Introduction, formats sonores
Je suis tombé sur un test sur un autre site, que j’ai pensé partager avec vous. Bien sûr, le créateur du test original y a contribué. L’introduction et la description des formats sonores sont en grande partie tirées de cet article de stevve. J’ai également utilisé les articles pertinents de Wikipedia comme sources.
Le test comparera les pistes audio Dolby Digital (AC3), DTS et sans perte. Le but de ce test serait de voir quelle différence il y a entre ces méthodes de compression.
Avant de rentrer dans les détails de la réalisation du test, faisons un petit détour par le monde du home cinéma. Ce n’est pas une mauvaise idée d’avoir quelques connaissances sur les formats que nous testons.
Introduction
Tout son est transmis sous forme d’ondes analogiques, mais bien sûr il ne peut pas être stocké sur un support numérique de cette façon, il doit donc être échantillonné et converti en un flux de signaux numériques. Cela peut se faire en échantillonnant le signal analogique dans des tranches de temps régulières et suffisamment petites pour produire un flux de signaux aussi proche que possible de l’original. En théorie, la règle stipule que pour éviter les pertes, le signal d’échantillonnage doit être choisi avec une fréquence au moins deux fois plus élevée que le signal original. On voit donc qu’il est possible de mettre en œuvre un échantillonnage qui produit une perte si faible qu’il serait difficile de la mesurer ou de l’entendre soi-même.
Une de ces techniques est la LPCM (Linear Pulse Code Modulation), qui est la technique préférée utilisée sur les PC. Il stocke des données audio non comprimées et est généralement mis au format wav ou aiff. Selon la norme CD Red Book, il s’agit de la forme de base du codage audio sans perte (il est donc utilisé non seulement pour nommer le processus, mais aussi pour nommer le codec). Il fait également partie des normes DVD et BD et est utilisé dans la norme HDMI.
Une formule simple est utilisée pour calculer le débit binaire d’une piste audio:
Profondeur de bits * taux d’échantillonnage * nombre de canaux = débit binaire
Exemple:
16bits * 48 000Hz * 6 canaux = 4 608 000 bits par seconde = 4.6Mbps.
LPCM, bande passante et alternatives
LPCM peut être de 8, 16, 20, 24 bits par échantillon (bits par échantillon) et supporte 8 canaux audio (7.1). La fréquence d’échantillonnage est généralement de 48 KHz (DVD), mais pour les CD audio, elle est de 44,1 KHz, mais peut aussi être de 96 ou 192 KHz et atteindre un taux maximal de 6,144 Mbps par canal audio. La plupart des DVD sont en 16/48, mais la plupart des lecteurs de BD peuvent aller jusqu’à 24/48 et les lecteurs très chers peuvent être en 24/96. Le DVD-audio utilise le 24/192 pour la lecture.
Comme le LPCM est un format non compressé, il est assez gourmand en espace. Les studios convertissent donc les pistes audio principales de 24/48 à 16/48 lors de la sortie des BD. Une grande partie des disques sortis avec le LPCM ont le LPCM dans des pistes audio 16 bits (pour des raisons d’économie d’espace) et c’est une limitation pour le futur proche en raison des besoins en bande passante et en espace.
La compression est (aussi) une solution à ce problème, mais la façon dont l’audio est compressé importe. Si une compression sans perte est requise, toutes les méthodes utilisées jusqu’à présent (DTS-HD HR, DD+) ne conviennent pas. Dolby et DTS proposent deux solutions : Ces techniques permettent de compresser la bande sonore originale et, comme elles garantissent une compression sans perte, le son extrait par le lecteur ou la HDMI 1.3 correspondra à l’original au niveau des bits. Cela permet aux fabricants de gagner de l’espace et de conserver l’audio maître 24 bits.
Le TrueHD et le DTS-HD MA varient également en termes de débit binaire, mais en général, ils peuvent tenir dans la moitié de l’espace que le LPCM, avec un débit binaire moyen deux fois moins élevé, et avec la même qualité.
