Pagaidām varam runāt tikai par vienu veiksmīgu realizāciju, vistuvāko mūsu reālajām sajūtām – binaurālo. Lai ar tās palīdzību saņemtu pilnvērtīgu tilpuma informāciju, klausītājam jābūt austiņām. Eksperimentālais modelis, uz kura pamata tika balstīti galvenie pētījumi, bija manekens, kur labās un kreisās auss vietā tika uzstādīti mikrofoni. Pamatojoties uz iegūtajiem rezultātiem, tika sastādīts sarežģīts matemātiskais modelis, kas ļāva izveidot virtuālās skaņu pasaules.
Bet šiem pētījumiem, kaut arī tuvu ideālam, bija diezgan vispārīgi rezultāti. Galu galā jāatzīst, ka katram cilvēkam ir atšķirīga ausu forma, un arī attālums starp labo un kreiso ausi ir individuāls parametrs. Kopumā pētnieki ir nonākuši strupceļā. Binaurālo modeļu rezultātu praktiskā pielietošana tagad tiek piedāvāta subkultūras veidā, attīstoties atsevišķi no praksē izmantotajiem galvenajiem virzieniem.
Savādi, bet vissvarīgākais ieguldījums telpiskās skaņas jomā bija filmu industrijai. Savas attīstības laikā viņa saskārās ar daudziem izaicinājumiem, un nevar teikt, ka viņas ceļš bija gluds. Jaunu tehnoloģiju ieviešanai tika tērētas milzīgas naudas summas, un šādas investīcijas ne vienmēr attaisnojās. Piemērs ir stereo kino, kur skatītājiem tika lūgts valkāt īpašas brilles, lai skatītos attēlu skaļumā. Stereo kino nekļuva par standartu, un, vēl ļaunāk, tas pilnībā neuztvēra. Tāpēc idealizētas binaurālās iespējas ar austiņām nav filmu ražošanas tehnoloģija.
Dolby
Alternatīvi, šī ir daudzkanālu sistēma. Sākotnēji kino bija kluss, tad nāca mono skaņa, un nākamais posms bija stereo... Stereo ieplūda ar daudzām jaunām idejām un to realizācijām. Vienkāršs panorāmas pogas pagriešana iepriecināja skatītājus un klausītājus. Interesanti, ka līdz 80. gadiem jēdzieni “stereo” un “telpiskais” bija sinonīmi. Vai jūs zināt, kad viņi šķīrās? Ar plēves standarta pāreju no 35 mm uz 70 mm. Sākotnēji ražotāji sāka izmantot tā saukto efektu kanālu - skaļruni, kas atrodas aiz klausītājiem, kas paredzēts palīgskaņu izrunāšanai un bieži vien vienkārši kluss, jo vieta uz 35 mm filmas bija ierobežota. Līdz ar 70 mm standarta ieviešanu efektu kanālu sāka lietot pastāvīgi un pārdēvēja par telpisko kanālu (telpiskais kanāls, turpmāk to sauksim par S-kanālu). Un no šī brīža mēs varam runāt par jēdzienu “stereo” un “telpiskā” atdalīšanu. 35 mm filmas versijā tika piedāvāts Dolby Stereo standarts (70. gadu vidus). 1982. gadā tirgū ienāca pirmās Dolby Surround ierīces. Tolaik tie maksāja tikpat, cik augstas klases aprīkojums, un bija pieejami ļoti nelielam iedzīvotāju skaitam.
Paralēli filmu industrijai attīstījās video industrija un kabeļtelevīzija/satelīttelevīzija. Spēja nodrošināt telpisko skaņu mājās ir viens no galvenajiem ražotājiem izvirzītajiem uzdevumiem. Parādījušās adekvātākas Dolby Pro Logic un Pro Logic II dekoderu cenas un ieviešanas iespējas. Pēdējais ļāva ne tikai reproducēt kodētu telpisko skaņu, bet arī klausīties mūziku no parasta kompaktdiska, ievietojot to telpiskās skaņas sistēmā. Pro Logic un Pro Logic II ir pārejas tilti starp parastajām stereo sistēmām un daudzkanālu telpisko skaņu. Pārspīlējot dažas funkcijas, mēs varam teikt, ka dažos veidos tie (stereo un telpiskā skaņa Dolby Surround dekodera versijās - Pro Logic un Pro Logic II) ir savstarpēji aizstājami.
Aktīvi ieviešot digitālās tehnoloģijas, Dolby Labs ievieš Dolby Digital AC-3 (5.1) standartu, kas izstrādāts 35 mm filmai. Dolby Digital 5.1 iezīme ir divu telpiskās skaņas kanālu klātbūtne (labais (RS) un kreisais (LS), priekšgājējiem bija viens S-kanāls, lai gan tika uzstādīti vairāki skaļruņi) un zemfrekvences skaļrunis. Ja mēs runājam par saīsinājumu “5.1”, tad tas apzīmē ne tikai piecus kanālus un zemfrekvences skaļruni. Fakts ir tāds, ka Dolby Digital priekšējam un S-kanālam pirmo reizi bija vienāds pilns frekvenču diapazons. Piemēram, Dolby Pro Logic S-kanāls nodrošināja diapazonu no 100 Hz līdz 7 KHz. Tagad mēs runājam par pieciem pilnvērtīgiem kanāliem ar diapazonu no 20 Hz - 20 KHz un lielāku. Zemfrekvences skaļruņa vai, kā to sauc arī par LFE kanālu (Low Frequency Effect) frekvenču diapazons ir ierobežots un ir aptuveni 0,1 no piecu kanālu frekvenču diapazona, tāpēc "5.1" ir jāatšifrē kā "piecas un viena desmitā daļa". .
Dolby Digital 5.1 failiem ir *.ac3 paplašinājums, un to dekodēšanai ir nepieciešams īpašs dekodētājs (programmatūra vai aparatūra). Tās attīstības rītausmā tehnoloģija nebija ļoti lēta. Dekoderi bija tikai aparatūra un tika ražoti specializētu ierīču veidā. Tagad situācija ir mainījusies uz labo pusi, un vidusmēra lietotājs var atļauties iegādāties skaņas karti ar iebūvētiem dekoderiem vai lejupielādēt to programmatūras versiju no interneta. Tādējādi mūsdienu kinozāle un mājas kinozāle ir pilnībā līdzvērtīgas spējām. Ir vērts atzīmēt vēl vienu svarīgu aspektu.
Līdz ar kino, video un televīzijas attīstību ir pavēries jauns telpiskās skaņas tehnoloģiju lietojumu klāsts - video un datorspēles. Ja agrāk mēs runājām par vienkāršākajām 3D dzinēja versijām, kuru pamatā ir fāzes nobīdes, aizkaves un vienkārša izlīdzināšana, tagad mēs domājam vismaz pilnvērtīgu 5.1.
Mūsdienās Dolby Digital 5.1 ir universālākais standarts. AC-3 skaņu var pārveidot atkarībā no aprīkojuma mēroga. Piemēram, papildus pieejamajam sadalījumam piecos vai sešos kanālos (atkarībā no zemfrekvences skaļruņa esamības/neesamības) to var pārveidot četros kanālos (Dolby Pro Logic), parasti stereo vai pat mono. Tāpēc, kodējot skaņu datorspēlēm Dolby Digital 5.1, nav jābaidās, ka lietotājs, kuram ir mazāk skaļruņu, jutīsies neērti.
Protams, kinoteātriem ir jābūt priekšrocībām salīdzinājumā ar mājas kompleksiem, tāpēc Dolby EX tehnoloģija tika izstrādāta tieši tiem, kas nozīmē tikai 6.1. Papildus atsevišķiem S-kanāliem labajā un kreisajā pusē (RS un LS), tam ir centrālais S-kanāls (CS). Dolby Digital tehnoloģija ļauj saspiest datus un straumēt tos ar minimālo pārsūtīšanas ātrumu 320 kbps (standarta - 384 kbps). Protams, saspiestie dati ir vairāk pārnēsājami un aizņem mazāk vietas datu nesējā, vai tā būtu filma vai parastais cietais disks. Taču šai tehnoloģijai ir arī trūkumi – tā paredzēta tikai vienam kodēšanas-dekodēšanas ciklam un neatrisina saspiesto datu pārsūtīšanas un rediģēšanas problēmu. Turklāt, lai gan mēs iegūstam kosmosā, mēs zaudējam, jo AC-3 audio nav sinhronizēts ar video datiem, tāpēc šāda materiāla rediģēšana ir ļoti problemātiska.
