Про стандарты звука и видео

Эра аудио записи началась 19 февраля 1878 года с фонографа г-на Тома Эдисона с восковыми валиками, на которые можно было записать аж 100 слов. Потом появился графофон от Белла с круглой восковой пластинкой. Завершил 19 век прародитель виниловых вертушек — граммофон от американца германского происхождения г-на Эмиля Берлинера. Виниловые пластинки стали супер популярными. К 1936 году даже появилась  прослойка меломанов — это знаменательное событие связано с огромным технологическим прорывом:  частотный диапазон звука на пластинках расширился с 100 – 5000 Гц до 30 – 8000 Гц. В 1951 году японская корпорация «Sony» явила миру первый магнитофон для домашнего использования весом в 13 кг. Так началась гонка за качество звука.

В 1959 году появился винил со стерео звуком, т.е. уже двух канальным. Запись каналов происходила так, как будто бы музыкальный материал слышали человеческие уши. Из-за разницы звучания каналов человеческое восприятие стало способно почувствовать ширину звуковой сцены. Но для воспроизведения стерео требовалась уже 2 громкоговорителя.

Эстафету стерео подхватили магнитофоны. Первый советский катушечный стерео-магнитофон появился в 1961 году, детище «МЭМЗ» называлось «Яуза -10». Аппарат получился на 1,5 кг. тяжелее «Sony», но с более впечатляющими характеристиками звука: теперь частотный диапазон достиг границы в 10000 Гц. Правда цена на первый советский «хай-фай» была заоблачна для рабочих и колхозников — 400 руб.

Дальше появились компакт кассеты. Частотная характеристика продвинутых кассетных дек достигла 18000 Гц. Для подавления собственных шумов магнитной ленты стали использовать технологии шумоподавления пока еще слабо известной компании «Dolby Lab». Ей предстоит сыграть огромную роль во всей звуковой индустрии, но об этом ниже.

В 1982 г стерео формат перешел на CD (Compact Disc). Родоначальником CD опять стала японская «Sony» совместно с голландским «Philips». Это уже не аналоговый звук с магнитных лент и винила с присущими им шумами, детонацией и другими малоприятными явлениями, а чистый и прозрачный. Частотный диапазон CD достиг ранее невиданных цифр: от 20 до 20кГц!

В год своего 50-летия, а именно в 1996 году, все та же «Sony» объявила о появлении следующего формата. Новый формат назвали «Super Audio CD». Внешне «SACD» диски ничем не отличаются от обычных CD, но качество музыки стало практически идеальным. Помимо того, что четкость записи увеличилась, по сравнению с CD в 64 раза и частотный диапазон достиг верхней границы в 100000 Гц,  произошел новый эволюционный этап в музыке: музыка стала многоканальной!

«Multi Channel» «SACD» допускает запись от 2х (стерео) до 5.1 каналов музыки, другими словами вокруг слушателя могут быть до 5ти акустических систем плюс сабвуфер. Такая конфигурация позволяет не только ощущать ширину сцены, но и чувствовать ее глубину и объем.

Для того чтобы стать счастливым обладателем именно многоканального аудио диска, надо найти на коробке надпись «SACD Surround Sound». А что бы иметь возможность его прослушать, надо найти на своем CD, DVD или BR проигрывателе надпись «Super Audio CD».

Начало домашнего видео положило появление бытовых видеомагнитофонов. Случилось это в 1971 году. Но на этот раз «Sony» просчиталась, ее формат «Betamax» не выдержал конкуренции формату VHS (Video Home System) от компании «JVC».

Звук первых видеомагнитофонов был на уровне грампластинок, он записывался на верхний край видео ленты и, помимо очень скромной частотной характеристики (70-8000Гц), сильно страдал от деформаций пленки. Наверняка многие помнят как в конце 80х гнусавый голос переводчика Володарского на заезженных видеокассетах постоянно менял тембр.

Время шло и появились стерео видеомагнитофоны, они назывались «Hi-Fi Stereo». Их частотный диапазон звука от 40-15000 Гц достигался принципиально иным подходом к записи звука. В конце 80х их можно было купить в советских валютных магазинах «Березка» не менее чем за 1000USD. Именно в это время массовый потребитель услышал вышеупомянутое словосочетание «Dolby Laboratories».

