналу перекрывать более слабый шум. Таким образом, эта технология использует преимущества психо-акустического феномена известного как слуховое маскирование. Даже если аудио сигнал занимает только часть спектра, шумоподавление Dolby уменьшает уровень шума в тех частях спектра, в которых нет полезного сигнала делая шум незаметным. Это делается потому, что аудио сигнал может маскировать только ближний по частотам шум.
Система Dolby AC-1 была впервые использована Австралийской телевещательной корпорацией в 1985 году. Из-за своей низкой цены АС-1 стала использоваться в других системах DBS, спутниковых сетях, в цифровом «кабельном» радио со скоростью передачи 220-335 кб/с, в зависимости от приложения. Освобожденный от данных ADM, поток данных такой системы содержит информацию не об абсолютном значении аудиосигнала, а об изменении значения.
Система шумопонижения Dolby понижает уровень шумов на частотах, где не присутствует аудиосигнал, пока полезный аудиосигнал не закроет или замаскирует шумы. Таким образом успешно используется акустическое явление, известное под названием «слуховая маскировка». Даже если звуковой сигнал присутствует в данной части спектра, система Dolby NR уменьшает шумы в других частях так, что шум становится незаметным. Это происходит по той причине, что звуковой сигнал может маскировать шумы только на близлежащих частотах.
АС-3 была разработана для получениа максимального преимущества при использовании эффекта «слуховой маскировки» для человеческого слуха. Звуковой спектр каждого канала разделяется на узкие частотные полосы различного размера, оптимизированные под особенность восприятия звука человеком. Это делает возможным отфильтровать шумы так, что они вынужденно остаются вблизи тех частот, на которых кодируется аудиосигнал. При уменьшении или устранении шумов независимо от того, замаскированы они аудиосигналом или нет, качество звука оригинального сигнала сохраняется.
Dolby Digital использует технологию «shared bitpool» («разделяемых битов»), и также модель маскирования человеческого слуха, чтобы достичь наибольшей эффективности передаваемых данных. Разряды неравномерно распределяются между множеством узких полосок частоты, причем в каждом конкретном случае по-разному, в зависимости от спектра и динамической структуры кодируемого сигнала. Применяя модель слухового маскирования, кодер предоставляет оптимальное количество разрядов для аудио сигнала в каждой полосе. Дополнительно происходит перераспределение разрядов между разными каналами в соответствии с моделью, по которой более насыщенный частотами канал потребует больше данных для передачи, чем другие, слабо заполненные, а также учитывается, что сильный сигнал в одном канале может маскировать появляющийся шум в других каналах. В результате Dolby Digital может использовать пропорционально больше передаваемых данных для кодирования звука, выдавая более качественный сигнал и позволяя кодировать несколько звуковых каналов в более низкоскоростные потоки данных чем требует даже один канал на компакт диске.
В киноиндустрии звуковая дорожка Dolby Digital кодируется оптически прямо на киноленту в промежутках между перфорационными отверстиями. Размещение цифровой звуковой дорожки на том же носителе что и фильм позволяет ей сосуществовать вместе с аналоговой дорожкой без привлечения дополнительных носителей данных, таких как CD. Это позволяет упростить производство, а для владельцев кинотеатров использование фильмов, а также позволяет подготовить дорожку Dolby Digital практически без дополнительных затрат. Поскольку часть ленты с перфорированными отверстиями изготавливают с расчетом на высокую сопротивляемость износу и повреждениям, дорожка Dolby Digital не будет подвержена треску и шипению на протяжении всего времени эксплуатации ленты.
Считается, что это поможет потребителям более легко определять поддерживает ли какой-либо продукт эту технологию, и поможет отличить ее от форматов Dolby Surround и Dolby Pro Logic, которые базируются на аналоговых технологиях. В новом поколении лазерных дисков, и новых форматах использующихся в DVD и телевидении высокой четкости (HDTV), также будут ссылаться на термин Dolby Digital, как это сейчас делают в отношении профессиональных киноприложений. Общее название Dolby Digital также должно помочь прекратить растущие заблуждения пользователей, связанные с термином «AC-3», который является техническим обозначением технологии Dolby, разработанной для многоканальных приложений.
Dolby Digital предоставляет в общей сложности шесть раздельных каналов звука. Как и Dolby Surround Pro Logic, она включает в себя левый, центральный и правый каналы во фронтальной части комнаты. Dolby Surround Pro Logic предоставляет дополнительно еще один канал с ограниченной полосой частот (от 100 до 7000Гц) для объемного («окружающего») звука, который обычно усиливается через два канала усилителя и подается потом на два динамика. Тогда как Dolby Digital предоставляет раздельные левый и правый каналы объемного звука для более точного определения местоположения звуков и более натуральной, реалистичной передачи атмосферы и фона. И ко всему прочему все пять основных каналов передают полный спектр частот (от 3 до 20000 Гц), к которым вы можете добавить низкочастотные динамики (сабвуферы).
Все шесть каналов в системе Dolby Digital полностью цифровые, из чего следует, что на всем пути от пульта звукооператора до вашей домашней системы они передаются без потери качества. Но Dolby Digital еще и упаковывает их все в один канал, который занимает места меньше чем один канал на компакт диске. Именно это позволяет так легко добавлять звуковые дорожки Dolby Digital к обычным лазерным дискам, а также к множеству других источников. Степень сжатия этого канала составляет 15/1.
В следующей таблице проводится сравнение свойств Dolby Digital и Dolby Surround Pro Logic.
Современные многоканальные системы
Dolby
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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
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.
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
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.
Dolby Digital AC-3
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.