Protams, ir nepieciešama vairākkārtēja kodēšana/dekodēšana. Šīs problēmas risinājums bija jaunā ieviestā Dolby-E tehnoloģija. Tas ļauj pārraidīt un vairākkārt kodēt/dekodēt astoņus kanālus ar pilnu frekvenču diapazonu. Kopā ir atļauti desmit kodēšanas/dekodēšanas cikli. Cita starpā standarts paredz metadatu klātbūtni - īpašus norādījumus, kas apraksta pamatdatus. Papildus sinhronizācijai viņi var mums pastāstīt kompresora iestatījumus katram kanālam utt. Starp citu, šie dati nav jāizmanto, tie ir nekas vairāk vai mazāk, bet gan papildu informācija.
DTS
Lielākā daļa lietotāju telpiskās skaņas jēdzienu saista ar Dolby. Tas ir nepareizi. Dolby Digital ir populārāks zīmols, nekas vairāk. Astoņdesmito gadu vidū Terijs Bērds, Nuoptix prezidents un dibinātājs, sadarbojās ar Džimu Kečumu. Eksperimenta dalībnieku izvirzītie uzdevumi bija šādi: izveidot vienotu digitālās skaņas standartu kinoteātriem un risināt jautājumus par daudzkanālu audio kvalitatīvu izvietošanu filmā. Sākotnēji eksperimenti tika veikti, izmantojot digitālos magnetofonus (DAT) un projektoru. Jau sākotnējā izstrādes posmā tika atrisinātas sinhronizācijas problēmas (kā zināms, Dolby versijā tās tika atrisinātas tikai ar Dolby-E ieviešanu). Pēc kāda laika DAT vietā sāka izmantot parastos CD-ROM. Izmantojot Stīvena Smita un viņa kolēģu no Audio Processing Technology izstrādāto saspiešanas algoritmu apt-X100, kas ļauj saspiest datus 4:1, vienā CD-ROM tika ievietotas 100 minūtes daudzkanālu audio (datu pārraides ātrums 884 kbps). . Tādējādi divos diskos varētu saglabāt skaņu trīs stundu spēlfilmai.
Pēc patenta saņemšanas 1990. gadā viņa demonstrēja jauno tehnoloģiju SMPTE biedriem. Līdz 1992. gadam tehnoloģija tika parādīta Stīvenam Spīlbergam, kaut arī tā balstījās uz cietajiem diskiem, un režisors piekrita to izmantot savā jaunajā filmā “Jurassic Park”. Filmas īpašniece Universal Studio nolēma izmēģināt tehnoloģiju vairākās divās “mazāk nozīmīgās” filmās. Pārbaudes rezultāti bija pieņemami. Turklāt Universal un Stīvens Spīlbergs kļuva par līdzīpašniekiem kopā ar Teriju Bērdu jaunajā uzņēmumā Digital Theater Systems. Uzņēmuma izveidošanas laikā (kas aizņēma četrus mēnešus) kinoteātros tika uzstādītas 876 DTS sistēmas. Pašlaik visā pasaulē ir vairāk nekā 19 000 no tiem. Bija plānots ieviest divus tehnoloģiju standartus:
DTS-S- DTS stereo, paredzēts kinoteātriem, kuri vēlas izmantot digitālo skaņu, bet nevar atļauties pilnu sešu kanālu iespēju.
DTS-6- trīs priekšējie kanāli (kreisais L, centrs C, labais R), divi S-kanāli (LS un RS) un zemfrekvences skaļrunis. Jāatzīmē, ka standarti nedaudz atšķiras no Dolby. Piemēram, zemfrekvences skaļruņa frekvences diapazons DTS ir no 20 līdz 80 Hz, nevis 3 -120 Hz Dolby Digital.
Viena no galvenajām atšķirībām starp DTS un Dolby Digital ir tā, ka DTS tika izstrādāta 70 mm filmai. Attiecīgi kosmosa problēma nebija tik aktuāla kā Dolby Digital versijā; problēmas ar augstas izšķirtspējas skaņas un sinhronizācijas ieviešanu tika atrisinātas gandrīz uzreiz kopš standarta parādīšanās.
Tagad, pieminot DTS, mēs varam runāt par astoņiem vai vairāk augstas izšķirtspējas audio kanāliem, jaunākajām informācijas saspiešanas tehnoloģijām un to aktīvu praktisko pielietojumu.
Dolby vs DTS
DTS standarti ir plaši izplatīti tāpat kā Dolby. Tajā pašā laikā konkurentiem izdodas sastrīdēties. Kas viņiem vēl būtu jādara? Dolby ir daudz spēcīgāks atbalsts no parastajiem patērētājiem un tehnoloģiju ražotājiem patērētāju tirgum. Tādējādi mūzikas albumus Dolby Surround izdod ierakstu kompānijas Delos, RCA Victor/BMG Classic un Concord Jazz. Mūsdienu videospēļu izstrādātāji pastāvīgi pieprasa šī standarta dokumentāciju. Mūsdienu satelīttelevīzija arī lielākoties pārraida ar skaņu Dolby Surround režīmā. Pēdējā 114. AES konvencijā Amsterdamā notika apmācības semināri par ierakstīšanu, miksēšanu un māsterēšanu Dolby 4.0, 5.0, 5.1, 6.0, 6.1 un 10.2.
DTS joprojām ir filmu ražošanas privilēģija. Mūsdienās augstas izšķirtspējas audio problēma jau ir veiksmīgi atrisināta ar mūsdienu fantastiskajiem standartiem 64 biti un augstāki, 192 KHz un augstāki. Starp citu, Dolby Digital ļauj izmantot arī augstas izšķirtspējas ierakstus.
Programmatūras un studijas aprīkojuma ražotāji konfrontācijas jautājumu atrisinājuši ļoti vienkārši – atbalsta abus. To var redzēt Steinberg Nuendo — vienā no profesionālākajiem un daudzpusīgākajiem telpiskās skaņas radīšanas rīkiem, kā arī Audiotek skaņas saskarņu līnijā — MAYA 5.1, 7.1, EX, EX7, PRODIGY 7.1. Tur jūs atradīsit atbalstu divām tehnoloģijām vienlaikus - Dolby Digital un DTS. Turklāt standarta programmatūras lietojumprogrammām, kas paredzētas DVD audio atskaņošanai, ir arī dekoderi abiem standartiem.
Ja paskatās uz konfrontāciju starp DTS un Dolby, tas dažreiz kļūst smieklīgi. Dolby izdod paziņojumu presei - DTS atbild. Piemēram: "Dolbijs veica pētījumu nezināmā studijā ar nezināmu aprīkojumu, savukārt atskaņošanai tika izmantots nezināms materiāls, kuru pārbaudīja nezināmi speciālisti...". Un dažreiz, runājot par telpisko skaņu un DVD, Dolby patiešām tiek aizmirsts, piesavinās galvenos sasniegumus utt. tavā labā. Vispār parasts korporatīvais karš.
Citas daudzkanālu sistēmas
Principā ikviens lietotājs, kura arsenālā ir skaņas karte ar četrām vai vairāk izejām un profesionāla vairāku celiņu programma, var justies kā 70.-80.gadu rītausmā. Toreiz tika veikti fundamentāli eksperimenti ar daudzkanālu skaņu. Kvadrafoniju zina daudzi, bija pat oktofonija. Tajā pašā laikā, piemēram, oktofonija toreiz nenozīmēja mūsdienu “7.1”. Tad tika pieņemts, ka būs 8 neatkarīgi kanāli ar pilnu frekvenču diapazonu, kas novietoti ap klausītāju aplī vienādos attālumos viens no otra.
Jūs varat eksperimentēt tik daudz, cik vēlaties. Notiekošās izpētes rezultātā ir nepieciešama zināma miksēšanas un atskaņošanas standartizācija. Piemēram, ņemsim oktofonijas opciju, ko mēs minējām tieši iepriekš.
Avota dati ir bungu komplekts, kas ierakstīts uz 14 mikrofoniem un miksēts tā, lai klausītājam centrā rodas klātbūtnes sajūta. Klausītāja pozīcijai attālinoties no centra, viņam tuvākie skaļruņi būs skaļāki, mainīsies balanss un skaņas attēls. Tādējādi vienā brīdī mēs dzirdam vienu lietu, otrā - citu. Tas ir galvenais šādu sistēmu trūkums – klausītājam jāatrodas centrā.
Telpiskās skaņas opcijā mums tiek piešķirts tikai klātbūtnes telpiskais efekts. Tas ir, skaņas lokalizācija tiek piešķirta atsevišķam kanālam. Citi strādā par pavadoņiem. Tas nozīmē, ka mēs iegūstam telpisko sajūtu emulāciju, kam patiesībā ir paredzētas telpiskās skaņas sistēmas.
Unikālākā daudzkanālu skaļruņu sistēma ir austiņas, kas spēj nodrošināt augstas kvalitātes 3D.
Lai gan no cita viedokļa nekad nevajadzētu pārtraukt eksperimentēt. Jums ir visas iespējas tam. Ja 90. gadu vidū, lai eksperimentētu ar kvadrafoniju, datoram bija jāpievieno divas stereo kartes, tad tagad pat lētākajam audio interfeisam ir vismaz četras līniju izejas. Dolby Surround nav ideāla sistēma, un ir daudz vietas eksperimentiem.
