DTS-HD – czyli wszystko co chcielibyście wiedzieć o dźwięku przestrzennym, ale boicie się zapytać.
Wstęp – część 1
Format kodowania dźwięku DTS powstał w roku 1996 z założeniem, że kodowanie ma poprawić jakość, a główne parametry sygnału mają być łatwo skalowane po to, aby zapewnić szeroką współpracę zarówno ze sprzętem konsumenckim jak i profesjonalnym.
Struktura DTS-u, co jest jego główną i podstawową zasadą, składa się z dwóch części: jądra (z ang. „core”) i rozszerzenia. Struktura taka zapewnia pełną kompatybilność wstecz ze wszystkimi starszymi wersjami dekoderów DTS. Jądro zawiera 5.1 kanałowy strumień danych, nagranych z częstotliwością próbkowania 44,1 lub 48kHz. Taki strumień jest w stanie przetworzyć każdy dekoder DTS. Rozszerzenie zawiera dane uzupełniające: dodatkowe kanały, dane dla wyższych częstotliwości próbkowania lub inne dodatkowe usprawnienia które mogą pojawić się w przyszłości.
Wszystkie dekodery będą wykorzystywały jądro, podczas gdy najnowsze dekodery będą wykorzystywały jądro oraz jego rozszerzenie. Rozszerzenie będzie natomiast ignorowane przez dekodery, które nie są w stanie go wykorzystać. Dla przykładu jedno z rozszerzeń może zawierać DTS-ES oraz DTS 94/24. DTS-HD High Resolution Audio oraz DTS-HD Master Audio wprowadza kolejne rozszerzenia, poprawiające w znacznym stopniu jakość sygnału audio oraz zawierające dodatkowe możliwości.
Na rysunku poniżej przedstawiono zasadę struktury DTS-u:
Rozszerzenia formatu DTS można opisać następująco:
- Rozszerzenie XLL odpowiedzialne za bezstratne kodowanie audio, uzyskanie kopii bit na bit oryginalnej, źródłowej ścieżki audio o maksymalnej przepływności sięgającej 24,5 Mbps dla płyt Blu-ray oraz 18,0 Mbps dla płyt HD-DVD.
- Rozszerzenie XXCH odpowiedzialne za zwiększenie liczby kanałów, powyżej 6.1.
- Rozszerzenie XBR odpowiedzialne za większą stałą przepływność danych, wynoszącą maksymalnie dla płyt Blu-ray 6,0 Mbps oraz 3,0 Mbps dla płyt HDDVD.
- Rozszerzenie XSA odpowiedzialne za Secondary Audio/ Sub Audio Content określane także jako DTS-HD LBR (low bit rate).
Format DTS-HD Audio obsługuje także wyższą częstotliwość próbkowania (do 192 kHz w przypadku DTS-HD Master Audio) różną kwantyzację sygnału (16, 20 lub 24 bity) oraz różne możliwości konfiguracji głośników (zostanie to opisane i wyjaśnione w dalszej części).
Nagranie DTS-HD Audio zawiera 2 strumienie danych: jądro DTS oraz dodatkowy strumień będący „różnicą” pomiędzy oryginalnym sygnałem i jądrem DTS. Oryginalny sygnał audio jest rozdzielany na dwie części na wejściu kodera. Jedna część wędruje do kodera DTS (jądra) w celu uzyskania sygnału kompatybilnego wstecz i następnie dekodowana. Druga część jest wykorzystywana do porównania ze zdekodowanym wcześniej jądrem. W ten sposób powstaje sygnał różnicowy który posłuży do uzyskania oryginalnego sygnału audio (bit na bit). Sygnał różnicowy jest następnie kodowany bezstratnie i łączony z jądrem DTS. Proces dekodowania będzie przebiegał w odwrotnej kolejności. Należy nadmienić, że proces kodowania audio przebiega zawsze ze zmienną przepływnością.
Jakie są zalety zespolonego sygnału DTS-HD Audio?
- Kompatybilność wstecz z istniejącymi dekoderami DTS.
- Zmniejszona złożoność obliczeniowa procesu kodowania: do uzyskania jądra i rozszerzenia koder jest wykorzystany tylko jeden raz. W ten sposób oszczędza się czas i wydatki w porównaniu do innych konkurencyjnych formatów audio.
