Словарь терминов домашних кинотеатров
Звук - это невидимые глазом волны, которые распространяются в воздухе, чаще всего из-за того, что где-то происходят колебания. С помощью нервных окончаний в нашем ухе мы их и слышим.
Громкость - это кажущаяся сила звука. Для оценки громкости заумные дяди придумали специальную единицу измерения и назвали её децибел [дБ] (не путать с "децл" и "дебил"). Это - относительная величина, показывающая насколько увеличилась или уменьшилась громкость звука.
Если принять за ноль еле слышимые звуки, то:
Граница слуха - 0дБ
Шепот - 20дБ
Разговорная речь - 50дБ
Шум улицы - 80дБ
Взлёт самолёта - 120 дБ
Что такое высота звука?
К примеру, если дернуть за струну на гитаре, она начнет колебаться и колебать окружающий ее воздух. Чем больше число колебаний, тем выше звук. Количество этих колебаний в секунду, называют частотой и измеряют в Герцах [Гц].
Тембр
Возьмем звук одинаковой высоты, сыгранный на двух разных музыкальных инструментах - на трубе и на фортепиано. На слух он будет отличаться по ряду характерных признаков. Их совокупность называется тембром. В жизни мы часто сталкиваемся с понятием регулятор тембра, в том числе эквалайзер. Этот термин имеет немного другой смысл. Регулятор тембра и эквалайзер раздельно регулируют громкость различных частотных составляющих звука.
Какой путь проходит звук?
При помощи микрофона звуковые волны преобразуются в электрический сигнал. Либо звуки синтезируются модуляцией напряжением или током на электромузыкальных инструментах. А также в компьютерах, сразу же получаясь в цифровом виде (семплерные технологии).
Этот сигнал проходит через ряд устройств (компрессор, лимитер, эквалайзер, ревербератор), как железных, так и виртуальных.
Впоследствии все оцифрованные звуки в современной студии суммируются ("сводятся") в один звуковой файл, который подготавливается и записывается на CD-DA.
При проигрывании на бытовом Hi-Fi CD-плеере цифровой сигнал преобразуется в аналоговый ЦАП-ом (цифро-аналоговым преобразователем) и, после усиления, подаётся на акустические системы. Последние преобразуют электрический сигнал обратно в звуковые колебания. Заумные весь этот путь называют звуковым трактом.
Не исключено, что пройдя через все эти составляющие, качество звука, получаемого в конечном итоге, будет значительно отличаться от первоначального (по крайней мере, не улучшится). В какой мере - зависит от качества абсолютно всех звеньев этой цепи.
К примеру, при покупке колонок мы отдаем предпочтение той системе, которая звучит "чище", определяя это "на слух". Заумные придумали некоторые стандартные показатели для измерения степени ухудшения звука (АЧХ, SNR, THD, и т.д.). Но никакие мудреные интегральные показатели не могут служить основанием для заочного суждения о "звучании" какого либо устройства.
Амплитудно-частотная Характеристика (АЧХ)
Он представляет собой график, который показывает зависимость усредненного уровня
звукового давления от частоты при воспроизведении сигнала с независимой от частоты
интенсивности.
Если же говорить простым языком, то АЧХ - это график, пики и провалы которого показывают завышенный и заниженный уровень звука на определенных частотах.
Естественно, что в идеале АЧХ - это прямая горизонтальная линия. Но вы сами понимаете, что такого не бывает.
Именно поэтому знание АЧХ акустики очень важно для потенциального покупателя, тем более, что только эта характеристика может наглядно продемонстрировать качество звучания системы. Но тут покупателей опять подстерегает разочарование: производители не считают нужным приводить интересующий нас график в техническом описании акустики.
Акустическая система имеет наименьшие искажения в полосе частот от 100 до 10 000 Гц.
Человеческая речь имеет диапазон от 80 до 10 000 Гц, а, к примеру, диапазон симфонического оркестра от 30 до 20 000 Гц.
Шумы
Шумы можно представить как некий случайный звуковой сигнал малой громкости, который примешан к основному (изначальному) сигналу. Отношение сигнал/шум (SNR) показывает превышение уровня сигнала над уровнем шума. Человек имеет от природы способность отфильтровывать сигнал от шумов, поэтому шумы не так неприятны для восприятия, как искажения (см. THD). Отношение сигнал/шум (SNR) измеряется в дБ.
