Сучасні багатоканальні системи. Налаштування багатоканальної системи

Що собою представляють нові перспективні розробки в області об'ємного звуку?

Даєш новий звук до Різдва

Давно канули в лету епохи затвердження стандартів «на століття». І якщо шлях стерео в кіно зайняв понад півстоліття - перш, ніж пан Долбі взявся за тотальний переклад театрів на багатоканальну схему, подібне стало лише прощанням з повільною течією часу. Прогрес і прискорення ритму життя, а також нові прийоми зі стимулювання ринку привели до воістину комп'ютерної гонці в сфері домашніх кінотеатрів, що вилилося в бурхливу (і майже щорічну) зміну звукових форматів для домашнього користування. Ще не відгриміли пристрасті по доукомплектації хоум-сінема двома додатковими тиловими центральними каналами (Dolby Digital EX, DTS ES Discrete / Matrix), ще не вийшло належної кількості DVD з підтримкою цих звукових систем, Як минулий рік ознаменувався подальшим розширенням «модельного» ряду - в серію пішли апарати з DTS 96/24 і Dolby Pro Logic II. Нижче ми постараємося розставити крапки над «i» в даному питанні, детально розповівши, кому і навіщо вони можуть стати в нагоді (зауважимо, що даний огляд не претендує на порівняння двох різних за суттю та призначенням стандартів, а лише розшифровує їх позитивні і негативні сторони).

П'ята реінкарнація DTS

З кінотеатрального впровадження дітища Стівена Спілберга, DTS-звуку для кіно, пройшло десять років, а колекція домашніх форматів вже склала: оригінальний DTS 5.1 (з варійованими бітрейтами 768-1500 КБС), DTS Neo: 6 (розкладає двоканальні схеми в багатоканальні), DTS ES 5.1 Matrix (з підмішаним в тили сигналом тилового центру) і DTS 6.1 Discrete (з виділеним тиловим центром). І хоча останній, при прийнятому бітрейте навіть в 768 КБС забезпечував краще з доступного якість звуку будинку, студія пішла далі, затвердивши DTS 96/24 - шестиканальний стандарт з параметрами від DVD-audio дисків - вибірка 96 кГц, розрядність 24 біт, що стоїть куди вище традиційних 48 кГц і 20 біт у всіх доступних для театру форматах.

Головними перевагами DTS 96/24 фірма називає:

збереження вихідної розрядності студійного звуку - 20-ти і 24-хбітние майстри тепер доходять до глядача без втрати даних, як і у випадку з DVD-audio;
перевагу перед звичайним CD-звуком (лінійний PCM з параметрами 16 біт 44,1 кГц) - дане твердження спірне, оскільки DTS використовує стиснення даних, а PCM управляє оригінальним потоком з бітрейтом понад 3,000 КБС на два канали: при збереженні таких характеристик, багатоканальний звук недоречний навіть на декількох DVD-дисках;
перевагу перед усіма театральними стандартами (18-20 біт, 48 кГц);
рівні з DVD-audio характеристики без вимоги покупки нового сумісного плеєра - знову ж таки, досить спірне твердження, оскільки бітрейт у DVD-audio вище;
повна сумісність з будь-яким джерелом, що має старе DTS-лого;
простий цифровий вихід через коаксіальний і / або оптичний інтерфейси.

І, хоча вимоги по декодуванню включають лого DTS 96/24, тобто можливість процесора розпізнати новий стандарт, конверсія до звичайного DTS можлива на більшості DTS-сумісних пристроїв, а ті з них, які мають 96/24 цифро-аналогові перетворювачі в усіх каналах , можуть, в більшості випадків, коректно відтворити новий звук. Ця можливість не афішується, але легко перевіряється на практиці.

Прийом формату в США був не привітним, але останнім часом вийшло певна кількість найменувань музики різних жанрів (багато релізів з'явилося в квітні 2003 р):

Queen: Greatest Video Hits 1
Queen: The Game
Queen: A Night at the Opera
Rythmedia Tribe
Gorsby / Nash: Another Stoney Evening
Sheila Nicholls: Wake
Megadeth: Peace Sells ... But Who "s Buying?
Brazilian Jazz
Brazilian Bossa
The Fabulcus Thunderbirds: This Night in L.A.
Frank Zappa: Halloween

Велика частина з них - суміщені DVD-A релізи, що містять 5.1 MLP треки DVD-audio, DTS 96/24 для звичайних кінотеатральних систем і 2.0 РСМ для шанувальників звичайного стерео.

До сих пір випущений тільки один фільм в даному форматі - це «Tomb Raider» другого регіону, зроблений в Італії - звукова доріжка в DTS 96/24 там тільки в італійському дубляжі.

Такий підхід абсолютно невиправданий для користувача - програвачі DVD-A сьогодні починаються за ціною від $ 200 - а звук навіть 5.1 96/24 в DVD-A форматі без запитань краще, ніж стислий DTS тієї ж розрядності. Бідний же список випущених найменувань і їх музична спрямованість робить DTS 96/24 долею маніяків вузькоспеціалізованого звуку - переваги такого підходу в театрі могли б серйозно потурбуватися шанувальників «найкращого», але, ймовірно, каменем спотикання стали можливості студій, адже переробка оригінальних майстрів - справа трудомістке і невдячна, тому звукорежисери зазвичай обмежуються лише «швидкої» адаптацією стандартних DTS / DD кіно-варіантів для домашнього використання. Досить «нетрадиційний» і підхід DTS Entertainment, що спеціалізується на таких релізах - найчастіше, вся увага приділяється DTS-мастерингу музики, а секція DVD-A навмисно погіршується: різниця між ними, в результаті, нівелюється, але варто поставити якісно записаний диск DVD-A , і все стає на свої місця (але про це трохи нижче).

Останньою приємною новиною про формат стала підтримка його на ряді цифрових радіостанцій - їх мовлення в DTS 96/24 здається вельми виграшним ходом в просуванні на ринок.

Dolby Pro Logic II або повалення Logic 7 з п'єдесталу лідера

На відміну від чергового винаходу велосипеда в DTS, здоровий консерватизм Dolby не дозволив городити нові дискретні стандарти - і в хід пішла важка артилерія у вигляді «апгрейду» Pro Logic до версії 2.0. Обіцянки були привабливими - повний переклад стереозвуку в 5.1-схему з якістю (увага!), Яке можна порівняти з Dolby Digital 5.1. За умови наявності маси старих записів на відеокасетах, LD (їх одних було випущено більше 50,000 найменувань), сотень DVD з DD2.0 звуком (аніме, класика, серіали), а також пристрасного бажання окремих кіноманів відтворювати CD через всі свої колонки, дане рішення могло дійсно потрясти ринок.

На початку були представлені дві варіації - Dolby Pro Logic II Movie для кінопрограм і Dolby Pro Logic II Music для музики, потім з'явилися Car-адаптації, а недавно була представлена \u200b\u200bVirtual Speaker-технологія, що дозволяє створювати об'ємне поле всього з двома колонками. Dolby Headphone також базується на цьому принципі. Є ще й по-замовчуванню включається в процесори Matrix-система, що працює на моно-матеріалі. Зауважимо, що до виходу Pro Logic II (і DTS Neo: 6, який, втім, вийшов досить посереднім) пальма першості у власних форматах розкладання 2.0 в 5.1-схеми належала Logic 7 від Harman, найбільш успішно впроваджена в процесорах Lexicon. Однак висока ціна на подібні пристрої, а також в общем-то не самий досконалий алгоритм не робить честі подібного - апарати ж з Pro Logic II сьогодні доступні у продажу за ціною від $ 300.