- Rozmiar danych jądra oraz rozszerzenia jest zwykle mniejsza niż rozmiar jakiegokolwiek innego bezstratnego formatu dźwięku.
- Jądro DTS samo w sobie jest bardzo wydajnym systemem kodowania.
Format DTS-HD Audio w zależności od możliwości posiadanego systemu audio obsługuje trzy poziomy wydajności: DTS-HD Master Audio, DTS-HD High Resolution Audio oraz DTS Digital Surround.
Możliwości formatu DTS-HD Master Audio:
- Niezdegradowany sygnał audio o zmiennej przepływności do 24,5 Mbps dla płyt Blu-ray oraz 18,0 Mbps dla płyt HD-DVD
- Do 7.1 niezależnych kanałów charakteryzujących się sygnałem o częstotliwości próbkowania 96kHz i rozdzielczości 24 bitów
- Maksymalna częstotliwość próbkowania dla trybu 2 kanałowego:192kHz
- Rożne możliwości konfiguracji głośników w systemie 7.1
- Dodatkowe możliwości dzięki Secondary Audio/ Sub Audio*
* Secondary Audio/ Sub Audio to wysokiej jakości, opcjonalny format o niskiej przepływności zaprojektowany na potrzeby sieci komputerowych, transmisji radiowych oraz Internetu.
Możliwości formatu DTS-HD High Resolution Audio:
- Wysokiej jakości sygnał audio o stałej przepływności wynoszącej od 1,5 Mbps do 6,0 Mbps dla płyt Blu-ray oraz od 1,5 Mbps do 3,0 Mbps dla płyt HD-DVD
- Do 7.1 niezależnych kanałów charakteryzujących się sygnałem o częstotliwości próbkowania 96kHz i rozdzielczości 24 bitów
- Rożne możliwości konfiguracji głośników w systemie 7.1
- Dodatkowe możliwości dzięki Secondary Audio/ Sub Audio
Warto także wspomnieć, że ze względu na ograniczenia pojemności formatu DVD, wiele filmów ze ścieżką audio nagraną w systemie DTS miało ograniczoną przepływność fonii do 768 kbps. Nowe formaty nie mają takich ograniczeń i odbiorca będzie mógł oglądać filmy wykorzystując jądro DTS Digital Surround z lepszą przepływnością audio wynoszącą 1,5 Mbps. Oznacza to, że dźwięk będzie czystszy, pełniejszy o większej dynamice. DTS-HD daje więc większe możliwości na nowym ale także i na starym sprzęcie audio.
Możliwości formatu DTS Digital Surround Audio:
- Dekoder DTS pracujący z pełną przepływnością 1,5 Mbps, co oznacza prawie dwukrotnie wyższą wartość w stosunku do przepływności sygnału audio na płytach DVD.
- Do 6.1 kanałów audio charakteryzujących się sygnałem o częstotliwości próbkowania 48kHz i rozdzielczości 24 bitów, lub 5.1 kanałów o parametrach 96kHz, 24bity.
Porównanie formatów DTS
DTS-HD konfiguracja głośników – cześć 2
Rekonfiguracja głośników / Re-Mapping
Bardzo często rozmieszczenie głośników w naszym domowym systemie audio podyktowane rozmiarami lub względami użytkowymi znacznie różni się od konfiguracji wykorzystywanej podczas nagrywania w studiu. Formaty DTS-HD Master Audio oraz DTS-HD High Resolution Audio posiadają funkcję rekonfiguracji głośników co oznacza możliwość wyboru użytkownikowi 7 różnych ustawień głośników. Funkcja ta gwarantuje słuchaczowi uzyskanie możliwie najlepszej jakości dźwięku oraz najlepszych efektów przestrzennych, nawet jeśli podczas nagrywania ścieżki audio wykorzystywana była inna konfiguracja głośników. Funkcja wykorzystuje zaawansowane algorytmy obliczeniowe aby na drodze elektronicznej zmieniać pozycję zestawów głośnikowych w systemie audio. Na rysunkach poniżej przedstawiono możliwe konfiguracje:
Konfiguracja 1:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Lss, Rss, Lsr, Rsr
Konfiguracja 2:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Lhs, Rhs
Konfiguracja 3:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Cs, C-Oh
Konfiguracja 4:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Lh, Rh
Konfiguracja 5:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Lsr, Rsr
Konfiguracja 6:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Lw, Rw
Konfiguracja 7:
7.1 kanałów: L, C, R, LFE, Ls, Rs, Ch, Cs
DTS-HD sposoby łączenia urządzeń – cześć 3
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz wyposażony w dekoder DTS-HD Master Audio oraz amplituner wyposażony w wejścia HDMI 1.1 lub 1.2*.
