Аудио форматы на DVD

 

 

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Федеральное Агентство по Образованию Государственное Общеобразовательное Учреждение Высшего Профиля

Таганрогский Государственный Радиотехнический Университет

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальное задание

 

на тему

 

Аудио форматы на DVD.

 

 

Выполнил:

Волощенко А. П., гр. Э-25

Проверил:

Вишневецкий В. Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таганрог 2006 г

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

За последние годы сильно развились различные форматы аудио и видео. Аудио мир захвачен CD благодаря их высокой практичности и низкой цене, а видео переходит от VHS кассет на DVD. Но музыкальная индустрия и DVD Forum предпочитают универсальный формат, они желают продавать наши любимые альбомы на DVD, так и появился формат DVD аудио. С технической точки зрения DVD имеет больший объем, чем CD. CD может вместить 80 минут музыки в обычном формате, тогда как DVD может вместить в 10 раз больше, да и поддерживает он практически все звуковые форматы. Если говорить об объеме, то обычный DVD имеет объем 4,7 Гбайт, а двусторонний DVD 8,5 Гбайт! А CD вмещает не более 700 Мб. Разработчикам DVD пришлось решать проблему, куда использовать такой огромный объем: для увеличения количества музыки или для улучшения ее качества. Ответом явилась комбинация обоих направлений, поскольку DVD аудио отличается и повышенным качеством, и большим объемом.

На CD музыка хранится в цифровом виде в формате PCM, и этот формат неизменен. Звук кодируется в 16 бит с частотой дискретизации 44,1 кГц. Для DVD аудио используется технология MLP (Meridian Lossless Packing) позволяющая изменять уровень качества при необходимости. С высокой разрядностью и частотой дискретизации качество звука становится значительно лучше. Сегодня на DVD аудио разрядность может быть уменьшена до 12 бит или увеличена до 24 бит. То же самое можно сказать и о частоте дискретизации, которая может составлять 192 кГц в стерео или 96 кГц в многоканальном режиме. DVD аудио, в отличии от CD, может содержать музыку в формате Dolby Digital и DTS. Большинство DVD аудио дисков кодируются в Dolby Digital, или в DTS, что является главной особенностью DVD аудио, не говоря уже о выигрыше в качестве звука.

Sony и Philips также разработали формат, который можно описать как  промежуточный между CD и DVD аудио. Он  называется SACD, или Super Audio CD. В отличии  от стандартных CD, закодированных в формате PCM (Pulse Code Modulation), SACD использует новую систему кодирования Direct Stream Digital (DSD). Данная система использует специальный фильтр, не столь пагубно сказывающийся на качестве звука, как PCM. Более того, частота дискретизации может быть значительно больше, вплоть до 2.822.400 измерений в секунду. Сегодня на рынке существует уже довольно большое количество таких дисков, однако для SACD вам необходимо использовать соответствующий плеер, что не лучшим образом сказывается на стоимости. И последнее, что стоит отметить - SACD, как и DVD аудио, может кодироваться на 6 каналов для проигрывания звука на 5.1 системе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведения

Формат SACD

SACD - Super Audio Compact Disk - цифровой формат  записи звука, разработанный компаниями Sony и Philips, официально появился в 1999 году. Диск размером как и  обычный CD, только рабочий слой  другого оттенка(золотистый). Информационная ёмкость гораздо больше, чем на CD, однако, в силу высокого качества кодирования звука, длительность записи составляет 74 минуты (иногда 109 минут). На одном из слоев двухслойного (или гибридного) диска обычно записана музыка в формате SACD на другом - в формате CD. Эти диски можно слушать и на обычных стерео CD проигрывателях. На SACD проигрывателях используется многоканальный режим (Multi Channel или Surround), реже двухканальный режим (стерео) или даже моно - при переиздании старых записей.

Преимущества стандарта SACD

• Естественность звучания и высокое качество записи
• Защита от цифрового копирования
• Многоканальный (до 6-ти каналов) звук

Технические сведения о стандарте SACD

Большее время записи в SACD достигнута за счёт новой технологии кодирования и сжатия звука, а также уменьшения физических размеров ямок (питов) на поверхности рабочего слоя. Для оцифровывания аудиосигнала используется технология прямого цифрового потока DSD (Direct Stream Digital). Звуковой поток с оригинала переводится в цифровой вид с использованием сверх высокой частоты дискретизации 2822 KГц. Уменьшение уровня сигнала кодируется как 0, увеличение, как 1. Поскольку частота считывания данных очень велика, то качество преобразования очень велико и гораздо ближе к аналоговому оригиналу, чем у традиционного CD.

Для дальнейшего сжатия используется алгоритм компрессии без потерь — Direct Stream Transfer (DST). Исходный цифровой поток уменьшается в объёме примерно в два раза.

SACD дает звуковой сигнал с  полосой частот до 100 кГц (на обычном CD - до 20 кГц), а его динамический диапазон достигает 144 дБ (на обычном CD - 96 дБ). Частота дискретизации - 2822,4 кГц. Объём диска - 4.7 Gb.

Защита записи от копирования

Для дисков стандарта SACD была придумана специальная защита от копирования. В потайных секторах спрятаны информация о диске, изготовителе а также кодовый ключ, которые должны быть считаны проигрывателем перед началом воспроизведения. При перезаписи SACD эти данные не копируются, и такой диск любым SACD проигрывателем не читается. Само содержимое диска зашифровано с помощью ключа. Защитные данные (PSP метки) могут быть скопированы только на лицензионном записывающем устройстве SACD. Дополнительно на всех устройствах воспроизведения применяется специальная "заглушка" на цифровой выход (DTCP) дополнительная защита от цифрового копирования.

Формат DVD-audio

DVD-Audio – стандарт хранения аудио информации на DVD дисках. Принцип кодирования исходного аналогового сигнала схож с обычными CD аудио дисками, однако за счёт увеличения частоты дискретизации и разрядности цифровых данных оцифрованный звук существенно ближе к оригиналу. Для увеличения времени записи также происходит сжатие информации без потерь качества. Время записи на DVD-A дисках обычно составляет 74 минуты, количество каналов - от 2 до 6. Для совместимости с проигрывателями обычных DVD (видео) дисков, иногда может присутствовать аудиосигнал объёмного звука в форматах Dolby Digital и DTS.

Технические сведения о DVD audio

Аудио сигнал записывается в формате PCM (ИКМ - импульсно-кодовая модуляция). Частота дискретизации может быть от 44 до 96 кГц (для стерео - до 192 кГц), разрядность данных от 16 до 24 бит. Воспроизводимый частотный диапазон - от 5 до 48000 Гц (до 96000 Гц для стереосигнала), динамический диапазон - до 144 dB. Объём данных - 4.7 Гб для однослойного диска. Использованием алгоритм сжатия звука без потерь MLP(5) (Meridian Lossless Packing), обеспечивающий примерно двукратное сжатие аудио данных.

Преимущества стандарта DVD-audio:

• Высокое качество звука, большой динамический диапазон.
• Запись многоканального звука.
• Возможность воспроизведения на компьютере.
• Распространённый на студиях звукозаписи формат кодирования PCM.

 

 

 

 

 

 

 

SACD vs. DVD-Audio

Межстандартные войны DVD-A и SACD

Стандарт DVD, как видео стандарт, был разработан и предложен еще в середине 90-х годов, но настоящей популярности он так пока и не приобрел. С перезаписываемыми дисками DVD эпопея тянулась особенно долго, - только сейчас DVD начал приживаться в качестве более-менее привычного типа носителей информации. В середине 90-х, параллельно разработке DVD для видео, разрабатывался и стандарт DVD Audio (DVD-A). Процесс становления DVD - A был долгим, первая версия стандарта была утверждена лишь в марте 1999.