К моменту появления первых Hi-Fi магнитофонов американская компания «Dolby Laboratories, Inc.», известная своими разработками в области звука, с 1977 года во всю оснащала кинотеатры всего мира системой объемного звучания «Dolby Stereo», продемонстрированной впервые в фильме «Звёздные Войны. Эпизод IV». Кинозальные декодеры преобразовывали сигнал из 2х оптических дорожек кинопленки в 4 канала. Зрителям очень нравилось. «Почему бы не сделать что-то подобное с VHS?», — подумали инженеры «Dolby». И сделали!

Так появился первый стандарт домашнего объемного звучания «Dolby Surround Sound». Помимо правого и левого каналов зритель слышал тыловой канал. Он был откровенно плох, всего 100 – 7000 Гц в моно, но все-таки был! Спустя некоторое время появилась его более продвинутая версия «Dolby Surround Pro Logic» с добавленным центральным (голосовым) каналом для диалогов.

Для оснащения первых домашних кинотеатров впервые потребовался декодер «Dolby Surround Pro Logic», способный распределить сигнал на четыре канала. Хотя все каналы были аналоговыми, с более чем скромными звуковыми характеристиками, было положено начало домашнего многоканального кинотеатра.

В 1978 году на смену плёночному VHS пришел первый оптический носитель — LaserDisc (LD или MCA DiscoVision), выпущенный компанией «Philips», но из-за высоких затрат на производство широкого распространения в Европе и США так и не получил.

А в 1995 году мир узнал DVD. Стандарт был разработан на основе разработок LaserDisc консорциумом 10 компаний («Pioneer», «Matsushita», «Mitsubishi», «Philips», «Sony», «Hitachi», «JVC», «Time Warner», «Thomson» и «Toshiba»). Изначально стандарт разрабатывался для смены аналогового VHS и оптического LaserDisc для домашнего просмотра фильмов, но впоследствии «оброс» компьютерными приложениями.

В качестве основного звукового стандарта консорциумом был принят «Dolby Digital» или «AC-3» (1992 г.), который изначально базировался на формате LaserDisc, но с выходом DVD перешёл на него. «Dolby Digital» стал первой цифровой системой многоканального звука. Этот стандарт уже 2 года успешно обкатывался в кинотеатрах, успех связан с использованием 5 независимых звуковых каналов:

• фронт правый;
• фронт левый;
• тыловой правый;
• тыловой левый;
• центральный диалоговый.

Плюс канал сабвуфера. Сабвуферу не требуется весь частотный диапазон (30-20000 Гц), а лишь часть его (20-120 Гц), поэтому количество каналов обозначают 5.1, а не 6.0.

Тандем DVD с «Dolby Digital» моментально стал популярным, ведь впервые домашний зритель смог четко понимать, что самолет пролетел сзади справа вперед налево, а не откуда-то сзади направо, как это было в предыдущих формах.

Американская мега-киностудия «Universal City Studios, Inc.» не спешила делиться патентными отчислениями компании «Dolby Laboratories» и решила разработать свой стандарт многоканального звука. Датой основания стандарта считают 1991 год, однако датой рождения «DTS» приято считать премьеру в 1993 г. фильма Стивена Спилберга «Парк Юрского периода» (режиссер стал одним из инициаторов и инвесторов). Киноманы сразу обратили внимание на небывалую чистоту многоканальных саундтреков.

Формальных отличий между стандартами нет, те же 5.1, но есть очень редко упоминаемая разница, но она весьма принципиальна для качества звука: компрессия звукового сигнала «Dolby Digita»l может достигать 1к12, а компрессия «DTS» только 1к 4.

С 1995 года «DTS» также появился на DVD дисках, но получил в Европе меньшее распространение, чем в США.

Эта аббревиатура появилась после посещения создателя «Звездных войн» (Джорджа Лукаса) одного из кинотеатров, где давали его первый (по счету) «эпизод». Маэстро пришел в ярость или уныние (история умалчивает) после прослушивания в кинотеатре оборудованным системой «Dolby» саундтреков, которые он кропотливо мастерил.

