Dolby Digital, Dolby TrueHD, DTS, DTS-HD Master Audio – от обилия названий в описании современной AV-техники может пойти кругом голова. Что скрывается за этими аббревиатурами? И насколько принципиальна поддержка этих форматов компонентами современного домашнего кинотеатра? Попробуем разобраться.

В эпицентре событий

Начнем, как водится, от печки – что такое многоканальный звук и зачем он нужен? Как следует из названия, этот тип саундтрека подразумевает использование для донесения до слушателя или зрителя звуковой информации не один (как в моно) и не два (как в стерео) канала, а большее их количество. Это нужно для того, чтобы создать иллюзию окружающего звучания, когда звуковая картина формируется не перед тобой, а вокруг тебя. При прослушивании музыки чаще всего моделируется зрительный зал и сцена с музыкантами, которая расположена перед слушателями – то есть, задача как раз сформировать звуковую картину во фронтальной плоскости, с чем прекрасно справляется двухканальная (стереофоническая) система.

При просмотре кинофильмов задача усложняется – зрителя порой нужно поместить в эпицентр действия, сформировав иллюзию окружающего звучания. Если пока не удается предложить трехмерную «картинку», хотя попытки реализаций в этом направлении с переменным успехом предпринимаются, то усилить впечатление от просмотра за счет окружающего звукового сопровождения получилось гораздо раньше и успешнее.

В классической конфигурации системы окружающего звучания домашнего кинотеатра используются пять каналов окружающего звучания (конфигурация 5.0). Фронтальную полусферу обслуживают три акустические системы – фронтальную пару колонок дополняет АС центрального канала. При сопровождении кинофильмов центральный канал наиболее информационно нагружен, поскольку чаще всего через него транслируется основная часть диалогов. Именно поэтому качеству этой колонки стоит уделить особое внимание – её класс должен быть не ниже уровня фронтальных АС. В идеале, который в домашнем кинозале по разным причинам удается достичь достаточно редко, все три колонки фронтальной полусферы должны быть одинаковыми. Эти три основных канала дополнены парой тыловых, ответственных за эффекты позади зрителей.

В дальнейшем количество каналов росло. Прежде всего, был добавлен канал низкочастотных эффектов, обслуживаемый специализированной АС, называемой сабвуфером (конфигурации 5.1 и 5.2 с двумя сабвуферами). Спустя некоторое время, пару тыловых каналов сменили четыре – два, как и раньше, располагались чуть позади по бокам от зрительских мест, и пара монтировалась строго сзади. Такое решение позволяло сделать окружающее звуковое поле более равномерным. Конфигурация 7.1 и 7.2 с двумя сабвуферами долгое время оставалась стандартом де-факто для продвинутых домашних кинозалов. Драматические изменения произошли с появлением 3D-форматов саундтреков Dolby Atmos и DTS:X с дополнительными каналами, расположенными на потолке. Впрочем, это тема, достойная отдельной статьи.

Из истории многоканального аудио

Первый формат кодирования многоканального звука Dolby Pro Logic был представлен американской компанией Dolby Laboratories в 1987 году. Для записи многоканальной звуковой дорожки использовались два канала, что позволяло применять этот формат в релизах фильмов на кассетах VHS, которые могли воспроизводится на стереофонических видеомагнитофонах. Технология использовала аналоговую запись звука и позволяла кодировать пять каналов окружающего звучания. Для декодирования в состав системы домашнего кинотеатра должен был входить матричный декодер Pro Logic, который мог быть частью AV-ресивера.

Жмем цифру с разной эффективностью

Для решения подобных проблем применяются технологии сжатия (компрессии) цифровых данных. Важным моментом при этом является то, что обратный процесс при воспроизведении должен выполняться в реальном времени, то есть, требует определенной вычислительной мощности аппаратной части проигрывателя, что накладывает серьезные ограничения на алгоритм. Как известно, методы сжатия или компрессии цифровых данных делятся на два вида – с потерями и без них (lossless). Кратко остановимся на каждом из них. И начнем со второго, как наиболее простого для объяснения, но более сложного с технической точки зрения при реализации. При сжатии без потерь (lossless) восстановленный при воспроизведении сигнал в точности повторяет оригинал, который был подвергнут компрессии. Грубо говоря, сжатие аудио без потерь можно сравнить с утилитой архивации на вашем компьютере – после разворачивания архива на диске вы получаете совершенно идентичные файлы, которые вы размещали в этом архиве ранее. Идентичные вплоть до последнего байта. Причем, специализированные для обработки цифрового аудио в конкретном формате алгоритмы сжатия работают эффективнее универсальных «архиваторов», поскольку используют особенности этих форматов. Под эффективностью компрессора здесь понимается отношение объемов цифровых данных до обработки и после. Чем результат сжатия меньше по объему, тем компрессор эффективнее. При этом, по эффективности lossless-компрессоры не могут тягаться с алгоритмами сжатия аудио с потерями.