При роботі на кінематографічному матеріалі з особливих алгоритмам Dolby 2.0 звук ракладивается в багатоканальну 5.1-схему з повноцінним залученням всіх колонок, і, як стверджується, досить близько стоїть за якістю в DD5.1. При виборі музики можна нівелювати найголовніший дефект минулого Pro Logic'a - завищений рівень центрального каналу. За допомогою параметра Center Width цей показник калибруется до повної відповідності з фронтальними колонками. Ще дві функції - Panorama (регулювання перспективи) і Dimension (баланс) дозволяють досить точно відбудувати переклад стереомузики в об'ємну сцену. В цьому випадку Pro Logic ступив сильно вперед в порівнянні з аналогічним за змістом DTS Neo: 6, в якому згубний вплив центрального каналу на музиці ще сильно відчувається.

Досить приємно, що ніяких вимог до джерела і записаному на ньому звуку формат не висуває, але офіційна підтримка прапора Pro Logic II (наприклад, на іграх для Nintendo Game Cube) може означати оптимізацію і кращу якість. На сьогодні переважна більшість що випускаються ресиверів і процесорів підтримують Dolby Pro Logic II.

Послухаємо ...

Порівняння проводилося з використанням такої системи: ресивер Denon A1SR, акустика B & W CDM, плеєр - Pioneer 757Ai.

Як матеріал DTS 96/24 використовувалися записи Queen: The Game, Queen: A Night at the Opera, а Pro Logic II тестувався на різному CD-матеріалі (від Stray Cats, Metallica до Вагнера і Бетховена) і 2.0 DVD-дисках ( « людина, якої не було »R5, Escaflowne Series 1-4 R1 і т. п.).

Ми не могли протестувати DTS 96/24 в кіно-варіанті, так як навіть при наявності потрібної версії Tomb Raider, навряд чи можна вважати дубльований трек за повноцінне звучання - тому дочекаємося появи DVD R1 з кінематографічним матеріалом в цьому форматі. З представленої ж музики DTS 96/24 продемонстрував непогані задатки по частині об'ємності і детальності, різко перевершивши звичайні DTS-музикалки. Однак навіть не дуже якісний майстер в DVD-A звучав на цих дисках трохи краще, не кажучи вже про нові DVD-A дисках. Треки Queen відрізнялися чутної компресією звуку - на жаль, подолати недоліки стиснення фізично можна тільки радикальним збільшенням бітрейту. Але і в такому вигляді був явно помітний потенціал формату для домашнього кіно - ось де була б грунт для побудови нового «SuperBit'а 96» або подібних найменувань - бездоганна детальність і мертва хватка локалізації - саме те, чого не вистачає злегка розслабленим сучасним форматам для будинки в порівнянні з театральним SDDS, наприклад.

Що стосується Dolby Pro Logic II, то в музичному режимі на звичайних CD він показав багаті таланти по перетворенню стерео в багатоканальну схему, тонко і детально вибудовуючи звукову панораму - іноді трохи обережніше, ніж хотілося б, але вельми натурально і вражаюче: це саме те , чого хотіли фанати Logic 7, тільки в більш грамотному виконанні. природно, даний варіант зовсім не для пуристів, так як тембральні забарвлення звуку зміщуються, а стереопанорама іноді стає нестабільною, але це все одно значний крок вперед у порівнянні з раніше запропонованими алгоритмами інших студій. У своїй переважній більшості володарі багатоканальних систем віддадуть перевагу Pro Logic II для «надстойкі» над звичайним компактом. З кинотеатральной боку, даний формат також вражає навіть бувалих, мало не дотягаючи до DD5.1, але здорово оформляючи спецффектную складову у всіх каналах - єдиним нарікання стає злегка гулковатий центральний канал: створюючи потрібний обсяг, він, найчастіше, приглушує діалоги. Втім, це можна легко виправити балансом системи.

Плюси і мінуси

формат	переваги	недоліки
DTS 96/24	- високий потенціал для кінозвуком - гарна якість музичного матеріалу, порівнянне (але не рівне) деяким дискам DVD-A - можливість відтворення на несертифікованих DTS-декодере	- мала кількість найменувань, практично повна відсутність фільмів у форматі - музичний потенціал не дотягує до кращих зразків дисків DVD-A - підтримка не всіма сучасними ресиверами
Dolby Pro Logic II	- ідеальне поканальное розкладання 2.0 звуку в 5.1 - як на кіно, так і на музиці - можливість використання на будь-якому 2.0 і 1.0 матеріалі - найширша підтримка виробниками «заліза»	- якісний DD / DTS 5.1 мастеринг, все одно, краще - гучність центрального каналу в театральному режимі

резюме

Навряд чи DTS 96/24 світить райдужне майбутнє, але своє місце під сонцем в комплексах хай-енд, він, звичайно, відвоює. Інша справа Pro Logic II - купуючи новий ресивер, ви приречені мати таку можливість, а послухавши старі касети з цієї «фичей» приречені її використовувати і далі - штука, дійсно, ядерна. В черговий раз Dolby продемонструвала свій масовий підхід, а DTS - камерний. Що ж, кожному своє.

Передати просторові звукові відчуття - завдання з багатьма варіантами рішень. Ми не раз стикалися з Ідеалізування звукових систем, розмовами про повноцінний багатоканальному звуці, який переносить слухача в заданий акустичний простір з безліччю локалізованих джерел. Але, на жаль, це поки не реально.

Поки, можна говорити тільки про одну успішну реалізацію, найбільш близькою до наших реальних відчуттів - бінауральної. Для отримання повноцінної об'ємної інформації з її допомогою слухач повинен перебувати в навушниках. Досвідчена модель, на базі якої будувалися основні дослідження, представляла собою манекен, де замість правого і лівого вуха були встановлені мікрофони. За результатами складалася складна математична модель, Яка дозволила створювати віртуальні звукові світи.

Але ці дослідження, хоч і були близькі до ідеалу, мали досить загальні результати. Адже, погодьтеся, у кожної людини різна форма вушних раковин, а відстань між правим і лівим вухом - це також індивідуальний параметр. Загалом, дослідники зайшли в глухий кут. Практичне застосування результатів бінауральних моделей зараз пропонується у варіанті субкультури, що розвивається окремо від основних напрямків, які застосовуються на практиці.

Як це не дивно, але найважливіший внесок в області просторового звуку зробила кіноіндустрія. У процесі свого розвитку вона стикалася з безліччю проблем, і не можна сказати, що її шлях був гладким. На впровадження нових технологій витрачалися величезні гроші, і не завжди такі вкладення виправдовувалися. Як приклад можна привести стереокіно, де глядачам пропонувалося вдягати спеціальні окуляри, щоб переглядати зображення обсязі. Стереокіно Герасимчука стандартом, і навіть гірше - воно повністю не прижилося. Тому ідеалізовані бінауральниє варіанти з навушниками - технологія не для кіновиробництва.

Dolby

Як варіант - це багатоканальна система. Спочатку кіно було німим, потім прийшов моно звук, і наступний етап - стерео ... Стерео увірвалося з великою кількістю нових ідей і їх реалізацій. Простий поворот ручки панорами приводив глядачів і слухачів в захват. Що цікаво, до 80-х поняття "stereo" і "surround" були синонімічні. А знаєте, коли розділилися? З переходом стандарту кіноплівки з 35 мм на 70 мм. Спочатку, виробники стали використовувати так званий канал ефектів (effect channel) - це розташований позаду слухачів гучномовець, призначений для озвучування допоміжних звуків, а часто і просто мовчить, оскільки місце на 35 мм-плівці було обмежено. З впровадженням стандарту 70 мм, канал ефектів став задіяні постійно і був перейменований в просторовий канал (surround channel, далі будемо називати його як S-канал). І з цього моменту можна сказати про поділ понять "stereo" і "surround". У варіанті 35 мм-плівки було запропоновано стандарт Dolby Stereo (середина 70-х). У 1982 році на ринок надійшли перші Dolby Surround пристрою. Коштували вони тоді як апаратура hi-end-класу, і були доступні дуже малій кількості громадян.