Aby uzyskać najwyższej jakości dźwięk DTS-HD Master Audio lub DTS High Resolution Audio należy posiadać odtwarzacz Blu-ray lub HD-DVD wyposażony w dekodery DTS-HD. Sygnał audio jest dekodowany wewnątrz odtwarzacza i może być przesyłany do amplitunera na dwa sposoby: albo pojedynczym kablem cyfrowym HDMI albo wiązką kabli analogowych. W postaci cyfrowej wysyłany jest jako nieskompresowany 6 do 8 kanałowy liniowy strumień PCM. Wystarczy połączyć teraz wyjście HDMI odtwarzacza z wejściem HDMI (w specyfikacji 1.1 lub 1.2) amplitunera kablem HDMI. Dekoder DTS wewnątrz amplitunera będzie „ignorował” liniowy strumień PCM i przepuszczał dalej na wejście dekoderów cyfrowo analogowych. Następnie analogowy sygnał wielokanałowy podany zostanie na wejścia końcówek mocy 5.1 lub 7.1.
* Standard HDMI 1.1 lub 1.2 jest w stanie przesłać skompresowany cyfrowy sygnał audio o maksymalnej stałej przepływności 6Mbps. Nie jest jednak w stanie przesłać skompresowanego strumienia DTS-HD Master Audio.
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz wyposażony w dekoder DTS-HD Master Audio oraz amplituner wyposażony w analogowe wejścia audio.
Sygnał audio jest dekodowany wewnątrz odtwarzacza i przesyłany z wyjść analogowych do amplitunera wiązką kabli (połączenia analogowe RCA – RCA). Sygnały poszczególnych kanałów kierowane są bezpośrednio do końcówek mocy.
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz HD z wyjściem HDMI 1.3a oraz amplituner wyposażony w dekodery DTS-HD Master Audio.
Skompresowany sygnał DTS-HD Master Audio można przesłać do amplitunera wykorzystując połączenie HDMI. Aby było to możliwe odtwarzacz HD oraz amplituner musi być wyposażony w gniazdo HDMI w standardzie 1.3a a dodatkowo amplituner musi posiadać dekodery DTS-HD Master Audio. Sygnał jest dekodowany w amplitunerze a następnie podawany na końcówki mocy.
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz HD oraz amplituner wyposażony w dekodery DTS-HD High Resolution Audio.
Aby uzyskać najwyższej jakości dźwięk DTS High Resolution Audio należy posiadać odtwarzacz HD oraz amplituner wyposażone w gniazda HDMI wersji 1.1 lub 1.2. Oba urządzenia trzeba połączyć kablem HDMI, a skompresowany sygnał DTS-HD będzie rozkodowany w samym amplitunerze. W ten sposób uzyskamy sygnał w formacie DTS-HD High Resolution Audio o parametrach: 7.1 kanałów z częstotliwością próbkowania 96kHz i rozdzielczością 24 bitów.
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz HD oraz amplituner wyposażony w cyfrowe wejście audio S/PDIF
Jeśli połączymy odtwarzacz HD z amplitunerem cyfrowym kablem optycznym lub koaksjalnym (standard S/PDIF) uzyskamy możliwość odsłuchu ścieżek filmowych w standardzie DTS Digital Surround z maksymalną przepływnością sięgającą 1.5Mbps ( co oznacza dwukrotnie większą przepływność w stosunku do większości płyt DVD). Sygnał DTS Digital Surround obsługuje maksymalnie 5.1 kanałów.
- Konfiguracja sprzętowa wykorzystująca odtwarzacz HD oraz wyświetlacz HDTV lub wzmacniacz stereo
