Dolby Digital

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

До́лби Ди́джитал (англ. Dolby Digital, AC-3, ATSC A/52) — система цифрового многоканального звука, разработанная фирмой «Dolby Laboratories, Inc.» в 1991 году для создания высококачественных оптических фонограмм совмещённых фильмокопий[1]. До 1994 года система называлась «Dolby Stereo Digital», подчёркивая преемственность с предыдущим аналоговым стандартом оптических фонограмм «Dolby Stereo». Формат послужил основой для целого семейства стандартов цифрового звука, использующих сжатие данных с потерями, за исключением системы «Dolby TrueHD». Звук «Dolby Digital» впервые появился в кинотеатрах в 1992 году в фильме «Бэтмен возвращается»[2].

Расположение цифровых фонограмм на современных фильмокопиях. От края киноплёнки слева направо: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS); Dolby Digital (на межперфорационных перемычках); аналоговый оптический Dolby SR; синхрокод (DTS). Изображение находится правее синхрокода

Оптическая фонограмма «Dolby Digital»[править | править вики-текст]

Звукоблок кинопроектора для чтения оптической фонограммы стандарта Dolby Digital

Совмещённая фонограмма «Dolby Digital» содержит шесть независимых каналов объёмного цифрового звука и размещается на межперфорационных перемычках киноплёнки. Размещение цифровой звуковой дорожки на общем носителе с изображением обеспечивает их точную синхронизацию без каких-либо дополнительных приспособлений. Цифровая фонограмма «Dolby Digital» размещается на фильмокопиях только в сочетании с аналоговой звуковой дорожкой «Dolby SR», выполняющей резервную функцию. В случае повреждения или сбоя цифровой фонограммы звукоблок кинопроектора автоматически переключается на аналоговую фонограмму, а после восстановления чтения происходит обратное переключение. Благодаря использованию для кодирования фонограмм обоих типов одного и того же шестиканального источника, такие кратковременные сбои практически незаметны[3].

Фонограмма состоит из отпечатанных на межперфорационных перемычках нейтрально-серых матриц 76×76 пикселей размером 1,1×1,1 микрометр[4]. В отличие от «циановых» аналоговой фонограммы и цифровых дорожек SDDS, печать происходит во всех трёх слоях цветной позитивной киноплёнки. В центре матрицы расположен логотип лаборатории Dolby. Разрывы цифрового потока данных на перфорацию компенсируются при чтении накопителями в усилителе воспроизведения[3]. Все пять основных широкополосных (за исключением шестого эффектного) каналов стандарта передают частотный диапазон от 20 Гц до 20 кГц. Обеспечивается динамический диапазон 97 дБ при коэффициенте гармонических искажений 0,001%. При частоте дискретизации 48 кГц поток данных генерируется со скоростью 64 килобит в секунду для каждого канала. Результирующий поток всех шести каналов составляет 384 килобит в секунду. Несмотря на более низкую скорость потока данных, чем у компакт-диска, качество звучания фонограммы сопоставимо за счёт использования эффективного алгоритма сжатия AC-3 и шумопонижения системы SR (англ. Spectral Recording)[5]. При изготовлении видеорелизов кинофильмов с фонограммой Dolby Digital используются изменённые параметры, в наибольшей степени подходящие под бытовые стандарты DVD-Video и Blu-ray Disc. В этом случае интенсивность цифрового потока звукоданных согласуется с интенсивностью видеопотока и потоков управляющих сигналов.

Технологии Dolby Digital[править | править вики-текст]

Семейство стандартов Dolby Digital нашло применение для кодирования звука в цифровом видео, цифровом телевещании, видеоиграх и других прикладных областях.

Dolby Digital EX[править | править вики-текст]

Система, сходная с ранним форматом Dolby Pro Logic с матричным кодированием, добавляющим центральный и тыловой каналы к имеющейся стереофонии. Dolby Digital EX отличается от обычной системы Dolby Digital наличием одного или двух каналов, дополнительных к шести имеющимся.

Dolby Digital Surround-EX[править | править вики-текст]

L1 g dolbydsurroundex.gif

Стандарт Dolby Digital Surround-EX является усовершенствованной версией системы Dolby Digital. За счёт матричной системы кодирования добавляется центральный канал звукового окружения для заднего ряда громкоговорителей. Кроме того, возможно добавление канала для верхних громкоговорителей, расположенных на потолке[5]. Идея принадлежит звукорежиссёрам студии Skywalker Sound. Толчком послужила необходимость звуковой картины пролёта космического корабля над зрительным залом в фильме «Звёздные войны. Эпизод I. Скрытая угроза». Технология разработана совместно с Dolby Laboratories и Lucasfilm THX.