Паралельно з кіноіндустрією розвивалися відео-індустрія і кабельне / супутникове телебачення. Можливість забезпечити об'ємний звук в домашніх умовах - одна з основних задач, яка була поставлена \u200b\u200bперед виробниками. З'явилися більш адекватні як за ціною, так і по реалізації варіанти декодерів Dolby Pro Logic і Pro Logic II. Останній дозволяв не тільки відтворити закодований об'ємний звук, а й слухати музику з звичайного CD, Розкладаючи його на surround-систему. Pro Logic і Pro Logic II є перехідними містками між звичайними стерео-системами і багатоканальним surround. Перебільшуючи деякі особливості можна сказати, що в чомусь вони (стерео і surround в варіантах декодерів Dolby Surround - Pro Logic і Pro Logic II) взаємозамінні.

З активним впровадженням цифрових технологій Dolby Labs представляє стандарт Dolby Digital AC-3 (5.1), розроблений для 35 мм плівки. Особливістю Dolby Digital 5.1 є наявність двох surround-каналів (правого (RS) і лівого (LS), у попередників S-канал був один, хоча гучномовців встановлювалося кілька) і сабвуфером. Якщо говорити про абревіатурі "5.1", то вона розшифровується не тільки як п'ять каналів і сабвуфер. Справа в тому, що в Dolby Digital вперше фронтальні і S-канали мали однаковий повний частотний діапазон. Наприклад, в Dolby Pro Logic S-канал передбачав діапазон від 100 Гц до 7кГц. Тепер же ми говоримо про п'ять повноцінних каналах з діапазоном 20 Гц - 20 КГц і вище. Частотний діапазон сабвуфера або як його ще називають LFE-канал (Low Frequency Effect) є обмеженим і становить приблизно 0.1 від частотного діапазону п'яти каналів, тому "5.1" слід розшифровувати як "п'ять і одна десята".

Файли Dolby Digital 5.1 мають розширення * .ac3 і вимагають для своєї розшифровки спеціальний декодер (програмний або апаратний). На зорі свого становлення технологія коштувала дуже недешево. Декодери були тільки апаратні і випускалися у вигляді спеціалізованих пристроїв. Тепер ситуація змінилася в кращу сторону, і звичайний користувач може собі дозволити придбання звукової карти з вбудованими декодерами або завантажити їх програмний варіант з інтернету. Таким чином, сучасний кінозал і домашній кінотеатр повністю зрівнялися за можливостями. Варто відзначити і ще один важливий аспект.

Поряд з розвитком кіно, відео і телебачення, відкрився новий спектр застосування технології surround-звуку - відео і комп'ютерні ігри. Якщо раніше ми говорили про найпростіших варіантах 3D-движка, заснованому на регулюваннях фазових зрушень, затримок і найпростішої еквалізациі, то тепер маємо на увазі повноцінний 5.1 як мінімум.

На сьогодні Dolby Digital 5.1 є самим універсальним стандартом. Звук АС-3 може бути перетворений в залежності від масштабів апаратури. Наприклад, крім доступного поділу на п'ять або шість каналів (в зависмости від наявності / остутсвія сабвуфера), він може перетворюватися в чотири канали (Dolby Pro Logic), зазвичай стерео і навіть моно. Тому, кодуючи звук для комп'ютерних ігор в Dolby Digital 5.1 можна не боятися того, що користувач, який має в наявності меншу кількість колонок, буде відчувати себе незатишно.

Природно, кінотеатрам потрібно мати перевагу в порівнянні з домашніми комплексами, тому спеціально для них була розроблена технологія Dolby EX, що має на увазі ніщо інше як 6.1. Крім окремих S-каналів для правого і лівого (RS і LS) в ній передбачено S-канал центрального (CS). Технологія Dolby Digital дозволяє компресувати дані і передавати їх потоком з мінімальною швидкістю передачі 320 kbps (стандарт - 384 kbps). Звичайно, стислі дані є більш транспортабельні і займають менше місця на носіях, будь то кіноплівка або звичайний вінчестер. Але дана технологія має і мінуси - вона розрахована тільки на один цикл кодування-декодування і не вирішує проблеми ретрансляції і редагування стиснених даних. Крім цього хоч ми і виграємо в місці, ми програємо в тому, що звук стандарту AC-3 не синхронізований з відеоданими, тому редагування такого матеріалу досить проблематично.

Природно, потрібно багаторазове кодування / декодування. Рішенням цієї проблеми стала нова впроваджена технологія Dolby-E. Вона дозволяє передавати, багаторазово кодувати / декодувати вісім каналів з повним частотним діапазоном. Всього допускається десять циклів кодування / декодування. Крім усього іншого стандарт передбачає наявність метаданих - спеціальних інструкцій, що описують основні дані. Крім синхронізації вони можуть нам повідомити настройки компресора для кожного каналу і т.п. До речі, цими даними можна і не користуватися, вони не більше ні менше, а додаткова інформація ..

DTS

У основної маси користувачів поняття surround асоціюється з Dolby. Це не так. Dolby Digital - більш розкручений бренд, не більше. В середині 80-х Террі Бірд, президент і засновник фірми Nuoptix, об'єднався в команду з Джимом Кетчамом. Завдання, які поставили перед собою експериментатори, були наступними - створити єдиний цифровий звуковий стандарт для кінотеатрів і вирішити питання якісного розміщення багатоканального аудіо на кіноплівці. Спочатку експерименти велися за допомогою цифрових магнітофонів (DAT) і проектора. Вже на початковому етапі розробки вирішувалися питання синхронізації (як ми знаємо, в варіанті Dolby вони розв'язалися тільки з впровадженням Dolby-E). Через деякий час замість DAT стали використовуватися звичайні CD-ROM. При використанні алгоритму стиснення apt-X100, розробленого Стівеном Смітом і його колегами з Audio Processing Technology, що дозволяє компресувати дані 4: 1, на один CD-ROM містилося 100 хвилин багатоканального аудіо (швидкість передачі даних 884 kbps). Таким чином на двох дисках міг зберігатися звук для тригодинного художнього фільму.

Після отримання патенту в 1990-му мала демонстрація нової технології для членів SMPTE. До 1992 му році технологія була показана Стівену Спілбергу, правда, на базі вінчестерів, і режисер погодився її застосувати у своїй новій картині "Парк Юрського періоду" ( "Jurassic Park"). Студія Universal, яка є господарем картини, вирішила перевірити технологію на кількох двох "менш значущих" фільмах. Результати тестів виявилися прийнятними. Більш того - Universal і Стівен Спілберг стали співвласниками з Террі Бірдом нової фірми отримала назву Digital Theatre Systems. Тільки за той час, коли створювалася ця компанія (а це зайняло чотири місяці), в кінотеатрах було інстальовано 876 систем DTS. На сьогоднішній момент оних більше 19.000 по всьому світу. Було заплановано реалізувати два технологічних стандарту:

DTS-S - DTS-стерео, призначений для кінотеатрів, які хочуть використовувати цифровий звук, але не можуть собі дозволити повноцінний шестиканальний варіант.

DTS-6 - три фронтальних каналу (лівий L, центральний C, правий R), два S-каналу (LS і RS) і сабвуфер. При цьому слід зазначити, що стандарти трохи різні з Dolby. Наприклад частотний діапазон сабвуфера в DTS - від 20 до 80 Гц, замість 3 -120 Гц у Dolby Digital.

Одним з головних відмінностей DTS від Dolby Digital є те, що DTS розроблявся для 70 мм кіноплівки. Відповідно, проблема місця не стояла так актуально як в варіанті Dolby Digital, питання реалізації hi-res-звуку і синхронізації вирішувалися практично відразу з часу виникнення стандарту.

Зараз, згадуючи DTS, ми можемо говорити про вісім і більше каналах hi-res-звуку, новітніх технологіях стиснення інформації, і їх активному практичному застосуванні.

