Dolby / DTS: разбиране на различните аудио формати за домашно кино и многоканална обработка

Съраунд, 3D обект, Dolby Atmos, DTS: X, Dolby Digital, Dolby Prologic и други DTS-HD Master Audio. Трудно е да се ориентирате в
многоканалната джунгла на домашното кино . За щастие сме там и поради липса на възможност да бъдем изчерпателни, със сигурност не твърдим, че го правим, предлагаме ви да заобиколите въпроса и, надяваме се, да направите темата по-ясна.

Кратка история на многоканалите

Задържайки се в моно подход за много дълго време, звукът в киното бе белязан от няколко нововъведения, които не бяха последвани, като много амбициозния Disney Fantasound (тестван за Fantasia), както и някои стереофонични заеквания, преди наистина да стане по-демократичен от 50-те години, след това дори по-късно за потребителските видео системи.

Нещата се ускориха от края на 70-те с пристигането на Dolby Stereo, след това в началото на 90-те с първите наистина многоканални формати: Sony SDDS (само кино формат), Dolby Digital и DTS, всички три за съхранение на 6 отделни канала.

Вляво: първият филм в Dolby Digital. Вдясно: Първият DTS филм

От този момент нататък многоканалът намалява във вселената на хола, чрез Dolby Digital, с лазерния диск, но особено с демократизацията на DVD в края на 90-те.

Ще трябва да изчакаме още двадесет години и заемането от технология от видеоигри, звуковия обект, за да се отвори многоканалът до трето измерение и да интегрира понятието звуков обект във форматите. Dolby Atmos, DTS: X, както и няколко малки палци и производни технологии.

Многоканален

Моно и стерео

Ние ги използваме, но многоканалната концепция обикновено се прилага за 2.0 визуализация.

Mono е запис от една песен, обикновено от един източник. Може да се появи малко пространствена информация, тъй като няма други звукови референции.

Независимо от броя на високоговорителите, концепцията за моно, стерео и многоканален предполага броя на участващите канали.

Стереото вече е голяма стъпка напред, защото въвежда концепцията за левия и десния канал, представяне, което вече позволява да се създаде кохерентно звуково пространство, дори достатъчно, ако човек използва аудио слушалки.

Матрица / демозаикиране

Но тук ще прелетим над технология, използвана например на много стария Disney Fantasound или на Dolby Stereo: матрични канали, за разлика от дискретни канали. Дискретни (различни) канали са канали, записани отделно от другите. Dolby Digital записва 6 канала за 5.1 рендиране.

Много сложната система Fantasound, създадена за филма Fantasia, беше първият голям опит за многоканален звук. източник @dubspot

Обратно, Dolby Stereo записва 4 песни, които матрицира в 2 канала в микса, така че е стерео сигнал. Но миксът е направен по такъв начин, че след като бъде обработен / разрушен от декодер Dolby Surround (чрез възпроизвеждане на фазата и общите точки между двата ляв и десен канал), той може да бъде изведен в кохерентна 4.0. Този процес на демозаизиране изисква сигнал, записан с матрични канали (Dolby Surround), смесен, за да изведе информация за съраунд канала, но може да работи и за всякакъв тип стерео сигнал или по-висока, от обработката на Dolby Pro. Логика II.

Обграждам

Концепцията за съраунд е пряко свързана с тази за стерео, но чрез значително разширяване на възможностите за хоризонтален звук, чрез умножаване на каналите. За да бъде квадрат, терминът съраунд може да се прилага за 3D формати, тъй като концепцията за обхващащ звук (съраунд) остава валидна. Във всекидневния език разделението между двата термина обикновено се прави.

С пристигането на 5.1 в домовете, умножаването на високоговорителите и разходите … особено като се започне с Hi-Fi високоговорителите Focal

Докато разположението на съраунд каналите е маркирано като X.1 или X.2, където X е броят на съраунд каналите, разположението на високоговорителите в стаята не е нещо стандартизирано, нито между различните
формати, нито за същия формат. Това е още по-вярно, тъй като дизайнерите на многоканални формати не се споразумяват помежду си, например относно типа говорители, които да използват. Някои предпочитат класически високоговорители, разсейващи в една посока, други диполярни / биполярни високоговорители (два високоговорителя за високоговорители, разсейващи в 2 посоки).

В 5.1 (Dolby Digital и DTS) оформлението обикновено е следното: 1 централен канал, 2 предни високоговорителя (поставени като стерео високоговорители), два високоговорителя отляво и отдясно на слушателя, субуфер. В 7.1, два допълнителни високоговорителя са поставени зад слушателя.

Почти няма ограничение за салонните съоръжения, като този много занижен комплект от 11.2 от Klipsch

В домашното кино има дори подходи 9.1, 11.1, дори 9.2 и 11.2 (допълнителна кутия) и др. Във всеки случай тук вече не говорим за формати, използващи само дискретни канали, а обработка на звука (Dolby Prologic IIz и DTS Neo: X), позволяваща да се добавят последните 2 или 4 канала чрез демозаиране, чрез анализ на дискретни канали. съществуващи.

3D / звукови обекти

Концепцията за 3D звука е двойна в домашното кино. Първо имаме вид на вертикалност на звука, характеризираща се с високоговорители на тавана, насочени надолу, високоговорители, насочени към тавана (отражение) или дори поставени на по-висока равнина от конвенционалните съраунд високоговорители. След това обозначението се прави в X.1.Y, или X.2.Y, X е
броят на съраунд каналите, Y броят на каналите за вертикалност, стандартът обикновено е между 5.1.2 и 7.2.4.

Допълнителна степен идва с използването на няколко звукови равнини, позволяващи кръстосани звукови зони. Сред различните системи, Auro-3D предлага да завърши съраунд размерите чрез друга равнина и последен високоговорител на трета равнина

Второ, звукови обекти, позволяващи да представят по време на смесване елементи, разположени в 3D звуково пространство, чрез метаданни,
съдържащи координати (наред с други). Dolby Atmos, но също и DTS: X, за да назовем най-известните 3D звукови формати, и двете работят върху това съжителство:

От една страна, класическо многоканално кодиране, като всяка песен е свързана с канал, за рендиране на 5.1.2 или 7.1.2 през повечето време. Тези песни се наричат ​​"легла" на добър английски и могат да бъдат преведени като "спящи песни", атмосферни песни, всичко, което не може да бъде определено като звуков обект (дъжд, вятър, фонов шум, неразположен шум, музика и др.).

Следователно, от друга страна, звукови обекти, кодирани на моно писти. Те не са свързани с точен канал, а с координати. След това декодерът е отговорен за интерпретиране и рендиране на позицията на обекта в реално време, като се използват няколко канала едновременно.

При системи като Dolby Atmos смесването на звука също взема предвид концепцията на обекта, което почти може да създаде аналогия с „визуалното“ 3D.

Имайте предвид, че (какъвто е случаят с повечето конфигурации на хола), концепцията за звуков обект може да съществува в конфигурация 7.1 или 9.1. Форматите DTS: X и Auro-3D не определят височините на височините като фундаментално различни.

Маркетинг по този начин, Dolby Atmos / DTS: X Cinema и Consumer Dolby Atmos / DTS: X се наричат ​​еднакви. На практика изискванията и възможностите са ясно различни. По-малката мрежа от високоговорители с конфигурация за домашно кино и по-ниският й капацитет за обработка означават, че двете системи имат общ само хибридния модел на многоканални / звукови обекти. За мнозина концепцията за звуков обект в този вид конфигурация всъщност няма смисъл и би било също толкова лесно да се предложи просто многоканален подход, без да се изхожда от концепцията за виртуални канали, които звучат звукови обекти, нито за да добавите високоговорители към тавана, за да се опитате да имитирате киносалон.

Декодиране и Bitstream

Има два начина за декодиране на многоканален сигнал в настройка за домашно кино. Първо, използвайте вътрешния декодер на продукта, четейки носителя: Blu-Ray плейър, телевизор или дори телевизионна кутия (например Apple TV или Shield TV). Второ, и това остава оптимално, оставете го на специален многоканален аудио / видео усилвател или дори на звуковата лента (в тази конфигурация).