Dolby Digital Live[править | править вики-текст]

Dolby Digital Live (DDL) — технология кодирования многоканального (5.1) звука в формат AC3 в реальном времени, предложенная компанией Dolby Technologies для интерактивных приложений, таких как видеоигры. Предназначена для передачи многоканального звука на ресивер по интерфейсу S/PDIF(оптическому или коаксиальному)[источник?].

Её использование позволяет избавиться от ограничений, из-за которых по цифровым интерфейсам могли передаваться только уже готовые (то есть хранящиеся закодированными в формат AC3 или DTS) многоканальные дорожки, обычно являющиеся звуковым сопровождением фильмов), а в играх возможности цифрового выхода ограничивались обычным стереозвуком. Для полноценного 5.1 в играх в таких случаях требуется трёхпроводное аналоговое подключение, если оно возможно. Принципиальным и неустранимым недостатком технологии DDL является некая потеря качества звука от сжатия его в AC3 формат (сравнимая с переходом от CD-Audio к mp3 с высоким битрейтом) что, однако совершенно некритично для основного предполагаемого её применения[источник?].

В настоящее время эта технология встречается преимущественно в материнских платах, оснащённых кодеками Realtek ALC882D, ALC888DD и ALC888H, а также с некоторыми кодеками C-Media. Также эта технология начинает внедряться в ноутбуки, где в условиях дефицита места для «лишних» аналоговых разъёмов сулит наибольшие преимущества — один разъём позволит получить полноценный 5.1 звук во всех приложениях при условии подключения ноутбука к ресиверу или набору активных колонок со встроенным декодером.

Из отдельных звуковых карт с поддержкой этой технологии стоит отметить Terratec Aureon 7.1, а в популярных звуковых картах семейства Creative X-Fi поддержка DDL отсутствует.

Dolby Digital Plus[править | править вики-текст]

Детище компаний MIPS Technologies и Dolby Laboratories, основанное на расширенном стандарте E-AC-3, подразумевающем увеличенный битрейт до 6144 Мбит в секунду. Усовершенствованные технологии кодирования позволяют уменьшить артефакты компрессии.

Особенности:

  • Многоканальный звук с независимыми каналами
  • Поддерживается до 7.1 каналов[* 1] и возможность наличия нескольких аудио программ в одном потоке
  • Вывод потока Dolby Digital для совместимости со старыми устройствами
  • Максимальная скорость потока до 6 Mbps
  • Битрейт от 3 Mbps на HD DVD и до 1.7 Mbps на Blu-ray Disc
  • Поддерживается HDMI
  • В одном потоке может содержаться материал на разных языках
  • Новые возможности при кодировании для аудио профессионалов
  • Сохранение высокого качества на более эффективных для радиовещания скоростях передачи данных (200 Kbps для 5.1 каналов)

Dolby TrueHD[править | править вики-текст]

Dolby TrueHD является форматом звука сжатого без потерь по алгоритму Meridian Lossless Packing (MLP). Характеристики звука, сжатого по стандарту:

  • до 14 каналов из потока, хотя чаще всего сегодня используются в фильмах на Blu-ray дисках: 6 (5.1) каналов и максимум 8 (7.1), а поддерживается воспроизведения со стороны AV-ресиверах — 8 каналов (7.1);
  • разрядность до 24 бит и частота дискретизации 192 кГц (что и для носителя Blu-ray — 18 Мбит/с), хотя для фильмов на Blu-ray распространено до 8 каналов с 24 бит и 96 кГц при сжатии до потока при сжатии 63 Мбит/с или — 6 каналов с 24 бит и 192 кГц при сжатого потока до 18 Мбит/с[6].

Количество каналов[править | править вики-текст]

Несмотря на оригинальное число каналов, соответствующее стандарту 5.1, система поддерживает и другие конфигурации:

  • Моно (только центральный канал);
  • Двухканальное стерео (левый и правый), дополнительно может содержать матричное кодирование звукового окружения;
  • Трёхканальное стерео (левый, центральный, правый);
  • Двухканальное стерео с монофоническим окружением (левый, правый, окружение);
  • Трёхканальное стерео с монофоническим окружением (левый, центральный, правый, окружение);
  • Четырёхканальная квадрофония (левый, правый, левый задний, правый задний);
  • Пятиканальный окружающий (левый, центральный, правый, левый задний, правый задний);

Перечисленные конфигурации могут дополнительно включать эффектный канал сверхнизких частот. Последние два варианта могут использовать матричное кодирование дополнительного тылового канала по системе Dolby Digital EX. Большинство декодеров Dolby Digital обладают возможностью сведения разных каналов: например, канал окружения может складываться с передними каналами при отсутствии соответствующих громкоговорителей.