Dolby vs DTS

Стандарти DTS поширені так само як і Dolby. При цьому, конкуренти встигають сваритися. А що їм ще робити? У Dolby набагато могутніше підтримка з боку звичайних споживачів і виробників технологій для призначеного для користувача ринку. Так, в Dolby Surround випускаються музичні альбоми звукозаписними лейблами Delos, RCA Victor / BMG Classic, Concord Jazz. Документація до цього стандарту постійно затребувана розробниками сучасних відеоігор. Сучасне супутникове телебачення також віщає в більшості своїй зі звуком в режимі Dolby Surround. На останньому 114-му з'їзді AES в Амстердамі мали місце навчальні семінари по запису, відома і мастерингу в Dolby 4.0, 5.0, 5.1, 6.0, 6.1, і 10.2.

DTS залишається привілеєм кіновиробництва. На сьогодні вже успішно вирішене воспрос з hi-res-аудіо з фантастичними на сьогоднішній день стандартів 64 біта і вище, 192 КГц і вище. До речі, Dolby Digital також дозволяє використовувати hi-res-треки.

Виробниками ПО і студійної техніки питання протистояння вирішено дуже просто - підтримується і те, і інше. Це можна побачити і в Steinberg Nuendo - одному з найбільш професійних і універсальних засобів для виробництва surround-звуку, і в лінійці звукових інтерфейсів Audiotek - MAYA 5.1, 7.1, EX, EX7, PRODIGY 7.1. Там ви зустрінете підтримку відразу двох технологій - Dolby Digital і DTS. Крім цього, стандартні програмні додатки, призначені для відтворення звуку в DVD також мають декодери для обох стандартів.

Якщо ж подивитися на конфронтацію DTS і Dolby, то іноді доходить до смішного. Dolby випускає якийсь прес-реліз - DTS відповідає. Наприклад: "Dolby проводила дослідження на невідомої студії з невідомої апаратурою при цьому для відтворення використовувався невідомий матеріал, який тестували невідомі фахівці ...". Та й іноді, говорячи про surround звуці і DVD, Dolby дійсно забувається, привласнюючи основні звершення і т.п. на свою користь. Загалом, звичайна корпоративна війна.

Інші багатоканальні системи

В принципі, будь-який користувачів, маючи в своєму арсеналі звукову карту з чотирма і більше виходами і професійну мультитрековий програму, може відчути себе на зорі 70-80-х. Саме тоді велися основні досліди з багатоканальним звуком. Багатьом відома квадрофонія, була навіть октофонія. При цьому, наприклад, октофонія тоді не мала на увазі сучасних "7.1". Тоді передбачалося наявність 8 незалежних каналів з повним частотним діапазоном, розставлених навколо слухача по колу на рівних відстанях між собою.

Експериментувати можна скільки завгодно. Як результат проведених досліджень -Необхідність якоїсь стандартизації в зведенні і відтворенні. Для прикладу, візьмемо варіант октофоніі, про який ми згадали трохи вище.

Вихідні дані - ударна установка, записана на 14 мікрофонів і зведена таким чином, щоб слухач, що знаходиться в центрі отримував відчуття присутності. При зміні положення слухача від центру, прилеглі до нього гучномовці будуть голосніше, баланс і звукова картина зміняться. Таким чином, в одній точці ми чуємо одне, в іншій - інше. Це основний недолік систем такого плану - слухач повинен розташовуватися в центрі.

У варіанті surround нам повідомляється тільки просторовий ефект присутності. Тобто локалізація звуку закріплена за окремим каналом. Інші працюють як супроводжуючі. Тобто, ми отримуємо емуляцію просторових відчуттів, для чого власне surround-системи і розроблені.

Унікальна багатоканальна акустична система - це навушники, в яких можна отримати якісний 3D.

Хоча з іншої точки зору, ніколи не варто зупиняти експерименти. У вас є до цього всі можливості. Якщо в середині 90-х для дослідів з квадрофонією мені доводилося підключати в РС дві стерео-плати, то тепер навіть найдешевший звуковий інтерфейс має як мінімум чотири лінійних виходу. Dolby Surround не є ідеальною системою і місця для експериментів дуже багато.

Стандартний кодер Dolby Surround і пасивний декодер

Давайте трохи повернемося до історії, в початок 80-х, коли з'явилися перші Dolby Surround пристрою. Кодер Dolby Surround - це пристрій, що дозволяє перетворити чотири канали (L-лівий, С-центральний, R-правий і S-просторовий) в два кодованих Lt і Rt. Lt і Rt - це абревіатура від L-, R- total, що в перекладі означає загальний. У документациях до Dolby Surround таке найменування позначає закодовані канали для систем Dolby старого покоління. Такі Lt і Rt можуть бути записані на звичайну магнітну плівку і відтворюватися на стрічкових магнітофонах. При наявності декодера, Lt і Rt розшифровуються на багатоканальну систему Surround.

Давайте розглянемо роботу кодера Dolby Surround на представленій схемі. На рис. 1 відображено як чотирьохканальна система перетвориться в двухканальную. Позначення і назви для каналів є стандартними для всіх систем Dolby Surround:

L - фронтальний лівий канал.
З - центральний канал.
R - фронтальний правий канал.
S - surround-канал.
Lt - загальний лівий.
Rt - загальний правий

Принципова схема роботи кодера Dolby Surround

Як ми бачимо в процесі перетворення, сигнал центрального каналу ділиться порівну і мікшується з лівим і правим, при цьому його рівень знижується на 3 Дб. Сигнал S проходить обробку через окремий тракт, до складу якого входять:
bandpass-фільтр - обмеження частотної смуги в діапазоні 100 Гц - 7 Кгц (surround-канал має частотний діапазон 100 Гц - 7 КГц),
шумозаглушення Dolby B-type Noise Reduction,
коригування фази - складові сигналу S зсуваються по фазі таким чином, щоб при додаванні з лівим і правим каналом виявитися в протифазі.

У варіанті пасивного декодера сигнал S-каналу можна отримати простим відніманням Lt-Rt. На рис.2 представлена \u200b\u200bсхема роботи найпростішого декодера Dolby Surround, на виході якого ми маємо L, R і S.

При декодуванні виникає кілька проблем, головна з яких - взаємопроникнення фронтальних каналів і S. Наприклад, при зміні рівноваги рівнів Lt і Rt в сигнал S-каналу проникають складові і L, і R. Це питання вирішується двома шляхами - затримкою встановлюється на сигнал S, і обмеженням його частотного діапазону. При затримці, що дорівнює 10 мс, усувається ефект Хааса - сигнал з фронтальних каналів йде з випередженням і локалізація джерела асоціюється з ними. Обмеження звуку до 7кГц також дозволяє акцентувати увагу на фронтальних каналах, оскільки їх звучання яскравіше, ніж у S-каналів.

У такому варіанті пасивного декодування мається на увазі, що центральний канал є віртуальним і відповідає панорамному центру стереосистеми L і R. Дана система ідеалізована, оскільки гучномовці правого і лівого каналів повинні бути рівновіддалені від слухача, що на практиці практично недосяжно (в кінотеатрі багато слухачів).

Активні декодери Dolby Surround. Pro Logic

Активні декодери Dolby Surround - це нове покоління перетворюють пристроїв від Dolby Labs, запроваджене в середині 80-х. Використовуючи в якості вихідних даних ті ж Lt і Rt, що і у варіанті пасивного декодера, вони передбачають більш складний процес декодування з урахуванням наявності физичекого (а не віртуального центрального каналу). Першим пристроєм подібного класу став Dolby Prologic.

Декодер Dolby Pro Logic.

Умовно схему роботи Pro Logic можна розділити на дві складові - пасивну і активну. У пасивної частини сигнал S-каналу виходить простим відніманням сигналів лівого каналу з правого, а сигнал центрального каналу виходить шляхом складання правого і лівого. Як ми знаємо при кодуванні S-канал записаний в протифазі і при такому складання він повинен зникнути. Щоб центральний канал був чутним, сигнали каналів L і R послаблюються на 3 Дб. Інший варіант - видалення сигналу центрального каналу з лівого і правого каналів. Робиться це також за допомогою протівофазного складання і взаємної компенсації компонентів сигналів правого і лівого каналів. Даний принцип називається Cancellation Concept (принцип взаємної компенсації).

