Dolby Digital - Dolby Digital

Dolby Digital
Dolby Digital.svg
Abbreviazione DD
Formazione 1986
Tipo Formato di compressione audio, compressione con perdita
Posizione
Zona servita
In tutto il mondo
Sito web professionale .dolby .com /tv /dolby-digital /

Dolby Digital , originariamente sinonimo di Dolby AC-3 , è il nome di quella che oggi è diventata una famiglia di tecnologie di compressione audio sviluppate dai Dolby Laboratories . Originariamente chiamato Dolby Stereo Digital fino al 1995 , ad eccezione di Dolby TrueHD, la compressione audio è con perdita di dati , basata sull'algoritmo di trasformazione del coseno discreto modificato (MDCT). Il primo utilizzo del Dolby Digital è stato quello di fornire audio digitale nei cinema da stampe di film da 35 mm; oggi viene utilizzato anche per applicazioni come trasmissioni TV, trasmissioni radiofoniche via satellite, streaming video digitale, DVD , dischi Blu-ray e console di gioco.

La base principale dello standard di codifica audio multicanale Dolby AC-3 è la trasformata del coseno discreta modificata (MDCT), un algoritmo di compressione audio con perdita . È una modifica dell'algoritmo della trasformata del coseno discreta (DCT), che è stato proposto per la prima volta da Nasir Ahmed nel 1972 ed era originariamente destinato alla compressione delle immagini . La DCT è stata adattata nella trasformata del coseno discreta modificata (MDCT) da JP Princen, AW Johnson e Alan B. Bradley presso l' Università del Surrey nel 1987.

Dolby Laboratories ha adattato l'algoritmo MDCT insieme ai principi di codifica percettiva per sviluppare il formato audio AC-3 per le esigenze del cinema . Il formato AC-3 è stato rilasciato come standard Dolby Digital nel 1991. Dolby Digital è stato il primo standard di compressione audio basato su MDCT ad essere rilasciato ed è stato seguito da altri standard di compressione audio basati su MDCT per uso domestico e portatile, come Sony di ATRAC (1992), lo standard MP3 (1993) e AAC (1997).

Cinema

Batman Returns è stato il primo film ad essere annunciato che utilizza la tecnologia Dolby SR-D quando è stato presentato in anteprima nelle sale nell'estate del 1992. Le colonne sonore del cinema Dolby Digital sono registrate otticamente su una stampa da 35 mm utilizzando blocchi di dati sequenziali posizionati tra ogni foro di perforazione su il lato della colonna sonora del film. Viene utilizzato un bit rate costante di 320 kbit/s. Unoscanner con dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD) nel proiettore di immagini preleva un'immagine video scansionata di quest'area e un processore correla l'area dell'immagine ed estrae i dati digitali come flusso di bit AC-3. I dati vengono quindi decodificati in una sorgente audio a 5.1 canali. Tutte le stampe di film con dati Dolby Digital hanno anchecolonne sonore analogiche Dolby Stereo che utilizzano la riduzione del rumore Dolby SR e tali stampe sono note come stampe Dolby SR-D. La colonna sonora analogica fornisce un'opzione di fall-back in caso di danneggiamento dell'area dati o mancata decodifica digitale; fornisce inoltre compatibilità con proiettori non dotati di testine sonore digitali. Quasi tutte le stampe cinematografiche attualmente in uscita sono di questo tipo e possono includere anchedati SDDS e una traccia timecode per sincronizzare i CD-ROM contenenticolonne sonore DTS .

Un Dolby Digital Penthouse Soundhead montato su un proiettore Kalee modello 20 vintage della metà degli anni '50
Una foto di una stampa su pellicola da 35 mm con tutti e quattro i formati audio (o traccia quad ) - da sinistra a destra: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS) (area blu a sinistra dei fori di trascinamento), Dolby Digital (area grigia tra i fori di trascinamento etichettati con il logo Dolby Double-D al centro), suono ottico analogico (le due linee bianche a destra dei fori di trascinamento) e il codice temporale DTS (la linea tratteggiata all'estrema destra)

Il modo più semplice per convertire i proiettori esistenti consiste nell'aggiungere una cosiddetta testata sonora digitale attico sopra la testa del proiettore. Tuttavia, per i nuovi proiettori aveva senso utilizzare due testine analogiche/digitali nella normale posizione della testina ottica sotto la testina del proiettore. Per consentire la disposizione a doppia testata, i dati vengono registrati 26 fotogrammi prima dell'immagine. Se si utilizza una testata penthouse, i dati devono essere ritardati nel processore per il tempo richiesto, circa 2 secondi. Questo ritardo può essere regolato in passi del tempo tra le perforazioni, (circa 10,4 ms).