Под потерями в данном случае понимается допущение, что результат, полученный после декомпрессии данных, может отличаться от оригинала, который подвергался сжатию. Понятно, что задачей разработчиков алгоритмов сжатия является минимизация этих отличий, но главное, что отличия допускаются. Учитывая, что структура цифровых данных, подвергающихся кодированию (например, аудио в формате PCM) хорошо известна, можно создавать компрессоры с очень высокой эффективностью, расплатой за которую будет некоторая деградация звучания из-за потерь при сжатии.

Настоящий многоканальный звук hd

Итак, первым дискретным многоканальным цифровым форматом саундтреков стал предложенный все той же компанией Dolby Laboratories формат Dolby Digital. Именно он использовался на дисках DVD. Формат позволял кодировать в цифровом виде до шести каналов аудио, используя кодек сжатия с потерями Dolby AC-3. При сжатии шести исходных аудиоканалов в формате PCM с параметрами 16 бит / 48 кГц битрейт цифрового потока, полученного в результате, составляет 448 кбит/сек. На более современных дисках Blu-ray при обработке исходника с параметрами 24 бит / 48 кГц битрейт результата составляет уже 640 кбит/сек. Вечный конкурент Dolby Laboratories, компания DTS предложила альтернативный формат DTS, использующий алгоритмы сжатия с потерями и предлагающий ощутимо более высокий битрейт, достигающий 1,5 Мбит/сек, что обеспечивало более высокое в сравнении с Dolby Digital качество звучания, однако, требовало больших объемов для хранения саундтреков.

С появлением дисков Blu-ray революционные изменения произошли не только с качеством видео, которое от стандартного разрешения перешло к разрешению Full HD. Драматические изменения случились и с качеством звукового сопровождения. Более ёмкие диски, а также существенно возросшая вычислительная мощность аппаратных платформ, на которых строились проигрыватели Blu-ray, позволили использовать для сжатия саундтреков компрессоры без потерь (lossless). Кроме того, в качестве оригиналов можно было выбирать аудио высокого разрешения, или звук hd. Для реализации этих возможностей были разработаны форматы Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio.

Разработанный компанией Dolby Laboratories формат многоканального hd звука Dolby TrueHD допускает кодирование со сжатием без потерь до восьми аудиоканалов в формате PCM с параметрами вплоть до 24 бит / 192 кГц. При этом битрейт результирующего цифрового потока достигает 18 Мбит/сек. Достаточно сравнить это впечатляющее значение со старым форматом Dolby Digital, чтобы понять, что Dolby TrueHD способен обеспечить истинное hd качество звука в многоканальном варианте. Конкуренты из компании DTS тоже не теряли времени даром и ответили форматом DTS-HD Master Audio. По основным параметрам он повторяет стандарт Dolby, предлагая кодирование без потерь до восьми аудиоканалов в формате PCM с параметрами вплоть до 24 бит / 96 кГц (при кодировании шести каналов – до 24 бит / 192 кГц), но традиционно допускает более высокий битрейт, который может достигать 24,5 Мбит/с. Важно, что оба формата обратно совместимы с Dolby Digital и DTS, то есть, при необходимости плеер или AV-ресивер, не поддерживающие новые форматы саундтреков, могут работать с так называемым «ядром» дорожки, получая, соответственно, Dolby Digital и DTS с битрейтами 640 кбит/сек или 1,5 Мбит/сек.

Вывод

Если у вас установлена серьезная система домашнего кинотеатра, а в коллекции наряду с современными блокбастерами немало музыкальных дисков Blu-ray с концертами, то поддержка компонентами системы актуальных HD-форматов окружающего звучания Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio, использующих алгоритмы сжатия аудио без потерь, позволит полностью раскрыть потенциал вашей техники и подарит истинное наслаждение от киносеансов.

Анатолий Максименко

2 августа 2021 года