Introduzione, formati audio
Ho trovato un test su un altro sito, che ho pensato di condividere con voi. Naturalmente il creatore del test originale ha contribuito a questo. L’introduzione e la descrizione dei formati sonori sono in gran parte prese da questo articolo di stevve. Ho anche usato articoli rilevanti di Wikipedia come fonti.
Il test confronterà tracce audio Dolby Digital (AC3), DTS e lossless. Lo scopo del test sarebbe quello di vedere quanta differenza c’è tra questi metodi di compressione.
Prima di entrare nei dettagli di come si svolge il test, facciamo una piccola deviazione nel mondo dell’home cinema. Non è una cattiva idea avere qualche conoscenza dei formati che stiamo testando.
Introduzione
Tutti i suoni sono trasmessi come onde analogiche, ma naturalmente non possono essere memorizzati su supporti digitali in questo modo, quindi devono essere campionati e convertiti in un flusso di segnale digitale. Questo può essere fatto campionando il segnale analogico in fette di tempo regolari e sufficientemente piccole per produrre un flusso di segnale il più vicino possibile all’originale. In teoria, la regola afferma che per evitare perdite, il segnale di campionamento dovrebbe essere scelto con una frequenza almeno doppia rispetto al segnale originale. Si può quindi vedere che è possibile implementare un campionamento che produce una perdita così piccola che sarebbe difficile misurarla o sentirla da soli.
Una di queste tecniche è la LPCM (Linear Pulse Code Modulation), che è la tecnica preferita usata sui PC. Memorizza l’audio non compresso e di solito è messo in formato wav o aiff. Secondo lo standard CD Red Book, è la forma di base della codifica audio lossless (quindi è usato non solo per nominare il processo, ma anche per nominare il codec). Fa anche parte degli standard DVD e BD ed è usato nello standard HDMI.
Si usa una semplice formula per calcolare il bit rate di una traccia audio:
Profondità di bit * frequenza di campionamento * numero di canali = bit rate
Esempio:
16 bit * 48.000Hz * 6 canali = 4.608.000 bit al secondo = 4.6Mbps.
LPCM, larghezza di banda e alternative
LPCM può essere 8, 16, 20, 24 bit per campione (bit per campione) e supporta 8 canali audio (7.1). La frequenza di campionamento è di solito 48 KHz (DVD), ma per i CD audio è 44.1 KHz, ma può essere anche 96 o 192 KHz e può raggiungere una velocità massima di 6.144Mbps per canale audio. La maggior parte dei DVD sono 16/48, ma la maggior parte dei lettori BD può arrivare a 24/48 e i lettori molto costosi possono essere 24/96. DVD-audio usa 24/192 per la riproduzione.
Siccome LPCM è un formato non compresso, è abbastanza ingombrante. Gli studios convertono quindi le tracce audio master da 24/48 a 16/48 quando pubblicano BD. Una gran parte dei dischi rilasciati con LPCM ha l’LPCM in tracce audio a 16 bit (per ragioni di risparmio di spazio) e questa è una limitazione per il prossimo futuro a causa dei requisiti di larghezza di banda e di spazio.
La compressione è (anche) una soluzione a questo problema, ma importa come l’audio è compresso. Se è richiesta una compressione senza perdite, non tutti i metodi usati finora (DTS-HD HR, DD+) sono adatti. Dolby e DTS offrono due soluzioni: TrueHD e DTS-HD MA. Con queste tecniche, si può effettivamente zippare la colonna sonora originale e, poiché garantiscono una compressione completamente senza perdite, il suono estratto dal lettore o dall’HDMI 1.3 corrisponderà all’originale a livello di bit. Questo risparmia spazio per i produttori e permette loro di mantenere l’audio master a 24 bit.
TrueHD e DTS-HD MA variano anche nel bit rate, ma in generale possono stare nella metà dello spazio come LPCM, con metà del bit rate medio, e con la stessa qualità.
Sui formati audio
Dolby Digital e DTS
Dolby Digital è il formato audio più semplice della famiglia Dolby Digital, capace di contenere sei canali diversi. In generale, ha 5 canali nella gamma sonora normale (20 Hz – 20.000 Hz) (anteriore destro, centrale, anteriore sinistro, surround destro e surround sinistro) e un canale (20 Hz – 120 Hz) per il subwoofer, che fornisce effetti a bassa frequenza. Supporta entrambe le modalità mono e stereo. AC-3 ha una frequenza di campionamento massima di 48 KHz e una profondità di bit massima di 16 bit.
Ci sono diversi nomi per questi codici
* Dolby Digital
* DD (abbreviazione di Dolby Digital, spesso seguita dal numero di canali; ad esempio DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
Il bit rate massimo per il DD è di 640 Kb/s, ma sul DVD si trovano solo tracce audio da 448 Kb/s.
Il DTS usa la stessa configurazione di canali del Dolby Digital (anche se è possibile una configurazione 6.1), ma con un bit rate molto più alto. Il bitrate massimo è di 1536 Kb/s, anche se i vincoli di spazio sui DVD significano che al massimo ne vedrete solo la metà. La massima frequenza di campionamento è di 96 Khz, e la massima profondità di bit è la stessa del DD (16 bit).
TrueHD e DTS-HD MA
TrueHD si caratterizza per poter fare 24/96 su 8 canali o 192Khz su 6 canali, con un massimo di 18Mbit (in pratica è sotto i 5Mbit a causa della compressione). La compressione è basata su Meridian Lossless Packing (MLP). Lo standard Blu-Ray lo specifica come codec opzionale, ma quando viene usato richiede una traccia audio AC3 separata sul disco a causa dei vecchi lettori. Al giorno d’oggi questo viene fatto “codificando” l’AC3 nella colonna sonora TrueHD, in modo che quando vengono riprodotti i due sembrano essere una sola colonna sonora. Naturalmente, qualsiasi dispositivo con capacità TrueHD dovrebbe anche essere in grado di downmixare l’audio in 2 canali da più canali.
DTS-HD MA ha preso una strada leggermente diversa, ma ora è anche parte della maggior parte dei lettori. Le sue basi sono DTS++ e il successivo DTS-HD, che sono codec con perdita, ma DTS-HD MA (Master Audio) è ora una compressione senza perdita. In poche parole, la traccia audio è composta da due parti, un nucleo DTS e un flusso residuo. Il nucleo DTS è senza perdita, il “flusso residuo” contiene la differenza tra DTS e master. Il “flusso residuo” è anche MLP. Sulla base dei due, il lettore può ripristinare il suono originale. Se la riproduzione lossless non è possibile, il lettore decodifica solo il nucleo DTS.
Non confondere i metodi TrueHD e DTS-HD, perché sembrano simili, ma sono completamente diversi:
– DTS-HD è basato su un nucleo DTS interno lossy, e il materiale lossless è calcolato sulla base di un flusso residuo. Il “flusso residuo” da solo non può essere riprodotto, poiché è costruito sul nucleo DTS.
– in TrueHD, la parte MLP non è costruita sulla traccia AC3 incorporata. Entrambi possono essere giocati da soli. Anche se non troverete una traccia TrueHD “pura” solo MLP sui Blu-ray.
TrueHD e DTS-HD MA possono essere trasmessi attraverso l’uscita HDMI 1.3 perché non esiste un protocollo adeguato per loro nella versione 1.1. LPCM può essere trasmesso su entrambe le interfacce HDMI 1.1 e 1.3.
.