Standarta Dolby Surround kodētājs un pasīvais dekodētājs
Nedaudz atgriezīsimies vēsturē, 80. gadu sākumā, kad parādījās pirmās Dolby Surround ierīces. Dolby Surround kodētājs ir ierīce, kas ļauj pārveidot četrus kanālus (L-kreisais, C-centrs, R-labais un S-spatial) divos kodētos Lt un Rt. Lt un Rt ir L-, R-total saīsinājumi, kas nozīmē vispārīgi. Dolby Surround dokumentācijā šis nosaukums attiecas uz kodētiem kanāliem vecākās paaudzes Dolby sistēmām. Šādus Lt un Rt var ierakstīt parastajā magnētiskajā filmā un atskaņot magnetofonos. Ja ir dekodētājs, Lt un Rt tiek atšifrēti daudzkanālu telpiskās skaņas sistēmā.
Apskatīsim Dolby Surround kodētāja darbību parādītajā diagrammā. Attēlā 1 parāda, kā četru kanālu sistēma tiek pārveidota par divu kanālu sistēmu. Kanālu simboli un nosaukumi ir standarta visām Dolby Surround sistēmām:
- L- priekšējais kreisais kanāls.
- AR- centrālais kanāls.
- R- priekšējais labais kanāls.
- S- telpiskais kanāls.
- Lt- kopējā kreisi.
- Rt- kopējās tiesības
Dolby Surround kodētāja darbības shematiska diagramma
Kā redzam konvertēšanas procesā, centrālā kanāla signāls tiek sadalīts vienādi un sajaukts ar kreiso un labo, savukārt tā līmenis tiek samazināts par 3 dB. S signāls tiek apstrādāts pa atsevišķu ceļu, kas ietver:
frekvenču joslas filtrs - ierobežo frekvenču joslu diapazonā no 100 Hz līdz 7 KHz (telpiskajam kanālam ir frekvenču diapazons no 100 Hz līdz 7 KHz),
trokšņu samazināšana Dolby B tipa trokšņu samazināšana,
fāzes korekcija - S signāla komponenti tiek nobīdīti fāzē tā, ka, pievienojot kreisajam un labajam kanālam, tie atrodas pretfāzē.
Pasīvā dekodētāja versijā S-kanāla signālu var iegūt, vienkārši atņemot Lt-Rt. 2. attēlā parādīta vienkāršākā Dolby Surround dekodētāja darbības shēma, kuras izejā mums ir L, R un S.
Dekodējot rodas vairākas problēmas, no kurām galvenā ir priekšējo kanālu un S savstarpējā iespiešanās. Piemēram, mainoties līmeņu Lt un Rt līdzsvaram, S kanāla signālā iekļūst gan L, gan R komponenti. Šī problēma tiek atrisināta divos veidos - S signālam iestatīta aizkave un tā frekvenču diapazona ierobežošana. Ar 10 ms aizkavi Hāsa efekts tiek novērsts - signāls no priekšējiem kanāliem tiek virzīts uz priekšu un ar tiem saistīta avota lokalizācija. Audio ierobežošana līdz 7KHz ļauj arī uzsvērt priekšējos kanālus, jo tie izklausās spilgtāk nekā S kanāli.
Šajā pasīvās dekodēšanas versijā tiek pieņemts, ka centrālais kanāls ir virtuāls un atbilst stereosistēmas L un R panorāmas centram. Šī sistēma ir idealizēta, jo labā un kreisā kanāla skaļruņiem jābūt vienādā attālumā no klausītāja. , kas praktiski nav sasniedzams (kinoteātrī ir daudz klausītāju).
Aktīvie Dolby Surround dekoderi. Pro Logic
Aktīvie Dolby Surround dekoderi ir jaunas paaudzes pārveidošanas ierīces no Dolby Labs, kas tika ieviestas 80. gadu vidū. Izmantojot tos pašus Lt un Rt kā ieejas datus kā pasīvā dekodētāja versijā, tie nodrošina sarežģītāku dekodēšanas procesu, ņemot vērā fiziska (nevis virtuāla centrālā kanāla) klātbūtni. Pirmā šīs klases ierīce bija Dolby Prologic.
Dolby Pro Logic dekoderis.
Tradicionāli Pro Logic darba shēmu var iedalīt divos komponentos - pasīvajā un aktīvajā. Pasīvajā daļā S-kanāla signālu iegūst, vienkārši atņemot kreisā kanāla signālus no labās puses, un centrālā kanāla signālu, saskaitot labo un kreiso. Kā zināms, kodēšanas laikā S-kanāls tiek ierakstīts pretfāzē un ar šo papildinājumu tam vajadzētu pazust. Lai centrālais kanāls būtu dzirdams, L un R kanālu signāli tiek vājināti par 3 dB. Vēl viena iespēja ir noņemt centrālā kanāla signālu no kreisā un labā kanāla. Tas tiek darīts arī, izmantojot labā un kreisā kanāla signāla komponentu pretfāzes pievienošanu un savstarpēju kompensāciju. Šo principu sauc par atcelšanas koncepciju (savstarpējās kompensācijas princips).
Ja kodēšanas un ierakstīšanas procesā Lt un Rt līdzsvara attiecība tika mainīta, tad tas var radīt vairākas problēmas - gan L, gan R komponenti iekļūst S kanāla signālā utt. Pro Logic versijā tiek nodrošināts īpašs Level Control modulis, lai izlīdzinātu līdzsvaru starp ienākošo Lt un Rt.
Šī dekodētāja aktīvā daļa ļauj izcelt skaņas attēlus. Šī sistēma ir paredzēta lietošanai tikai kinoteātrī. Kopā ar skaņu ir arī video. Attiecīgi Pro Logic galvenais uzdevums ir nodrošināt asociatīvu sēriju. Pro Logic aprakstā ir termins “dominējošais skaņas attēls”. Šī termina parādīšanās nav nejauša un ir tieši saistīta ar psihoakustiku. Kad skatītāja uzmanība ir vērsta uz dominējošo skaņas attēlu, visi pārējie skaņas objekti tiek “izsmērēti” telpā un tiem nav skaidras lokalizācijas. Dolby versijā to sauc par signāla maskēšanas koncepciju. Tas ir būtisks aktīvo dekoderu sistēmu pamats. Attiecīgi šajās ierīcēs runas signāls ir vadības signāls, visi pārējie tiek kontrolēti. Ja filmu varoņi runā vienlaikus un skan stereo mūzika, tad viņu runu atveido centrālais kanāls, tiek samazināts L un R pastiprinājums. Mūzika tiek atskaņota arī caur S-kanāla skaļruņiem. Kad runa apstājas, skaņas attēla un kanālu līmeņa līdzsvars tiek atjaunots un atgriežas sākotnējā stāvoklī. Tādējādi mēs iegūstam sava veida “šūpošanos”, ko sauc par sūknēšanu.
Ja ir vairākas rakstzīmes, to runa atšķiras no citām skaņām pēc jaudas un tās ir lokalizētas dažādās vietās, tad aktīvais Pro Logic dekodētājs darbojas tā sauktajā “ātrā” režīmā, pārslēdzot iestatījumus no viena dominējošā attēla uz citu, dekodēšanas sistēmas reakcijas laiks ir minimāls. Ja skaņām nav būtisku jaudas atšķirību, dekodētājs pāriet uz “lēnu” režīmu.
Adaptīvā Matrix Dolby Pro Logic.
Runājot par Pro Logic sistēmām, ir vērts pieminēt svarīgu aspektu, kas tās atšķir no priekšgājējiem - dekodētājs var noteikt skaņas attēlu lokalizācijas virzienu. Pietiek ņemt centrālā kanāla signāla amplitūdu un salīdzināt to ar tā paša signāla amplitūdas vērtībām labajā un kreisajā kanālā, un mēs varam noteikt skaņas attēla lokalizācijas virziena vektoru. Nākamais ir tehnoloģiju jautājums.
Pro Logic sirds ir adaptīvā matrica. Skaņas attēla analīzei tiek izmantoti četri ieejas signāli - Lt, Rt, Lt+Rt un Lt-Rt, kas tiek piegādāti diviem diferenciālajiem pastiprinātājiem (pirmais - Lt un Rt, otrais - Lt+Rt un Lt-Rt). Rezultātā šo pastiprinātāju izejās tiek izdalīti divi vadības signāli, kas ir nekas vairāk kā ienākošo signālu amplitūdu logaritmu atšķirības. Neskatoties uz to, ka rezultāts ir tikai divi vadības signāli, tie ir bipolāri, kas ļauj ierīcei veikt pilnīgu notiekošā analīzi. Turklāt šī matrica nodrošina amplitūdu salīdzinājumu ar sliekšņa vērtībām, kas ļauj pārslēgties starp “ātro” un “lēno” režīmu.