Якщо в процесі кодування і запису було змінено балансное співвідношення між Lt і Rt, то це може спричинити за собою ряд проблем - в сигнал S-каналу проникають складові і L, і R, і так далі. У варіанті Pro Logic для вирівнювання балансу між цими Lt і Rt передбачений спеціальний модуль Level Control.

Активна частина даного декодера дозволяє виділяти звукові образи. Дана система призначена тільки для кіно. Паралельно зі звуком йде і відео. Відповідно, основним завданням Pro Logic є забезпечення асоціативного ряду. В описі до Pro Logic існує термін "домінуючий звуковий образ" (dominant sound). Поява цього терміна не випадково і має пряме відношення до психоакустиці. При акцентуванні уваги глядача на домінуючому звуковому образі всі інші звукові об'єкти "розмазуються" в просторі і не мають чіткої локалізації. У варіанті Dolby це називається Signal Masking Concept (прицип маскування сигналу). Саме він і є основоположним для систем активних декодерів. Відповідно, в цих пристроях сигнал мови є керуючим, всі інші - керовані. Якщо кіногерої говорять і паралельно з цим йде стереомузики, то їх мова відтворюється центральним каналом, посилення L і R зменшується. Музика відтворюється і за рахунок гучномовців S-каналу. При замолканія мови звукова картина і баланс рівнів каналів відновлюються і приходять в початковий стан. Таким чином, ми отримуємо якесь "хитання", зване pumping.

Якщо персонажів кілька, їх мова відрізняється від інших звуків по потужності, і вони локалізовані в різних місцях, то активний декодер Pro Logic працює в так званому "швидкому" режимі, перемикаючи настройки з одного домінуючого способу на інший, час реакції декодирующей системи мінімально. Якщо ж звуки не мають значних розбіжностей по потужності, то декодер переходить в "повільний" режим.

Адаптивна матриця Dolby Pro Logic.

Говорячи про системи Pro Logic, варто згадати важливий аспект, який їх вигідно відрізняє від попередників - декодер може визначати напрямок локалізацій звукових образів. Достататочно взяти амплітуду сигналу центрального каналу і порівняти її зі значеннями амплітуди цього ж сигналу в правому і лівому каналах, і ми можемо визначити вектор напрямку локалізації звукового образу. Далі - справа техніки.

Серце Pro Logic - це адаптивна матриця. Для аналізу звукової картини використовується чотири вхідних сигналу - Lt, Rt, Lt + Rt і Lt-Rt подаються на два диференціальних підсилювача (на перший - Lt і Rt, на другий - Lt + Rt і Lt-Rt). В результаті на виходах цих підсилювачів виділяються два керуючих сигналу, що є нічим іншим як різницями логарифмів від амплітуд сигналів, що надходять. Не дивлячись на те, що в результаті виходить всього два керуючих сигналу, вони є біполярними, що дозволяє пристрою провести повний аналіз того, що відбувається. При цьому в даній матриці передбачено порівняння амплітуд з граничними значеннями, що дозволяє перемикати "швидкий" і "повільний" режими.

На виході адаптивної матриці ми маємо блок аналізу, який оперує десятьма сигналами, складаючи і віднімаючи їх у певній ваговій пропорції. В результаті ми маємо чотири стандартних сигналу C, R, L і S.

Pro Logic II

Dolby Surround Pro Logic II - це наступний етап розвитку аналогових систем декодування і останній з них. Він набагато простіше за принципом роботи в порівнянні з Pro Logic, крім цього дозволяє виробляти прослуховування в режимі surround не тільки звукових треків до кінофільмів, а й музичних записів Dolby Surround. Починаючи з цього етапу можна говорити про здешевлення стандартів Dolby, їх прихід на ринок побутових пристроїв.

Щоб зрозуміти простоту роботи Pro Logic II розглянемо дві схеми. Перша - реалізація формування сигналу S-каналу.

Формування сигналу S-каналу

Як ми вже говорили в описі до Pro Logic, дуже велике значення має відсутність проникнення сигналів L і R каналів в S-канал. Але, наприклад, якщо баланс між каналами змінений і домінуючий образ розташований в напрямку, наприклад, "центр-право", то таке проникнення буде обов'язково. На рис. 5 показаний варіант простого рішення даної проблеми. У ланцюзі між входами Lt і Rt і входом суматора ставляться два керованих підсилювача VCA (Voltage Controlled Amplifier). Управління обома VCA взаємопов'язане в різній полярності. Якщо сигнал Lt могутніше Rt, то посилення сигналу Lt перед сумматором зменшується, а Rt, навпаки, збільшується. Таким чином, сигнали вирівнюються - проникнення мінімально.

Схема роботи Pro Logic II.

Схема роботи Pro Logic II також проста в розумінні. Сигнали з обох VCA надходять на модулі амплітудних детекторів FWR (Full-Wave Rectifier). Диференціальний підсилювач порівнює сигнали постійного струму, Які пропорційні амплітудам сигналів Lt і Rt. Його сигнал є керуючим для VCA. Сигнал центрального каналу З виходить шляхом додавання вирівняних Lt і Rt.

У порівнянні з Pro Logic, Pro Logic II не має "швидкого" і "повільного" режимів - змінна часу реагування змінюється постійно. Схема його роботи проста і зручна.

Dolby Digital AC-3

Dolby Digital AC-3ілі як його ще називають Dolby Digital 5.1 з'явився в кінці 80-х і був розроблений для 35-мм плівки. З приходом цього стандарту нас чекало кілька нововведень. По - перше, був розроблений шестиканальний стандарт, в якому з'явилася можливість використання сабвуфера, або як його ще називають LFE-channel (Low Frequency Effect). По-друге, S-канал перестав бути моно. Тобто, в системі 5.1 ми маємо в ниличие SL і SR- канали (Surround Left і Surround Right). Гучномовці всіх каналів окрім LFE є широкосмуговими. Вперше стандарт запропонував можливості стиснення динамічного діапазону. При цьому стандарт АС-3 передбачає компресію даних. Зараз швидкість цифрового потоку аудіо Dolby Digital становить 320 кбіт / сек і більше.

Головна особливість Dolby Digital AC-3 - це його масштабованість.

Масштабування Dolby Surround 5.1.

Наприклад, ми написали музику в стандарті 5.1. При цьому користувач може її прослухати без втрат в якості в 5.1 (5.0), чотирьохканальна варіанті Pro Logic, в звичайному стерео і навіть в моно. І тепер уявіть як це вигідно і користувачам і виробникам. Комп'ютерні та відеоігри нового покоління само собою мають на увазі наявність звуку 5.1. При цьому, користувачі, які не мають розширених варіантів акустичних систем не відчуватимуть себе дискомфортно - система буде масштабироваться під параметри системи, що є в наявності. багато супутникові телеканали віщають в 5.1, але це ніяк не відбивається на більшості глядачів, що мають телевізори з моно-звуком.

Налаштування багатоканальної системи

З цим фрагментом даного матеріалу ви могли зіткнутися в статті "Домашня студія на базі РС-2003. Hardware-рейтинг". Щоб зберегти цілісність розкриття теми я дозволю собі деяке повторення. Причому воно дозволить сприйняти вам все найбільш повно.

На прикладі з Dolby Digital 5.1 ми можемо розглянути основні питання по інсталяції акустичних систем і апаратного забезпечення для багатоканальних систем.

Правильна розстановка акустичних систем для Dolby 5.1

Dolby Surround 5.1 в розгорнутому вигляді для кінотеатрів і великих приміщень.

