Что значит dolby digital

Что значит dolby digital

Dolby Digital/ AC-3 — это .

Dolby Digital (AC-3, ATSC A/52) (До́лби Ди́джитал) — система пространственного звуковоспроизведения, разработанная фирмой «Dolby Laboratories, Inc.» («Dolby Labs»), руководимой Реем Долби, пионером аудио- и видеопромышленности.

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:

  • передние левый и правый
  • передний центральный
  • тыльные левый и правый
  • сабвуфер

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.

Битрейт в AC-3 достигает от 32 до 640 Кбит/с. В кинотеатре битрейт Dolby Digital составляет 329 Кбит/с, на DVD со звуком 5.1 — 384 или 448 Кбит/с.

Технологии Dolby Digital

Dolby Digital EX

EX — это приставка, использующаяся для обозначения систем звука Dolby Digital c 7.1 каналами: двух фронтальных, центрального, низкочастотного, двух тыловых объёмного звучания и двух фронтальных объёмного звучания.

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 Live (DDL) — технология кодирования многоканального (5.1) аудиосигнала в формат AC3 в реальном времени, предложенная компанией Dolby Technologies. Предназначена для передачи многоканального звука из игр и иных приложений на ресивер по интерфейсу S/PDIF(оптическому или коаксиальному). Её использование позволяет избавиться от ограничений, из-за которых по цифровым интерфейсам могли передаваться только уже готовые (т.е. хранящиеся закодированными в формат AC3 или DTS) многоканальные дорожки, обычно являющиеся звуковым сопровождением фильмов), а в играх возможности цифрового выхода ограничивались обычным стереозвуком.

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.

  • Многоканальный звук с независимыми каналами
  • Поддерживается до 7.1 каналов* 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 содержатся 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 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:

  • Аудиокодек — Dolby TrueHD.
  • Каналы (звуковая схема) почти всегда 5.1, очень редко встречаются 6.1 и 7.1.
  • Данные о чёткости звука часто отсутствуют, но обычно значения следующие: 16 бит при частоте 48 кГц или 24 бит при частоте 48 кГц; для некоторых концертных дисков эти значения составляют 24 бит при частоте 96 кГц.
  • Значение потока, как правило, отсутствует, но обычно составляет 4 608 кбит/с (4,5 Мбит/с, что соответствует шести каналам при частоте 48 кГц и 16 бит). Самое высокое значение, которое мы видели на коммерческих концертных дисках Blu-ray, составило 9,0 Мбит/с, что соответствует шести каналам при частоте 96 кГц и 24 бит. Максимальное значение для Blu-ray составляет 18 Мбит/с.

Аренда презентационного и проекционного выставочного оборудования в Санкт-Петербурге.

Звук Dolby Digital впервые появился в кинотеатрах в 1992 с премьерой фильма Возвращение Бэтмена (Batman Returns), и с тех пор звучит почти в тысяче фильмов по всему миру, и является одной из самых современных разработок от Dolby Laboratories.

Dolby произвела революцию в конце 60-х начале 70-х годов в системах записи на магнитную ленту своей системой шумоподавления Dolby A (для профессионалов) и Dolby B (для обычных пользователей). Позже, в 70-х годах, компания Dolby своей аналоговой системой Dolby Stereo революционизировала звук в фильмах.

Dolby Stereo принесла в фильмы 4 звуковых канала, с тремя спереди (левый и правый для музыки и эффектов и центральный для диалогов) и четвертым "окружающим" (Surround) для создания общей звуковой атмосферы. Позже, в 80-х, благодаря системе Dolby SR ("Spectral Recording — спектральная запись"), было значительно улучшено качество записи на ленту и звука в кинофильмах.

Также, компания Dolby революционизировала в конце 80-х — начале 90-х годов бытовые устройства развлечений путем внедрения систем "домашнего театра" Dolby Surround, а позже и Dolby Pro Logic. В бытовых устройствах в основном используется технология Dolby Stereo для воспроизведения с видео лент и лазерных дисков (под лазерными дисками здесь и далее подразумеваются LaserDisc, т.е. "большие" видео лазерные диски). Эти системы позволяли зрителям использовать дома ту же самую 4-х канальную конфигурацию, что и в кинотеатрах.