Adaptīvās matricas izejā mums ir analīzes bloks, kas darbojas ar desmit signāliem, saskaitot un atņemot tos noteiktā svara proporcijā. Rezultātā mums ir četri standarta signāli C, R, L un S.
Pro Logic II
Dolby Surround Pro Logic II ir nākamais posms analogo dekodēšanas sistēmu izstrādē un pēdējais no tiem. Tas ir daudz vienkāršāks darbības principā salīdzinājumā ar Pro Logic, turklāt tas ļauj telpiskās skaņas režīmā klausīties ne tikai filmu skaņu celiņus, bet arī Dolby Surround mūzikas ierakstus. Sākot no šī posma, mēs varam runāt par lētākiem Dolby standartiem un to ienākšanu patērētāju ierīču tirgū.
Lai saprastu Pro Logic II darbības vienkāršību, apskatīsim divas shēmas. Pirmais ir S-kanāla signālu ģenerēšanas ieviešana.
S-kanāla signālu ģenerēšana
Kā jau teicām Pro Logic aprakstā, L un R kanālu signālu iekļūšanas trūkums S kanālā ir ļoti svarīgs. Bet, piemēram, ja tiek mainīts līdzsvars starp kanāliem un dominējošais attēls atrodas virzienā, piemēram, “centrs pa labi”, tad šāda iespiešanās būs nepieciešama. Attēlā 5. attēlā parādīts vienkāršākais šīs problēmas risinājums. Divi vadāmi pastiprinātāji VCA (Voltage Controlled Amplifier) ir ievietoti ķēdē starp Lt un Rt ieejām un summatora ieeju. Abu VCA vadība ir savstarpēji savienota dažādās polaritātēs. Ja Lt signāls ir jaudīgāks par Rt, tad Lt signāla pastiprinājums pirms summatora samazinās, un Rt, gluži pretēji, palielinās. Tādējādi signāli ir izlīdzināti - iespiešanās ir minimāla.
Kā darbojas Pro Logic II.
Pro Logic II ir arī viegli saprotams. Signāli no abiem VCA tiek ievadīti FWR (Full-Wave Rectifier) amplitūdas detektora moduļos. Diferenciālais pastiprinātājs salīdzina līdzstrāvas signālus, kas ir proporcionāli signāla amplitūdām Lt un Rt. Tā signāls ir VCA vadības signāls. Centrālā kanāla C signālu iegūst, saskaitot izlīdzināto Lt un Rt.
Salīdzinot ar Pro Logic, Pro Logic II nav “ātra” vai “lēna” režīma – reakcijas laika mainīgais mainās pastāvīgi. Tās darbības shēma ir vienkārša un ērta.
Dolby Digital AC-3
Dolby Digital AC-3 vai, kā to sauc arī Dolby Digital 5.1, parādījās 80. gadu beigās un tika izstrādāts 35 mm filmai. Līdz ar šī standarta parādīšanos mūs gaidīja vairāki jauninājumi. Pirmkārt, tika izstrādāts sešu kanālu standarts, kas ļāva izmantot zemfrekvences skaļruni vai, kā to sauc arī par LFE kanālu (Low Frequency Effect). Otrkārt, S-kanāls vairs nav mono. Tas ir, 5.1 sistēmā mums ir SL un SR kanāli (Surround Left un Surround Right). Visu kanālu skaļruņi, izņemot LFE, ir pilna diapazona. Pirmo reizi standarts piedāvāja dinamiskā diapazona saspiešanas iespējas. Tajā pašā laikā AC-3 standarts paredz datu saspiešanu. Pašlaik Dolby Digital audio datu pārraides ātrums ir 320 kbit/s vai vairāk.
Dolby Digital AC-3 galvenā iezīme ir tā mērogojamība.
Dolby Surround 5.1 mērogošana.
Piemēram, mēs rakstījām mūziku 5.1 standartā. Tajā pašā laikā lietotājs var klausīties to bez kvalitātes zuduma 5.1 (5.0), četru kanālu Pro Logic versijā, parastajā stereo un pat mono režīmā. Un tagad iedomājieties, cik izdevīgi tas ir gan lietotājiem, gan ražotājiem. Jaunās paaudzes datorspēles un videospēles, protams, nozīmē 5.1 skaņas klātbūtni. Tajā pašā laikā lietotāji, kuriem nav uzlabotas skaļruņu sistēmu iespējas, nejutīsies neērti – sistēma tiks mērogota atbilstoši pieejamās sistēmas parametriem. Daudzi satelīttelevīzijas kanāli pārraida 5.1 formātā, taču tas nekādā veidā neietekmē lielāko daļu skatītāju, kuriem ir televizori ar mono skaņu.
Daudzkanālu sistēmas iestatījumi
Iespējams, ar šo šī materiāla fragmentu esat saskāries rakstā “Mājas studija, kuras pamatā ir PC-2003. Aparatūras vērtējums”. Lai saglabātu tēmas integritāti, atļaušos dažus atkārtojumus. Turklāt tas ļaus visu uztvert pilnīgāk.
Izmantojot Dolby Digital 5.1 piemēru, mēs varam apsvērt galvenos jautājumus saistībā ar skaļruņu sistēmu un aparatūras uzstādīšanu daudzkanālu sistēmām.
Pareizs skaļruņu sistēmu izvietojums Dolby 5.1
Dolby Surround 5.1 paplašinātā formā kinoteātriem un lielām telpām.
Kā redzams 8. attēlā, Dolby Digital 5.1 sistēma ir veidota, balstoties uz ideāliem apstākļiem, kur visi kanāli atrodas vienādā attālumā no klausītāja. Bet šādus apstākļus ir diezgan grūti fiziski īstenot, it īpaši mazās un lielās telpās ar neideālu ģeometriju. Šo problēmu var veiksmīgi atrisināt elektriski. Vietējā dokumentācija Dolby Surround miksēšanai (www.dolby.com) nodrošina interesantu iespēju aiztures laika aprēķināšanai, vienkārši pārvēršot pēdas milisekundēs.
Ja DimL ir attālums no klausītāja līdz kreisajam priekšējam kanālam pēdās (30,48 cm), un DimS ir attālums no klausītāja līdz tuvākajam telpiskās skaņas kanālam pēdās, tad šī kanāla aizkavei ir jābūt vienādai ar starpību starp DimL. un DimS. Citiem vārdiem sakot: latentums (milisekundēs) = DimL (pēdas) - DimS (pēdas). Ja kreisais kanāls atrodas 10 pēdu attālumā un apkārtējā vide ir piecu pēdu attālumā, aizkaves iestatījums ir 5 ms (10-5=5).
Tas attiecas ne tikai uz priekšējo un telpisko kanālu mijiedarbības aprēķināšanu, bet arī var izmantot citos gadījumos attēla izlīdzināšanai. Piemēram, ja centrālais kanāls atrodas tuvāk klausītājam nekā labais un kreisais. Formula ir šāda:
- Latentums (milisekundēs) = DimL (pēdas) — DimC (pēdas).
Attiecīgi, ja mēs ekspluatējam lielu skaitu telpiskās skaņas kanālu lielās telpās, tad aizkaves parametri katram to pārim tiek pielāgoti atsevišķi.
Rīsi. 7.Aktīvā dekodētāja funkcionālā diagramma DolbyIeskauj
Piemēram, ņemsim gadījumu, kad skaņas avots ir vienīgais, un tas atrodas tieši pie centrālā kanāla C mikrofona. No attēla var redzēt, ka pasīvais dekodētājs pārraidīs centrālā kanāla signālu uz izejas kanālam C, kā arī kanāliem R un L ar vājinājumu tikai 3 dB . Aktīvā dekodera vadības ķēde nosaka, kuriem kanāliem ir jāsamazina pastiprinājums, lai līdz vajadzīgajam līmenim slāpētu blakus esošo kanālu ielaušanās signālus. Šajā piemērā dekodētājam jāsamazina pastiprinājums kanālos L un R, atstājot dzirdamu kanāla C signālu. Tādā pašā veidā jūs varat atsaistīt kreisā kanāla izvadi, samazinot pastiprinājumu kanālos C un S, kad dekodera ieejā ir tikai L t signāls. Faktiski signāls var nākt no jebkura virziena.
Šī “tiešā” metode atrisina problēmu tikai vienam skaņas attēlam. Skaņu celiņā ir skaņas no vairākiem neatkarīgiem avotiem. Apsveriet gadījumu, kad runa ir dzirdama mūzikas fonā. Mūzika ir jāatskaņo pa kreisā un labā kanāla skaļruņiem, un runa ir jāatskaņo tikai caur centra kanālu sistēmu. Pasīvais dekodētājs vispār nevar tikt galā ar šādu uzdevumu. Runu reproducēs gan centrālā kanālu sistēma, gan kreisā un labā kanālu sistēma. Stereo mūziku atskaņos L un R sistēmas, turklāt caur C sistēmu būs dzirdams L+R summas signāls, bet caur S sistēmu L-R atšķirības signāls.