A partire dal 2015, il Dolby Digital nel mixaggio audio dei film viene gradualmente sostituito con Dolby Surround 7.1 , con la più avanzata tecnologia Dolby Atmos che sta guadagnando popolarità. Mentre la maggior parte dei cinema attualmente utilizza Dolby Digital, praticamente tutti i film usciti oggi sono mixati in Dolby Surround 7.1 e Dolby Atmos.

Versioni

Dolby Digital dispone di tecnologie simili, incluse in Dolby Digital EX, Dolby Digital Live, Dolby Digital Plus, Dolby Digital Surround EX, Dolby Digital Recording, Dolby Digital Cinema, Dolby Digital Stereo Creator e Dolby Digital 5.1 Creator.

Dolby Digital

L'ex logo Dolby Digital, intitolato "Aurora", che a volte veniva mostrato all'inizio di trasmissioni, lungometraggi e videogiochi
Il vecchio logo Dolby Digital

Dolby Digital è la versione comune che contiene fino a sei canali discreti di suono. La modalità più elaborata di uso comune prevede cinque canali per altoparlanti di gamma normale ( 20 Hz – 20.000 Hz ) (destro, centrale, sinistro, surround destro, surround sinistro) e un canale ( audio assegnato da 20 Hz – 120 Hz ) per il subwoofer effetti a bassa frequenza guidati . Sono supportate anche le modalità mono e stereo . AC-3 supporta frequenze di campionamento audio fino a 48 kHz.

Questo formato ha nomi diversi:

  • Dolby Digital
  • DD (un'abbreviazione per Dolby Digital, spesso combinata con il conteggio dei canali, ad esempio DD 2.0, DD 5.1)
  • AC-3 (Audio Codec 3, Advanced Codec 3, Acoustic Coder 3. [Questi sono backronyms . Adaptive Transform Acoustic Coding 3 è un formato separato sviluppato da Sony .])
  • ATSC A/52 (nome dello standard)
  • Prima del 1996, era commercializzato come Dolby Surround AC-3, Dolby Stereo Digital e Dolby SRD.

Nel 1991, una versione sperimentale limitata di Star Trek VI: Rotta verso l'ignoto in Dolby Digital è stata trasmessa in 3 sale statunitensi. Nel 1992, Batman Returns è il primo film ad essere rilasciato in Dolby Digital. Nel 1995, la versione LaserDisc di Clear and Present Danger presentava il primo mix Dolby Digital home theater , seguito rapidamente da True Lies , Stargate , Forrest Gump e Interview with the Vampire, tra gli altri.

Dolby Digital EX

Dolby Digital EX è in pratica simile al precedente formato Pro Logic di Dolby , che utilizzava la tecnologia a matrice per aggiungere un canale surround centrale e un singolo canale surround posteriore alle colonne sonore stereo. EX aggiunge un'estensione al codec Dolby Digital standard a 5.1 canali sotto forma di canali posteriori a matrice, creando un'uscita a 6.1 o 7.1 canali.

Dolby Digital Surround EX

Fornisce un mezzo economico e retrocompatibile per le colonne sonore 5.1 per trasportare un sesto canale surround posteriore centrale per una migliore localizzazione degli effetti. Il canale surround extra è codificato a matrice sui canali surround sinistro e surround destro discreti del mix 5.1, proprio come il canale centrale anteriore sulle colonne sonore stereo codificate Dolby Pro Logic. Il risultato può essere riprodotto senza perdita di informazioni su sistemi 5.1 standard o riprodotto in 6.1 o 7.1 su sistemi con decodifica Surround EX e altoparlanti aggiunti. Alcuni DVD hanno un'opzione audio Dolby Digital Surround EX.

La versione cinematografica di Dolby Digital EX è stata introdotta nel 1999, quando Dolby e Skywalker Sound , una divisione di Lucasfilm Ltd. , hanno sviluppato Dolby Digital Surround EX ™ per l'uscita di Star Wars: Episodio I – La minaccia fantasma . Da allora Dolby Digital Surround EX è stato utilizzato nelle versioni DVD del prequel di Star Wars e delle trilogie originali.