Това второ решение изисква предаване на необработен аудио сигнал, а не декодиран. За това е необходимо целевият сокет (четец / кутия / телевизионна страна) да го позволи, това, което се нарича Passthrough / Bitstream режим, но също така и неговият поток да е достатъчен. За формати, които не са твърде тежки и не надвишават 5.1, като Dolby Digital и DTS, е възможно този поток да се предаде на SPDIF (оптични и коаксиални гнезда).

Оптичните и коаксиалните SPDIF гнезда (долу вдясно) остават класика за извеждане на аудио поток, било в Bitstream или в PCM (декодиран сигнал). Но веднъж в тежки многоканални формати, стандартът вече не може да следва в Bitstream

Освен това неизбежно ще премине през HDMI връзката, по-малко ограничена. За целта ви е необходима поне HDMI 1.4 версия за предаване на Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio в Bitstream. Ако връзката с усилвателя е чрез телевизора, в този случай трябва да използвате HDMI ARC гнездо (позволяващо връщане на звуковия поток) или, в по-добрия случай, HDMI eARC, като последният не е ограничен от броя на каналите. нито от потока (до 37 mb / s).

Ако връзката не поддържа Bistream в целевия формат, декодирането ще премине през TV / box / Blu-Ray плейъра, който ще изпрати декодирания поток в PCM към усилвателя, който все пак ще трябва да се погрижи за цифрово / аналогово преобразуване. Ако дори тази опция не е възможна, цифровото / аналогово преобразуване ще се извърши нагоре по веригата и аудио предаването ще се промени на аналогово, например на RCA портове.

Пример за лист с данни за HDMI екстрактор. Не твърде старите версии на този стандарт са задължителни за изпращане на суров фураж

По отношение на съвместимостта с определен формат, всичко обикновено се решава за всеки отделен случай и до голяма степен ще зависи от генерирането на продуктите.

Формати / кодеци

Тук ще се справим само с най-често срещаните потребителски формати.

Обграждам

Dolby Digital

• Имена: Dolby Digital; AC-3; Dolby Stereo Digital (вече не се използва)
• Тип: Формат на компресия и кодек (AC3)
• Канали: 5.1
• Аудио кодиране: 16 бита, дискретизация при 32, 44,1 и 48 kHz
• Тип кодек: Lossy Compression
• Класически битрейт: 384 kb / s или 448 kb / s в многоканален, понякога 640 kb / s
• Задължително се поддържа на DVD

DTS 6

• Имена : DTS; DTS 6; DTS Digital Surround; DTS ядро; DTS кохерентна акустика (кодек)
• Тип : Многоканален формат за компресия
• Канали : 5.1
• Аудио кодиране : 20 бита, дискретизация при 32, 44,1 и 48 kHz
• Тип кодек : Lossy Compression
• Битрейт : 1509,75 kb / s макс, обикновено ограничен до 754,5 kb / s на DVD
• Не е задължителна поддръжка на DVD и Blu-Ray
• DTS е името на семейството на форматите, но също така означава, на общ език, DTS 6

Dolby Digital Surround EX

• Тип : разширение Dolby Digital, многоканален формат за компресия с матричен компонент.
• Канали : 6.1; 5.1 дискретно кодиране, матричен 7-ми канал. Съответства на добавянето на заден съраунд канал
• Аудио кодиране : 16 бита, дискретизация при 32, 44,1 и 48 kHz
• Тип кодек : AC3, компресия със загуби
• Класически битрейт : 384 kb / s или 448 kb / s в многоканален, понякога 640 kb / s

DTS-ES

• Имена : DTS-ES матрица; DTS-ES Дискретен
• Тип : Дву вариантен многоканален формат за компресия
• Канали : 6.1 дискретни (DTS-ES дискретни): 5.1 дискретни + 1 матричен канал (DTS-ES матрица)
• Аудио кодиране : 20 бита, дискретизация при 32, 44,1 и 48 kHz
• Тип кодек : Lossy Compression
• DTS-ES Matrix работи точно като Dolby Digital EX, DTS-ES Discrete наистина кодира този заден съраунд канал

