звук сурраунд что это
Dolby Surround
Dolby Surround — наиболее ранняя общедоступная версия формата Dolby Stereo, предназначенного для кодирования многоканального аналогового звука. Разработан компанией Dolby. На рынке появился в 1982 году вместе с появлением стерео- и HiFi-систем для домашнего использования.
Понятие Dolby Surround используется, чтобы отличить четырехканальные стереосистемы кинотеатров от домашних двухканальных. Также термин применяется для обозначения формата, в котором произведена запись.
При производстве саундтрека в формате Dolby Stereo/Dolby Surround, четырехканальный звук: левый, центральный, правый и моно-сурраунд — подвергаются матричному перекодированию на две аудиодорожки. После этого запись осуществляется на носитель (видеокассету, лазерный диск) или передается через телевизионную сеть. Сигнал декодируется конечным устройством обратно в четырехканальный звук. Без декодера сигнал воспроизводится как стандартный стереофонический или монофонический.
Поскольку технология Dolby Surround в отношении декодирования монофонического сурраунд-трека аналогична Dolby Stereo, саундтрек в формате Dolby Stereo почти без изменений преобразуется в стереофонический, что снижает стоимость перезаписи фильма в видеоформате. Многие декодеры L/R/S Dolby Surround имеют в своём составе модифицированный декодер Dolby B. В середине 1980-х годов формат Dolby Surround был переработан и в 1987 году переименован в Dolby Pro Logic.
Понятия Dolby Stereo, Dolby Surround и LtRt используются для обозначения звука, записанного с помощью матричного кодирования.
| Матрица Dolby Surround | Левый | Правый | Центр | Сурраунд |
|---|---|---|---|---|
| Полный левый (Lt) |  |  |  |  |
| Полный правый (Rt) | | | |  |
Примечание — j представляет сдвиг фазы 90° ( π ⁄2 радиан).
Dolby
Dolby Laboratories (Долби Лабораторис) — американская компания, специализирующаяся на технологиях обработки и кодирования аудиоданных, а также системах многоканального объемного звука.
В наши дни большая часть пользователей связывает бренд Dolby с кинотеатральными системами объемного звука, однако компания начала свою деятельность с разработки профессиональных систем шумопонижения (СШП).
Dolby Laboratories (Dolby Labs) была основана американцем Рэем Долби (Ray Dolby) в 1965 году. На момент создания собственной компании Долби обладал несколькими учеными званиями и багажом опыта, накопленного в ходе собственных исследований и работы в компании Ampex.
Рэй Долби
Изначально предприятие Рэя Долби располагалось в Лондоне, а в 1976 году штаб-квартиру перенесли в Сан-Франциско (США). На первых этапах в Dolby, помимо ее основателя, работало всего несколько инженеров. Сегодня штат разросся до нескольких сотен сотрудников (по данным на 2015 год, в Dolby Labs работало более 1 800 человек).
Система шумопонижения Dolby NR
В год основания фирмы Рей Долби изобрел систему понижения шума известную как «Dolby NR» (патент был получен в США спустя несколько лет). Первая версия СШП — Dolby A — была разработана исключительно для профессионального использования. Впервые этой СШП воспользовалась компания Decca Records. Позже, в 1967 году Dolby Labs занялась созданием упрощенной системы Dolby B для бытовых магнитофонов.
Dolby A
Суть разработки заключалась в минимизации фоновых «шипящих» шумов при воспроизведении аудиозаписей на магнитных лентах. Основой стал метод компандирования: динамический диапазон аудиоматериала намеренно сжимается при записи, определенные частоты записываются с повышенной громкостью, а во время воспроизведения декодер экспандирует динамический диапазон, снижая амплитуду нужных частот и уровень шума.
Уже в 1968 году система Dolby B использовалась в катушечных магнитофонах KLH. Тремя годами позже на рынке появились первые кассетные деки с декодерами Dolby B, а в США и Великобритании началось массовое производство кассет с записями по системе Долби. К началу 70-х Dolby Labs стала лицензиаром для десятков компаний, использовавших СШП Dolby в своих продуктах.
KLH Model 40
Развитие технологий привело к появлению более продвинутых бытовых СШП: в 1981 году была представлена система Dolby С, в 1990 — Dolby S. Эти версии Dolby NR оказались более эффективными, но массового распространения не получили.
Проблема Dolby C заключалась в том, что этот формат практически в обязательном порядке требовал нового специализированного оборудования. Звучание кассет Dolby C на магнитофонах без специальных схем было некачественным.
Встроенные же декодеры Dolby B не справлялись с задачей. Соответственно, потребители не хотели слушать музыку в плохом качестве, и большинство не были готово к приобретению проигрывателей нового поколения.
Dolby SR
Система Dolby S позволяла добиться небывалого для компакт-кассет качества звука. Кроме того, эта СШП оказалась более совместимой с магнитофонами Dolby B (искажений было существенно меньше, чем в случае с Dolby S). Однако Dolby S появилась слишком поздно — к тому времени рынок уже завоевали CD.
Помимо вышеперечисленных систем понижения шумов, в 1986 году Рей Долби разработал систему Dolby FM (шумоподавление для радиовещания) и профессиональную систему Dolby SR. Этот формат пришел на смену Dolby A. В начале 90-х SR-технологию использовали тысячи студий звукозаписи.
Dolby SR
Также Dolby SR применялась в кинематографе. Сложность этого профессионального метода не позволяла внедрить его в обычную потребительскую технику, но для студий Dolby SR стала стандартом.
Dolby Stereo и Dolby Surround
К середине 70-х шумопонижающие и эквализационные технологии Dolby уже использовались не только в музыке, но и в кино. 1975 и 1976 годы стали ключевыми для компании — в это время Dolby Labs переехала в Сан-Франциско, и тогда же появился кинотеатральный формат Dolby Stereo.
Впервые фонограмма с таким звуком была задействована в фильме 1976 года «Звезда родилась», однако «звуковой» фурор произвел фильм 1977 года — «Звездные войны. Эпизод IV: Новая надежда».
Система Dolby Stereo в своем первоначальном виде представляла собой четырехканальную конфигурацию: фронтальные левый и правый каналы, центральный канал и «объемный» канал.
Существовало два основных типа кинопленки со звуком Dolby Stereo. Сначала появилась 70-мм пленка, которая позволяла разместить до шести треков магнитной фонограммы. Этот тип пленки использовался впоследствии не часто ввиду высокой стоимости. Распространение получила 35-мм пленка с оптической фонограммой.
Треки на пленку 35 мм наносили с помощью специальной технологии кодирования, а в кинотеатрах использовались процессоры Dolby, выполнявшие роль декодеров. На выходе получался полноценный 4-канальный звук.
Формат Dolby Surround стал прародителем всех домашних систем Dolby. Эта ранняя упрощенная версия объемного звука Dolby для бытовых аудиосистем стала использоваться в 1982 году, когда появились первые видеомагнитофоны нужного уровня.
Как и в случае с Dolby Stereo, технология декодирования использовала 4-канальную фонограмму, но выходных каналов было всего три (левый, правый и окружающий, созданный на основе L/R-сигнала).
В 1987 году домашний Surround-звук усовершенствовали до Dolby Surrond Pro Logic (или просто «Dolby Pro Logic»). Обновленный формат с новым названием также предполагал использование кодирования в студии и процессора для последующего декодирования, но отличие заключалось в том, что Pro Logic-система позволяла получить не три канала на выходе, а четыре: левый, правый, центральный и окружающий.
Процессоры Pro Logic, помимо преобразования (апмикса) сигнала, умели обрабатывать его для более натуралистичного точного звучания, сравнимого с коммерческим кинотеатром.
В 1989 году Рей Долби и Йоан Аллен (Ioan Allen), вице-президент и один из ведущих инженеров Dolby Labs, получили «Оскары» за вклад в развитие кинотеатрального звука.
Цифровая эпоха: Dolby Digital
В 1991 появился полностью дискретный формат Dolby Digital (кодек AC-3). До середины 90-х стандарт носил название «Dolby Stereo Digital». В основе этой технологии лежали МДКП-преобразование и алгоритмы сжатия данных.
Оптическая фонограмма Dolby Digital (DD) отличалась несколькими независимыми каналами (до шести каналов в конфигурации 5.1). Впервые DD-звук зрители смогли услышать в 1992 году на премьере фильма «Бэтмен возвращается». В качестве носителя все еще использовалась кинопленка 35 мм, но метод нанесения оптических звуковых дорожек AC3 был изменен.
Dolby Digital
Для захвата оптической информации были созданы специальный сканер и процессор, который трансформировал оптическую фонограмму в битовый поток для последующего декодирования и многоканального воспроизведения.
В 1995 году звук Dolby Digital пришел в домашние кинотеатры. Первым релизом с цифровой объемной DD-аудиозаписью стал LaserDisc с фильмом «Прямая и явная угроза».
Dolby Digital Plus
Новый формат 1991 года получил развитие в целом семействе DD-стандартов: Dolby Digital EX, Dolby Digital Live, Dolby Digital Plus, Dolby Digital Surround EX, Dolby Digital Recording, Dolby Digital Cinema, Dolby Digital Stereo Creator.
Наиболее значимым кинотеатральным достижением тех лет компания Dolby Labs считает формат Dolby Digital Surround EX (1999 год), ставший расширенной 6.1-канальной версией обычного Dolby Digital. К созданию этого стандарта инженеров Dolby подтолкнула киноиндустрия, нуждавшаяся в системах, способных создавать еще более «трехмерные» звуковые эффекты.
Dolby Digital Surround EX
Участие в разработке Dolby Digital Surround EX принимал режиссер Джордж Лукас. В фильме «Звездные войны. Эпизод I. Скрытая угроза» стандарт использовали впервые.
В бытовом секторе данный формат не получил распространения (домашние AV-системы в большинстве случаев оснащались декодерами Dolby Digital и — позже — Dolby Digital Plus), однако в свое время был выпущен ряд DVD-релизов по вселенной «Звездных войн» со звуком Surround EX.
Среди важных событий 90-х годов, вошедших в историю компании Dolby Laboratories, стала награда от Академии кинематографических искусств и наук (A.M.P.A.S) за создание формата Dolby Digital. Также для Dolby Labs историческим событием считается первая прямая HDTV-трансляция (1998 год) со звуком Dolby Digital 5.1.
2000-е: развитие Pro Logic и появление Dolby True HD
В первой половине нового десятилетия Dolby Labs сконцентрировалась на усовершенствовании алгоритмов увеличения каналов. Так появились Pro Logic II (DPL II) и Pro Logic IIx (DPL IIx). Суть обеих систем заключалась в преобразовании двухканального сигнала в многоканальный.
Pro Logic IIz
Технология DPL II (2000 год) позволяла получить из стереофонического сигнала звук формата 5.1. Более продвинутая технология DPL IIx (2002 год) преобразовывала стерео в 5.1, а полноценный Surround 5.1 — в 7.1-звук. Оба алгоритма поддерживали специальные режимы: «кино», «музыка», «игры» и др.
В 2009 году появилась еще одна версия Pro Logic — IIz. Этот формат обладал возможностью апмикса стерео и объемного звука 5.1/7.1 до 9.1-канальной системы.
В феврале 2005 года Dolby Laboratories стала открытой акционерной компанией. Акции компании стали доступны на Нью-Йоркской фондовой бирже под торговым кодом DLB. В том же 2005 году инженеры компании представили финальные версии объемных форматов Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD.
В основе DD Plus лежали звуковые дорожки EAC3 (Enhanced AC-3) с увеличенным битрейтом и, соответственно, итоговым качеством звучания. Формат сделали обратно совместимым с обычным Dolby Digital, поэтому домашние процессоры прошлых поколений могли обрабатывать сигнал DD Plus. Фонограммы в этом 7.1-канальном формате с 2006 года используются для дисков Blu-Ray.
Dolby TrueHD
Dolby TrueHD стал первым форматом Dolby Labs на основе звука, сжатого без потерь (используется алгоритм MLP от компании Meridian). Данный стандарт получил поддержку качества до 24 бит/192 кГц с битрейтом до 18 Мбит/с.
Большинство контента в Dolby TrueHD по сей день создается с фонограммами на шесть или восемь каналов, однако формат поддерживает до 16 каналов. Фильмы на Blu-ray используют 5.1- или 7.1-канальные фонограммы Dolby TrueHD.
Вторая половина нулевых стала для Dolby Labs периодом активного развития с коммерческой точки зрения. Компания учавствовала в международных выставках, внедряла свежие технологии в продукцию партнеров и открывала новые офисы в Азии.
Dolby Surround 7.1
В 2010 году в коммерческих кинотеатрах появился звук Dolby Surround 7.1. Основой этого 8-канального формата был Dolby Digital 5.1. Первым фильмом в новом формате стала «История игрушек 3: Большой побег» от Disney и Pixar.
В наши дни практически все идущие в прокат фильмы обладают фонограммой Dolby Surround 7.1, однако большинство кинотеатров воспроизводят стандартный звук Dolby Digital 5.1 из-за ограниченных возможностей оборудования.
Dolby Atmos
В 2012 году был представлен кинотеатральный формат нового поколения — Dolby Atmos. Эта новая технология оказалась прорывом как для самой Dolby Labs, так и для всей индустрии. Большинство производителей AV-аппаратуры и акустических систем запустили специальные линейки Atmos-продуктов, рассчитанных на работу с этим форматом.
Dolby Atmos
Dolby Atmos — это технология объемного звука, которая базируется не на каналах, а на аудиообъектах. Кинотеатральная (или домашняя) система Dolby Atmos распределяет все источники звука согласно их положению, заданному звукорежиссером. Dolby Atmos способна обрабатывать одновременно до 128 объектов-дорожек и распределять их на 64 выходных канала. В домашней версии Dolby Atmos возможно использование до 30 дискретных каналов, включая потолочные.
Базовый слой фонограммы (Bed Layer) записывается в Dolby TrueHD. Звуковые объекты представляют собой WAV-файлы с метаданными. Atmos-процессор работает не только с декодированием звука 7.1, но и одновременно просчитывает объекты, добавляя их к базовому слою.
Dolby Atmos
Минимальная конфигурация, необходимая для получения звука Atmos — это 5.1.2-канальная система с двумя высотными каналами. На начальных этапах сама Dolby Labs рекомендовала сетапы от 7.1.2 и 7.1.4, однако возможны и другие более сложные конфигурации с 32 или 34 каналами.
Также читайте наши материалы о технологии Dolby Atmos:
Dolby Cinema: наши дни
После запуска Dolby Atmos компания сконцентрировалась на связанных с этим форматом продуктах, технологиях и бизнес-проектах. В 2014 году Dolby Labs анонсировала крупный проект Dolby Cinema: кинематографическую систему на базе Dolby Atmos и Dolby Vision (технология Dolby Labs, созданная для HDR-видео).
Dolby Cinema
По задумке Dolby, все коммерческие кинотеатры сети Dolby Cinema оснащаются большими экранами для изображения с высоким разрешением, многоканальными звуковыми системами и соответствующим жестким стандартам оборудованием. На сегодняшний день в мире открыто несколько десятков таких кинозалов.
Также читайте наш материал о стандарте Dolby Vision:
Наряду с Dolby Atmos и Dolby Vision, к современным развивающимся технологиям компании относятся Dolby Atmos Music (созданный совместно с Universal Music Group трехмерный музыкальный формат), а также Dolby Vision IQ (фирменная система непрерывной подстройки изображения телевизора в любых условиях освещенности).
На сегодняшний день лицензионные декодеры звука Dolby (включая формат Atmos) используются в профессиональных, коммерческих и домашних AV-процессорах, ресиверах, проигрывателях, саундбарах, мобильных гаджетах, ПК и других устройствах.
Как производитель собственного AV-оборудования, компания работает в ограниченном режиме: в каталоге Dolby Labs представлено несколько профессиональных многоканальных усилителей, процессоров и серверов. Все эти решения предлагаются для коммерческого использования.
Dolby Theatre
Компания Dolby Laboratories является одним из ведущих игроков в сфере обработки звука и кинематографии. Ежегодная церемония «Оскар» проводится в театре Dolby Theatre (Лос-Анжелес), оснащенном сверхпрогрессивной аудиосистемой: 215 колонок, 285 каналов усиления.
Главой компании с 2009 года является Кевин Йеман (Kevin Yeaman), ранее занимавший пост финансового директора Dolby Labs. По состоянию на 2017 год, ежегодный доход компании превышает 1 млрд долларов США.
Основатель компании Рей Долби умер в 2013 году в возрасте 80 лет. В 2015 году на «Аллеи славы» в Голливуде появилась именная звезда изобретателя.
Современные многоканальные системы
Dolby
Файлы Dolby Digital 5.1 имеют расширение *.ac3 и требуют для своей расшифровки специальный декодер (программный или аппаратный). На заре своего становления технология стоила очень не дешево. Декодеры были только аппаратные и выпускались в виде специализированных устройств. Теперь ситуация изменилась в лучшую сторону, и обычный пользователь может себе позволить приобретение звуковой карты со встроенными декодерами или скачать их программный вариант из интернета. Таким образом, современный кинозал и домашний кинотеатр полностью уравнялись по возможностям. Стоит отметить и еще один немаловажный аспект.
На сегодня Dolby Digital 5.1 является самым универсальным стандартом. Звук АС-3 может быть преобразован в зависимости от масштабов аппаратуры. Например, помимо доступного разделения на пять или шесть каналов (в зависмости от наличия/остутсвия сабвуфера), он может преобразовываться в четыре канала (Dolby Pro Logic), обычно стерео и даже моно. Поэтому, кодируя звук для компьютерных игр в Dolby Digital 5.1 можно не бояться того, что пользователь, имеющий в наличии меньшее количество колонок, будет чувствовать себя неуютно.
Одним из главных отличий DTS от Dolby Digital является то, что DTS разрабатывался для 70 мм кинопленки. Соответственно, проблема места не стояла так актуально как в варианте Dolby Digital, вопросы реализации hi-res-звука и синхронизации решались практически сразу со времени возникновения стандарта.
Сейчас, упоминая DTS, мы можем говорить о восьми и более каналах hi-res-звука, новейших технологиях сжатия информации, и их активном практическом применении.
Dolby vs DTS
Стандарты DTS распространены точно также как и Dolby. При этом, конкуренты успевают ссориться. А что им еще делать? У Dolby гораздо мощнее поддержка со стороны обычных потребителей и производителей технологий для пользовательского рынка. Так, в Dolby Surround выпускаются музыкальные альбомы звукозаписывающими лэйблами Delos, RCA Victor/BMG Classic, Concord Jazz. Документация к этому стандарту постоянно востребована разработчиками современных видеоигр. Современное спутниковое телевидение также вещает в большинстве своем со звуком в режиме Dolby Surround. На последнем 114-м съезде AES в Амстердаме имели место обучающие семинары по записи, сведению и мастерингу в Dolby 4.0, 5.0, 5.1, 6.0, 6.1, и 10.2.
DTS остается привилегией кинопроизводства. На сегодня уже успешно решен воспрос с hi-res-аудио с фантастическими на сегодняшний день стандартами 64 бита и выше, 192 КГц и выше. Кстати, Dolby Digital также позволяет использовать hi-res-треки.
Другие многоканальные системы
В принципе, любой пользователей, имея в своем арсенале звуковую карту с четырьмя и более выходами и профессиональную мультитрековую программу, может почувствовать себя на заре 70-80-х. Именно тогда велись основополагающие опыты с многоканальным звуком. Многим известна квадрофония, была даже октофония. При этом, например, октофония тогда не подразумевала современных «7.1». Тогда предполагалось наличие 8 независимых каналов с полным частотным диапазоном, расставленных вокруг слушателя по кругу на равных расстояниях между собой.
В варианте surround нам сообщается только пространственный эффект присутствия. То есть локализация звука закреплена за отдельным каналом. Другие работают как сопровождающие. То есть, мы получаем эмуляцию пространственных ощущений, для чего собственно surround-системы и разработаны.
Хотя с другой точки зрения, никогда не стоит останавливать эксперименты. У вас есть к этому все возможности. Если в середине 90-х для опытов с квадрофонией мне приходилось подключать в РС две стерео-платы, то теперь даже самый дешевый звуковой интерфейс имеет как минимум четыре линейных выхода. Dolby Surround не является идеальной системой и места для экспериментов очень много.
Стандартный кодер Dolby Surround и пассивный декодер
В варианте пассивного декодера сигнал S-канала можно получить простым вычитанием Lt-Rt. На рис.2 представлена схема работы простейшего декодера Dolby Surround, на выходе которого мы имеем L, R и S.
В таком варианте пассивного декодирования подразумевается, что центральный канал является виртуальным и соотвествует панорамному центру стереосистемы L и R. Данная система идеализирована, поскольку громкоговорители правого и левого каналов должны быть равноудалены от слушателя, что на практике практически недостижимо (в кинотеатре много слушателей).
Активные декодеры Dolby Surround. Pro Logic
Если персонажей несколько, их речь отличается от других звуков по мощности, и они локализованы в разных местах, то активный декодер Pro Logic работает в так называемом «быстром» режиме, переключая настройки с одного доминирующего образа на другой, время реакции декодирующей системы минимально. Если же звуки не имеют значительных расхождений по мощности, то декодер переходит в «медленный» режим.
На выходе адаптивной матрицы мы имеем блок анализа, который оперирует десятью сигналами, складывая и вычитая их в определенной весовой пропорции. В результате мы имеем четыре стандартных сигнала C, R, L и S.
Pro Logic II
Схема работы Pro Logic II также проста в понимании. Сигналы с обоих VCA поступают на модули амплитудных детекторов FWR (Full-Wave Rectifier). Дифференциальный усилитель сравнивает сигналы постоянного тока, которые пропорциональны амплитудам сигналов Lt и Rt. Его сигнал является управляющим для VCA. Сигнал центрального канала С получается путем сложения выровненных Lt и Rt.
Dolby Digital AC-3
Настройки многоканальной системы
С этим фрагментом данного материала вы могли столкнуться в статье «Домашняя студия на базе РС-2003. Hardware-рейтинг». Чтобы сохранить целостность раскрытия темы я позволю себе некоторое повторение. Причем оно позволит воспринять вам все наиболее полно.
На примере с Dolby Digital 5.1 мы можем рассмотреть основные вопросы по инсталляции акустических систем и аппаратного обеспечения для многоканальных систем.
Правильная расстановка акустических систем для Dolby 5.1
Dolby Surround 5.1 в развернутом виде для кинотеатров и больших помещений.