Un badge Dolby home theater su un computer portatile

Dolby Digital Live

Dolby Digital Live (DDL) è una tecnologia di codifica in tempo reale per i media interattivi come i videogiochi. Converte qualsiasi segnale audio su un PC o una console di gioco in un formato Dolby Digital a 5.1 canali a 16 bit/48 kHz a 640 kbit/se lo trasporta tramite un singolo cavo S/PDIF . Una tecnologia simile nota come DTS Connect è disponibile dal concorrente DTS . Un vantaggio importante di questa tecnologia è che consente l'uso dell'audio digitale multicanale con schede audio consumer, altrimenti limitate all'audio digitale PCM stereo o analogico multicanale perché S/PDIF su RCA, BNC e TOSLINK possono supportare solo due canali PCM, audio multicanale Dolby Digital e audio multicanale DTS. HDMI è stato successivamente introdotto e può trasportare PCM multicanale non compresso, audio multicanale compresso senza perdita di dati e audio digitale compresso con perdita di dati. Tuttavia, Dolby Digital Live è ancora utile con HDMI per consentire il trasporto di audio multicanale su HDMI a dispositivi che non sono in grado di gestire PCM multicanale non compresso.

Dolby Digital Live è disponibile nelle schede audio che utilizzano chipset audio di vari produttori. Il SoundStorm , utilizzato per la console di gioco Xbox e alcune schede madri nForce2 , utilizzava una prima forma di questa tecnologia. DDL è disponibile sulle schede madri con codec come ad esempio Realtek s' ALC882D, ALC888DD e ALC888H. Altri esempi includono alcune schede audio PCI C-Media e schede audio serie X-Fi e Z di Creative Labs, i cui driver hanno abilitato il supporto per DDL.

NVIDIA in seguito ha deciso di abbandonare il supporto DDL nelle proprie schede madri a causa del costo delle royalties coinvolte, lasciando uno spazio vuoto in questo senso nel mercato delle schede audio. Poi nel giugno 2005 è arrivata Auzentech , che con la sua scheda PCI X-Mystique, ha fornito la prima scheda audio consumer con supporto Dolby Digital Live.

Inizialmente nessuna scheda audio basata su Creative X-Fi supportava DDL (2005~2007), ma una collaborazione tra Creative e Auzentech ha portato allo sviluppo di Auzentech Prelude, la prima scheda X-Fi a supportare DDL. Originariamente pianificato per estendere il supporto DDL a tutte le schede audio basate su X-Fi (eccetto la linea "Xtreme Audio" che non è in grado di implementare l'hardware DDL), il piano è stato abbandonato perché la licenza Dolby avrebbe richiesto un pagamento di royalty per tutte le schede X-Fi e, problematicamente, quelli già venduti. Nel 2008, Creative ha rilasciato la serie di schede audio X-Fi Titanium che supporta pienamente il Dolby Digital Live, mentre tutte le versioni PCI di Creative X-Fi mancano ancora del supporto per DDL.

Da settembre 2008, tutte le schede audio basate su Creative X-Fi supportano DDL (tranne "Xtreme Audio" e la sua linea basata come Prodigy 7.1e, che non è in grado di DDL nell'hardware). Il caso di X-Fi è diverso.

Mentre si sono dimenticati del piano, il programmatore Daniel Kawakami ha creato un problema scottante applicando il modulo Auzentech Prelude DDL alle schede Creative X-Fi mascherando l'identità dell'hardware come Auzentech Prelude.

Creative Labs ha affermato che Kawakami ha violato la loro proprietà intellettuale e ha chiesto di cessare la distribuzione dei suoi driver modificati.

Alla fine Creative ha stretto un accordo con Dolby Laboratories per quanto riguarda la royalty della licenza Dolby disponendo che il costo della licenza fosse ripiegato nel prezzo di acquisto delle schede Creative X-Fi PCI piuttosto che come royalty pagata dalla stessa Creative. In base all'accordo, nel settembre 2008 ha iniziato a vendere i creativo Dolby Digital Live pack consentono Dolby Digital Live in serie X-Fi di Creative PCI di schede audio. Può essere acquistato e scaricato da Creative. Successivamente, Creative ha aggiunto il proprio pacchetto DTS Connect al pacchetto DDL senza costi aggiuntivi.

