Úvod, zvukové formáty
Na jiné stránce jsem narazil na test, o který jsem se s vámi chtěl podělit. K tomu samozřejmě přispěl i autor původního testu. Úvod a popis zvukových formátů jsou převážně převzaty z tohoto článku od stevve. Jako zdroj jsem použil také příslušné články na Wikipedii.
Test porovnává zvukové stopy Dolby Digital (AC3), DTS a bezztrátové zvukové stopy. Účelem testu by bylo zjistit, jak velký je rozdíl mezi těmito kompresními metodami.
Než se pustím do podrobností o tom, jak se test provádí, udělejme si malou odbočku do světa domácího kina. Není špatný nápad získat nějaké znalosti o formátech, které testujeme.
Úvod
Všechen zvuk se přenáší jako analogové vlny, ale samozřejmě jej nelze takto uložit na digitální média, takže se musí vzorkovat a převést na digitální proud signálu. Toho lze dosáhnout vzorkováním analogového signálu v pravidelných, přiměřeně malých časových úsecích, aby se vytvořil proud signálu co nejpodobnější originálu. Teoreticky toto pravidlo říká, že aby se zabránilo ztrátám, měl by být vzorkovací signál zvolen s frekvencí alespoň dvakrát vyšší než původní signál. Je tedy vidět, že je možné implementovat vzorkování, které produkuje tak malé ztráty, že by bylo obtížné je změřit nebo slyšet.
Jednou z takových technik je LPCM (lineární pulzní kódová modulace), která je preferovanou technikou používanou v počítačích. Ukládá nekomprimovaný zvuk a obvykle se ukládá do formátu wav nebo aiff. Podle standardu CD Red Book se jedná o základní formu bezeztrátového kódování zvuku (používá se tedy nejen k pojmenování procesu, ale také k pojmenování kodeku). Je také součástí standardů DVD a BD a používá se ve standardu HDMI.
Pro výpočet bitové rychlosti zvukové stopy se používá jednoduchý vzorec:
Bitová hloubka * vzorkovací frekvence * počet kanálů = bitová rychlost
Příklad:
16bitů * 48 000 Hz * 6 kanálů = 4 608 000 bitů za sekundu = 4.6 Mb/s.
LPCM, šířka pásma a alternativy
LPCM může mít 8, 16, 20, 24 bitů na vzorek (bitů na vzorek) a podporuje 8 zvukových kanálů (7.1). Vzorkovací frekvence je obvykle 48 KHz (DVD), ale u zvukových CD je to 44,1 KHz, ale může být také 96 nebo 192 KHz a může dosáhnout maximální rychlosti 6,144 Mb/s na zvukový kanál. Většina DVD má rozlišení 16/48, ale většina BD přehrávačů může mít rozlišení až 24/48 a velmi drahé přehrávače mohou mít rozlišení 24/96. DVD-audio používá pro přehrávání formát 24/192.
Protože je LPCM nekomprimovaný formát, je poměrně náročný na prostor. Studia proto při vydávání BD převádějí master zvukové stopy z 24/48 na 16/48. Velká část disků vydaných s LPCM má LPCM v 16bitových zvukových stopách (z důvodu úspory místa) a to je omezení pro blízkou budoucnost kvůli požadavkům na šířku pásma a prostor.
Komprese je (také) řešením tohoto problému, ale záleží na tom, jak je zvuk komprimován. Pokud je požadována bezeztrátová komprese, nejsou všechny dosud používané metody (DTS-HD HR, DD+) vhodné. Společnosti Dolby a DTS nabízejí dvě řešení: TrueHD a DTS-HD MA. Díky těmto technikám můžete originální zvukovou stopu skutečně zazipovat, a protože zaručují zcela bezeztrátovou kompresi, bude zvuk extrahovaný přehrávačem nebo HDMI 1.3 odpovídat originálu na bitové úrovni. Výrobci tak ušetří místo a mohou zachovat 24bitový master zvuk.
TrueHD a DTS-HD MA se také liší bitovou rychlostí, ale obecně lze říci, že se vejdou do polovičního prostoru než LPCM, mají poloviční průměrnou bitovou rychlost a stejnou kvalitu.
O zvukových formátech
Dolby Digital a DTS
Dolby Digital je nejjednodušší zvukový formát z rodiny Dolby Digital, který dokáže pojmout šest různých kanálů. Při běžném použití má 5 kanálů v běžném zvukovém rozsahu (20 Hz – 20 000 Hz) (pravý přední, střední, levý přední, pravý prostorový a levý prostorový) a jeden kanál (20 Hz – 120 Hz ) pro subwoofer, který zajišťuje nízkofrekvenční efekty. Podporuje monofonní i stereofonní režimy. AC-3 má maximální vzorkovací frekvenci 48 KHz a maximální bitovou hloubku 16 bitů.
Existuje několik názvů těchto kódů
* Dolby Digital
* DD (zkratka pro Dolby Digital, často následovaná počtem kanálů; např. DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3). )
Maximální přenosová rychlost pro DD je 640 Kb/s, ale na DVD najdete pouze 448 Kb/s.
DTS používá stejnou konfiguraci kanálů jako Dolby Digital (i když je možná i konfigurace 6.1), ale s mnohem vyšší přenosovou rychlostí. Maximální datový tok je 1536 Kb/s, ačkoli kvůli nedostatku místa na disku DVD uvidíte v nejlepším případě jen polovinu. Maximální vzorkovací frekvence je 96 Khz a maximální bitová hloubka je stejná jako u DD (16 bitů).
TrueHD a DTS-HD MA
TrueHD se vyznačuje tím, že umí 24/96 na 8 kanálech nebo 192 Khz na 6 kanálech, s maximem 18 Mbit (v praxi je to kvůli kompresi pod 5 Mbit). Komprese je založena na technologii Meridian Lossless Packing (MLP). Standard Blu-Ray jej uvádí jako volitelný kodek, ale pokud je použit, vyžaduje kvůli starším přehrávačům samostatnou zvukovou stopu AC3 na disku. V dnešní době se to dělá tak, že se zvuk AC3 „zakóduje“ do zvukové stopy TrueHD, takže se při přehrávání jeví jako jedna zvuková stopa. Každé zařízení podporující TrueHD by samozřejmě mělo umět také downmixovat zvuk do 2 kanálů z více kanálů.
DTS-HD MA se vydal trochu jinou cestou, ale nyní je také součástí většiny přehrávačů. Jeho základem je DTS++ a následný DTS-HD, což jsou ztrátové kodeky, ale DTS-HD MA (Master Audio) je nyní bezztrátová komprese. Stručně řečeno, zvuková stopa se skládá ze dvou částí, jádra DTS a zbytkového proudu. Jádro DTS je bezeztrátové, „zbytkový proud“ obsahuje rozdíl mezi DTS a masterem. „Zbytkový proud“ je také MLP. Na jejich základě může přehrávač obnovit původní zvuk. Pokud bezztrátové přehrávání není možné, přehrávač dekóduje pouze jádro DTS.
Nezaměňujte metody TrueHD a DTS-HD, protože se zdají být podobné, ale jsou zcela odlišné:
– DTS-HD je založeno na interním ztrátovém jádru DTS a bezztrátový materiál je vypočítán na základě zbytkového proudu. Samotný „zbytkový proud“ nelze přehrát, protože je postaven na jádru DTS.
– v TrueHD není část MLP postavena na vložené stopě AC3. Obě hry lze hrát samostatně. Ačkoli na Blu-ray discích nenajdete „čistou“ stopu TrueHD pouze ve formátu MLP.
TrueHD a DTS-HD MA lze přenášet prostřednictvím výstupu HDMI 1.3, protože pro ně ve verzi 1.1 neexistuje vhodný protokol. LPCM lze přenášet přes rozhraní HDMI 1.1 i 1.3.
.