ЧАСТЬ 2
Многоканальные форматы
Некоторые фирмы уже довольно давно заявляют, что стерео - отживший формат и пытаться получить с его помощью трехмерную картину технически интересно, но
является пустой тратой времени. Взамен эти фирмы предлагают развивать многоканальные форматы воспроизведения звука.
Одним из несомненных преимуществ данного подхода является меньшая зависимость производимого эффекта от расположения слушателя, что
очень важно для кинотеатров, например, поскольку невозможно усадить всех зрителей в центр. Недаром впервые коммерческое применение
многоканального звука произошло в кино: вышедший в 1940 году диснеевский мультфильм "Fantasia" сопровождался трехканальным
дискретным звуком. Этот формат получил название Fantasound, однако больше с тех пор нигде не применялся. В 50-х в кино использовались
другие дискретные форматы (четырехканальный CinemaScope и шестиканальный Todd-AO), однако самым распространенным на
сегодняшний день форматом многоканального объемного звука в кино является Dolby Stereo. Из кинотеатров подобные системы постепенно
перекочевали в "домашние театры".
Применяющийся в кино четырехканальный формат Dolby Stereo является матричным форматом, то есть звук, предназначенный для
каждого из четырех каналов, кодируется и записывается на два канала, а при воспроизведении декодируется вновь в четыре канала: левый,
центральный, правый и задний (обычно направляется на две тыловые акустические системы одновременно). Впервые формат Dolby Stereo был
применен в фильме "Звездные Войны" (Star Wars) в 1975 году. С 1976 по 1979 годы процесс кодирования основывался на модифицированной
технологии Sansui QS, разработанной в свое время для квадро. Из-за применявшейся технологии кодирования разделение между каналами было
не больше 8 дБ. В 1979 году фирма Dolby изменила технологию кодирования, доведя разделение между каналами до 15 дБ, однако
частотный диапазон заднего канала так и остался ограниченным (от 100 Гц до 7 кГц). На настоящий момент в мире насчитывается около 40
тысяч кинотеатров, оборудованных для воспроизведения звука в формате
Dolby Stereo.
Домашний вариант Dolby Stereo называется Dolby Pro-Logic. Это также матричный четырехканальный формат, использующий такой же
принцип кодирования и, следовательно, имеющий все те же недостатки, что и Dolby Stereo. Кодирование и мониторинг может производиться
посредством аппаратных устройств (кодер Dolby SEU-4 и декодер SDU-4) или подключаемых модулей для Pro Tools.
Кроме того, декодеры встраиваются в потребительскую аппаратуру, а также продаются отдельно. На сегодняшний день около 30 миллионов
пользователей в мире имеют декодеры Dolby Pro-Logic в том или ином исполнении, плюс ежегодно продается пять миллионов декодеров.
Совместимость с форматом Dolby Stereo обеспечивает широчайший выбор готовой продукции, сегодня известно около 7800 записей со звуком в
формате Dolby Pro-Logic, вышедших на аудио кассетах, видео кассетах, лазерных дисках, CD, CD-ROM и DVD дисках. Существуют также видео
игры, радио и телевизионные программы (например, сериалы Beverly Hills 90210, Melrose Place и The Simpsons). Кроме того, в последнее
время начали появляться компьютерные платы с декодером Dolby Pro-Logic (miroMEDIA Surround).
В отличии от аналоговых систем Dolby Stereo и Dolby Pro-Logic Dolby Digital является цифровой системой кодирования и записи
многоканального объемного звука (раньше она, кстати, называлась Dolby Surround AC-3). К тому же, Dolby Digital имеет не четыре, а
шесть отдельных каналов - пять каналов с полным диапазоном и низкочастотный канал, то есть система соответствует формату 5.1 (см.
далее). Кодер Dolby Digital принимает цифровые данные с частотой дискретизации 32, 44,1 или 48 кГц и разрядностью 16, 18 или 20 бит.
В будущем разрядность может быть увеличена до 24 бит. Хотя в системе Dolby Digital используется сжатие данных с потерями (от 9:1 до
16:1), качество в результате получается лучше, чем у аналоговых систем Dolby. Формат Dolby Digital используется в кино, выпущено
около 120 фильмов и около 11000 кинотеатров по всему миру способны воспроизводить звуковое сопровождение в этом формате. Все чаще
появляется домашняя аппаратура со встроенными декодерами Dolby Digital, выходят лазерные диски и DVD диски со звуком в этом
формате. Формат Dolby Digital является частью спецификации видео DVD, телевидения высокой четкости (HDTV) в США и Японии, некоторых
систем кабельного телевидения. Хотя спецификации для аудио DVD будут приняты не раньше мая месяца этого года, предложения по
спецификациям включают формат Dolby Digital.
При обсуждении многоканального объемного звука встречается иногда упоминание о LucasFilm THX, однако необходимо понимать, что
это не формат кодирования, а попытка стандартизации и сертификации аппаратуры (декодеров, усилителей, акустических систем) для
воспроизведения многоканального объемного звука. Существуют спецификации THX 4.0 для четырехканального звука и THX 5.1 для шестиканального.
Поскольку тыловой канал систем Dolby Stereo и Dolby Pro-Logic имеет ограниченный частотный диапазон, эти системы не очень подходят
для равноправного воспроизведения музыки всеми имеющимися акустическими системами. Поэтому фирма RSP Technologies
некоторое время назад произвела собственную матричную систему под названием Circle Surround, которая является адаптацией систем
Dolby специально для музыки, поскольку имеет тыловой канал c полным диапазоном частот. Современная версия системы, Circle Surround
5.2.5, может также работать в шестиканальном режиме с раздельными тыловыми каналами и каналом субвуфера. Система включает кодер и
декодер, дополнительно можно приобрести контроллер с четырьмя джойстиками и шестиканальный усилитель мощности. Фирма RSP заявляет,
что звук, закодированный посредством системы Circle Surround (в четырехканальном режиме), полностью совместим с декодерами Dolby
Pro-Logic. Кроме того, декодер Circle Surround может синтезировать объемный звук из обычного стерео. Выпущены декодеры HTD 1 для
"домашнего театра" и CSA 12 для автомобильных аудио систем. Несколько десятков CD закодированы системой Circle Surround.
Цифровой формат DTS (Digital Theatre Systems) изначально был предназначен для кино. На сегодняшний день около 100 кинофильмов
вышли со звуковым сопровождением в этом формате (первым был "Парк Юрского периода" (Jurassic Park) в 1993 году) и около 12000
кинотеатров по всему миру оборудованы для его воспроизведения. В отличии от других форматов многоканального звука для кино, звук DTS
записывается не на кинопленку, а на CD-ROM, откуда потом и воспроизводится. На кинопленку же при этом записывается
синхросигнал. DTS использует шесть каналов (он соответствует формату 5.1), но может быть декодирован и в восемь каналов (7.1), с
дополнительными левым центральным и правым центральным каналами, что имеет важное значение при больших размерах экрана. В DTS применяется
20-разрядный звук с частотами дискретизации 44,1 или 48 кГц, а также используется сжатие данных с потерями (от 3:1 до 4:1, что гораздо
меньше, чем у Dolby Digital и, по крайней мере теоретически, обеспечивает лучшее качество звука). Спецификация DTS
предусматривает и сжатие данных без потерь. Последнее время DTS активно проникает в сферу домашних систем и сегодня в мире
насчитывается около 10000 декодеров. Наряду с лазерными и DVD видео дисками, имеющими звуковое сопровождение в формате DTS, выпускаются
также аудио компакт-диски. Возможно воспроизведение CD, лазерных или DVD дисков на обычных проигрывателях при наличии цифрового выхода
для соединения с декодером. В формате DTS выпущено больше всего аудио дисков.
Цифровой формат SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) предназначен исключительно для кино и в виде аудио продукции пока не
встречается. Звук SDDS может быть декодирован в четыре, шесть (5.1) или восемь (7.1) каналов, в последнем случае с дополнительными левым
центральным и правым центральным каналами. В формате SDDS используется звук с частотой дискретизации 44,1 кГц и применяется
сжатие данных с потерями (примерно 5:1). Это самый новый многоканальный формат для кино, однако в мире уже используется около 4300 декодеров.
Существует несколько разных спецификаций видео DVD, например, спецификация для США и Японии (NTSC-DVD) и спецификация для Европы
(PAL-DVD). В спецификации NTSC-DVD стандартом многоканального звука является Dolby Digital. В спецификации PAL-DVD изначально было
решено сделать стандартом формат многоканального объемного звука ISO-MPEG2 (не путать с двухканальным форматом MPEG1 Layer 2).
Этот формат может быть шестиканальным (5.1) или восьмиканальным (7.1) и использует сжатие данных с потерями. Однако планы
изменились, и в данный момент для PAL-DVD стандартом выбран формат Dolby Digital, а ISO-MPEG2 упоминается в спецификации как возможная
альтернатива. Насколько мне известно, кроме DVD этот формат нигде не упоминается и декодеров пока не существует.
Пять к одному за 5.1
Как, возможно, вам уже стало ясно из предыдущего текста, сочетание цифр 5.1 не означает
какой-то определенный способ кодирования многоканального звука, а просто указывает количество каналов (как стерео или квадро). Формат
объемного звука 5.1 означает, что используется пять каналов с полным частотным диапазоном (левый передний, центральный, правый передний,
левый задний и правый задний), а также один низкочастотный канал (с диапазоном от 3 до 120 Гц), подключаемый к субвуферу. Формат 5.1
представляется наиболее перспективным, поскольку поддерживается основными разработчиками и производителями, а также является частью
спецификаций наиболее перспективных технологий.
Почему же можно предполагать, что формат 5.1 не постигнет участь квадрофонии? Прежде всего, мы имеем немало носителей, способных
содержать звук в данном формате (CD, лазерные диски), и самым перспективным среди них является DVD. Затем, пользовательская база
пока не столь велика (особенно в нашей стране), но она уже есть в лице 30 миллионов владельцев "домашних театров". Систем кодирования
для 5.1 также несколько, но, во-первых, поскольку мы имеем дело с цифровым сигналом, то нет ничего сложного в создании декодера,
способного работать со звуком, закодированным различными системами, а, во-вторых, Dolby Digital вполне может стать основным стандартом.
Что касается привлечения артистов, то фирмы Dolby и Digital Theatre Corporation вкладывают немалые силы и средства в пропаганду своих
форматов, а также расширение ассортимента совместимых записей. Во всяком случае, многие представители технического персонала
(звукоинженеры) уже сегодня с энтузиазмом восприняли новые возможности.
Вообще, в распространении многоканального объемного звука по разным причинам заинтересованы очень многие. Производители бытовой
аудио техники радуются перспективам продать пользователям новые системы (особенно потирают руки производители акустики). В США,
например, на рынке потребительского аудио и видео оборудования в прошедшем году не снизился объем продаж только у систем домашнего
театра. Фирмы звукозаписи рады снова продать меломанам старые записи, теперь уже в новом, многоканальном формате. Производители
профессиональной аудиотехники готовятся предложить покупателям новые микшеры, усилители, процессоры эффектов (и в этой области
производители акустических систем особенно предвкушают). Крупные студии, в последнее время подвергшиеся жесточайшей конкуренции со
стороны малобюджетных и персональных студий, рассматривают появление многоканального звука как возможность увеличения работы, пока
недоступной более мелким студиям. Однако в конечном итоге все будет зависеть от потребителя: если, несмотря на сильнейший рекламный
прессинг, он не примет многоканальный объемный звук, то все мечты производителей останутся лишь мечтами.
Зачем вообще нужен объемный звук потребителю? Если слова о "восстановлении естественности пространственного звучания" вас не
впечатлили, то скажем по-другому: применение объемного звука позволяет значительно усилить эмоциональное воздействие музыки на
слушателя. А это уже не может игнорировать никто: ни исполнитель, ни звукорежиссер, ни фирма звукозаписи, ни сам слушатель (если,
конечно, он приобретает записи для получения эмоционального воздействия, а не пополнения коллекции). Интересно также, что
прослушивание музыки в многоканальном объемном формате меньше приводит к усталости по сравнению со стерео форматом. Это в первую
очередь отмечают звукоинженеры, которым приходится заниматься подобным прослушиванием в течении многих часов.
Определенную тревогу вызывает использующееся во всех цифровых форматах сжатие данных с потерями, не приведет ли это к ухудшению
звучания? Конечно, потери - это всегда плохо, не это не однозначно хуже линейного (без сжатия) звука, если используется более высокая
разрядность и/или частота дискретизации, поскольку алгоритмы сжатия аудио данных имеют психоакустическую оптимизацию, то есть происходят
максимально незаметно для слушателя. В результате, следует еще разобраться, что лучше: 16-разрядный звук с частотой дискретизации
44,1 кГц без сжатия или 20-разрядный звук с частотой дискретизации 96 кГц со сжатием.
Надо отметить, что все упоминания о звуке на DVD касались формата видео DVD дисков. На момент написания этой статьи формат аудио DVD
еще не принят, известны только предложения рабочей группы: двухканальный звук с разрядностью до 24 бит и частотой до 192 кГц,
пятиканальный звук без сжатия данных, звук формата 5.1 со сжатием данных (система кодирования может быть Dolby Digital, MPEG или DTS).
Часть [1] [2] [3]
Дмитрий СИМАНЕНКОВ Дмитрий ПОПОВ
Музыкальное Оборудование
|