Dolby Digital Plus

E-AC-3 (Dolby Digital Plus) è un sistema di codifica avanzato basato sul codec AC-3 . Offre bitrate aumentati (fino a 6.144 Mbit/s), supporto per un numero ancora maggiore di canali audio (fino a 15,1 canali discreti in futuro) e tecniche di codifica migliorate (solo a basse velocità di trasmissione dati) per ridurre gli artefatti di compressione , consentendo velocità di trasmissione dati inferiori rispetto a quelli supportati da AC-3 (es. audio a 5.1 canali a 256 kbit/s). Non è retrocompatibile con l'hardware AC-3 esistente, sebbene i codec E-AC-3 siano generalmente in grado di transcodificare in AC-3 per apparecchiature collegate tramite S/PDIF . I decodificatori E-AC-3 possono anche decodificare flussi di bit AC-3. La quarta generazione di Apple TV supporta E-AC-3. Il sistema HD DVD fuori produzione supportava direttamente E-AC-3. Blu-ray Disc offre E-AC-3 come opzione per innestare canali aggiuntivi su un flusso altrimenti 5.1 AC-3, nonché per la consegna di contenuti audio secondari (ad es. commento del regista) che devono essere mixati con l'audio principale colonna sonora nel lettore Blu-ray Disc.

Dolby AC-4

Dolby AC-4 è uno standard di compressione audio che supporta più canali audio e/o oggetti audio. Il supporto per l'audio a 5.1 canali è obbligatorio e i canali aggiuntivi fino a 7.1.4 sono opzionali. AC-4 fornisce una riduzione del 50% del bit rate rispetto a AC-3/ Dolby Digital Plus .

Dolby TrueHD

Dolby TrueHD, sviluppato da Dolby Laboratories, è un codec audio lossless avanzato basato su Meridian Lossless Packing . Il supporto per il codec era obbligatorio per HD DVD ed è facoltativo per l' hardware Blu-ray Disc . Dolby TrueHD supporta profondità di bit a 24 bit e frequenze di campionamento fino a 192 kHz. Il bitrate massimo è di 18 Mbit/s mentre supporta fino a 16 canali audio (gli standard HD DVD e Blu-ray Disc attualmente limitano il numero massimo di canali audio a otto). Supporta i metadati, inclusa la normalizzazione dei dialoghi e il controllo dell'intervallo dinamico.

Configurazioni dei canali

Sebbene comunemente associato alla configurazione del canale 5.1, Dolby Digital consente una serie di selezioni di canale differenti. Le opzioni sono:

  • Dolby Digital 1/0 - Mono (solo centro)
  • Dolby Digital 2/0 - Stereo a 2 canali (sinistro + destro), con supporto opzionale Dolby Surround a matrice
  • Dolby Digital 3/0 - Stereo a 3 canali (sinistra, centro, destra)
  • Dolby Digital 2/1 - Stereo a 2 canali con surround mono (sinistro, destro, surround)
  • Dolby Digital 3/1 - Stereo a 3 canali con surround mono (sinistro, centrale, destro, surround)
  • Dolby Digital 2/2 - Quadrifonico a 4 canali (sinistro, destro, surround sinistro, surround destro)
  • Dolby Digital 3/2 - Surround a 5 canali (sinistro, centrale, destro, surround sinistro, surround destro)

Queste configurazioni includono facoltativamente il canale degli effetti a bassa frequenza extra (LFE). Gli ultimi due con surround stereo utilizzano facoltativamente la codifica a matrice Dolby Digital EX per aggiungere un canale surround posteriore aggiuntivo.

Molti decoder Dolby Digital sono dotati di downmix per distribuire i canali codificati agli altoparlanti. Ciò include funzioni come la riproduzione di informazioni surround attraverso i diffusori anteriori se i diffusori surround non sono disponibili e la distribuzione del canale centrale a sinistra ea destra se non è disponibile alcun diffusore centrale. Quando si trasmette a un apparecchio separato tramite una connessione a 2 canali, un decoder Dolby Digital può opzionalmente codificare l'uscita utilizzando Dolby Surround per preservare le informazioni surround.

Il '.1' in 5.1, 7.1 ecc. si riferisce al canale LFE, che è anche un canale discreto.

Applicazioni

L'audio Dolby Digital viene utilizzato su DVD-Video e altri media puramente digitali, come l'home cinema. In questo formato, il flusso di bit AC-3 è intercalato con il video e il flusso di bit di controllo.

Il sistema viene utilizzato in applicazioni con larghezza di banda limitata diverse da DVD-Video, come la TV digitale. Lo standard AC-3 consente un bit rate codificato massimo di 640 kbit/s. Le stampe su pellicola da 35 mm utilizzano una velocità fissa di 320 kbit/s, che è la stessa della velocità in bit massima per MP3 a 2 canali . I dischi DVD-Video sono limitati a 448 kbit/s, sebbene molti lettori possano riprodurre con successo flussi di bit a velocità più elevata (che non sono conformi alle specifiche DVD). HD DVD limita AC-3 a 448 kbit/s. Gli standard ATSC e cavo digitale limitano AC-3 a 448 kbit/s. Blu-ray Disc, PlayStation 3 e console di gioco Xbox possono emettere un segnale AC-3 a 640 kbit/s. Alcuni giochi per console Sony PlayStation 2 sono in grado di emettere anche audio standard AC-3, principalmente durante i filmati pre-renderizzati.