Технологии Dolby на цифровых носителях[править | править вики-текст]

Стандарт сжатия AC-3 допускает максимальный битрейт 640 килобит в секунду. На 35-мм фильмокопиях этот же параметр ограничен значением 320 килобит и соответствует максимальному битрейту двухканального MP3. На дисках DVD допустимая скорость потока выше и составляет 448 килобит в секунду, при том, что многие видеоплейеры позволяют воспроизводить и более скоростные потоки. Стандарт HD DVD и цифровое телевидение ATSC также ограничивают битрейт значением 448 килобит, а игровые приставки PlayStation 3 и Xbox, как и диски Blu-Ray могут использовать максимальные значения до 640 килобит в секунду.

Dolby является полноправным участником среди организаций, развивающих стандарт Advanced Audio Coding. Стандарты Dolby Digital являются частью спецификации MPEG и преемником звукового формата MP3. Стандарты Dolby Digital Plus и TrueHD считались обязательными для дисков HD DVD, и рассматриваются, как дополнительная опция дисков Blu-Ray.

HD DVD Blu-ray Disc DVD-Video DVD-Audio Лазердиск
Кодек Аппаратная поддержка Число каналов (макс.) Макс. скорость потока Аппаратная поддержка Число каналов (макс.) Макс. скорость потока Аппаратная поддержка Число каналов (макс.) Макс. скорость потока Аппаратная поддержка Число каналов (макс.) Макс. скорость потока Аппаратная поддержка Число каналов (макс.) Макс. скорость потока
Dolby Digital Обязательно 5.1 504 кбит/с Обязательно 5.1 640 кбит/с Обязательно 5.1 448 кбит/с Дополнительно в видеочасти для совместимости с обычными DVD-плеерами 5.1 448 кбит/с Дополнительно 5.1 384 kbit/s
Dolby Digital Plus 7.1 3 Мбит/с Дополнительно 7.1 1.7 Мбит/с
Не используется
Dolby TrueHD 8 18 Мбит/с 8 18 Мбит/с

Кодер системы Dolby AC-3[править | править вики-текст]

Структура данных кодека AC-3 в официальной спецификации описывается, как упрощённый язык программирования типа «Си»[7]. Цифровой поток представляет собой набор фреймов, коды размеров которых использованы совместно с кодом частоты дискретизации для определения количества двухбайтных слов перед следующим синхрословом. Блоки раздельных каналов могут быть длинными: в этом случае каждый из них целиком подвергается модифицированному дискретному косинус-преобразованию. Короткие блоки преобразуются двумя укороченными циклами. В таблице приведена упрощённая структура заголовка AC-3.

Номер поля Число бит Содержание
Синхрослово 16 0x0B77, передача данных сначала в левом бите: порядок байтов
Циклический избыточный код 16
Частота дискретизации 2 '11'=зарезервировано '10'=32 кГц '01'=44.1 '00'=48
Код размера фрейма 6
Определитель потока 5
Режим потока 3 '000'=приоритет звуковых данных
Режим кодирования 3 '010'=назначение левого и правого каналов
Уровень центра 2
Уровень окружения 2
Режим окружения Dolby 2 '00'=не определено '01'= Окружение не содержится '10'= Окружение содержится

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Dolby Digital Plus поддерживает до 13.1 аудио каналов. Стандарты HD DVD и Blu-ray Disc сейчас ограничивают это число до 8

Источники[править | править вики-текст]

  1. О многоканальном звуковоспроизведении, 2008, с. 15
  2. LAWRENCE M. FISHER. COMPANY NEWS: A Sound Idea; Dolby Theater Format Adapted to Home Uses (англ.). газета «The New York Times» (12 August 1992). Проверено 27 июля 2015.
  3. 1 2 Фонограмма фильмокопий, 2012, с. 17
  4. Модуляторы света, 2003, с. 30
  5. 1 2 Фонограмма фильмокопий, 2012, с. 18
  6. Руководство по HD-звуку. Часть I (рус.). Аудио-Видео. Tom's Hardware (19 июня 2008). Проверено 1 августа 2015.
  7. Digital Audio Compression (AC-3, E-AC-3) (англ.). A/52:2012. ATSC (17 December 2012). Проверено 1 августа 2015.

Литература[править | править вики-текст]

  • И. А. Алдошина, Э. И. Вологодин, А. П. Ефимов и др. Электроакустика и звуковое вещание: учебное пособие для вузов / Под редакцией Ю. А. Ковалгина. — М.: Горячая линия-Телеком, Радио и связь, 2007. — 872 с.:ил.
  • Е. А. Подгорная. Модуляторы света для записи и воспроизведения фотографических фонограмм фильмокопий / Н. Н. Калинина. — СПб.: Изд. СПбГУКиТ, 2003. — 33 с. — ISBN 5-94760-027-7.
  • Digital Audio compression Standart (AC-3)/Doc.A/52, 1995-12-20

Ссылки[править | править вики-текст]