Dolby Digital Plus

• Имена : Dolby Digital Plus; E-AC-3; AC3 +
• Тип : Superset на Dolby Digital; Многоканален формат за компресия и кодек
• Канали : до 15.1, обикновено 5.1 или 7.1
• Аудио кодиране : 16 бита, дискретизация при 32, 44,1 и 48 kHz
• Тип кодек : AC3 +, компресия със загуби; оптимизация в сравнение с AC3
• Максимален битрейт : 6,144 kb / s, предимно много по-нисък
• Широко използван за стрийминг сайтове и TNT HD излъчване
• Кодиране на звук, използвано за Dolby Atmos (например сайт за стрийминг)

DTS 96/24

• Тип : Многоканален формат за компресия; DTS ядро ​​с разширения
• Канали : 5.1
• Аудио кодиране : 24 бита, дискретизация до 96 kHz
• Тип кодек : Lossy Compression
• Битрейт : 1509,75 kb / s макс, обикновено ограничен до 754,5 kb / s на DVD
• Съвместим със стандартен DTS декодер, възпроизвеждане до 16 бита / 48 kHz макс

DTS-HD аудио с висока разделителна способност

• Тип : Многоканален формат за компресия; DTS с разширения
• Канали : 7.1
• Аудио кодиране : 24 бита, дискретизация до 96 kHz
• Тип кодек : Lossy Compression
• Битрейт : 3 mb / s или 6 mb / s

DTS-HD Master Audio

• Тип : Многоканален формат за компресия; втори член на семейството DTS-HD
• Канали : неограничен; обикновено 5.1 или 7.1
• Аудио кодиране : 24 бита, дискретизация до 192 kHz (в 5.1) и до 96 kHz (7.1)
• Тип кодек : без загуби
• Битрейт : променлива скорост на предаване, макс. При 24,5 mb / s
• Съвместимост : възпроизвежда се на конвенционален DTS декодер с качество 20 бита / 48 kHz
• Предлага се само на Blu-Ray за широката публика

Dolby TrueHD

• Тип : Superset на Dolby Digital; Многоканален формат за компресия и кодек
• Канали : до 14 канала, ограничени до 7.1 на Blu-Ray
• Аудио кодиране : 24 бита, дискретизация до 96 kHz
• Битрейт : 18 mb / s макс
• Тип кодек : Без загуби; базиран на PCM кодек, опакован в Meridian
• По избор за Blu-Ray плейъри, но все още присъства на практика при последните модели
• Не се използва за стрийминг услуги (твърде тежки)

3D / обектно ориентирани

Dolby Atmos

• Тип : Многоканален формат с поддръжка на звукови обекти
• Канали (потребителска версия): технически ограничен до 24.1.10, рядко над 7.1.2 на конвенционалните декодери. 10 „леглови“ канала и до 118 звукови обекта
• Аудио кодиране : зависи от кодека
• Тип кодек : AC3 + или Dolby TrueHD
• Употреба : TV (AC3 +), поточно предаване (AC3 +), Blu-Ray (AC3 + и TrueHD)

DTS: X

• Тип : Многоканален формат с поддръжка на звукови обекти
• Канали (потребителска версия): Ограничено до 11,1 канала
• Кодиране на аудио : DTS-HD Master Audio
• Употреба : Blu-Ray
• По-голяма гъвкавост от Atmos в конфигурацията на високоговорителите, вертикалните високоговорители не са наложени

Auro 3D

• Тип : Многоканален формат с поддръжка на звукови обекти
• Принцип : въз основа на 2 или 3 хоризонтални нива на високоговорителите
• Канали (потребителска версия): от 8.0 до 13.1
• Аудио кодиране : PCM (без компресия)
• Употреба : Blu-Ray
• Звукова мрежа чрез удвояване на класическата съраунд мрежа на второ ниво
• Доста рядък формат