Як можна побачити з малюнка 8, система Dolby Digital 5.1 розрахована на базі ідеальних умов, де всі канали рівновіддалені від слухача. Але такі умови досить важко реалізувати фізично, особливо в умовах малих і великих приміщень з не ідеальною геометрією. дану проблему можна успішно вирішити електричним шляхом. У рідній документації по відома в Dolby Surround (www.dolby.com) наведено цікавий варіант розрахунків часів затримок - шляхом простого переказу футів в мілісекунди.

Якщо DimL - це відстань від слухача до лівого фронтального каналу в футах (30,48 см), а DimS - відстань від слухача до найближчого surround-каналу в футах, то затримка в цьому каналі повинна бути рівною різниці DimL і DimS. Іншими словами: Затримка (мілісекунди) \u003d DimL (фути) - DimS (фути). Якщо лівий канал знаходиться від нас в 10 футів, а surround-- в п'яти, то параметр затримки дорівнює 5 мс (10-5 \u003d 5).

Це справедливо не тільки для розрахунку взаємодій фронтальних і surround-каналів, але може застосовуватися і в інших випадках для вирівнювання картини. Наприклад, якщо центральний канал розташований ближче до слухача, ніж правий і лівий. Формула подібна:

Затримка (мілісекунди) \u003d DimL (фути) - DimC (фути).
Відповідно, якщо ми оперуємо великою кількістю surround-каналів у великих приміщеннях, то параметри затримок для кожної їх пари відбудовуються окремо.

Pro Logic II - активний декодер Dolby Surround наступного покоління. Він також використовує просторову фокусування, але реалізований принципово іншими методами. Новий декодер вийшов набагато простіше і при цьому ефективніше.

Згадаймо: завдання декодера - запобігти проникненню сигналів L і R в канал S, незалежно від того, де знаходиться джерело сигналу - точно між мікрофонами L і R, зміщений від центру в ту чи іншу сторону або взагалі знаходиться безпосередньо поряд з мікрофоном одного з каналів. Наприклад, якщо герої ведуть діалог між мікрофонами каналів R і C (права від центру), то рівень сигналу в каналах C і R буде однаковим. У цьому випадку частина сигналу неминуче проникне на вихід S пасивного декодера, так як рівень в каналі L нижче, ніж в каналі R, і при відніманні одного сигналу з іншого результат не буде нульовим.

Щоб повністю компенсувати сигнали L і R на входах декодера surround, необхідно перед подачею на суматор вирівняти їх рівні. Для цього між входами Lt і Rt і входами суматора встановлюються два регульованих підсилювача (VCA). Посилення VCA двох каналів змінюється одним і тим же керуючим сигналом, але в різній полярності. Якщо збільшується посилення одного VCA, посилення другого зменшується. Якщо таку регулювання здійснювати досить точно і досить синхронно зі змінами самого сигналу, можна повністю придушити різницевий сигнал каналів Lt і Rt в каналі Surround.

Щоб автоматично відстежити зміни вхідних сигналів, використовується спеціальний ланцюг негативного зворотного зв'язку (feedback servo circuit). Вихідні сигнали обох VCA надходять на амплітудні детектори (Full-Wave Rectifier, FWR), які виділяють огибающую звукових сигналів. Сигнали постійного струму, пропорційні амплітудам сигналів L і R, порівнюються диференціальним підсилювачем. Сигнал з виходу підсилювача, пропорційний різниці амплітуд, використовується для управління VCA.На малюнку 11 показана тільки одна вісь декодера (вісь "лівий -правий"). Друга пара VCA з такою ж керуючої ланцюгом вирівнює рівні сигналів суми L + R (фронтальний) і різниці L-R (тиловий) для придушення сигналів С і S в каналах R і L (вісь "центр - surround"). Сигнал центрального каналу З виходить складанням (замість віднімання) двох сигналів Lt і Rt, вирівняних за рівнем підсилювачами VCA. Завдяки використанню керуючих ланцюгів з зворотними зв'язками, Декодер Pro Logic II придбав такі переваги:

Простими і дешевими апаратними засобами досягається більш ефективна компенсація протифазних сигналів у вихідний матриці, і, як результат, високий ступінь розв'язки між каналами різних осей.

У декодере Pro Logic обидві осі контролюються єдиної переключающей ланцюгом "швидко / повільно". Якщо хоча б по одній осі існує значна домінування, що перемикає ланцюг переводить обидві осі в "швидкий" режим, примусово змінюючи постійну часу керуючих ланцюгів VCA. Тільки за умови, що в обох осях амплітуди сигналів приблизно однакові, обидві вони переходять в "повільний" режим. У декодере Pro Logic II дві осі функціонують незалежно один від одного, тому їх керуючі ланцюги самі "вирішують", наскільки швидко необхідно змінювати посилення VCA, аналізуючи тільки власні сигнали. Крім того, постійна часу керуючої ланцюга в декодерах Pro Logic II змінюється безперервно, тоді як в Pro Logic передбачено тільки два фіксованих значення.

Мал. 7. Функціональна схема активного декодера DolbySurround

Для прикладу візьмемо випадок, коли джерело звуку - єдиний, і він розташований безпосередньо біля мікрофона центрального каналу С. З малюнка видно, що пасивний декодер передасть сигнал центрального каналу в вихідний канал С, а також і в канали R і L з ослабленням всього 3 дБ . Керуюча ланцюг активного декодера визначає, в яких каналах необхідно зменшити посилення, щоб придушити проникаючі сигнали сусідніх каналів до необхідного рівня. В даному прикладі декодера необхідно зменшити посилення в каналах L і R, залишивши чутним сигнал каналу С. Таким же чином можна розв'язати вихід лівого каналу, зменшивши посилення в каналах С і S, коли на вході декодера присутній тільки сигнал L t. Фактично, сигнал може приходити з будь-якого напрямку.

Таким "прямим" методом проблема вирішується тільки для єдиного звукового образу. Саундтрек містить звуки декількох незалежних джерел. Розглянемо випадок, коли мова звучить на тлі музики. Музика повинна відтворюватися акустичними системами лівого і правого каналів, а мова - тільки системою центрального каналу. Пасивний декодер з таким завданням не впорається взагалі. Мова буде відтворюватися як системою центрального каналу, так і системами лівого і правого каналів. Стереофонічна музика буде відтворюватися системами L і R, крім того, сумарний сигнал L + R буде прослуховуватися через систему С, а різницевий L-R - через систему S.

Активний декодер вважає мова домінуючим звуковим чином (dominant sound), і зменшує посилення каналів L і R, щоб сфокусувати цей образ в напрямку С. Але при цьому втрачається стереофонічна музика, залишається тільки моно звук суми (L + R) в каналі С і " фантомний "звук різниці (LR) в каналі S. Якщо говорять герої замовкають, декодер відновлює посилення каналів L і R, і музика стає чутної і навпаки, при відновленні мовлення музика пропадає. Таке явище "гойдання" (pumping) потужністю не домінуючих звукових образів в залежності від потужності домінуючого добре відчутно.

Інший спосіб позбутися від проникнення мовного сигналу в лівий і правий канали показаний на рис. 8. Якщо взяти сигнал правого каналу, інвертувати його полярність і скласти з вихідним сигналом лівого каналу - компоненти сигналу С в лівому і правому каналах виявляться протифазні і взаємно компенсуються, таким чином, в канал L компоненти сигналу С не потраплять.

Принцип взаємної компенсації (cancellation concept) - основний принцип активного декодування і в тому чи іншому вигляді використовується у всіх активних декодерах.

Мал. 8. Запобігання проникнення мовного сигналу

в лівий і правий канал

Після виключення сигналу центрального потужність звуку в лівому каналі не зменшується, частина сигналу лівого каналу замінюється інвертованим сигналом правого каналу. Крім того, в центральному каналі і раніше прослуховується сумарний сигнал L + R. В результаті домінуючий звуковий образ (мова в каналі С) фокусується в напрямку акустичної системи С, а образи, що відповідають напрямкам R і L, навпаки, "розмазуються" в просторі. Декодером використовується один з принципів психоакустики, принцип маскування (signal masking concept): вплив домінуючого звукового образу тимчасово знижує здатність слухача визначати напрямки на інші звукові образи. Так як потужність звуків, які відповідають цим образам, залишається незмінною, "хитання" (модуляція) цих звуків не спостерігається. У цьому полягає другий принцип психоакустики - принцип сталості потужності (constant-power concept). Виконуючи принцип сталості потужності в поєднанні з активною взаємної компенсацією тільки в ті моменти, коли потрібно передача точного напрямку на звуковий образ, можна ефективно приховати факт перерозподілу потужністю не домінуючих звуків.

Передбачається, що гучність мови набагато вище гучності музики, тому сигнал мови використовується, як керуючий, сигнал музики - як керований. В реальності різниця рівнів подібних сигналів може бути менш значною. Якщо два різних звуки близькі за рівнем, один з них стає маскуючою для компонентів іншого, потрапили не в "свої" канали та навпаки, і вимоги до ступеня розв'язки знижуються. У такому випадку потрібно менший ступінь активної компенсації, і, відповідно, менша ступінь перерозподілу не домінує сигналів у напрямку.

Іноді бажано взагалі виключити регулювання посилення, зробивши декодер "пасивним". Наприклад, звуки дощу або вітру сприймаються слухачем на підсвідомому рівні. Вони не зв'язуються з конкретним джерелом і можуть відтворюватися усіма гучномовцями одночасно. В цьому випадку не потрібно просторової фокусування звуку, отже, і активного декодування.

Крайній випадок: два або більше звукових образу присутні одночасно на різних напрямках і мають приблизно однакову потужність. У цьому випадку здатність слухача до визначення напрямку на образи притупляється, тому техніку компенсації можна не використовувати або використовувати не в повній мірі.

Щоб забезпечити ефективне декодування для обох випадків, декодер Pro Logic автоматично вибирає один з режимів декодування, "швидкий" або "повільний". "Швидкий" режим використовується, якщо домінуючий звуковий образ набагато могутніше інших образів. Якщо такі образи виникають на різних напрямках послідовно в часі, декодер повинен послідовно відтворити їх на відповідних напрямках. В "повільному" режимі декодер відстежує зміни вхідних сигналів з більшою затримкою. В таких умовах маскування проявляється слабо, тому, якщо декодер продовжить роботу в "швидкому" режимі, модуляція потужністю не домінуючих образів стане помітною.

За визначенням, в кожен момент часу може існувати тільки один домінуючий образ, і йому відповідає єдиний напрямок. Декодеру необхідно в будь-який момент часу мати інформацію про точне напрямку на домінуючий образ, незалежно від того, як швидко змінюється просторова звукова картинка. Аналізуючи дві пари електричних сигналів, відповідних ортогональних осях декодера (лівий-правий канали, центральний канал-surround) можна однозначно ідентифікувати будь-який напрямок в просторі.

Мал. 9.активний декодерDolbySurroundProLogic

Основою декодера Pro Logic є адаптивна матриця Pro Logic. У адаптивної матриці існують два паралельні канали: канал проходження вхідних сигналів L t і R t до підсумовує ланцюга і складний канал управління. Більшість електронних компонентів декодера використовуються для аналізу вхідних сигналів і генерації сигналів управління, і відносно невелика їх частина зайнята власне в обробці сигналу.

Головне завдання керуючої ланцюга - визначити параметри вектора домінуючого звукового образу. Спочатку вхідні сигнали декодера нормуються, щоб виключити помилки, пов'язані з розходженням характеристик каналів передачі. Смуговий фільтр відсікає низькочастотні складові, які не несуть інформацію про направлення, і високочастотні складові, і фази яких сильно залежать від фазових характеристик фізичних каналів.

декодер Dolby Surround Pro Logic -П.

Завдання декодера - запобігти проникненню сигналів L і R в канал S, незалежно від того, де знаходиться джерело сигналу - точно між мікрофонами L і R, зміщений від центру в ту чи іншу сторону або взагалі знаходиться безпосередньо поряд з мікрофоном одного з каналів. Наприклад, якщо герої ведуть діалог між мікрофонами каналів R і С (права від центру), то рівень сигналу в каналах С і R буде однаковим. У цьому випадку частина сигналу неминуче проникне на вихід S пасивного декодера, так як рівень в каналі L нижче, ніж в каналі R, і при відніманні одного сигналу з іншого результат не буде нульовим.

Щоб повністю компенсувати сигнали L і К на входах декодера surround, необхідно перед подачею на суматор вирівняти їх рівні. Для цього між входами L t і R t і входами суматора встановлюються два регульованих підсилювача (VCA). Посилення VCA двох каналів змінюється одним і тим же керуючим сигналом, але в різній полярності. Якщо збільшується посилення одного VCA, посилення другого зменшується. Якщо таку регулювання здійснювати досить точно і досить синхронно зі змінами самого сигналу, можна повністю придушити різницевий сигнал каналів L t і R t в каналі Surround.

Щоб автоматично відстежити зміни вхідних сигналів, використовується спеціальний ланцюг негативного зворотного зв'язку (feedback servo circuit). Вихідні сигнали обох VCA надходять на амплітудні детектори (Full-Wave Rectifier, FWR), які виділяють огибающую звукових сигналів. Сигнали постійного струму, пропорційні амплітудам сигналів L і R, порівнюються диференціальним підсилювачем. Сигнал з виходу підсилювача, пропорційний різниці амплітуд, використовується для управління VCA. Ha малюнку 10 показана тільки одна вісь декодера (вісь "лівий -правий"). Друга пара VCA з такою ж керуючої ланцюгом вирівнює рівні сигналів суми L + R (фронтальний) і різниці L-R (тиловий) для придушення сигналів С і S в каналах R і L (вісь "центр - surround"). Сигнал центрального каналу З виходить складанням (замість віднімання) двох сигналів L t і R t, вирівняних за рівнем підсилювачами VCA. Завдяки використанню керуючих ланцюгів з зворотними зв'язками, декодер Pro Logic II придбав такі переваги:

Мал. 1 1 . декодерDolby Surround Pro Logic -П.

Декодер Pro Logic II може бути використаний як універсальний декодер не тільки для фільмів, а й для інших звукових записів в Dolby Surround. Він ідеально підходить для простий і недорогий побутової апаратури. Саме тому в декодер Pro Logic II, крім "штатного" режиму Movie, був доданий "призначений для користувача" режими роботи - Music.

Відомо, що характеристики звуку на саундтреках фільмів і на музичних записах відрізняються. Головна відмінність в тому, що саундтрек пишеться на калиброванной апаратурі Dolby, тому при прослуховуванні через калібрований декодер точність відтворення гарантується. При записи музики, як правило, не використовується апаратура Dolby Surround, тому неможливо передбачити, як конкретний запис буде відтворюватися декодером. Тому режим Movie декодера Pro Logic II має фіксовані параметри, а режим Music, навпаки, передбачає кілька налаштувань користувача. Ці установки можуть бути використані в будь-якій апаратурі з декодером Pro Logic II, але особливо вони актуальні в автомобільній акустиці, де становище акустичних систем фіксоване, а положення "основного" слухача може змінюватися.

Регулювання глибини. Дозволяє віртуально переміщати положення слухача в напрямку фронт-тил. За допомогою цієї настройки можна домогтися оптимального балансу між фронтальними каналами і surround для кожної музичної записи.

Регулювання положення центру і ширини стереобази. За допомогою цієї настройки користувач може налаштувати декодер таким чином, що звук, відповідний центральному положенню звукового образу, буде прослуховуватися тільки в акустичній системі центрального каналу, тільки в системах лівого і правого каналів (віртуальний центральний канал) або у всіх трьох системах з будь-якою комбінацією рівнів . Таким чином можна змінювати баланс трьох фронтальних каналів для оптимального прослуховування, наприклад, водієм і пасажиром автомобіля. У домашній системі можна таким змінювати ширину стерео - відстані між акустичними системами фронтальних каналів, що не переміщує самі системи.