Aktīvais dekodētājs runu uzskata par dominējošo skaņu un samazina L un R kanālu pastiprinājumu, lai fokusētu šo attēlu C virzienā. Taču tādējādi tiek zaudēta stereo mūzika, atstājot tikai summas monofonisko skaņu (L+R). kanālā C un "fantoma" atšķirības skaņa (L-R) kanālā S. Ja runājošās rakstzīmes apklust, dekodētājs atjauno kanālu L un R pastiprinājumu, un mūzika kļūst dzirdama un otrādi, atsākoties runai, mūzika pazūd. . Šī nedominējošā skaņas attēla spēka “pumpēšanas” parādība atkarībā no dominējošā spēka ir skaidri pamanāma.
Cits veids, kā atbrīvoties no runas signāla iekļūšanas kreisajā un labajā kanālā, ir parādīts attēlā. 8. Ja ņemat labā kanāla signālu, invertējat tā polaritāti un pievienojat kreisā kanāla izejas signālam, C signāla komponenti kreisajā un labajā kanālā būs pretfāzē un atslēgs viens otru, tādējādi , C signāla komponenti neiekļūs L kanālā.
Savstarpējās kompensācijas princips (atcelšanas jēdziens) ir aktīvās dekodēšanas pamatprincips un vienā vai otrā veidā tiek izmantots visos aktīvajos dekodētājos.
Rīsi. 8. Novērst runas signāla iespiešanos
uz kreiso un labo kanālu
Pēc centrālā signāla likvidēšanas skaņas jauda kreisajā kanālā nesamazinās, daļa no kreisā kanāla signāla tiek aizstāta ar labā kanāla apgrieztu signālu. Turklāt centrālajā kanālā joprojām ir dzirdams L+R summas signāls. Rezultātā dominējošais skaņas attēls (runa kanālā C) tiek fokusēts akustiskās sistēmas C virzienā, un attēli, kas atbilst virzieniem R un L, gluži pretēji, tiek “izsmērēti” telpā. Dekodētājs izmanto vienu no psihoakustikas principiem, signāla maskēšanas koncepciju: dominējošā skaņas attēla iedarbība uz laiku samazina klausītāja spēju noteikt virzienus uz citiem skaņas attēliem. Tā kā šiem attēliem atbilstošo skaņu spēks paliek nemainīgs, šo skaņu “šūpošanās” (modulācija) netiek novērota. Tas ir vēl viens psihoakustikas princips – konstantes jaudas jēdziens. Realizējot nemainīgas jaudas principu kombinācijā ar aktīvu savstarpēju kompensāciju tikai tajos brīžos, kad nepieciešams pārraidīt precīzu virzienu skaņas attēlam, iespējams efektīvi noslēpt nedominējošo skaņu jaudas pārdales faktu.
Tiek pieņemts, ka runas skaļums ir daudz lielāks par mūzikas skaļumu, tāpēc runas signāls tiek izmantots kā vadības signāls, bet mūzikas signāls - kā vadāms. Patiesībā šādu signālu līmeņu atšķirības var būt mazāk nozīmīgas. Ja divas dažādas skaņas ir tuvu līmenī, viena no tām kļūst par maskētāju otra komponentiem, kas neietilpst “savējos” kanālos un otrādi, un tiek samazinātas prasības izolācijas pakāpei. Šajā gadījumā ir nepieciešama mazāka aktīvās kompensācijas pakāpe un attiecīgi mazāka nedominējošo signālu pārdales pakāpe virzienā.
Dažreiz ir vēlams vispār likvidēt pastiprinājuma kontroli, padarot dekodētāju "pasīvu". Piemēram, lietus vai vēja skaņas klausītājs uztver zemapziņas līmenī. Tie nav saistīti ar konkrētu avotu, un tos var atskaņot visi skaļruņi vienlaikus. Šajā gadījumā skaņas telpiskā fokusēšana un līdz ar to arī aktīva dekodēšana nav nepieciešama.
Ekstrēms gadījums: divi vai vairāki skaņas attēli vienlaikus atrodas dažādos virzienos, un tiem ir aptuveni vienāda jauda. Šajā gadījumā klausītāja spēja noteikt attēlu virzienu ir blāvi, tāpēc kompensācijas paņēmiens var netikt izmantots vai netiek izmantots pilnā apjomā.
Lai nodrošinātu efektīvu dekodēšanu abos gadījumos, Pro Logic dekodētājs automātiski izvēlas vienu no "ātrās" vai "lēnās" dekodēšanas režīmiem. "Ātrais" režīms tiek izmantots, ja dominējošais skaņas attēls ir daudz spēcīgāks par citiem attēliem. Ja šādi attēli laikā secīgi parādās dažādos virzienos, dekodētājam tie ir jāatveido secīgi attiecīgajos virzienos. "Lēnā" režīmā dekodētājs izseko izmaiņas ievades signālos ar ilgāku aizkavi. Šādos apstākļos maskēšana ir vāja, tāpēc, ja dekodētājs turpina darboties “ātrā” režīmā, būs pamanāma nedominējošo attēlu jaudas modulācija.
Pēc definīcijas jebkurā brīdī var būt tikai viens dominējošais attēls, un tam atbilst tikai viens virziens. Dekodētājam jebkurā laikā ir jābūt informācijai par precīzu virzienu uz dominējošo attēlu neatkarīgi no tā, cik ātri mainās telpiskais skaņas attēls. Analizējot divus elektrisko signālu pārus, kas atbilst dekodētāja ortogonālajām asīm (kreisie-labie kanāli, centrālā kanāla ieskaušana), var unikāli identificēt jebkuru virzienu telpā.
Rīsi. 9.Aktīvs dekodētājsDolbyIeskaujProLoģika
Pro Logic dekodētāja sirds ir Pro Logic adaptīvā matrica. Adaptīvajā matricā ir divi paralēli kanāli: kanāls ieejas signālu L t un R t nodošanai summēšanas ķēdei un kompleksais vadības kanāls. Lielāko daļu dekodētāja elektronisko komponentu izmanto ieejas signālu analīzei un vadības signālu ģenerēšanai, un salīdzinoši neliela daļa no tiem tiek izmantota pašai signālu apstrādei.
Vadības ķēdes galvenais uzdevums ir noteikt dominējošā skaņas attēla vektora parametrus. Pirmkārt, dekodētāja ievades signāli tiek normalizēti, lai novērstu kļūdas, kas saistītas ar pārraides kanālu raksturlielumu atšķirībām. Joslas caurlaides filtrs nogriež zemfrekvences komponentus, kas nenes virziena informāciju, un augstfrekvences komponentus, kuru fāzes ir ļoti atkarīgas no fizisko kanālu fāzes īpašībām.
DekodētājsDolby Surround Pro Logic —P.
Pro Logic II ir nākamās paaudzes aktīvais Dolby Surround dekoderis. Tas izmanto arī telpisko fokusēšanu, bet tiek īstenots, izmantojot principiāli atšķirīgas metodes. Jaunais dekodētājs izrādījās daudz vienkāršāks un tajā pašā laikā efektīvāks.
Dekodera uzdevums ir novērst L un R signālu iekļūšanu S kanālā neatkarīgi no tā, kur atrodas signāla avots - tieši starp L un R mikrofoniem, ārpus centra vienā vai otrā virzienā vai pat atrodas tieši blakus viena kanāla mikrofons. Piemēram, ja varoņi veido dialogu starp kanālu R un C mikrofoniem (pa labi no centra), tad signāla līmenis kanālos C un R būs vienāds. Šajā gadījumā daļa signāla neizbēgami iekļūs pasīvā dekodētāja S izejā, jo līmenis kanālā L ir zemāks nekā kanālā R, un, atņemot vienu signālu no otra, rezultāts nebūs nulle.
Lai pilnībā kompensētu L un K signālus telpiskās skaņas dekodētāja ieejās, ir jāizlīdzina to līmeņi, pirms tie tiek ievadīti summatorā. Lai to izdarītu, starp L t un R t ieejām un summatora ieejām ir uzstādīti divi regulējami pastiprinātāji (VCA). Abu kanālu VCA pastiprinājumu maina viens un tas pats vadības signāls, bet dažādās polaritātēs. Ja viena VCA pastiprinājums tiek palielināts, otrās ieguvums tiek samazināts. Ja šāda regulēšana tiek veikta pietiekami precīzi un pietiekami sinhronizēta ar paša signāla izmaiņām, ir iespējams pilnībā nomākt L t un R t kanālu atšķirības signālu Surround kanālā.