Современные системы Dolby Digital вышли на новый уровень, предоставляя 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 который нет полезного сигнала делая шум незаметным. Это делается потому, что аудио сигнал может маскировать только ближний по частотам шум.

При переходе от аналоговой записи сигнала к записи на цифровой носитель такой как компакт-диск, обнаруживается, что цифровое кодирование аудио сигналов используемое в CD производит слишком большие объемы данных для того чтобы их эффективно хранить или передавать в электронном виде, особенно в случаях, когда необходимо кодировать несколько каналов. В результате появились новые формы цифрового кодирования аудио сигналов — известных под общим названием "perceptual coding — чувствительное (восприимчивое) кодирование" — которые были разработаны так чтобы можно было использовать низкоскоростные потоки данных с минимально ощущаемой потерей звукового качества. Примером такого алгоритма кодирования является третье поколение кодеров Dolby — AC-3.

Этот кодер был разработан так, чтобы максимально использовать преимущества человеческой способности к звуковому маскированию, для чего он разбивает спектр аудио сигнала в каждом канале на узкие частотные полоски разного размера оптимизированные с расчетом на частотную избирательность человеческого слуха. Это позволяет очень точно отфильтровывать шум оцифровки так, чтобы он оказался очень близко по частоте к частотным компонентам полезного аудио сигнала. Путем уменьшения или даже полной ликвидации шума там, где нет маскирующего аудио сигнала, качество звука исходного сигнала субъективно не изменяется. По этому ключевому аспекту такое кодирование как AC-3 является формой очень избирательного и качественного шумоподавителя.

Уникальный опыт Dolby Laboratories по устранению аудио шума является критическим для снижения потока данных в технологии AC-3: чем меньше бит используется для описания аудио сигнала, тем больше шумов связанных с самим кодированием.

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.

Читайте также:  Как изменить фон в яндекс на телефоне

В бытовой электронике технологию Dolby Digital можно встретить в последнем поколении лазерных дисков (там где была обычная аналоговая звуковая дорожка), она является стандартной звуковой дорожкой в DVD и используется как аудио формат для телевидения высокой четкости — HDTV, а также в системах кабельного и спутникового телевидения.

DOLBY DIGITAL: Вопросы и ответы

Вы вероятно уже много слышали о том, что Dolby Digital это следующий и возможно последний эволюционный шаг в направлении реалистичности звука. Так что же из себя представляет эта новая технология? Чем она отличается от Dolby Surround Pro Logic и какое новое оборудование она потребует? Ответы на эти и на другие вопросы вы получите в этой статье.

Но сначала нужно прояснить вопрос с названиями. Последние несколько лет компания Dolby Laboratories использовала термин Dolby Digital для ссылок на их новую цифровую систему для киноиндустрии, в то время как под термином Dolby Surround AC-3 подразумевала системы домашнего кинотеатра. На практике, эти две системы являются небольшими вариациями (слегка различающимися в скорости потока данных) одной базовой технологии. И для того чтобы больше не вводить пользователей в заблуждение, решили, что и формат Dolby для домашних многоканальных систем также назывался тем же именем, что и в киноиндустрии — Dolby Digital.

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" (Аудио код номер 3), который является техническим обозначением технологии Dolby, разработанной для многоканальных приложений.

Я слышал о Dolby Surround Pro Logic, но что такое Dolby Digital (AC-3)? и что такое Dolby "5.1"?

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 основный каналов передают полный спектр частот (от 3 до 20000 Гц), к которым вы можете добавить низкочастотные динамики (сабвуферы).

Шестой канал — Low Frequency Effects Channel (канал для низкой частоты и эффектов), иногда содержит дополнительную низкочастотную информацию для усиления эффекта от некоторых сцен, например, таких как взрывы, катастрофы и т.д. Из-за того, что этот канал сильно ограничен сверху по частоте (от 3 до 120Гц), его иногда называют ".1" каналом. Если его добавляют к полным 5 каналам Dolby Digital, то про такие системы говорят, как про имеющие "5.1" канала.

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. Dolby Digital используется уже несколько лет, чтобы вы могли смотреть фильмы с Dolby Digital, а теперь, с появлением Dolby Digital на лазерных дисках, вы можете наслаждаться этой прекрасной технологией и у себя дома. А так как она была разработана фирмой Dolby Laboratories, вы можете быть уверены, что звук будет потрясающим!

Это правда что Dolby Digital требует кучу нового оборудования?

Если вы собираете себе новую систему, то можете купить усилители и динамики, специально предназначенные для Dolby Pro Logic, которые подойдут для Dolby Digital. Вам понадобится лазерный проигрыватель нового поколения, на котором есть выход Dolby Digital RF (на него выдается поток данных Dolby AC-3). Основное новое устройство, которое вам понадобится, это декодер Dolby Digital (для декодирования потока AC-3 для дальнейшего воспроизведения). Если у вас уже есть система Dolby Surround Pro Logic, то наверняка уже есть и пятиканальный усилитель, а также необходимое количество динамиков. Рекомендуется добавить сабвуфер, можно даже несколько.

Куда вы записываете дорожку Dolby Digital на лазерном диске? Пропадает ли при этом какая-либо важная аудио информация с лазерного диска? Должен ли я теперь менять всю свою библиотеку лазерных дисков?

Между "обычными" и "новыми" лазерными дисками намного больше общего, чем различий. Новые лазерные диски, включая и диски с Dolby Digital, полностью совместимы с вашим существующим проигрывателем. Две цифровые (PCM) дорожки остаются без изменений, так что вы можете продолжать наслаждаться качеством Dolby Surround Pro Logic и с "новых" дисков. Дорожка Dolby Digital записывается вместо правой аналоговой (FM) дорожки диска. Левая аналоговая дорожка может содержать моно версию, комментарий или любой другой аудио материал.

Последние проигрыватели, которые могли воспроизводить звук только с аналоговых (FM) дорожек, выпускались более чем 10 лет назад. С тех пор практически все проигрыватели могут использовать более качественные цифровые (PCM) дорожки для воспроизведения стерео или Dolby Surround. Конечно же, все новые лазерные проигрыватели с AC-3 будут проигрывать все лазерные диски которые у вас есть, причем как цифровые так и аналоговые звуковые дорожки.

Делает ли Dolby Digital систему Pro Logic ненужной?

Вовсе нет. Dolby Surround Pro Logic еще долго останется с нами. Система Dolby Surround Pro Logic "складывает" четыре канала (левый, центральный, правый и частотно ограниченный "объемный" (Surround)) в два канала. В монофонических системах эти два канала складываются для воспроизведения. И конечно вся информация доступна для воспроизведения в стерео системах. Но когда эти два канала поступают на декодер Dolby Pro Logic, звуковая матрица "раскладывается" и становятся доступными все исходные четыре канала ("объемный" канал воспроизводится через отдельные левый и правый "объемные" динамики).

Самая потрясающая часть системы Dolby Surround Pro Logic это то, что исходный сигнал "уложенный" в стерео, может передаваться вместе с ним везде, где есть возможность передать стерео сигнал: телевизионные стерео передачи, через спутник (C-band, DSS или PrimeStar), кабельные передачи, УКВ (FM) радио, лазерные диски, видео ленты, и даже некоторые игровые приставки. Сегодня вы можете слушать звук в системе Dolby Surround во множестве регулярных телевизионных программах, в растущем списке компакт дисков и конечно на VHS и лазерных дисках, на которых записаны тысячи фильмов с системой Dolby Stereo (термин Dolby Stereo означает то же самое что и хорошо вам известный Dolby Surround, но применяемый в киноиндустрии). Поэтому пока у нас есть стерео, то будет и Dolby Surround Pro Logic, и поэтому все декодеры Dolby Digital имеют встроенный декодер Dolby Pro Logic.

В следующей таблице проводится сравнение свойств Dolby Digital и Dolby Surround Pro Logic.

Параметр Dolby Digital Dolby Surround Pro Logic
"Объемный" канал Стерео, полночастотный (3–20000 Гц) Монофонический, с ограниченным спектром (100–7000 Гц)
Низкочастотный канал Да (3–120 Гц) Нет
Панорамирование Разнообразное Слева направо, справа налево, спереди назад и наоборот.
Каналы 6 отдельных, все каналы могут быть активны одновременно и независимо друг от друга. 4 производных, может воспроизводится только один преобладающий сигнал в каждый момент времени.
Разное Улучшенная картина звука, благодаря "time alignment — выравниванию по времени", т.е. заставляет динамики звучать так, как будто они находятся от слушателя на одинаковом расстоянии. Экономное решение задачи получения высококачественного объемного звука.
При снижении общей громкости в звуковых дорожках динамичных фильмов (например, когда действие происходит поздно ночью), соответствующим образом подстраивается компрессия, так чтобы сохранить качество тихих фрагментов. Объемный звук от любого незакодированного источника стерео звука.
Декодеры могут быть настроены так, чтобы направлять низкочастотный звук в специальные каналы, для систем с сабвуферами. Совместим со всеми существующими и будущими стерео форматами.
Драматический шаг вперед по вовлечению слушателя в мир реальных звуков. Беспрецедентные творческие возможности для производства и управлению звуком. Представляет собой значительный шаг вперед от обычного стерео звука. Является мировым стандартом.

На данный момент существует огромное количество источников звука, поддерживающих Dolby Pro Logic. А как насчет Dolby Digital? На что еще можно записывать Dolby Digital кроме лазерных дисков?

У Dolby Digital есть одна прекрасная вещь — большая гибкость кодирования. Dolby Digital технически допускает огромное разнообразие форматов, а некоторые из них появятся в самое ближнее время:

Телевидение высокой четкости (HDTV). Эта новейшая система одной из первых выбрала Dolby Digital своей основной звуковой подсистемой. Выбор был сделан "Grand Alliance" — организацией устанавливающей все стандарты для систем HDTV в США.

Спутниковое телевидение — Direct Broadcast Satellite (DBS) уже сегодня активно использует такие преимущества системы Dolby Digital как высокое качество и простота передачи. К примеру, служба "DMX for Business" использует Dolby Digital для передачи 120 музыкальных стерео каналов, и все они передаются с одного передатчика. PrimeStar планирует в ближайшее время добавить Dolby Digital к свой службе телевизионной спутниковой передачи.

Кабельное телевидение внедряет системы с Dolby Digital из-за соображений эффективности и для того чтобы быть готовым к стандартам будущих систем телевидения высокой четкости.

В формат Digital Video Disc (DVD) уже входит Dolby Digital.

Читайте также:  Как заменить цвет слоя в фотошопе

Остальные форматы, такие как цифровые видеокассеты — Digital Video Cassette (DVC), и цифровая аудио передача — Digital Audio Broadcast (DAB), являются первыми в списке на внедрение уникальной комбинации качественного звука, эффективной передачи всего спектра сигнала и многоканальных возможностей технологии Dolby Digital.

Что делает Dolby Digital таким гибким, или если уж говорить прямо — чем он хорош?

Буквы "AC" в Dolby AC-3, расшифровываются как Audio Coding — кодирование звука. На цифровое кодирование звука часто ссылаются как на "perceptual coding" (кодирование основанное на ощущениях). Проще говоря, это такое кодирование, которое пытается обнаружить и затем удалить ту звуковую информацию, которую мы все равно не может услышать, но сохраняет то, что мы можем услышать. Его назначение уместить как можно больше полезной информации в доступном спектре. Рассмотрим аналогию:

Предположим, что вам необходимо доставить 4000 человек (полезная информация) из одного места в другое в течении часа. По шоссе может проехать только 1000 машин в час. Если разместить все 4000 человек в 1000 автомобилей, то можно избавиться от лишней информации (оставим 3000 машин дома). Это высокоэффективная доставка, и именно для этого предназначена система Dolby Digital.

Одна из причин, почему качество звука на компакт диске так высоко в том, что он содержит огромный объем данных: 16-ти разрядные семплы выбираются 44100 раз в секунду отдельно для каждого канала. Это соответствует потоку в 1411200 бит в секунду. Компакт диск представляет собой настолько большое хранилище информации, что позволяет записать до 74 минут музыки на один диск. Но что делать, если надо записать 2 часа 20-ти разрядного сигнала и ко всему прочему там должно быть шесть каналов? На сегодняшний день такой большой поток данных непрактичен ни для хранения, ни для передачи.