MPEG-H 3D аудио

• Тип : Многоканален и кодечен формат, с поддръжка на звукови обекти и амбиозвукови компоненти (полезно например за VR)
• Работи в 5 различни нива на сложност, в зависимост от конфигурацията
• Канали : От 8 макс. (Ниво 1) до 64 макс. (Ниво 5) физически канали
• Аудио кодиране : Lossy (без повече информация), силно оптимизиран
• Употреба : Излъчване (TNT-HD), стрийминг и 3D аудио приложение
• Използва се като основа за 360 Reality Audio системата. Не е невъзможно той да бъде интегриран в обработката на звука Tempest на PS5 (чиста спекулация)
• Позволява много корекции на звука, включително отделно регулиране на силата на звука на канала

Dolby AC-4

• Тип : Многоканален и кодечен формат, с поддръжка на звукови обекти (метаданни Atmos, без да са интегрирани в този формат)
• Кодек : AC-4
• Подобрение на кодека AC-3 + (Dolby Digital Plus), обявява качество, еквивалентно на 50% от битрейта
• Канали : 7.1.4 максимум
• Класическа скорост : между 224 и 288 kb / s в режим 7.1.4
• Употреба : Излъчване (TNT-HD), стрийминг
• Интеграция до 2024 г. във френския стандарт TNT
• Позволява настройки на звуковите канали за излъчване (подчертаване на диалози, изрязване на един от каналите и т.н.) и може да анализира целевия материал, за да адаптира динамиката на звука. Предпочитан формат от Dolby за бъдещето на излъчването

Звукови процедури

Често бъркани с формати, многоканалната обработка на звука позволява, от моно, стерео или многоканален източник, да добавя
допълнителни канали, за да даде по-завладяващо изобразяване.
Основната им операция обикновено е демозаициране, въпреки че по-новите модели отиват много по-далеч.

Освен много стария Dolby Surround и първата Dolby Pro Logic, която трябваше да използва матричен сигнал в Dolby Surround, не е необходимо да се работи върху микса нагоре по веригата, да се матрицират каналите, за да се позволи тази обработка.

Dolby Surround

• Тип : Формат за кодиране и обработка на звук (декодиране)
• Операция за кодиране: специален звуков микс, матрица на четири песни на два канала
• Декодиране : Декодира стерео Dolby Surround сигнал в сигнал 3.0 (стерео + заден съраунд канал), като съраунд каналът е съраунд канал
• Съвместимост : Лазерен диск, VHS, някои DVD стерео записи

Dolby Surround може да бъде поставен в параграф за форматиране, тъй като основната му операция разчита на специфично стерео кодиране.

Dolby Pro Logic

• Тип : Известна версия на декодирането на Dolby Surround, леко подобрена
• Декодиране : Декодира стерео Dolby Surround сигнал в сигнал 4.0 (стерео + заден съраунд канал + централен канал)

Dolby Pro Logic II

• Тип : Многоканална обработка на звука
• Как работи : трансформира стерео сигнал, дори не Dolby Surround, в 5.1
• Няколко режима на работа : Филм, Музика, Игра
• Режим на игра, интегриран на конзоли PS2 и Gamecube

Dolby Pro Logic IIx

• Тип : Многоканална обработка на звука, подобрена версия на Dolby Pro Logic II
• Как работи : трансформира сигнал от стерео на 5.1 в сигнал от 6.1 до 7.1

DTS Neo: 6

• Тип : Многоканална обработка на звука
• Еквивалентно на Dolby Pro Logic IIx
• Работа : Позволява ви да трансформирате всеки тип сигнал от 2.0 на 7.1 в сигнал от 3.1 до 7.1
• Малко по-сложна операция
• По-малко разпространени

Dolby Pro Logic IIz

• Тип : Многоканална обработка на звука с въвеждане на околни канали (фонов шум от звуковия микс: дъжд, вятър и др.)
• Работа : Същата основна възможност като Dolby Pro Logic IIx. Възможност за добавяне на два съраунд канала (да бъдат поставени над предните стерео канали) към сигнал 5.1 и сигнал 7.1, за превключване на 7.1 или 9.1

DTS Neo: X

• Тип : Многоканална обработка на звука с въвеждане на съраунд канали
• Работа : Същото като Pro Logic IIz, но добавя още 2 допълнителни съраунд канала (11.1), или над задните съраунд високоговорители, или под ъгъл 45 ° пред слушателя.

