Introduktion, ljudformat
Jag stötte på ett test på en annan sajt, som jag tänkte dela med mig av till er. Naturligtvis bidrog skaparen av det ursprungliga testet till detta. Inledningen och beskrivningen av ljudformaten är till största delen hämtade från denna artikel av stevve. Jag har också använt relevanta Wikipedia-artiklar som källor.
Testet jämför Dolby Digital (AC3), DTS och förlustfria ljudspår. Syftet med testet är att se hur stor skillnad det är mellan dessa komprimeringsmetoder.
Innan jag går in på detaljerna om hur testet utförs ska vi ta en liten avstickare till hemmabiovärlden. Det är ingen dålig idé att skaffa sig lite kunskap om de format som vi testar.
Introduktion
Alt ljud överförs som analoga vågor, men det kan naturligtvis inte lagras på digitala medier på detta sätt, så det måste samplas och konverteras till en digital signalström. Detta kan göras genom att sampla den analoga signalen i regelbundna, lämpligt små tidssegment för att producera en signalström som ligger så nära originalet som möjligt. I teorin säger regeln att för att undvika förlust ska samplingssignalen väljas med en frekvens som är minst dubbelt så hög som den ursprungliga signalen. Man kan därför se att det är möjligt att genomföra sampling som ger en så liten förlust att det skulle vara svårt att mäta eller höra den själv.
En sådan teknik är LPCM (Linear Pulse Code Modulation), som är den föredragna tekniken som används på datorer. Den lagrar okomprimerat ljud och är vanligtvis i wav- eller aiff-format. Enligt CD Red Book-standarden är det den grundläggande formen av förlustfri ljudkodning (så det används inte bara för att benämna processen utan också för att benämna codec:n). Det är också en del av DVD- och BD-standarderna och används i HDMI-standarden.
En enkel formel används för att beräkna bithastigheten för ett ljudspår:
Bitdjup * samplingsfrekvens * antal kanaler = bithastighet
Exempel:
16 bitar * 48 000 Hz * 6 kanaler = 4 608 000 bitar per sekund = 4.6 Mbps.
LPCM, bandbredd och alternativ
LPCM kan ha 8, 16, 20, 24 bitar per sampling (bitar per sampling) och stöder 8 ljudkanaler (7.1). Samplingsfrekvensen är vanligtvis 48 KHz (DVD), men för ljud-CD:er är den 44,1 KHz, men kan också vara 96 eller 192 KHz och kan nå en maximal hastighet på 6,144 Mbps per ljudkanal. De flesta DVD-skivor är 16/48, men de flesta BD-spelare kan vara så höga som 24/48 och mycket dyra spelare kan vara 24/96. DVD-audio använder 24/192 för uppspelning.
Då LPCM är ett okomprimerat format är det ganska utrymmeskrävande. Därför konverterar studiorna masterljudspåren från 24/48 till 16/48 när de släpper BD. En stor del av de skivor som släpps med LPCM har LPCM i 16-bitars ljudspår (av utrymmesbesparande skäl) och detta är en begränsning för den närmaste framtiden på grund av bandbredds- och utrymmeskrav.
Komprimering är (också) en lösning på detta problem, men det spelar roll hur ljudet komprimeras. Om förlustfri komprimering krävs är inte alla de metoder som hittills använts (DTS-HD HR, DD+) lämpliga. Dolby och DTS erbjuder två lösningar: TrueHD och DTS-HD MA. Med dessa tekniker kan du faktiskt komprimera originalljudspåret, och eftersom de garanterar helt förlustfri komprimering kommer ljudet som utvinns av spelaren eller HDMI 1.3 att matcha originalet på bitnivå. Detta sparar utrymme för tillverkarna och gör att de kan behålla 24-bitars masterljud.
TrueHD och DTS-HD MA varierar också i bithastighet, men i allmänhet får de plats på hälften så mycket utrymme som LPCM, med hälften så hög genomsnittlig bithastighet och med samma kvalitet.
Om ljudformaten
Dolby Digital och DTS
Dolby Digital är det enklaste ljudformatet i Dolby Digital-familjen och kan innehålla sex olika kanaler. Vid allmän användning har den 5 kanaler i det normala ljudområdet (20 Hz – 20 000 Hz) (höger framsida, center, vänster framsida, höger surround och vänster surround) och en kanal (20 Hz – 120 Hz ) för subwoofern, som ger lågfrekvenseffekter. Den stöder både mono- och stereolägen. AC-3 har en maximal samplingsfrekvens på 48 KHz och ett maximalt bitdjup på 16 bitar.
Det finns flera namn för dessa koder
* Dolby Digital
* DD (förkortning för Dolby Digital, ofta följt av antalet kanaler, t.ex. DD 2.0, DD 5.1)
* AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. )
Den maximala bithastigheten för DD är 640 Kb/s, men på DVD hittar du bara ljudspår med 448 Kb/s.
DTS använder samma kanalkonfiguration som Dolby Digital (även om en 6.1-konfiguration också är möjlig), men med en mycket högre bithastighet. Den maximala bithastigheten är 1536 Kb/s, även om utrymmesbegränsningar på DVD-skivor innebär att du i bästa fall bara får se hälften av detta. Den maximala samplingsfrekvensen är 96 kHz och det maximala bitdjupet är detsamma som för DD (16 bitar).
TrueHD och DTS-HD MA
TrueHD kännetecknas av att den kan göra 24/96 på 8 kanaler eller 192 kHz på 6 kanaler, med ett maximalt värde på 18 Mbits (i praktiken är det under 5 Mbits på grund av komprimering). Komprimeringen baseras på Meridian Lossless Packing (MLP). Blu-Ray-standarden anger det som en valfri codec, men när den används krävs ett separat AC3-ljudspår på skivan på grund av äldre spelare. Numera görs detta genom att ”koda” AC3 i TrueHD-ljudspåret, så att de två ljudspåren ser ut att vara ett enda ljudspår när de spelas upp. Naturligtvis bör varje TrueHD-kompatibel enhet också kunna downmixa ljudet till två kanaler från flera kanaler.
DTS-HD MA har tagit en något annorlunda väg, men ingår nu också i de flesta spelare. Dess grundprinciper är DTS++ och den efterföljande DTS-HD, som är förlustbringande codecs, men DTS-HD MA (Master Audio) är nu förlustfri komprimering. Kort sagt består ljudspåret av två delar, en DTS-kärna och en restström. DTS-kärnan är förlustfri, ”residual stream” innehåller skillnaden mellan DTS och master. ”Restströmmen” är också MLP. Baserat på dessa två kan spelaren återställa det ursprungliga ljudet. Om förlustfri uppspelning inte är möjlig avkodar spelaren endast DTS-kärnan.
Förväxla inte TrueHD- och DTS-HD-metoderna, eftersom de verkar likartade, men de är helt olika:
– DTS-HD bygger på en intern förlustfylld DTS-kärna, och det förlustfria materialet beräknas baserat på en restström. Enbart ”residual stream” kan inte spelas upp, eftersom den bygger på DTS-kärnan.
– I TrueHD byggs MLP-delen inte på det inbäddade AC3-spåret. Båda kan spelas på egen hand. Även om du inte kommer att hitta ett ”rent” MLP-only TrueHD-spår på Blu-rays.
TrueHD och DTS-HD MA kan överföras via HDMI 1.3-utgång eftersom det inte finns något lämpligt protokoll för dem i version 1.1. LPCM kan överföras via både 1.1 och 1.3 HDMI-gränssnitt.