Lai automātiski izsekotu ieejas signālu izmaiņām, tiek izmantota īpaša negatīvas atgriezeniskās saites ķēde (atgriezeniskās saites servo ķēde). Abu VCA izejas signāli tiek ievadīti amplitūdas detektoros (Full-Wave Rectifier, FWR), kas ekstrahē audio signālu apvalku. Līdzstrāvas signālus, kas ir proporcionāli L un R signālu amplitūdām, salīdzina ar diferenciālo pastiprinātāju. Pastiprinātāja izejas signāls, kas ir proporcionāls amplitūdas starpībai, tiek izmantots, lai vadītu VCA. 10. attēlā parādīta tikai viena dekodētāja ass (kreisā-labā ass). Otrs VCA pāris ar vienādu vadības ķēdi izlīdzina L+R summas (priekšējais) un L-R starpības (aizmugurējais) signālu līmeņus, lai nomāktu C un S signālus R un L kanālos (centrālā-telpiskā ass). Centrālā kanāla C signālu iegūst, saskaitot (nevis atņemot) divus signālus L t un R t , kas izlīdzināti ar VCA pastiprinātājiem. Pateicoties atgriezeniskās saites vadības ķēžu izmantošanai, Pro Logic II dekodētājam ir šādas priekšrocības:
Vienkārši un lēti aparatūra nodrošina efektīvāku pretfāzes signālu kompensāciju izejas matricā un rezultātā augstu izolācijas pakāpi starp dažādu asu kanāliem.
Pro Logic dekodētājā abas asis kontrolē viena ātras/lēnas pārslēgšanas ķēde. Ja ir ievērojams pārsvars uz vismaz vienas ass, komutācijas ķēde pārslēdz abas asis "ātrā" režīmā, liekot mainīties VCA vadības ķēžu laika konstantei. Tikai tad, ja signāla amplitūdas abās asīs ir aptuveni vienādas, abas pāriet “lēnā” režīmā. Pro Logic II dekodētājā abas asis darbojas neatkarīgi viena no otras, tāpēc to vadības shēmas izlemj, cik ātri mainīt VCA pastiprinājumu, analizējot tikai savus signālus. Turklāt vadības ķēdes laika konstante Pro Logic II dekodētājos nepārtraukti mainās, savukārt Pro Logic ir tikai divas fiksētas vērtības.
Rīsi. 1 1 . DekodētājsDolby Surround Pro Logic —P.
Pro Logic II dekodētāju var izmantot kā universālu dekodētāju ne tikai filmām, bet arī citiem audio ierakstiem Dolby Surround. Tas ir ideāli piemērots vienkāršai un lētai sadzīves tehnikai. Tāpēc Pro Logic II dekodētājā papildus “standarta” filmas režīmam tika pievienots “lietotāja” darbības režīms - mūzika.
Ir zināms, ka filmu skaņu celiņu un mūzikas ierakstu skaņas īpašības ir atšķirīgas. Galvenā atšķirība ir tāda, ka skaņu celiņš tiek ierakstīts kalibrētā Dolby iekārtā, tāpēc klausoties caur kalibrētu dekoderu, skaņas skaņa tiek garantēta. Ierakstot mūziku, parasti netiek izmantota Dolby Surround iekārta, tāpēc nav iespējams paredzēt, kā konkrēts ieraksts tiks atskaņots ar dekoderu. Tāpēc Pro Logic II dekodētāja Movie režīmam ir fiksēti parametri, savukārt mūzikas režīmam, gluži pretēji, ir nepieciešami vairāki lietotāja iestatījumi. Šos iestatījumus var izmantot jebkurā iekārtā ar Pro Logic II dekoderu, taču īpaši aktuāli tie ir automašīnu skaļruņos, kur skaļruņu sistēmu novietojums ir fiksēts un var mainīties “galvenā” klausītāja pozīcija.
Dziļuma regulēšana.Ļauj praktiski pārvietot klausītāja pozīciju virzienā no priekšpuses uz aizmuguri. Izmantojot šo iestatījumu, varat sasniegt optimālu līdzsvaru starp priekšējiem un telpiskās skaņas kanāliem katram mūzikas ierakstam.
Stereo pamatnes centrālās pozīcijas un platuma regulēšana. Izmantojot šo iestatījumu, lietotājs var konfigurēt dekodētāju tā, lai skaņa, kas atbilst audio attēla centra pozīcijai, būtu dzirdama tikai vidējā skaļruņa sistēmā, tikai kreisā un labā kanālu sistēmā (virtuālais centrālais kanāls) vai visās. trīs sistēmas ar jebkuru līmeņu kombināciju. Tādā veidā jūs varat mainīt trīs priekšējo kanālu līdzsvaru, lai optimāli klausītos, piemēram, automašīnas vadītājs un pasažieris. Mājas sistēmā tādējādi var mainīt stereo pamatnes platumu – attālumu starp priekšējo kanālu skaļruņu sistēmām, nepārvietojot pašas sistēmas.
Panorāmas režīms.Šis režīms rada iespaidu, ka “skan no visām pusēm vienlaikus”. Šis efekts tiek panākts, izmantojot telpisko sistēmu akustiskās enerģijas dabisko atstarošanos no telpas sānu sienām.
Dolby DigitālsAS-3
Dolby Digital AS-Zili, kā to sauc arī par Dolby Digital 5.1, parādījās 80. gadu beigās un tika izstrādāts 35 mm filmai. Līdz ar šī standarta parādīšanos mūs gaidīja vairāki jauninājumi. Pirmkārt, tika izstrādāts sešu kanālu standarts, kas ļāva izmantot zemfrekvences skaļruni vai, kā to sauc arī par LFE kanālu (Low Frequency Effect). Otrkārt, S-kanāls vairs nav mono. Tas ir, 5.1 sistēmā mums ir SL un SR kanāli (Surround Left un Surround Right). Visu kanālu skaļruņi, izņemot LFE, ir pilna diapazona. Pirmo reizi standarts piedāvāja dinamiskā diapazona saspiešanas iespējas. Tajā pašā laikā AC-3 standarts paredz datu saspiešanu. Pašlaik Dolby Digital audio datu pārraides ātrums ir 320 kbit/s vai vairāk. Dolby Digital AC-3 galvenā iezīme ir tā mērogojamība (12. att.).
Rīsi. 12. MērogošanaDolbyIeskauj 5.1.
Piemēram, mēs rakstījām mūziku 5.1 standartā. Tajā pašā laikā lietotājs var klausīties to bez kvalitātes zuduma 5.1 (5.0), četru kanālu Pro Logic versijā, parastajā stereo un pat mono režīmā. Un tagad iedomājieties, cik izdevīgi tas ir gan lietotājiem, gan ražotājiem. Jaunās paaudzes datorspēles un videospēles, protams, nozīmē 5.1 skaņas klātbūtni. Tajā pašā laikā lietotāji, kuriem nav uzlabotas skaļruņu sistēmu iespējas, nejutīsies neērti – sistēma tiks mērogota atbilstoši pieejamās sistēmas parametriem. Daudzi satelīttelevīzijas kanāli pārraida 5.1 formātā, taču tas nekādā veidā neietekmē lielāko daļu skatītāju, kuriem ir televizori ar mono skaņu.
Dolby Digital izmantotajai ASZ datu kompresijas shēmai ir ļoti augsta efektivitāte (kompresijas pakāpe var būt lielāka par 12:1, atbalstītais bitu pārraides ātrums no 64 līdz 448 kbit/s) un tajā pašā laikā diezgan augsta subjektīvā skaņas kvalitāte. ASZ, tāpat kā visas mūsdienu datu saspiešanas shēmas skaņas straumēm (īpaši MP3), savā darbā izmanto cilvēka dzirdes uztveres iezīmes vai psihoakustisko modeli. Piemēram, noteiktas frekvences skaļa signāla klātbūtnē klusākas un nedaudz augstākas vai zemākas frekvences skaņas tiek maskētas ar skaļo signālu, tas ir, tās nav dzirdamas vai dzirdamas ļoti slikti. Tiek maskēti arī signāli, kas skan pēc un pat pirms skaļas skaņas. Šī parādība ļauj nekodēt maskētas skaņas vai kodēt ar mazāku bitu dziļumu. Datu saspiešana tiek veikta arī nesagraujošā veidā atbrīvojoties no liekās informācijas, izmantojot aptuveni tādus pašus algoritmus, kādus izmanto ZIP vai RAR arhivējos. Lai īstenotu šīs shēmas, ienākošā audio datu straume tiek sadalīta laikā - pārklājošos blokos (kadros) pa 512 paraugiem katrā, pie iztveršanas frekvences 48 kHz tas ir 10,66 ms, bet, ja signāls satur krasas līmeņa izmaiņas, tad bloka izmērs tiek samazināts uz pusi, lai kvalitatīvi nodotu šos ātros lēcienus; un frekvencē - viss 24 000 Hz audio diapazons ir sadalīts 256 segmentos, kas dod katras joslas platumu pie 93,75 Hz. Pēc tam audio informācija katrā frekvenču joslā no datu bloka tiek pārveidota peldošā komata skaitļu formātā, un ienākošās vērtības tiek apstrādātas saskaņā ar noteiktu psihoakustisko modeli (dažas frekvenču joslas vispār nenes nozīmīgu informāciju un nav kodētas , daži ir jākodē ar lielāku bitu dziļumu , daži ar mazāku bitu dziļumu), kā rezultātā ievērojami samazinās datu plūsma. Interesanti, ka kodētāja izmantotais psihoakustiskais modelis var mainīties, jo modeļa parametri tiek pārraidīti ASZ straumē un pēc tam tos var izmantot dekodētājs, lai atjaunotu sākotnējo skaņu. Vēl viens veids, kā samazināt datu plūsmu, ir apvienot datus no dažādiem kanāliem. Reālā daudzkanālu fonogrammā audio informācija bieži pārklājas vairākos kanālos, un to var iekodēt vienreiz, nevis katram kanālam atsevišķi. Šo paņēmienu izmanto tikai frekvencēm zem 10 kHz, kas ļauj saglabāt skaņas avotu lokalizāciju, un, ņemot vērā, ka kodētāja rīcībā ir pat pieci pilnvērtīgi skaņas kanāli un attiecīgi plašs manevra lauks, izmantojot šo metodi, datu plūsmu var diezgan būtiski samazināt.
