Новый стандарт — Dolby Digital Plus

С того времени как в кинотеатрах добавили специальный динамик (отдельный канал) для воспроизведения звуковых спецэффектов, прошло очень много лет. По многим историческим источникам премьерный показ такого новшества состоялся в 1940 году на фильме Fantasia производства компании Walt Disney. И уже тогда зрители стали воспринимать кино как нечто пространственное. Представляете, сколько нужно было фантазии людям тех лет, чтобы почувствовать себя внутри пространства благодаря динамику, воспроизводящему спецэффекты? Ныне же лидирующие технологии в звуке — это, прежде всего, Dolby Laboratories, хотя и эта компания уже олицетворяет не только настоящее, но и историю. В последнее время мы могли говорить о пяти ее современных стандартах — Dolby Digital, Dolby Digital EX, Dolby Digital Surround EX, Dolby Digital Live и Dolby TrueHD. Недавно это "цифровое" семейство пополнилось новинкой Dolby Digital Plus, а то, что она собой представляет, мы и рассмотрим в данном материале. В общем.

Какие проблемы необходимо было решить?

Дело в том, что на данный момент у пользователей существует множество различной техники: у одних стоят стереосистемы, у других — 5.1, третьи раскошелились на 7.1 и так далее. Системы 7.1 на данный момент являются наиболее перспективными, поскольку дают более натуральный "звук вокруг". И если в 5.1 мы могли к одним и тем же каналам применять понятия "пространственные" или "тыловые", то в 7.1 это разные каналы: пространственные расположены по бокам от слушателя, тыловые — позади него. Таким образом, получается расширенное звуковое пространство. Конечно, в рамках некоторых наших материалов мы обсуждали возможность создания фантомных каналов за счет взаимодействия реальных между собой (например, в стереосистеме вы отчетливо слышите "центр", но его реально не существует). Но эти решения не для Dolby, поскольку им нужна прежде всего ясность и надежность.

Общая схема структуры кодирования Dolby Digital Plus

То есть, если нужен центр, то есть центральный канал, который воспроизводится определенной колонкой. Это исключает множество вопросов. А почему они так делают? Просто представьте себе зрителя в кинотеатре, который сидит не строго по центру, а где-нибудь сбоку. В последнее время стали распространяться новые накопители и носители информации, созданные по технологиям Blu-Ray (SACD) и HD-DVD. Они позволяют хранить гораздо большие объемы информации. В результате можно не только максимально улучшить качество звука, но и расширить его в плане количества каналов. Поскольку максимальным на сегодня является вариант 7.1, то он и берется за основу. Еще на чем стоит заострить внимание — цифровое вещание. Как уже многие знают, стандарт Dolby Digital взят в качестве звуковой основы для DVB. На данный момент появилась необходимость апгрейда и этих технологий.

Как происходит кодирование и декодирование

Если описывать очень обще и простыми словами (более подробно вы можете прочитать на www.dolby.com/consumer/technology/dolby_digital_plus.html ), то кодирование из системы 7.1 происходит следующим образом: из восьми каналов формируются три блока данных. Первый содержит смикшированный стереовариант, два остальных являются как бы блоками расширения, один из которых — Extension A — хранит в себе данные 3.1, которые потом будут необходимы для восстановления системы до 5.1, а второй — Extension B — дополнительные два канала расширения, которые нужны для создания из полученного 5.1 многоканальности 7.1. Многие могут подумать, что это обычное разбиение на каналы, что неверно, поскольку, например, в двух добавочных каналах (Extension B) хранится информация не только для тыловых колонок, но и для пространственных боковых. А смикшированное стерео плюс 3.1 не дает в итоге 5.1 без специального декодера. В принципе, тут можно проследить аналогию со структурой работы по стандарту Dolby Digital, который является масштабируемым в плане количества каналов, но требует специальных модулей кодирования/декодирования. То есть, как говорится в документации: "It all works nicely — on paper" ("Это все работает хорошо — на бумаге"). При декодировании в рамках Dolby Digital Plus пользователь, например, выбирает стерео, и ему воспроизводится только основной двухканальный вариант. Если же он захочет 5.1, то на специальном модуле, который назовем "Rematrix 2+3.1", сводятся и декодируются основное стерео и добавочный 3.1. Самое сложное при выборе 7.1 — когда основной и два добавочных блока декодируются сначала в "Rematrix 2+3.1", а потом дополнительно еще и в "Rematrix 5.1+2".

Общая схема структуры декодирования Dolby Digital Plus

Данный метод разбиения работает без проблем, если используется сжатие аудио без потерь (MLP Lossless), а в варианте использования lossy- компрессии, основанной на психоакустических моделях, могут возникнуть проблемы с так называемой "размаскировкой кодера" ("coder unmasking"), то есть становятся слышны артефакты алгоритмов сжатия. Поэтому в рамках Dolby Digital Plus предусмотрено и другое функциональное разбиение — на поток 5.1 и дополнительный. В будущем этих дополнительных может быть сразу несколько, и 5.1 без труда расширяемо до 9.1, но в реалиях мы можем говорить пока только о варианте с 7.1, поскольку он наиболее близок в перспективах. При этом пространственные каналы (боковые) являются композитными, то есть сочетают в себе информацию как из 5.1, так и из дополнительных каналов расширения. То есть, если, простыми словами, вы делаете надстройку или новый ярус над существующей системой. Такое функциональное разбиение выгодно и тем, что практически остается технология 5.1, то есть Dolby Digital, которая поддерживается множеством уже существующей техники, а новые устройства уже смогут воспроизводить и более полную информацию.

Функциональное разбиение на 5.1 и дополнительный блок информации при кодировании. Обратите внимание: боковые пространственные каналы "расщепляются"

Общие возможности стандарта

. Многоканальный звук 7.1 трансформируется в определенный стандарт на определенное количество каналов.
. Выходы Dolby Digital. То есть полная совместимость с уже распространенными системами.
. Поток данных до 6 Мбит/с.
. Минимальный битрейт на HD DVD — 3 Мбит/с и на Blu-Ray — 1,7 Мбит/с. Для систем вещания — 200 Кбит/с в варианте 5.1.
. Поддержка HDMI (новый стандарт проводной цифровой коммутации для высококачественного аудио и видео).
. Полное отсутствие задержек при конвертации.

Варианты выходов для современных устройств, поддерживающих Dolby Digital Plus

Выходной разъем устройства	Сигнал
Аналоговый (линейный) выход	2, 6 или 8 аналоговых каналов
S/PDIF	2 канала PCM или Dolby Digital
HDMI 1.1	2, 6 или 8 каналов PCM, Dolby Digital
HDMI 1.3 (в будущем)	2, 6 или 8 каналов PCM, Dolby Digital, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD

Декодирование из 5.1 и дополнительного блока информации, превращение в 7.1. Обратите внимание: боковые пространственные каналы являются композитными

Подытожим

Как вы понимаете, мы говорим о совсем новой технологии, которой еще предстоит занять свою нишу на рынке. Но стоит отметить, что у Dolby Digital Plus есть все шансы стать очень распространенной, поскольку ее разработчики учли буквально все, даже включая ее применение в рамках цифровых вещательных систем. Лично меня в ней подкупила "ярусность", то есть на 5.1 можно "нанизывать" дополнительные каналы, расширяя тем самым систему до любых мыслимых многоканальных. Это, конечно, в будущем, но именно такой вариант является наиболее емким и не мешающим уже существующим технологиям.

Кристофер, christopher@tut.by