После этого события «Lucasfilm Ltd.» анонсировал новый стандарт (1982 г.), получивший свое название от имени главного инженера – разработчика Тома Холмана (Tom Holman’s eXperiment). Кинотеатры стали тестироваться «Lucasfilm» на соответствие этому престижному стандарту по ряду параметров и кинотеатру выдавалась лицензия «THX» сроком на 1 год. Вот параметры звучания «ТНХ» лицензированного кинотеатра:

• Достоверная передача звуков от шепота до взрывов;
• 100% разборчивость речи;
• Однородным звуковым давление в любом месте зрительного зала;
• Одинаковый уровень баса в любом месте зрительного зала.

Производители электроники также спешат обзавестись заветным лого «THX» на своих AV усилителях, ресиверах и акустических системах, кабелях и т.п., ведь это гарантирует максимально возможное качество и соответствие звука домашнего кинотеатра оригиналу. Хотя и принято считать «THX» отдельным форматом, но это новый стандарт к подходу качества многоканального звучания, в максимальном сходстве звучания в кинозале и замыслом режиссера.

Это развитие стандартов «Dolby Digital», «DTS» и «THX». Разница заключается в возможности добавления в домашний кинотеатр дополнительно одной (конфигурация 6.1) или двух (конфигурация 7.1) тыловых акустических систем для более плавных переходов звука в тыловых каналах.

Материал для организации дополнительных каналов берется из специально зашифрованных сигналов в правом и левом тыловых каналах обычной конфигурации 5.1.

Обычно не принято громко говорить об этом, но по сути «Dolby Digital EX» (, «DTS-ES Matrix 6.1» и «THX Surround EX» пользуются все той же старой схемой с пятью полноценными каналами, дополнительные акустические системы добавляют объема звуковой сцене, но, к сожалению, не добавляют четкой локализации событий.

Этот стандарт был впервые представлен  в «Звездных Войнах. Эпизод 1». В нем используется больше 5ти полноценных каналов: исходя из названия их там 6. Дополнительным каналом является центральный тыловой, добавляющий ощутимую локализацию.

Мир пришел к видео высокой четкости, требующей более емкого носителя, чем привычный DVD диск. С 2006 года начался отсчет последних дней DVD. Его заменяют новые диски Blu-Ray (конкурент — HD-DVD с февраля 2008 приказал долго жить). Они почти в 8 раз более емкие при тех же размерах.

Основные игроки по звуковым форматам и по совместительству конкуренты «Dolby» и «DTS» представили прогрессивной общественности свой ответ на выход носителей Blu-Ray взамен привычному DVD.

Новые стандарты многоканального звука названы «Dolby TrueHD» и «DTS-HD High Resolution Audio». Разработаны для достойного звукового сопровождения фильмов в высоком качестве («High Definition»). Форматы подразумевают до 14 независимых аудио каналов с кодированием без потерь, но, в силу ограничений спецификаций носителей Blu-Ray, число независимых аудио каналов оставили «только» 8 (7.1). Принципиальных различий между форматами  «Dolby TrueHD» и «DTS-HD High Resolution Audio» нет.

«DTS-HD Master Audio» — это более «свежий» формат для Blu Ray, точнее тюнингованная версия  «DTS-HD High Resolution Audio». В этом формате полностью отсутствует компрессия сигнала, т.е. звуковая дорожка полностью повторяет запись в студии.

Есть особенность: получить полное удовольствие от этого формата можно только при использовании HDMI протокола передачи данных от проигрывателя до декодера c версией 1.3 и выше.

В 2011 году компания «DTS» на выставке «CES» представила новый формат с 11.1 каналами, названный «DTS Neo:X». Эта система конвертирует оригинальный 5.1- или 7.1-канальный саундтрек и распределяет его на дополнительные акустические системы. Это позволяет создать еще более точную и четкую 3D звуковую картину. В этом формате появляется дополнительная пара фронтальных акустических систем по бокам и еще одна пара над основными фронтами. Сегодня выпускается оборудование домашнего кинотеатра, поддерживающее интеграцию «DTS Neo:X» и имеющее до 11 каналов.