Ar Dolby Digital iespējas nebeidzas. Piemēram, dekodētājs nodrošina kontrolētu saspiešanu (dinamiskā diapazona saspiešanu). Kompresijas izmantošana ir noderīga, ja klausītājam kāda iemesla dēļ ir jāierobežo kopējais skaņas skaļums. Kompresors paaugstina vājo skaņu līmeni, lai tās būtu skaidri dzirdamas, un otrādi – vājina pārāk spēcīgas skaņas. Lietotājs var konfigurēt digitālo dekodētāju tā, lai zemfrekvences komponenti būtu tikai tajos kanālos, kuriem ir nodrošināti zemfrekvences skaļruņi vai pilna diapazona skaļruņu sistēmas ar atsevišķiem zemfrekvences skaļruņiem.
Dolby Digital EXUnDolby-E
Paplašināta Dolby Digital EX sistēma sākotnēji tika izstrādāta tikai kinoteātriem - septiņu kanālu saskaņā ar shēmu “6.1”. Dolby Digital EX nodrošina nevis divus, bet trīs telpiskās skaņas kanālus - telpisko kreiso L S, telpisko labo R S un telpisko centru C S. CS kanālu skaļruņu sistēmas atrodas gar kinoteātra aizmugurējo sienu, bet L S un R S kanālu sistēmas atrodas gar sānu sienām.
Dolby Digital izmanto digitālo audio kompresiju, kas nodrošina minimālo nepieciešamo digitālo bitu pārraides ātrumu – līdz 320 kbps. Tas ļauj visefektīvāk izmantot mediju vai sakaru kanālu informācijas kapacitāti – vietu uz filmas, magnētisko lenti, virszemes vai satelīta kanāla frekvenču joslu u.c. Zema ātruma cena ir fakts, ka Dolby Digital formāts ir paredzēts tikai viens kodēšanas-dekodēšanas cikls. Turklāt AC-3 digitālā straume nav laika ziņā saistīta ar attēla kadra struktūru, tāpēc ir grūti rediģēt video materiālus ar Dolby Digital skaņu.
Rīsi. 15. Dolby Digital EXUnDolby-E
Profesionālās lietojumprogrammās bieži vien ir nepieciešama vairākkārtēja kodēšana un dekodēšana. Piemēram, pārraides stacijai ir jāsaņem digitālais telpiskās skaņas materiāls, izmantojot satelītu, tas jāuzglabā digitālā datu nesējā, jārediģē, jārediģē un pēc tam atkārtoti jāpārraida izplatīšanas tīklā (vai jāreplicē un jāizplata). Šādiem uzdevumiem Dolby Laboratories ir izstrādājis profesionālu digitālo formātu Dolby-E. Dolby-E digitālā straume var saturēt līdz astoņiem pilna joslas platuma audio kanāliem. Papildus faktiskajiem saspiestajiem skaņas datiem straumē tiek ievadīti metadati — “dati, kas apraksta datus”. Šīs ir Dolby-E dekodētāja instrukcijas, un tās ir obligātas un konsultatīvas. Piemēram, īpaša instrukcija var automātiski iestatīt noteiktu ierobežojumu izejas signālu dinamiskajam diapazonam dekodētājā. Atkarībā no Dolby-E signāla uztveršanai un apstrādei izmantotā aprīkojuma metadati var tikt izmantoti pilnībā, daļēji vai vispār neizmantoti. Dolby-E straume ir sadalīta divās plūsmās, kuras var pārraidīt pa divām AES-3 fiziskajām līnijām vai ierakstīt digitālajā magnetofonā, nevis divos nesaspiestā audio kanālos. Straumes struktūra atbilst video kadra struktūrai, tāpēc materiālu ar Dolby-E audio var viegli rediģēt un rediģēt, netraucējot audio un video sinhronizāciju. Formāts pieļauj līdz 10 secīgiem kodēšanas-dekodēšanas cikliem.
P. Ljubimovs, Bobruiska, Mogiļevas apgabals.
Radio, 2002, 1.nr
Pēc procesora TDA3810 instalēšanas, piemēram, AU uztvērējā ar dekodētāju Dolby Surround Pro Logic un daudzkanālu maiņstrāva, monofoniskā TV skaņa iegūst manāmu “dziļumu”. Šis efekts rodas tāpēc, ka aizmugurējā signāla dekodētājā ir vairāku desmitu milisekundu laika aizkave, kas nav parastajā stereo procesorā. Autore stāsta par procesora uzstādīšanu audiosistēmā Technics SC-CH60, ko izmanto kopā ar televizoru un videomagnetofonu.
Rakstā tika aprakstīta ierīce, kuras pamatā ir TDA3810 skaņas procesors, kas ļauj iegūt pseido-stereofonisku skaņu no monofoniska TV apraides signāla. Šis mikroshēmas darbības režīms nodrošina papildu iespējas, ja to izmanto sarežģītākā audio sistēmā.
Priekšlikuma būtība ir uzstādīt TDA3810 mikroshēmu mini sistēmā, uztvērējā vai pastiprinātājā, kas spēj reproducēt stereo skaņu celiņus, izmantojot DSPL (Dolby Surround Pro Logic) dekodētāju ar daudzkanālu pastiprinātāju un skaļruņu komplektu. Neskatoties uz to, ka pseido-stereo signāls ir ļoti tālu no DSPL formāta, TDA3810 ieviešana šādā ceļā rada diezgan iespaidīgu telpisku skaņas attēlu.
Procesora diagramma ir parādīta attēlā. 1.
Tas atšķiras no parastā, jo nav elementu, kas nodrošinātu “Extended Stereo” režīmu (šis režīms šajā ierīcē netiek izmantots), kā arī indikācijas gaismas diodes. DA1 mikroshēmas kontakts 12 ir savienots ar kopējo vadu, kas atbilst “Pseido-stereo” režīmam.
Procesora shēmas plates skice un elementu izvietojums uz tās ir parādīts attēlā. 2. Ierīcē tiek izmantoti rezistori MLT-0,125, kondensatori C10 - C13 - K50-35, pārējie - KM-4, KM-5.
Procesora plate ir uzstādīta minisistēmas blokā "Stereo Sound Processor SH-EH60". Visi procesora savienojumi ir izveidoti ar sadales paneli, kas atrodas korpusa aizmugurē. Uynp ieeja ir atstāta bez maksas. Procesors tiek darbināts no iekārtas barošanas avota +13 V sprieguma avota. Kreisā un labā kanāla ieejas ir savienotas ar standarta “VCR INLUR” savienotājiem. Lai to izdarītu, vispirms ir jāatlodē elementu C706, R710 un C705, R709 spailes (apzīmējumi uz mini sistēmas plates) no savienojuma punktiem līdz savienotājiem. Procesora kreisā un labā kanāla ieeju vadi tiek pielodēti atbrīvotajos caurumos. Lodētās tapas savieno: C706 līdz R710 un C705 līdz R709. Labā un kreisā kanāla procesora izeju vadi tiek pielodēti attiecīgi pie pieslēguma punktiem. Savienojuma caurumu atrašanās vieta uz sadales paneļa ir parādīta attēlā. 3. Tālāk dēlis tiek nostiprināts ar pašvītņojošo skrūvi uz statīva korpusa labajā pusē (3. att.).
Tādējādi pēc veiktā darba VCR ieeja tagad ir paredzēta avotu savienošanai ar 
monofoniskais ceļš (signāls tiek piegādāts uz kreiso un labo kanālu) - TV, VCR utt. Stereofoniskos signālus var piegādāt minisistēmas VDP un EXT ieejām.