Dolby fa parte di un gruppo di organizzazioni coinvolte nello sviluppo di AAC (Advanced Audio Coding), parte delle specifiche MPEG, e considerato il successore di MP3.

Dolby Digital Plus (DD-Plus) e TrueHD sono supportati in HD DVD, come codec obbligatori, e in Blu-ray Disc, come codec opzionali.

Tecnologie Dolby in formati multimediali confezionati

HD DVD disco Blu-ray DVD-Video DVD-Audio LaserDisc
Codec Supporto giocatori Canali (massimo) Velocità di trasmissione massima Supporto giocatori Canali (massimo) Velocità di trasmissione massima Supporto giocatori Canali (massimo) Velocità di trasmissione massima Supporto giocatori Canali (massimo) Velocità di trasmissione massima Supporto giocatori Canali (massimo) Velocità di trasmissione massima
Dolby Digital Obbligatorio 5.1 504 kbit/s Obbligatorio 5.1 640 kbit/s Obbligatorio 5.1 448 kbit/s Opzionale nella zona video per la compatibilità di riproduzione su lettori DVD-Video 5.1 448 kbit/s Opzionale 5.1 384 kbit/s
Dolby Digital Plus 7.1 3 Mbit/s Opzionale 7.1 1,7 Mbit/s
N / A
Dolby TrueHD 7.1 18 Mbit/s 7.1 18 Mbit/s

AC3RF

Nel mondo LaserDisc AC3RF è il termine ampiamente utilizzato sui connettori dei lettori che supportano il Dolby Digital. Demodulatori e ricevitori specifici dell'era LaserDisc (dagli anni '90 ai primi anni 2000) includono anche il posizionamento di questo termine sui connettori.

I titoli LaserDisc con tracce Dolby Digital hanno spesso il logo THX sulle copertine.

Dettagli tecnici

Il layout dei dati di AC-3 è descritto da un linguaggio semplificato " C- like" nelle specifiche ufficiali. Un flusso AC-3 è una serie di frame; il codice della dimensione del frame viene utilizzato insieme al codice della frequenza di campionamento per determinare il numero di parole (2 byte) prima della parola di sincronizzazione successiva. I blocchi di canale possono essere lunghi, nel qual caso l'intero blocco viene elaborato come trasformata coseno discreta modificata singola , o corti, nel qual caso vengono eseguite due trasformazioni di mezza lunghezza sul blocco. Di seguito è riportato un header AC-3 semplificato. Una descrizione dettagliata si trova nell'ATSC "Digital Audio Compression (AC-3) (E-AC-3) Standard" , sezione 5.4.

Nome del campo # di bit Descrizione
Sincronizzazione 16 0x0B77, la trasmissione dei dati viene lasciata per prima: big endian
Controllo di ridondanza ciclico 16
Frequenza di campionamento 2 '11'=riservato '10'=32 kHz '01'=44,1 '00'=48
Codice dimensione telaio 6
Identificazione del flusso di bit 5
Modalità flusso di bit 3 '000'=servizio audio principale
Modalità di codifica audio 3 '010'=ordine dei canali sinistro e destro
Livello di mix centrale 2
Livello mix surround 2
Modalità Dolby Surround 2 '00'=non indicato '01'= Non codificato surround '10'= Sì, codificato surround

Licenza

AC3 era coperto da brevetto (scaduto da marzo 2017). I brevetti sono stati usati per chiedere di pagare una licenza commerciale per pubblicare un'applicazione che decodifica AC3. Ciò ha portato alcuni sviluppatori di app audio a bandire AC3 dalle loro app, sebbene il lettore multimediale VLC open source supportasse l'audio AC-3 senza aver pagato alcun tipo di tassa di licenza di brevetto.

Nei documenti S-1 originali e modificati di Dolby del 2005 presso la SEC, Dolby ha riconosciuto che "i brevetti relativi alle nostre tecnologie Dolby Digital scadono tra il 2008 e il 2017".

L'ultimo brevetto che copre AC-3 è scaduto il 20 marzo 2017, quindi ora è generalmente gratuito.

Implementazione open source

Un decodificatore di flusso ATSC A/52 (AC3) gratuito , liba52 , è disponibile sotto la GNU General Public License . FFmpeg e il lettore multimediale VLC includono ciascuno il codice per la gestione di AC-3.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno