Esittely, ääniformaatit
Löysin eräällä toisella sivustolla testin, jonka ajattelin jakaa kanssanne. Alkuperäisen testin tekijä vaikutti tietysti osaltaan tähän. Johdanto ja ääniformaattien kuvaus on suurimmaksi osaksi otettu tästä stevven artikkelista. Olen myös käyttänyt lähteinä asiaankuuluvia Wikipedia-artikkeleita.
Testissä vertaillaan Dolby Digital (AC3), DTS ja häviöttömiä ääniraitoja. Testin tarkoituksena on selvittää, kuinka suuri ero näiden puristusmenetelmien välillä on.
Ennen kuin menen yksityiskohtiin siitä, miten testi suoritetaan, tehdään pieni kiertoajelu kotiteattereiden maailmaan. Ei ole huono idea hankkia jonkin verran tietoa testaamistamme formaateista.
Esittely
Kaikki ääni lähetetään analogisina aaltoina, mutta sitä ei tietenkään voi tallentaa digitaaliselle tietovälineelle tällä tavoin, joten se on muunnettava digitaaliseksi signaalivirraksi näytteenoton avulla. Tämä voidaan tehdä ottamalla analogisesta signaalista näytteitä säännöllisin, sopivan pienin aikaviipalein, jotta saadaan mahdollisimman lähellä alkuperäistä oleva signaalivirta. Teoriassa sääntö sanoo, että häviöiden välttämiseksi näytteenottosignaalin taajuus on valittava vähintään kaksi kertaa alkuperäistä signaalia suuremmaksi. Näin ollen voidaan nähdä, että on mahdollista toteuttaa näytteenotto, joka tuottaa niin pienen häviön, että sitä on vaikea mitata tai kuulla itse.
Yksi tällaiseksi tekniikaksi on valittu LPCM (Linear Pulse Code Modulation), joka on suositeltava tekniikka tietokoneissa. Se tallentaa pakkaamatonta ääntä ja on yleensä wav- tai aiff-muodossa. CD Red Book -standardin mukaan se on häviöttömän äänikoodauksen perusmuoto (joten sitä käytetään paitsi prosessin myös koodekin nimeämiseen). Se on myös osa DVD- ja BD-standardeja ja sitä käytetään HDMI-standardissa.
Audioraidan bittinopeuden laskemiseen käytetään yksinkertaista kaavaa:
Bittisyvyys * näytteenottotaajuus * kanavien määrä = bittinopeus
Esimerkki:
16 bittiä * 48 000Hz * 6 kanavaa = 4 608 000 bittiä sekunnissa = 4.6Mbps.
LPCM, kaistanleveys ja vaihtoehdot
LPCM voi olla 8, 16, 20, 24 bittiä näytettä kohti (bittiä näytettä kohti) ja tukee 8 äänikanavaa (7.1). Näytteenottotaajuus on yleensä 48 KHz (DVD), mutta ääni-CD-levyjen näytteenottotaajuus on 44,1 KHz, mutta se voi olla myös 96 tai 192 KHz, ja enimmäisnäytteenottotaajuus voi olla 6,144 Mbps äänikanavaa kohti. Useimmat DVD-levyt ovat 16/48, mutta useimmat BD-soittimet voivat olla jopa 24/48 ja erittäin kalliit soittimet 24/96. DVD-audio käyttää toistoon 24/192:ta.
Koska LPCM on pakkaamaton formaatti, se on melko tilaa vievä. Siksi studiot muuttavat master-ääniraidat 24/48:sta 16/48:aan, kun ne julkaisevat BD-levyjä. Suuressa osassa LPCM:llä julkaistuista levyistä LPCM on 16-bittisissä ääniraidoissa (tilan säästösyistä), ja tämä on lähitulevaisuuden rajoitus kaistanleveys- ja tilavaatimusten vuoksi.
Pakkaus on (myös) ratkaisu tähän ongelmaan, mutta sillä on merkitystä, miten ääni on pakattu. Jos tarvitaan häviötöntä pakkausta, kaikki tähän mennessä käytetyt menetelmät (DTS-HD HR, DD+) eivät sovellu. Dolby ja DTS tarjoavat kaksi ratkaisua: TrueHD ja DTS-HD MA. Näiden tekniikoiden avulla voit itse asiassa zipata alkuperäisen ääniraidan, ja koska ne takaavat täysin häviöttömän pakkauksen, soittimen tai HDMI 1.3:n poimima ääni vastaa alkuperäistä bittitasolla. Tämä säästää valmistajien tilaa ja mahdollistaa 24-bittisen master-äänen säilyttämisen.
TrueHD ja DTS-HD MA vaihtelevat myös bittinopeuden suhteen, mutta yleisesti ottaen ne mahtuvat puolet pienempään tilaan kuin LPCM, puolet pienemmällä keskimääräisellä bittinopeudella ja samalla laadulla.
Tietoa ääniformaateista
Dolby Digital ja DTS
Dolby Digital on Dolby Digital -perheen yksinkertaisin ääniformaatti, johon mahtuu kuusi eri kanavaa. Yleiskäytössä siinä on 5 kanavaa normaalilla äänialueella (20 Hz – 20 000 Hz) (oikea etuosa, keskiosa, vasen etuosa, oikea surround ja vasen surround) ja yksi kanava (20 Hz – 120 Hz ) subwooferia varten, joka tuottaa matalien taajuuksien tehosteita. Se tukee sekä mono- että stereotiloja. AC-3:n suurin näytteenottotaajuus on 48 KHz ja suurin bittisyvyys 16 bittiä.
Näille koodeille on useita nimityksiä
* Dolby Digital
* DD (lyhenne sanoista Dolby Digital, jota usein seuraa kanavien lukumäärä; esim. DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
DTS:n suurin bittinopeus on 640 Kb/s, mutta DVD-levyillä on vain 448 Kb/s:n ääniraitoja.
DTS käyttää samaa kanavakokoonpanoa kuin Dolby Digital (vaikkakin myös 6.1-kokoonpano on mahdollinen), mutta paljon suuremmalla bittinopeudella. Maksimibittinopeus on 1536 Kb/s, mutta DVD-levyjen tilanpuutteen vuoksi näet parhaimmillaan vain puolet tästä. Suurin näytteenottotaajuus on 96 Khz, ja suurin bittisyvyys on sama kuin DD:llä (16 bittiä).
TrueHD ja DTS-HD MA
TrueHD:lle on ominaista se, että se voi tehdä 24/96 kahdeksalla kanavalla tai 192 Khz kuudella kanavalla, ja sen bittisyvyys on maksimissaan 18 Mbittia (käytännössä se jää alle 5 Mbittin pakkauksen vuoksi). Pakkaus perustuu Meridian Lossless Packing (MLP) -menetelmään. Blu-Ray-standardi määrittelee sen valinnaiseksi koodekiksi, mutta kun sitä käytetään, se vaatii erillisen AC3-ääniraidan levylle vanhojen soittimien takia. Nykyään tämä tehdään ”koodaamalla” AC3-ääniraita TrueHD-ääniraitaan, jolloin nämä kaksi näyttävät olevan yksi ääniraita toistettaessa. Toki minkä tahansa TrueHD:tä osaavan laitteen pitäisi pystyä myös downmixaamaan ääni 2-kanavaiseksi useammasta kanavasta.
DTS-HD MA on kulkenut hieman erilaista polkua, mutta kuuluu nykyään myös useimpiin soittimiin. Sen perusteet ovat DTS++ ja sitä seurannut DTS-HD, jotka ovat häviöllisiä koodekkeja, mutta DTS-HD MA (Master Audio) on nykyään häviötön pakkaus. Lyhyesti sanottuna ääniraita koostuu kahdesta osasta, DTS-ytimestä ja jäännösvirrasta. DTS-ydin on häviötön, ”jäännösvirta” sisältää DTS:n ja masterin välisen eron. ”Jäännösvirta” on myös MLP. Näiden kahden perusteella soitin voi palauttaa alkuperäisen äänen. Jos häviötön toisto ei ole mahdollista, soitin dekoodaa vain DTS-ytimen.
Älä sekoita TrueHD- ja DTS-HD-menetelmiä keskenään, sillä ne näyttävät samankaltaisilta, mutta ovat täysin erilaisia:
– DTS-HD perustuu sisäiseen häviölliseen DTS-ytimeen, ja häviötön materiaali lasketaan jäännösvirran perusteella. Pelkkää ”jäännösvirtaa” ei voi toistaa, koska se on rakennettu DTS:n ytimen päälle.
– TrueHD:ssä MLP-osaa ei ole rakennettu upotetun AC3-raidan päälle. Molempia voi pelata yksinään. Vaikka Blu-ray-levyiltä ei löydykään ”puhdasta” MLP-only TrueHD-raitaa.
TrueHD ja DTS-HD MA voidaan lähettää HDMI 1.3 -ulostulon kautta, koska versiossa 1.1 niille ei ole asianmukaista protokollaa. LPCM voidaan lähettää sekä 1.1- että 1.3-HDMI-liitännän kautta.