Для показателя SNR можно привести следующую ориентировочную табличку:
10-20 дБ Абонентская радио-точка, телефон
20-50 дБ Колоночки для плеера
50-60 дБ Переносные радиоприёмники, 8 битные звуковые карты
60-80 дБ Hi-Fi аппаратура
80-100 дБ Студийная и Hi-End аппаратура
THD (коофицент гармонических искажений)
Условная величина характеризует нелинейные искажения.
Требования по THD в Hi-Fi (высокая верность) системах: не более 1,5% (на частоте
1000 Гц).
Динамический диапазон (DR)
Для аудио аппаратуры это запас по динамике звука между порогом из шумов и началом перегрузки акустических систем и усилителя. Для цифровой аппаратуры - это максимальный SNR, где шумами считаются шумы квантования в теории и порог из цифровых шумов дизеринга и субгармонических искажений (noise floor + harmonic distortion) на практике. Для акустической системы - это чувствительность, [дБ/Вт*м]. Для усилителей - это, если грубо, линейная часть кривой усиления.
Мощность
Указанное производителем значение мощности не имеет особого практического смысла при выборе аппаратуры в магазине. Например, набор колонок 300 Вт RMS при 10% THD будет менее предпочтителен и, с очень большой вероятностью, будет звучать много хуже, чем колонки мощностью всего лишь 50 Вт RMS при 0,1% THD.
RMS (Root Mean Squared) - среднеквадратичное значение мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.
Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10% THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током. То есть, эта мощность численно равна квадратному корню из произведения квадратов усредненных величин напряжения и тока.
PMPO (Peak Music Power Output) - пиковая кратковременная музыкальная мощность,
величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо
от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но,
вообще, не нормировано).
Схемы воспроизведения звука
-
Классической стерео
Аналоговый звук с выходом на 2 канала -
Dolby Surround ProLogic
Аналоговый звук с выходом на 4 канала.
Один из каналов подает моно сигнал на 2 задних эффектовых репродуктора.
Звук для субвуфера генерируется из двух передних стерео каналов. -
AC-3 (Dolby Digital)
Цифровой звук с выходом на 5.1 каналов.
Каждый канал, включая субвуферный, подает звук на свой репродуктор.
DTS
Цифровой звук с выходом на 5.1 каналов.
Каждый канал, включая субвуферный, подает звук на свой репродуктор.
Основное отличие от АС-3 заключается в в скорости потока, которая приблизительно
в 4 раза быстрее, и в меньшей степени компрессии
Общая информация Dolby
Dolby Laboratories занимается мультиканальными аудиотехнологиями уже более 25 лет. Dolby произвела революцию в конце 60-х начале 70-х годов в системах записи на магнитную ленту своей системой шумоподавления Dolby A (для профессионалов) и Dolby B (для обычных пользователей).
Позже, в 70-х годах, компания Dolby своей аналоговой системой Dolby Stereo революционизировала звук в фильмах.
Dolby Stereo принесла в фильмы 4 звуковых канала, с тремя спереди (левый и правый для музыки и эффектов и центральный для диалогов) и четвертым "окружающим" (Surround) для создания общей звуковой атмосферы.
Позже, в 80-х, благодаря системе Dolby SR ("Spectral Recording - спектральная запись"), было значительно улучшено качество записи на ленту и звука в кинофильмах.
Dolby Stereo затем естественным образом эволюционировала в систему Dolby Surround, которая основывалась на принципах кодирования Dolby Stereo, но уже была доступна в домашних условиях на VHS-кассетах. Но эти методы еще не были приспособлены для записи и воспроизведения полноценного пространственного звука.
Также, компания Dolby революционизировала в конце 80-х начале 90-х годов бытовые устройства развлечений путем внедрения систем "домашнего театра" Dolby Surround, а позже и Dolby Pro Logic. Звук Dolby Digital впервые появился в кинотеатрах в 1992 с премьерой фильма Возвращение Бэтмена (Batman Returns), и с тех пор звучит почти в тысяче фильмов по всему миру.
Последние несколько лет компания Dolby Laboratories использовала термин Dolby Digital для ссылок на их новую цифровую систему для киноиндустрии, в то время как под термином Dolby Surround AC-3 подразумевала системы домашнего кинотеатра.
На практике, эти две системы являются небольшими вариациями (слегка различающимися в скорости потока данных) одной базовой технологии. И для того чтобы больше не вводить пользователей в заблуждение, решили, что и формат Dolby для домашних многоканальных систем также назывался тем же именем, что и в киноиндустрии - Dolby Digital.
Dolby Digital-основы
Dolby Digital предоставляет в общей сложности шесть раздельных каналов звука. Как и Dolby Surround Pro Logic, она включает в себя левый, центральный и правый каналы во фронтальной части комнаты. Dolby Surround Pro Logic предоставляет дополнительно еще один канал с ограниченной полосой частот (от 100 до 7000Гц) для объемного ("окружающего") звука, который обычно усиливается через два канала усилителя и подается потом на два динамика.
Тогда как Dolby Digital предоставляет раздельные левый и правый каналы объемного звука для более точного определения местоположения звуков и более натуральной, реалистичной передачи атмосферы и фона. И ко всему прочему все пять основный каналов передают полный спектр частот (от 3 до 20000 Гц), к которым вы можете добавить низкочастотные динамики (сабвуферы).
Шестой канал - Low Frequency Effects Channel (канал для низкой частоты и эффектов), иногда содержит дополнительную низкочастотную информацию для усиления эффекта от некоторых сцен, например, таких как взрывы, катастрофы и т.д. Из-за того, что этот канал сильно ограничен сверху по частоте (от 3 до 120Гц), его иногда называют ".1" каналом. Если его добавляют к полным 5 каналам Dolby Digital, то про такие системы говорят, как про имеющие "5.1" канала.
Все шесть каналов в системе Dolby Digital полностью цифровые, из чего следует, что на всем пути от пульта звукооператора до вашей домашней системы они передаются без потери качества. Но Dolby Digital еще и упаковывает их все в один канал, который занимает места меньше чем один канал на компакт диске. Именно это позволяет так легко добавлять звуковые дорожки Dolby Digital к обычным лазерным дискам. Делает ли Dolby Digital систему Pro Logic ненужной? Вовсе нет. Dolby Surround Pro Logic еще долго останется с нами.
Система Dolby Surround Pro Logic "складывает" четыре канала (левый, центральный, правый и частотно ограниченный "объемный" (Surround)) в два канала. В монофонических системах эти два канала складываются для воспроизведения. И конечно вся информация доступна для воспроизведения в стерео системах. Но когда эти два канала поступают на декодер Dolby Pro Logic, звуковая матрица "раскладывается" и становятся доступными все исходные четыре канала ("объемный" канал воспроизводится через отдельные левый и правый "объемные"
динамики).
Самая интересная часть системы Dolby Surround Pro Logic – в том, что исходный сигнал, "уложенный" в стерео, может передаваться вместе с ним везде, где есть возможность передать стерео сигнал: телевизионные стерео передачи, через спутник (C-band, DSS или PrimeStar), кабельные передачи, УКВ (FM) радио, лазерные диски, видео ленты, и даже некоторые игровые приставки.
Сегодня вы можете слушать звук в системе Dolby Surround во множестве регулярных телевизионных программах, в растущем списке компакт дисков и конечно на VHS и лазерных дисках, на которых записаны тысячи фильмов с системой Dolby Stereo (термин Dolby Stereo означает то же самое что и хорошо вам известный Dolby Surround, но применяемый в киноиндустрии).
Поэтому пока у нас есть стерео, то будет и Dolby Surround Pro Logic, и поэтому все декодеры Dolby Digital имеют встроенный декодер Dolby Pro Logic.
Что делает Dolby Digital таким гибким, или если уж говорить прямо - чем он хорош?
Одна из причин, почему качество звука на компакт диске так высоко в том, что он содержит огромный объем данных: 16-ти разрядные семплы выбираются 44100 раз в секунду отдельно для каждого канала. Это соответствует потоку в 1411200 бит в секунду.