Кодер Dolby Digital является первым кодером разработанным специально для многоканального звука. Уникальный опыт Dolby Laboratories по устранению аудио шума является критическим для снижения потока данных, потому что чем меньше бит используется для описания аудио сигнала, тем больше шум.

Шумоподавление Dolby работает путем уменьшения уровня шума в отсутствии аудио сигнала, а также позволяя более сильному полезному аудио сигналу перекрывать или "маскировать" шум. Но это позволяет замаскировывать только шум, близкий по частотам к полезному сигналу. Поэтому Dolby Digital разбивает звуковой спектр для каждого канала на узкие полоски разного размера, оптимизированные с расчетом на частотную избирательность человеческого слуха. Это позволяет очень точно отфильтровывать шум оцифровки так, чтобы он оказался очень близко по частоте к частоте кодируемого сигнала. Аудио сигнал эффективно заглушает шум, делая его неслышным для уха. Там где отсутствие сигнала не позволяет маскировать шум оцифровки, Dolby Digital прикладывает максимум усилий чтобы его уменьшить. Можно сказать, что Dolby Digital это очень эффективная система шумоподавления, и в результате качество звука субъективно очень близко к оригиналу.

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.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Кодер Dolby Digital способен обработать входной сигнал с, по крайней мере, 20-ти разрядным динамическим цифровым сигналом с диапазоном частот от 20 до 20000 Гц ±0,5 дБ (-3 дБ на 3 и 20300 Гц). Низкочастотный канал покрывает диапазон от 20 до 120 Гц ±0,5 дБ (-3 дБ на 3 и 121 Гц). Поддерживаются частота дискретизации в 32, 44,1 и 48 кГц. Ширина выходного потока данных может варьироваться от минимума в 32 кбит/сек для одного монофонического канала, до максимума в 640 кбит/сек, удовлетворяя всему возможному диапазону требований. Типичными являются скорости в 384 кбит/сек для "5.1" канального Dolby Digital потребительского формата, и 192 кбит/сек для двух канальной передачи звука.

Комментарии к переводу:

Некоторые термины не поддаются однозначному переводу, так как им нет однозначно соответствующих по смыслу слов в русском языке в употребляемом контексте, а именно "Surround" (окружающий, обтекающий, объемный) и "Perceptual Coding" (имеется в виду кодирование, основанное на психоакустической модели слуха человека, имитационная модель).

Под термином лазерный диск понимается "большой" лазерный диск (Laser Disc), не путайте его с "маленькими" компакт дисками (CD). В настоящее время они вытесняются получающими все большее распространение, более современными, дешевыми и удобными DVD дисками.

В Википедии есть портал
«Цифровой звук»

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.

Читайте также:  Материнская плата asus a8n e характеристики

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:

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:

  • 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;
  • при числе ступеней квантования, равном 3, 5, 7, 11 и 15, используется так называемое симметричное квантование, во всех остальных случаях — асимметричное;
  • 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.

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.

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:

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.

В кодере определяется длина кодового слова каждой мантиссы или соответствующего ей табличного индекса, после чего мантиссы распаковываются по специальной процедуре.

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.

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.

Декодер системы Dolby AC-3

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.

SI BSI Audio Block 0 Audio Block 1 Audio Block 2 Audio Block 3 Audio Block 4 Audio Block 5 AUX Data CRC

Схема 1.Структура данных аудиофрейма системы Dolby AC-3.

Block Switch Flags Dither Flags Dynamic Range Control Coupling Strategy Coupling coordinates Exponent strategy Exponent Bit Allocation Parametrs Mantissas

Схема 2.Структура данных аудиоблока системы Dolby AC-3.

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).

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.

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.

Технологии Dolby Digital

Dolby Digital EX

EX — это приставка, использующаяся для обозначения систем звука Dolby Digital c 6.1 каналами: двух фронтальных, центрального, низкочастотного, тылового объёмного звучания и двух боковых объёмного звучания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector