Introducción, formatos de sonido
Me encontré con una prueba en otro sitio, que pensé en compartir con ustedes. Por supuesto, el creador de la prueba original contribuyó a ello. La introducción y la descripción de los formatos de sonido están tomadas en su mayoría de este artículo de stevve. También he utilizado artículos relevantes de Wikipedia como fuentes.
La prueba comparará pistas de audio Dolby Digital (AC3), DTS y sin pérdidas. El propósito de la prueba sería ver cuánta diferencia hay entre estos métodos de compresión.
Antes de entrar en los detalles de cómo se realiza la prueba, vamos a dar un pequeño rodeo por el mundo del cine en casa. No es mala idea conocer un poco los formatos que vamos a probar.
Introducción
Todo el sonido se transmite como ondas analógicas, pero, por supuesto, no puede almacenarse en soportes digitales de esta forma, por lo que hay que convertirlo en un flujo de señal digital mediante el muestreo. Esto puede hacerse muestreando la señal analógica en cortes de tiempo regulares y convenientemente pequeños para producir un flujo de señal lo más cercano posible al original. En teoría, la regla establece que para evitar pérdidas, la señal de muestreo debe elegirse con una frecuencia al menos dos veces mayor que la señal original. Por lo tanto, se puede ver que es posible implementar un muestreo que produzca una pérdida tan pequeña que sería difícil medirla o escucharla nosotros mismos.
Una de estas técnicas es LPCM (Linear Pulse Code Modulation), que es la técnica preferida utilizada en los PC. Almacena el audio sin comprimir y suele ponerse en formato wav o aiff. Según la norma CD Red Book, es la forma básica de codificación de audio sin pérdidas (por lo que se utiliza no sólo para nombrar el proceso, sino también para nombrar el códec). También forma parte de las normas DVD y BD y se utiliza en la norma HDMI.
Se utiliza una fórmula sencilla para calcular la tasa de bits de una pista de audio:
Profundidad de bits * tasa de muestreo * número de canales = tasa de bits
Ejemplo:
16bits * 48.000Hz * 6 canales = 4.608.000 bits por segundo = 4.6Mbps.
LPCM, ancho de banda y alternativas
LPCM puede ser de 8, 16, 20, 24 bits por muestra (bits por muestra) y soporta 8 canales de audio (7.1). La frecuencia de muestreo suele ser de 48 KHz (DVD), pero en el caso de los CD de audio es de 44,1 KHz, aunque también puede ser de 96 o 192 KHz y puede alcanzar una tasa máxima de 6,144Mbps por canal de audio. La mayoría de los DVD son de 16/48, pero la mayoría de los reproductores de BD pueden llegar a 24/48 y los reproductores muy caros pueden ser de 24/96. El DVD-audio utiliza 24/192 para la reproducción.
Como el LPCM es un formato sin comprimir, ocupa bastante espacio. Por ello, los estudios convierten las pistas de audio maestras de 24/48 a 16/48 cuando lanzan el BD. Una gran proporción de los discos editados con LPCM tienen el LPCM en pistas de audio de 16 bits (por razones de ahorro de espacio) y esto es una limitación para el futuro próximo debido a los requisitos de ancho de banda y espacio.
La compresión es (también) una solución a este problema, pero importa cómo se comprime el audio. Si se requiere una compresión sin pérdidas, no todos los métodos utilizados hasta ahora (DTS-HD HR, DD+) son adecuados. Dolby y DTS ofrecen dos soluciones: TrueHD y DTS-HD MA. Con estas técnicas, se puede realmente comprimir la banda sonora original y, dado que garantizan una compresión completamente sin pérdidas, el sonido extraído por el reproductor o el HDMI 1.3 coincidirá con el original a nivel de bits. Esto ahorra espacio a los fabricantes y les permite conservar el audio maestro de 24 bits.
TrueHD y DTS-HD MA también varían en cuanto a la tasa de bits, pero en general pueden caber en la mitad de espacio que LPCM, con la mitad de la tasa de bits media y con la misma calidad.
Sobre los formatos de audio
Dolby Digital y DTS
Dolby Digital es el formato de audio más sencillo de la familia Dolby Digital, capaz de albergar seis canales diferentes. En general, tiene 5 canales en la gama de sonido normal (20 Hz – 20.000 Hz) (frontal derecho, central, frontal izquierdo, surround derecho y surround izquierdo) y un canal (20 Hz – 120 Hz ) para el subwoofer, que proporciona efectos de baja frecuencia. Admite los modos mono y estéreo. AC-3 tiene una frecuencia de muestreo máxima de 48 KHz y una profundidad de bits máxima de 16 bits.
Hay varios nombres para estos códigos
* Dolby Digital
* DD (abreviatura de Dolby Digital, a menudo seguida del número de canales; por ejemplo, DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
La tasa de bits máxima para DD es de 640 Kb/s, pero en el DVD sólo encontrará pistas de audio de 448 Kb/s.
DTS utiliza la misma configuración de canales que Dolby Digital (aunque también es posible una configuración 6.1), pero con una tasa de bits mucho mayor. La tasa de bits máxima es de 1536 Kb/s, aunque las limitaciones de espacio de los DVD hacen que, en el mejor de los casos, sólo se vea la mitad. La frecuencia de muestreo máxima es de 96 Khz, y la profundidad de bits máxima es la misma que la de DD (16 bits).
TrueHD y DTS-HD MA
TrueHD se caracteriza por poder hacer 24/96 en 8 canales o 192Khz en 6 canales, con un máximo de 18Mbit (en la práctica está por debajo de 5Mbit debido a la compresión). La compresión se basa en el empaquetado sin pérdidas Meridian (MLP). El estándar Blu-Ray lo especifica como un códec opcional, pero cuando se utiliza requiere una pista de audio AC3 separada en el disco debido a los reproductores más antiguos. Hoy en día esto se hace «codificando» el AC3 en la banda sonora TrueHD, de modo que cuando se reproducen los dos parecen ser una sola banda sonora. Por supuesto, cualquier dispositivo compatible con TrueHD también debería ser capaz de hacer un downmix del audio en 2 canales a partir de varios canales.
DTS-HD MA ha tomado un camino ligeramente diferente, pero ahora también forma parte de la mayoría de los reproductores. Sus fundamentos son DTS++ y el posterior DTS-HD, que son códecs con pérdidas, pero DTS-HD MA (Master Audio) es ahora una compresión sin pérdidas. En pocas palabras, la pista de audio se compone de dos partes, un núcleo DTS y un flujo residual. El núcleo DTS no tiene pérdidas, el «flujo residual» contiene la diferencia entre el DTS y el maestro. El «flujo residual» también es MLP. Basándose en los dos, el reproductor puede restaurar el sonido original. Si no es posible la reproducción sin pérdidas, el reproductor sólo descodifica el núcleo DTS.
No confunda los métodos TrueHD y DTS-HD, porque parecen similares, pero son completamente diferentes:
– DTS-HD se basa en un núcleo DTS interno con pérdidas, y el material sin pérdidas se calcula en base a un flujo residual. El «flujo residual» por sí solo no se puede reproducir, ya que está construido sobre el núcleo DTS.
– en TrueHD, la parte MLP no está construida sobre la pista AC3 incrustada. Ambos se pueden jugar solos. Aunque no encontrará una pista TrueHD «pura» sólo MLP en los Blu-rays.
TrueHD y DTS-HD MA pueden transmitirse a través de la salida HDMI 1.3 porque no hay un protocolo adecuado para ellos en la versión 1.1. LPCM puede transmitirse a través de las interfaces HDMI 1.1 y 1.3.