Компакт диск представляет собой настолько большое хранилище информации, что позволяет записать до 74 минут музыки на один диск. Но что делать, если надо записать 2 часа 20-ти разрядного сигнала и ко всему прочему там должно быть шесть каналов? На сегодняшний день такой большой поток данных непрактичен ни для хранения, ни для передачи.
Кодер Dolby Digital является первым кодером разработанным специально для многоканального звука. Уникальный опыт Dolby Laboratories по устранению аудио шума является критическим для снижения потока данных, потому что чем меньше бит используется для описания аудио сигнала, тем больше шум.
Технические данные
Кодер Dolby Digital способен обработать входной сигнал с, по крайней мере, 20-ти разрядным динамическим цифровым сигналом с диапазоном частот от 20 до 20000 Гц ±0.5 дБ (-3 дБ на 3 и 20300 Гц). Низкочастотный канал покрывает диапазон от 20 до 120 Гц ±0.5 дБ (-3 дБ на 3 и 121 Гц). Поддерживаются частота дискретизации в 32, 44.1 и 48 кГц.
Ширина выходного потока данных может варьироваться от минимума в 32 кбит/сек для одного монофонического канала, до максимума в 640 кбит/сек, удовлетворяя всему возможному диапазону требований. Типичными являются скорости в 384 кбит/сек для "5.1" канального Dolby Digital потребительского формата, и 192 кбит/сек для двух канальной передачи звука.
DTS
Основные патенты на технологии, лежащие в основе стандарта DTS, были получены разработчиками в 1990 году.
В 1992 удалось продемонстрировать разработку Стивену Спилбергу, которому новинка понравилась настолько, что он решился использовать ее в своем фильме "Парк Юрского периода" (Jurassic Park).
На всякий случай технологию опробовали два раза в других фильмах, и затем она начала свое победоносное шествие по планете. Вскоре появилась фирма Digital Theatre Systems (DTS), основными владельцами которой стали кинокомпания Universal, Стивен Спилберг, а также разработчики алгоритма. Состоялось это знаменательное событие в феврале 1993 года.
В процессе разработки аудиокодеков был создан алгоритм, получивший название Coherent Acoustics. Его особенностью являются меньшие потери при сжатии информации. Кроме того, было увеличено максимальное значение битрейта.
Если для Dolby Digital оно составляет 640 Кбит/с, то для DTS битрейт может достигать 1,5 Мбит/с. Компания DTS, так же как и Dolby Laboratories, имеет две основные технологии пространственного звучания. Первая из них носит название DTS Digital Surround.
Она описывает принципы декодирования и распределения звука по 5.1 каналам домашней акустической системы. Все каналы никак не зависят друг от друга.Расширенная версия расширенной версии DTS Digital Surround - DTS-ES.
Данная технология воспроизведения закодированного звука дает несколько дополнительных преимуществ при прослушивании. Прежде всего, это возможность создать семь каналов (6.1-система), при этом каждый канал будет воспроизводиться независимо друг от друга. Источником звука может служить запись в формате 5.1 с дополнительным расширением.
Кроме того, DTS-ES позволяет получать как 5.1-, так и 6.1-канальный звук из записей, закодированных в стандарте 7.1. Этому процессу было дано название downmix. To-есть большее количество каналов микшируется в меньшее количество. DTS-ES способна понимать даже 10.2-канальную музыку.
В случае, когда звук записан в расчете на 5.1-канальную установку, DTS-ES способна матричным образом обработать единый центральный канал объемного звучания, разложив его на два канала - левый (LS) и правый (RS)
DTS Digital Surround, это система кодирования-декодирования, предоставляющая шесть (5.1) 20-разрядных звуковых каналов мастер-качества.
В процессе кодирования алгоритм DTS записывает 6 каналов 20-битной цифровой звуковой информации на пространстве, которое прежде занимали только 2 канала 16-битного линейного PCM(то что обычно имеем в стерео VAW формат).
В процессе воспроизведения DTS-декодер восстанавливает первоначальные 6-ть 20-битных звуковых каналов. Каждый из этих 6-ти каналов по качеству звука превосходит 16-битный линейный PCM формат обычных компакт-дисков.
При составлении использованы материалы, опубликованные на разных общедоступных источниках и официальных сайтах производителей бытовой техники и электроники.