Режим панорами. У цьому режимі створюється враження "звучання з усіх боків відразу". Такий ефект досягається використанням природного відображення акустичної енергії систем surround від бічних стін приміщення.

Dolby Digital АС-3

Dolby Digital АС-ЗІЛи як його ще називають Dolby Digital 5.1 з'явився в кінці 80-х і був розроблений для 35-мм плівки. З приходом цього стандарту нас чекало кілька нововведень. По-перше, був розроблений шестиканальний стандарт, в якому з'явилася можливість використання сабвуфера, або як його ще називають LFE-channel (Low Frequency Effect). По-друге, S-канал перестав бути моно. Тобто, в системі 5.1 ми маємо в наявності SL і SR- канали (Surround Left і Surround Right). Гучномовці всіх каналів окрім LFE є широкосмуговими. Вперше стандарт запропонував можливості стиснення динамічного діапазону. При цьому стандарт АС-3 передбачає компресію даних. Зараз швидкість цифрового потоку аудіо Dolby Digital становить 320 кбіт / сек і більше. Головна особливість Dolby Digital AC-3 - це його масштабованість (рис.12).

Мал. 12. МасштабуванняDolbySurround 5.1.

Наприклад, ми написали музику в стандарті 5.1. При цьому користувач може її прослухати без втрат в якості в 5.1 (5.0), чотирьохканальна варіанті Pro Logic, в звичайному стерео і навіть в моно. І тепер уявіть як це вигідно і користувачам і виробникам. Комп'ютерні та відеоігри нового покоління само собою мають на увазі наявність звуку 5.1. При цьому, користувачі, які не мають розширених варіантів акустичних систем не відчуватимуть себе дискомфортно-система буде масштабироваться під параметри системи, що є в наявності. Багато супутникові телеканали ведуть мовлення в 5.1, але це ніяк не відбивається на більшості глядачів, що мають телевізори з моно-звуком.

Використовувана в Dolby Digital схема компресії даних АСЗ володіє дуже високою ефективністю (коефіцієнт стиснення може бути більше 12: 1, підтримувана швидкість передачі від 64 до 448 кбіт / с) і при цьому досить високим суб'єктивним якістю звуку. АСЗ, як і всі сучасні схеми стиснення даних звукових потоків (зокрема, МРЗ), використовує в своїй роботі особливості слухового сприйняття людини, або психоакустичного модель. Наприклад, в присутності гучного сигналу деякої частоти тихіші і мають трохи більш високу або низьку частоту звуки маскуються гучним сигналом, тобто не чути або чути дуже погано. Також маскуються сигнали, які звучать після і навіть перед гучним звуком. Це явище дозволяє не кодувати або кодувати з меншою розрядністю маскуються звуки. Компресія даних здійснюється також шляхом недеструктивного позбавлення від надлишкової інформації, приблизно за тими ж алгоритмами, які застосовуються в архіваторах ZIP або RAR. Для реалізації цих схем вхідний потік аудіо розбивається в часі - на перекриваються блоки (фрейми) по 512 семплів, при частоті дискретизації 48 кГц це становить 10,66 мс, якщо ж в сигналі присутні різкі перепади рівня, то розмір блоку зменшується вдвічі, щоб якісно передати ці швидкі скачки; і по частоті - весь звуковий діапазон в 24000 Гц розбивається на 256 сегментів, що дає ширину кожної смуги в 93,75 Гц. Потім звукова інформація в кожній частотній смузі з блоку даних переводиться в формат числа з плаваючою комою, і за певною психоакустической моделі проводиться обробка вхідних значень (якісь частотні смуги взагалі не несуть значимої інформації і не кодуються, якісь потрібно закодувати з більшою розрядністю , якісь з меншою), результатом якої є істотне зменшення потоку даних. Цікаво, що психоакустична модель, використовувана кодером, може змінюватися, оскільки параметри моделі передаються в потоці АСЗ і потім можуть використовуватися декодером для відновлення вихідного звучання. Ще одним способом зменшення потоку даних є об'єднання даних з різних каналів. У реальному багатоканальної фонограмі в декількох каналах звукова інформація часто перетинається, і її можна закодувати один раз для всіх, а не для кожного каналу окремо. Ця техніка застосовується тільки для частот нижче 10 кГц, що дозволяє зберегти локалізацію джерел звуку, а при тому, що в розпорядженні кодера є цілих п'ять повноцінних звукових каналів і, відповідно, широке поле для маневру, потік даних цим спосіб можна зменшити досить значно.

Можливості Dolby Digital на цьому не вичерпуються. Наприклад, декодер передбачає керовану компресію (стиск динамічного діапазону). Використання компресії зручно, якщо слухачеві з якої-небудь причини необхідно обмежити загальну гучність звуку. Компресор підвищує рівень слабких звуків, щоб вони були чітко чутні, і навпаки, послаблює занадто сильні звуки. Користувач може налаштувати цифровий декодер таким чином, щоб низькочастотні складові присутні тільки в тих каналах, для яких передбачені subwoofer-и або широкосмугові акустичні системи з окремими низькочастотними гучномовцями.

Dolby Digital EXі Dolby-E

Тільки для кінотеатрів спочатку була розроблена розширена система Dolby Digital EX - семиканального, за схемою "6.1". В Dolby Digital EX передбачено не два, а три канали surround - просторовий лівий L S, просторовий правий R S і просторовий центральний C S. Акустичні системи каналу CS розміщуються уздовж задньої стіни кінозалу, а системи каналів L S і R S - уздовж бічних стін.

Dolby Digital використовує цифрову компресію звуку, що забезпечує мінімальну необхідну швидкість цифрового потоку - до 320 кбіт / сек. Це дозволяє найбільш ефективно використовувати інформаційну ємність носіїв або каналів зв'язку - простір на плівці, магнітній стрічці, частотну смугу ефірного або супутникового каналу і т. П. Платою за низьку швидкість є та обставина, що формат Dolby Digital розрахований тільки на один цикл кодування - декодування . Крім того, цифровий потік АС-3 не прив'язаний за часом до кадрової структурі зображення, тому редагувати відеоматеріали зі звуком Dolby Digital складно.

Мал. 15. Dolby Digital EXі Dolby-E

У професійних додатках часто виникає необхідність в багатократному кодуванні-декодуванні. Наприклад, станції-ретранслятора необхідно отримати матеріал з цифровим звуком Surround по супутниковому каналу зв'язку, зберегти його на цифровому носії, відредагувати, змонтувати і потім ретранслювати в розподільну мережу (або тиражувати і розповсюдити). Для таких завдань Dolby Laboratories розробила професійний цифровий формат Dolby-E. Цифровий потік Dolby-E може містити до восьми каналів звуку з повною смугою частот. Крім власне стислих даних звуку, в потік вводяться метадані (metadata) - "дані, що описують дані". Це інструкції для декодера Dolby-E, які носять необов'язковий, рекомендаційний характер. Наприклад, спеціальна інструкція може автоматично встановити в декодере ту чи іншу обмеження динамічного діапазону вихідних сигналів. Залежно від обладнання, що використовується для прийому і обробки сигналу Dolby-E, метадані можуть використовуватися повністю, частково або не використовуватися взагалі. Потік Dolby-E ділиться на два потоки, які можуть бути передані по двом фізичним лініях стандарту AES-3 або записані на цифровий магнітофон замість двох каналів нестислого звуку. Структура потоку відповідає кадровій структурі відео, тому матеріал зі звуком Dolby-E можна легко монтувати і редагувати, не порушуючи синхронність аудіо і відео. Формат допускає до 10 послідовних циклів кодування - декодування.