Ответом «Dolby» на «DTS Neo:X» стал «Dolby Pro Logic IIz». Он является модернизированной версией «Dolby Pro Logic» с расширенным количеством каналов (добавились фронтальный левый верхний и фронтальный правый верхний). Максимальная конфигурация кинотеатра при этом может быть до 9.1 с помощью распределения стандартного сигнала 5.1 или 7.1. Формат предполагался для более объемного звучания,  однако широкого распространения не получил.

«Auro 3D» — разработан бельгийской компанией «Auro Technologies» в 2013 году, он основывается на физиологии человеческого слуха. Эта передовая конфигурация способна воспроизводить 3D звук с высокой точностью и достоверностью, располагая акустические системы и деля звук на три вертикальных «слоя» вокруг слушателей.

Количество каналов в такой системе для домашних кинотеатров составляет 9.1 или 10.1 (+ потолочный центральный), а для коммерческих кинозалов 11.1 или 13.1 (+ правый задний тыловой, + левый задний тыловой). Распределение на такое количество каналов осуществляется как со стандартных дорожек 5.1 или 7.1 (вроде «DTS Master Audio» или «Dolby True HD»), так и с логически добавленных верхних каналов. Впервые в стандарте применен потолочный канал – «Voice of God».

«Dolby Atmos» впервые был продемонстрирован в коммерческих кинотеатрах в 2012 году в полнометражном мультфильме «Храбрая сердцем». С 2014 года «внедряется» в жилое пространство. «Dolby Atmos» обеспечивает четкое, чистое и точное звучание с удивительной передачей пространственных эффектов. «Dolby Atmos» является первым стандартом, основанным не на количестве каналов, а на так называемых «аудио-объектах» — звуках, издаваемых конкретными объектами. Например, «аудио-объектом» является звук взлетающего вертолёта. Основываясь на этом, создатели разделяют свою систему звуков на три слоя:

• Базовый слой – основные стандартные звуки окружающей среды;
• Объектный слой – это моно- или стереоканалы с выделенным объемным панорамированием;
• Слой метаданных – панорамирование окружающего звука для конкретных объектов и дополнительных метаданных.

За счет базового и объектного слоёв зритель услышит, чем окружен объект, как от него отражаются звуки, а за счет метаданных поймет, где он расположен и какого он размера. Получается, что звуки максимально точно локализуются в любой точке пространства. Система способна одновременно выделять отдельные независимые звуки в количестве до 128 объектов и передавать их на акустические системы в той последовательности, как запланировал режиссер. Благодаря этому объектная ориентация в пространстве приобретает бо’льшую четкость, направленность и ясность.

Корпорация «Dolby» сообщает о том, что любой Blu-Ray плеер, который полностью соответствует Blu-Ray спецификациям, будет поддерживать «Dolby Atmos», не требуя обновлений прошивки. Так же не требуется покупать все 64 возможных для подключения акустических системы, стандарт будет работать на том количестве, которое будет необходимо. Поскольку «Dolby Atmos» не привязан к конкретному количеству акустических систем, этот гибкий стандарт может быть применен к любой конфигурации кинозала.  Единственное, что точно нужно будет заменить — это ресивер/процессор, который должен иметь поддержку «Dolby Atmos».

Приведем пример первых базовых конфигураций, наиболее часто применяемых для домашнего кинотеатра:

• 5.1.2 – стандартная конфигурация 5.1 дополнительной парой потолочных акустических систем, установленных посередине комнаты;
• 5.1.4 — стандартная конфигурация 5.1 дополнительными двумя парами потолочных акустических систем впереди и позади зрителя;
• 7.1.2 – стандартная конфигурация 7.1 дополнительной парой потолочных акустических систем, установленных посередине комнаты;
• 7.1.4 — стандартная конфигурация 7.1 дополнительными двумя парами потолочных акустических систем впереди и позади зрителя;
• 9.1.2 — стандартная конфигурация 9.1 дополнительной парой потолочных акустических систем, установленных посередине комнаты.

Конечно же, новейшие форматы не избавляет от расчетов и коррекции акустики помещения (мы уже писали об этом). Впечатления от домашнего кинотеатра даже с 11-ю каналами можно испортить неграмотной установкой.

Наша команда разрабатывает все текущие проекты с учетом появления новых форматов. Заказчику, при принятии решения об инсталляции домашнего кинотеатра или кинозала, нужно сразу решаться на проект с адаптацией под самый «свежий» стандарт.