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AC3 vs. DTS vs. teste sem perdas

Posted on Outubro 4, 2021 by admin

Introdução, formatos de som

Conheci um teste em outro site, que pensei em compartilhar com vocês. É claro que o criador do teste original contribuiu para isso. A introdução e a descrição dos formatos de som são, na sua maioria, retiradas deste artigo por Stevve. Também usei artigos relevantes da Wikipedia como fontes.

O teste irá comparar Dolby Digital (AC3), DTS e faixas de áudio sem perdas. O objetivo do teste seria ver quanta diferença existe entre estes métodos de compressão.

Antes de entrar nos detalhes de como o teste é feito, vamos fazer um pequeno desvio para o mundo do cinema em casa. Não é má ideia ter algum conhecimento dos formatos que estamos a testar.

Introdução

Todos os sons são transmitidos como ondas analógicas, mas claro que não podem ser armazenados em suportes digitais desta forma, por isso tem de ser amostrado e convertido num fluxo de sinal digital. Isto pode ser feito por amostragem do sinal analógico em fatias de tempo regulares e suficientemente pequenas para produzir um fluxo de sinal o mais próximo possível do original. Em teoria, a regra diz que para evitar perdas, o sinal de amostragem deve ser escolhido com uma frequência pelo menos duas vezes maior do que o sinal original. Portanto, pode-se ver que é possível implementar uma amostragem que produz uma perda tão pequena que seria difícil medi-la ou ouvi-la nós mesmos.

Uma dessas técnicas é a LPCM (Linear Pulse Code Modulation), que é a técnica preferida utilizada em PCs. Armazena áudio não comprimido e normalmente é colocado em formato wav ou aiff. De acordo com o padrão CD Red Book, é a forma básica de codificação de áudio sem perdas (por isso é usado não só para nomear o processo, mas também para nomear o codec). Também faz parte dos padrões DVD e BD e é usado no padrão HDMI.

Uma fórmula simples é usada para calcular a taxa de bits de uma pista de áudio:

Profundidade do bit * taxa de amostragem * número de canais = taxa de bits
Exemplo:
16bits * 48.000Hz * 6 canais = 4.608.000 bits por segundo = 4.6Mbps.

LPCM, largura de banda e alternativas

LPCM pode ser 8, 16, 20, 24 bits por amostra (bits por amostra) e suporta 8 canais de áudio (7.1). A taxa de amostragem é normalmente de 48 KHz (DVD), mas para CDs de áudio é de 44,1 KHz, mas também pode ser de 96 ou 192 KHz e pode atingir uma taxa máxima de 6,144Mbps por canal de áudio. A maioria dos DVDs são 16/48, mas a maioria dos leitores de BD podem ser 24/48 e os leitores muito caros podem ser 24/96. O DVD-áudio usa 24/192 para reprodução.

Desde que o LPCM é um formato não comprimido, é bastante intensivo em espaço. Portanto, os estúdios convertem as faixas de áudio master de 24/48 para 16/48 quando lançam BD. Uma grande proporção dos discos lançados com LPCM tem o LPCM em pistas de áudio de 16 bits (por razões de economia de espaço) e isto é uma limitação para o futuro próximo devido à largura de banda e requisitos de espaço.

Compressão é (também) uma solução para este problema, mas não importa como o áudio é comprimido. Se a compressão sem perdas for necessária, nem todos os métodos utilizados até agora (DTS-HD HR, DD+) são adequados. Dolby e DTS oferecem duas soluções: TrueHD e DTS-HD MA. Com estas técnicas, você pode realmente zipar a trilha sonora original e, como elas garantem uma compressão completamente sem perdas, o som extraído pelo player ou HDMI 1.3 irá combinar com o original no nível de bit. Isso economiza espaço para os fabricantes e permite que eles mantenham o áudio master de 24 bits.

TrueHD e DTS-HD MA também variam na taxa de bits, mas, em geral, eles podem caber na metade do espaço como LPCM, com metade da taxa média de bits, e com a mesma qualidade.

Sobre os formatos de áudio

Dolby Digital e DTS

Dolby Digital é o formato de áudio mais simples da família Dolby Digital, capaz de conter seis canais diferentes. Em uso geral, tem 5 canais na faixa de som normal (20 Hz – 20.000 Hz) (frente direita, centro, frente esquerda, surround direito e surround esquerdo) e um canal (20 Hz – 120 Hz ) para o subwoofer, o que proporciona efeitos de baixa freqüência. Suporta tanto os modos mono como estéreo. AC-3 tem uma taxa máxima de amostragem de 48 KHz e uma profundidade máxima de bit de 16 bits.

Existem vários nomes para estes códigos

* Dolby Digital
* DD (abreviatura de Dolby Digital, frequentemente seguida pelo número de canais; por exemplo, DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )

A taxa máxima de bits para DD é de 640 Kb/s, mas no DVD você encontrará apenas 448 Kb/s faixas de áudio.

DTS usa a mesma configuração de canal do Dolby Digital (embora uma configuração 6.1 seja possível), mas com uma taxa de bits muito mais alta. A taxa máxima de bits é de 1536 Kb/s, embora as restrições de espaço nos DVDs signifiquem que você verá apenas metade disso, na melhor das hipóteses. A taxa máxima de amostragem é de 96 Khz, e a profundidade máxima de bit é a mesma que DD (16 bits).

TrueHD e DTS-HD MA

TrueHD caracteriza-se por poder fazer 24/96 em 8 canais ou 192Khz em 6 canais, com um máximo de 18Mbit (na prática é inferior a 5Mbit devido à compressão). A compressão é baseada no Meridian Lossless Packing (MLP). O padrão Blu-Ray especifica-o como um codec opcional, mas quando utilizado requer uma faixa de áudio AC3 separada no disco devido aos leitores mais antigos. Hoje em dia isto é feito através da “codificação” do AC3 na banda sonora TrueHD, para que quando reproduzidos os dois pareçam ser uma banda sonora. É claro que qualquer dispositivo com capacidade TrueHD também deve ser capaz de downmixar o áudio em 2 canais de múltiplos canais.

DTS-HD MA tomou um caminho ligeiramente diferente, mas agora também faz parte da maioria dos players. Seu básico são DTS++ e o DTS-HD subsequente, que são codecs com perdas, mas o DTS-HD MA (Master Audio) agora é compressão sem perdas. Em poucas palavras, a faixa de áudio é composta por duas partes, um núcleo DTS e um fluxo residual. O núcleo da DTS é sem perdas, o “fluxo residual” contém a diferença entre a DTS e o mestre. O “fluxo residual” também é MLP. Com base nos dois, o jogador pode restaurar o som original. Se a reprodução sem perdas não for possível, o player decodifica apenas o núcleo DTS.

Não confunda os métodos TrueHD e DTS-HD, pois eles parecem semelhantes, mas são completamente diferentes:

– DTS-HD é baseado em um núcleo interno DTS com perdas, e o material sem perdas é calculado com base em um fluxo residual. O “fluxo residual” sozinho não pode ser reproduzido, uma vez que é construído sobre o núcleo DTS.

– em TrueHD, a parte MLP não é construída sobre a faixa AC3 embutida. Ambos podem ser jogados por conta própria. Embora você não encontre uma faixa “pura” MLP somente TrueHD em Blu-rays.

TrueHD e DTS-HD MA pode ser transmitida via saída HDMI 1.3 porque não há um protocolo apropriado para eles na versão 1.1. O LPCM pode ser transmitido através de interfaces HDMI 1.1 e 1.3.

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