Audyssey DSX и DSX2

• Тип : Многоканална обработка на звука с въвеждане на съраунд канали
• Еквивалентно на DTS Neo: X във втората конфигурация на високоговорителите (при 45 °)
• Може да достигне до 11.2 (добавяне на втора кутия)

Dolby Surround (последна версия)

• Тип : Многоканална обработка на звука с поддръжка на вертикални канали
• Очаква се в крайна сметка да замени семейството Dolby Pro Logic
• Може да симулира многоканален изходен звук тип dolby atmos, от 5.1.2 до 24.1.10 (потребителска атмосферна граница), от 2.0, 5.1 или 7.1 сигнала
• Името причинява много объркване, но не и да се смесва със стария Dolby Surround формат / декодер.

Лечения, посветени на каски

Дори ако идеята е по-скоро да се говори за многоканални / много говорители, слушането със слушалки е имало право от края на 90-те (или дори преди това) на
собствени процедури, адаптирани към стерео особеностите на този обект. Така че нека завършим с тези специфични лечения, като ги прегледаме.

Последните лечения на практика включват поддръжка на многоканален или 3D сигнал, сведен до бинаурален стерео сигнал, като същевременно се опитват да направят HRTF възможно най-универсален. HRTF, или „трансферната функция, свързана с главата“, ще вземе предвид спецификите на човешката глава като цяло и нейната роля при 3D откриването на звук за дадено лице.

• Dolby Headphone: Технология за игри, извлечена от Dolby Pro Logic II, довеждаща 5.1 или 7.1 до подходящ стерео сигнал. В
  повечето случаи декодерите са включени в игрални слушалки, като
  A50 от Astro Gaming
• Dolby Atmos за слушалки : Преобразуване на сигнал Atmos в Binaural 360 ° звук, подходящ за слушалки, следователно подобрена версия на Dolby Headphone. Това лечение се прилага в последните версии на W10, Xbox One / Series X и S, или много смартфони като Iphone Xs / Xr и 11 от iOS 14 (макар и вече малко въведени в iOS13).

Вече далеч от идеята за Atmos Cinema, Dolby Atmos за слушалки позволява чрез преработка на сигнала в специален стерео сигнал да направи същото 3D изживяване на слушалките. Софтуерът Dolby Access ви позволява да му се наслаждавате на W10

• NX Waves: Патентовани процедури, интегрирани например върху отличния Mobius от Audeze. NX Waves съчетава бинаурален подход и проследяване на движението на главата, за да запази звука „източника“ (екрана) на едно място. Това напомня ли ви за нещо?
• Система на Apple: Представена на WWDC20, неотдавнашната актуализация на Airpods 2 / Airpods Pro позволява да се възползвате от внедряването на Dolby Atmos, за да създадете еквивалент на Dolby за слушалки в сос от Apple, като същевременно възстановява идеята за проследяване на движенията на главата на NX Waves.

Друг начин за управление на Dolby Atmos на слушалки, обработката, предлагана от Apple след iOS14 Apple

• DTS слушалки: X: DTS еквивалент на Dolby Atmos за слушалки, виртуализация от многоканален източник или DTS: X на бинаурален стерео сигнал.
• Auro-Headphones : Отново, Auro-3D еквивалент на Dolby Atmos за слушалки.
• Sony Tempest Engine (PS5): Ние почти нищо не знаем за тази технология, която сама по себе си не е предназначена само за слушалки. Малко разкритото обаче ще подчертае неговото обектно-ориентирано управление на 3D звука и най-вече подчертаването на този 3D звук за слушалки чрез бинаурален звук с използване на HRTF криви.

Друго желание за Sony да създаде своя собствена технология, която не взема предвид Dolby Atmos на своя PS5, а собствена обработка, Tempest Engine, ясно адаптирана за слушане през слушалки

Въпроси? Някакви точки, изискващи разяснения? Не
се колебайте да реагирате в коментарите.