A propos des formats audio
Dolby Digital et DTS
Dolby Digital est le format audio le plus simple de la famille Dolby Digital, capable de contenir six canaux différents. En utilisation générale, il dispose de 5 canaux dans la gamme sonore normale (20 Hz – 20 000 Hz) (avant droit, centre, avant gauche, surround droit et surround gauche) et d’un canal (20 Hz – 120 Hz ) pour le caisson de basse, qui fournit des effets de basse fréquence. Il prend en charge les modes mono et stéréo. L’AC-3 a une fréquence d’échantillonnage maximale de 48 KHz et une profondeur de bits maximale de 16 bits.
Il existe plusieurs noms pour ces codes
* Dolby Digital
* DD (abréviation de Dolby Digital, souvent suivie du nombre de canaux ; par exemple DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
Le débit binaire maximum pour DD est de 640 Kb/s, mais sur les DVD, vous ne trouverez que des pistes audio de 448 Kb/s.
DTS utilise la même configuration de canaux que Dolby Digital (bien qu’une configuration 6.1 soit possible), mais avec un débit binaire beaucoup plus élevé. Le débit binaire maximum est de 1536 Kb/s, bien que les contraintes d’espace sur les DVD signifient que vous ne verrez au mieux que la moitié de ce chiffre. La fréquence d’échantillonnage maximale est de 96 Khz, et la profondeur de bit maximale est la même que celle du DD (16 bits).
TrueHD et DTS-HD MA
TrueHD se caractérise par le fait de pouvoir faire du 24/96 sur 8 canaux ou du 192Khz sur 6 canaux, avec un maximum de 18Mbit (en pratique, il est inférieur à 5Mbit à cause de la compression). La compression est basée sur le Meridian Lossless Packing (MLP). La norme Blu-Ray le spécifie comme un codec optionnel, mais lorsqu’il est utilisé, il nécessite une piste audio AC3 séparée sur le disque en raison des anciens lecteurs. Aujourd’hui, cela se fait en « encodant » l’AC3 dans la piste audio TrueHD, de sorte que les deux semblent être une seule piste audio lors de la lecture. Bien sûr, tout appareil compatible TrueHD devrait également être capable de downmixer l’audio en 2 canaux à partir de plusieurs canaux.
DTS-HD MA a pris un chemin légèrement différent, mais fait désormais partie de la plupart des lecteurs. Ses bases sont le DTS++ et le DTS-HD ultérieur, qui sont des codecs avec perte, mais le DTS-HD MA (Master Audio) est désormais une compression sans perte. En résumé, la piste audio est constituée de deux parties, un noyau DTS et un flux résiduel. Le noyau DTS est sans perte, le « flux résiduel » contient la différence entre le DTS et le master. Le « flux résiduel » est également MLP. Sur la base des deux, le lecteur peut restaurer le son original. Si la lecture sans perte n’est pas possible, le lecteur décode uniquement le noyau DTS.
Ne confondez pas les méthodes TrueHD et DTS-HD, car elles semblent similaires, mais elles sont complètement différentes :
– DTS-HD est basé sur un noyau DTS interne avec perte, et le matériel sans perte est calculé sur la base d’un flux résiduel. Le « flux résiduel » seul ne peut être lu, car il est construit sur le noyau DTS.
– en TrueHD, la partie MLP n’est pas construite sur la piste AC3 embarquée. Les deux peuvent être joués seuls. Bien que vous ne trouverez pas de piste TrueHD « pure » uniquement MLP sur les Blu-ray.
La TrueHD et le DTS-HD MA peuvent être transmis via la sortie HDMI 1.3 car il n’existe pas de protocole approprié pour eux dans la version 1.1. Le LPCM peut être transmis sur les interfaces HDMI 1.1 et 1.3.
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