Ja nepieciešams pieslēgt avotu, kas darbojas gan mono, gan stereo režīmā, piemēram, Hi-Fi videomagnetofonu, tad procesors jāpapildina ar divu pozīciju slēdzi, kas uzstādīts uz SB-EH60 bloka aizmugurējās sienas. mājoklis. Režīmā "Stereo" slēdzim ir jāaizver Ucontrol ieeja kopējā vadā, režīmā "Pseido-stereo" - atstājiet šo ieeju brīvu. Slēdzis ir nepieciešams arī tad, ja procesors ir uzstādīts ierīcē, kurai ir tikai viena ieeja.
Klausīšanās laikā tika atzīmēta izcilā procesora veiktspēja kā daļa no Technics SC-CH60 mini sistēmas. Skaņa ir īpaši iespaidīga DSPL režīmā. Ja dekodētājs nereaģē uz monofonisku signālu, tad, kad procesors ir ieslēgts, visi skaļruņi rada pamanāmu skaņas telpisko sadalījumu.
Izmantojot iepriekš minēto metodi, ir viegli aprīkot citu mūzikas centru, uztvērēju, pastiprinātāju ar DSPL dekoderi ar TDA3810 procesoru.
LITERATŪRA
1. Brylov V. Stereo skaņa ZUSTST. - Radio, 2001, 2.nr., lpp. 9 - 11, 14; 3. nr., 3. lpp. 10-12.
2. Sokolova N. “Mājas kinozāles” skaņu inženierija. - Radio, 1997, 5.nr., 1. lpp. 17-19.
3. TDA3810 telpiskās skaņas procesors. - Radio, 2001, 2.nr., lpp. 49-51.
Zināms arī kā:
Dolby Pro Logic - uzlabota dekodēšanas shēma, ko izmanto Dolby Surround. Tas atšķiras ar to, ka nodrošina centrālo kanālu, labāku signālu atdalīšanu un precīzāku skaņas lokalizācijas atbilstību ekrānā notiekošajam. Lūdzu, ņemiet vērā, ka nosaukums Dolby Surround attiecas uz abām dekodēšanas sistēmām: abām Dolby Surround, un uz Dolby Pro Logic. Lai gan ir divu veidu dekoderi Dolby Surround, kodēšanas ierīce tiek ražota tikai vienā versijā. Formatēt multividi Dolby Surround strādāt ar abu veidu dekodētājiem. Dekoderi Dolby Surround lielākoties tika aizstāti ar Pro Logic dekoderiem.
Papildus videomagnetofona vai CD atskaņotāja divu kanālu audio izejas dekodēšanai, lai radītu kreiso, centrālo, labo un telpisko audio, Pro Logic dekodētājs parasti rada sesto izejas signālu zemfrekvences skaļrunim. Tas ir monofonisks signāls, kura frekvenču josla ir ierobežota līdz 100 Hz, kas apvieno informāciju no priekšējiem kanāliem. Nav nepieciešams izmantot šo zemfrekvences skaļruņa signālu; Daudzas mājas kinozāles sistēmas izmanto pilna diapazona kreisā un labā kanāla skaļruņus, lai atskaņotu visu audio signāla spektru, tostarp zemās frekvences.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka zemfrekvences skaļruņa signāla pārraidīšanai netiek izmantots īpašs kanāls. Tā vietā šis signāls tiek radīts, sajaucot zemfrekvences signālus no priekšējiem kanāliem, lai kreisajam un labajam skaļrunim nebūtu jārada basi un tie var būt mazi.
Ir svarīgi saprast, ka Pro Logic nodrošina četrus skaņas reproducēšanas kanālus (pa kreisi, centrā, pa labi un mono aizmugurē). Lai gan tiek izmantoti divi aizmugurējie skaļruņi, tiem tiek padots viens un tas pats monosignāls.
Visiem Dolby Digital dekodētājiem neatkarīgi no tā, vai tie ir saderīgi ar 5.1 vai divkanālu, ir unikāla lejupmiksēšanas iespēja, kas nodrošina saderību ar jebkuru atskaņošanas sistēmu. Pēc jūsu izvēles dekodētājs var izveidot reāllaikā no Dolby Digital 5.1:
- divkanālu Dolby Surround stereo atskaņošanai mājas kinozāles sistēmās Dolby Surround Pro Logic ;
- divu kanālu stereo tradicionālajai stereo iekārtai un klausīšanai austiņās;
- monofonisks signāls izvadīšanai uz televizoru.
Lejumiksēšana netiek izmantota lāzerdiskiem, jo tajos ir atsevišķi audio celiņi:
- PCM atskaņošanai parastā stereoiekārtā vai Dolby Surround Pro Logic;
- FM mono atskaņošanai; FM 5.1 formātā
Pro Logic II ir nākamās paaudzes aktīvais Dolby Surround dekoderis. Tas izmanto arī telpisko fokusēšanu, bet tiek īstenots, izmantojot principiāli atšķirīgas metodes. Jaunais dekodētājs izrādījās daudz vienkāršāks un tajā pašā laikā efektīvāks.
Atcerēsimies: dekodera uzdevums ir nepieļaut L un R signālu iekļūšanu S kanālā neatkarīgi no tā, kur atrodas signāla avots – tieši starp L un R mikrofoniem, nobīdīti no centra vienā vai otrā virzienā, vai pat atrodas tieši blakus viena kanāla mikrofonam. Piemēram, ja varoņi veido dialogu starp kanālu R un C mikrofoniem (pa labi no centra), tad signāla līmenis kanālos C un R būs vienāds. Šajā gadījumā daļa signāla neizbēgami iekļūs pasīvā dekodētāja S izejā, jo līmenis kanālā L ir zemāks nekā kanālā R, un, atņemot vienu signālu no otra, rezultāts nebūs nulle.
Lai pilnībā kompensētu L un R signālus telpiskās skaņas dekodētāja ieejās, ir jāizlīdzina to līmeņi, pirms tie tiek ievadīti summatorā. Lai to izdarītu, starp Lt un Rt ieejām un summatora ieejām ir uzstādīti divi mainīgi pastiprinātāji (VCA). Abu kanālu VCA pastiprinājumu maina viens un tas pats vadības signāls, bet dažādās polaritātēs. Ja viena VCA pastiprinājums tiek palielināts, otrās ieguvums tiek samazināts. Ja šādas korekcijas tiek veiktas pietiekami precīzi un pietiekamā sinhronizācijā ar paša signāla izmaiņām, ir iespējams pilnībā nomākt Lt un Rt kanālu atšķirības signālu Surround kanālā.
Lai automātiski izsekotu ieejas signālu izmaiņām, tiek izmantota īpaša negatīvas atgriezeniskās saites ķēde (atgriezeniskās saites servo ķēde). Abu VCA izejas signāli tiek ievadīti amplitūdas detektoros (Full-Wave Rectifier, FWR), kas ekstrahē audio signālu apvalku. Līdzstrāvas signālus, kas ir proporcionāli L un R signālu amplitūdām, salīdzina ar diferenciālo pastiprinātāju. VCA vadīšanai tiek izmantots pastiprinātāja izejas signāls, kas ir proporcionāls amplitūdas starpībai.11. attēlā ir parādīta tikai viena dekodera ass (kreisā-labā ass). Otrs VCA pāris ar vienādu vadības ķēdi izlīdzina L+R summas (priekšējais) un L-R starpības (aizmugurējais) signālu līmeņus, lai nomāktu C un S signālus R un L kanālos (centrālā-telpiskā ass). Centrālā kanāla C signālu iegūst, saskaitot (nevis atņemot) divus signālus Lt un Rt, kas izlīdzināti ar VCA pastiprinātājiem. Pateicoties atgriezeniskās saites vadības ķēžu izmantošanai, Pro Logic II dekodētājam ir šādas priekšrocības:
Vienkārša un lēta aparatūra nodrošina efektīvāku ārpusfāzes signālu kompensāciju izejas matricā un rezultātā augstu izolācijas pakāpi starp dažādu asu kanāliem.
Pro Logic dekodētājā abas asis kontrolē viena ātras/lēnas pārslēgšanas ķēde. Ja ir ievērojams pārsvars uz vismaz vienas ass, komutācijas ķēde pārslēdz abas asis "ātrā" režīmā, liekot mainīties VCA vadības ķēžu laika konstantei. Tikai tad, ja signāla amplitūdas abās asīs ir aptuveni vienādas, abas pāriet “lēnā” režīmā. Pro Logic II dekodētājā abas asis darbojas neatkarīgi viena no otras, tāpēc to vadības shēmas izlemj, cik ātri mainīt VCA pastiprinājumu, analizējot tikai savus signālus. Turklāt vadības ķēdes laika konstante Pro Logic II dekodētājos nepārtraukti mainās, savukārt Pro Logic ir tikai divas fiksētas vērtības.
