Introduktion, lydformater
Jeg faldt over en test på et andet websted, som jeg tænkte, at jeg ville dele med jer. Skaberen af den oprindelige test har naturligvis bidraget til dette. Indledningen og beskrivelsen af lydformaterne er for det meste taget fra denne artikel af stevve. Jeg har også brugt relevante Wikipedia-artikler som kilder.
Testen sammenligner Dolby Digital (AC3), DTS og lossless-lydspor. Formålet med testen er at se, hvor stor forskel der er mellem disse kompressionsmetoder.
Hvor jeg går i detaljer med, hvordan testen udføres, skal vi tage en lille omvej ind i hjemmebiografens verden. Det er ikke nogen dårlig idé at få et vist kendskab til de formater, vi tester.
Indledning
Al lyd transmitteres som analoge bølger, men den kan naturligvis ikke lagres på digitale medier på denne måde, så den skal samples og konverteres til en digital signalstrøm. Dette kan gøres ved at sampling af det analoge signal i regelmæssige, passende små tidsskiver for at frembringe en signalstrøm så tæt som muligt på det originale signal. I teorien siger reglen, at for at undgå tab skal samplingssignalet vælges med en frekvens, der er mindst dobbelt så høj som det oprindelige signal. Det kan derfor ses, at det er muligt at implementere sampling, der giver et så lille tab, at det ville være svært at måle eller høre det selv.
En sådan teknik er LPCM (Linear Pulse Code Modulation), som er den foretrukne teknik, der anvendes på pc’er. Den lagrer ukomprimeret lyd og er normalt i wav- eller aiff-format. Ifølge CD Red Book-standarden er det den grundlæggende form for tabsfri lydkodning (så det bruges ikke kun til at navngive processen, men også til at navngive codec’et). Det er også en del af DVD- og BD-standarderne og bruges i HDMI-standarden.
En simpel formel bruges til at beregne bitraten for et lydspor:
Bitdybde * samplingfrekvens * antal kanaler = bitrate
Eksempel:
16bits * 48.000Hz * 6 kanaler = 4.608.000 bits pr. sekund = 4.6 Mbps.
LPCM, båndbredde og alternativer
LPCM kan være 8, 16, 20, 20, 24 bit pr. prøve (bit pr. prøve) og understøtter 8 lydkanaler (7.1). Samplingfrekvensen er normalt 48 KHz (DVD), men for lyd-cd’er er den 44,1 KHz, men den kan også være 96 eller 192 KHz og kan nå en maksimal hastighed på 6,144 Mbps pr. lydkanal. De fleste dvd’er er 16/48, men de fleste BD-afspillere kan være helt op til 24/48, og meget dyre afspillere kan være 24/96. DVD-audio bruger 24/192 til afspilning.
Da LPCM er et ukomprimeret format, er det ret pladskrævende. Studios konverterer derfor master-lydspor fra 24/48 til 16/48, når de udgiver BD. En stor del af de diske, der udgives med LPCM, har LPCM i 16-bit lydspor (af pladshensyn), og dette er en begrænsning i den nærmeste fremtid på grund af båndbredde- og pladskrav.
Komprimering er (også) en løsning på dette problem, men det er ikke ligegyldigt, hvordan lyden er komprimeret. Hvis der kræves tabsfri komprimering, er det ikke alle de hidtil anvendte metoder (DTS-HD HR, DD+), der er egnede. Dolby og DTS tilbyder to løsninger: TrueHD og DTS-HD MA. Med disse teknikker kan du faktisk lynlåse det originale lydspor, og da de garanterer fuldstændig tabsfri komprimering, vil den lyd, der udtrækkes af afspilleren eller HDMI 1.3, svare til den originale lyd på bitniveau. Dette sparer plads for producenterne og giver dem mulighed for at bevare 24-bit masterlyd.
TrueHD og DTS-HD MA varierer også i bitrate, men generelt kan de passe på halvdelen af pladsen som LPCM, med halvdelen af den gennemsnitlige bitrate og med den samme kvalitet.
Om lydformater
Dolby Digital og DTS
Dolby Digital er det enkleste lydformat i Dolby Digital-familien, der kan indeholde seks forskellige kanaler. Ved almindelig brug har den 5 kanaler i det normale lydområde (20 Hz – 20.000 Hz) (højre front, center, venstre front, højre surround og venstre surround) og en kanal (20 Hz – 120 Hz ) til subwooferen, som giver lavfrekvente effekter. Den understøtter både mono- og stereo-tilstande. AC-3 har en maksimal samplingfrekvens på 48 KHz og en maksimal bitdybde på 16 bit.
Der er flere navne for disse koder
* Dolby Digital
* DD (forkortelse for Dolby Digital, ofte efterfulgt af antallet af kanaler; f.eks. DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
Den maksimale bitrate for DD er 640 Kb/s, men på dvd’er finder du kun lydspor med 448 Kb/s.
DTS bruger den samme kanalkonfiguration som Dolby Digital (selv om en 6.1-konfiguration også er mulig), men med en meget højere bitrate. Den maksimale bitrate er 1536 Kb/s, men pladsproblemer på dvd’er betyder, at du i bedste fald kun vil se det halve. Den maksimale samplingfrekvens er 96 Khz, og den maksimale bitdybde er den samme som DD (16 bit).
TrueHD og DTS-HD MA
TrueHD er kendetegnet ved at kunne lave 24/96 på 8 kanaler eller 192 Khz på 6 kanaler, med et maksimum på 18 Mbit (i praksis er det under 5 Mbit på grund af komprimering). Komprimeringen er baseret på Meridian Lossless Packing (MLP). Blu-Ray-standarden angiver det som et valgfrit codec, men når det bruges, kræver det et separat AC3-lydspor på disken på grund af ældre afspillere. I dag gøres dette ved at “kode” AC3-lydsporet ind i TrueHD-lydsporet, således at de to lydspor ser ud til at være ét lydspor, når de afspilles. Selvfølgelig bør enhver TrueHD-kompatibel enhed også kunne downmixe lyden til 2 kanaler fra flere kanaler.
DTS-HD MA har taget en lidt anden vej, men er nu også en del af de fleste afspillere. Grundlaget er DTS++ og det efterfølgende DTS-HD, som er tabsgivende codecs, men DTS-HD MA (Master Audio) er nu tabsfri komprimering. Kort fortalt består lydsporet af to dele, en DTS-kerne og en residual stream. DTS-kernen er tabsfri, og “residual stream” indeholder forskellen mellem DTS og master. “Reststrømmen” er også MLP. Baseret på de to kan afspilleren gendanne den oprindelige lyd. Hvis tabsfri afspilning ikke er mulig, dekoder afspilleren kun DTS-kernen.
Forveksl ikke TrueHD- og DTS-HD-metoderne, for de ligner hinanden, men de er helt forskellige:
– DTS-HD er baseret på en intern tabsfri DTS-kerne, og det tabsfri materiale beregnes på grundlag af en reststrøm. “Reststrømmen” alene kan ikke afspilles, da den er bygget på DTS-kernen.
– i TrueHD er MLP-delen ikke bygget på det indlejrede AC3-spor. Begge kan spilles hver for sig. Selv om du ikke finder et “rent” MLP-only TrueHD-spor på Blu-rays.
TrueHD og DTS-HD MA kan overføres via HDMI 1.3-udgang, fordi der ikke er en ordentlig protokol for dem i version 1.1. LPCM kan overføres via både 1.1 og 1.3 HDMI-grænseflader.