DVD-A – это стандарт  хранения аудио данных на дисках  формата DVD. DVD-A предназначен для  хранения аудио данных в шести  каналах в форматах ИКМ и MLP (Meridian Lossless Packing). Данные в формате ИКМ хранятся с параметрами 16-24 бит (разрядность квантования) и 96 - 192 кГц (частота дискретизации). DVD-A диск, как любой односторонний однослойный диск DVD , имеет объем 4.7 Гб. Это означает, что DVD-A может вместить, например, до 6 часов аудио в формате CD-DA (44.1 кГц / 16 бит / стерео). Скорость чтения данных с дисков DVD-A составляет 9.6 Мбит/сек. В случае хранения данных в формате 24 бит / 96 кГц / 6 каналов поток аудио должен составлять 13.8 Мбит/сек, что является недостижимой скоростью чтения для DVD-A. Чтобы обойти это ограничение в стандарте DVD-A предусмотрено использование специальной техники lossless -сжатия аудио - MLP(5) (Meridian Lossless Packing). MLP обеспечивает в среднем приблизительно двукратное сжатие аудио данных. Таким образом, данные в формате 24 бит / 96 кГц / 6 каналов, требующие в несжатом виде скорость потока 13.8 Мбит/сек, будучи сжатыми посредством MLP, могут вполне «уместиться» в дозволенные 9.6 Мбит/сек. Надо заметить, что не всякий проигрыватель DVD «понимает» диски DVD-A - проигрыватели, знакомые с DVD-A, имеют специальный логотип «DVD-Audio». Тем не менее, для обеспечения совместимости, многие диски DVD-A специально оснащены треками в формате Dolby Digital и DTS, которые легко распознаются проигрывателями DVD-Video.

Продолжительность процесса становления стандарта DVD - A связана, как, впрочем, и всегда, с «войной стандартов». На рынке присутствуют множество китов бизнеса, каждый из которых дабы урвать кусочек пожирней, старается утвердить на рынке свое новшество первым. В то время как одни работали над DVD - A , Sony и Phillips (кстати, они же и разработали CD - DA ) работали над так называемым Super Audio CD ( SACD )(6). SACD является, в некотором смысле, братом DVD - A . Почти единственным отличием SACD от DVD - A является формат хранения данных – не ИКМ, а однобитная сигма-дельта модуляция(7) с частотой 2.8224 МГц. Не смотря на теоретически более высокое качество кодирования звука, чем в случае ИКМ, практическую выгоду от использования сигма-дельта модуляции на слух различить, вероятнее всего, невозможно. Правда, еще одной действительно полезной особенностью SACD является возможность выпуска гибридных носителей ( Hybrid SACD ) – дисков, способных работать как в старых CD -приводах, так и в новых SACD (такая возможность достигается благодаря наличию на дисках SACD двух слоев с данными). В самое ближайшее время планируется анонс новой версии стандарта SACD – SACD II . В ней планируется ввести некоторые усовершенствования (к уже существующим возможностям) по защите данных, а также расширение возможностей хранения видео и фото информации.

Преимущества за гранью восприятия

Оба носителя SACD и DVD-Audio обеспечивают настолько высокое качество звука, что зарегистрировать какие-либо преимущества одного формата перед другим можно только в лабораторных условиях. И то преимущество будет относительным, а не абсолютным. Возможности человеческого уха ограничены. А границы качества записи и воспроизведения у новых носителей достигли такого уровня, где вашему уху разницы не почувствовать.

Преимущества SACD и DVD-Audio можно объяснить в сравнении с CD. При записи фонограммы на обычный компакт-диск (по технологии импульсно-кодовой модуляции) аналогово-цифровой конвертер преобразует фрагменты музыки (сэмплы) в бинарные числа. На компакт-диск можно записать до 44 100 оцифрованных сэмплов в секунду (частота сэмплирования 44,1 кГц). А на DVD-Audio можно записывать до 96 000 сэмплов в секунду (на отдельные каналы до 192 000). Между тем предел восприятия человеческого уха, за которым разницы уже не чувствуется, находится на уровне 64 000 сэмплов в секунду (64 кГц). У SACD (при технологии записи Direct Stream Digital) максимальная частота сэмплирования - 2,8 МГц в секунду. С одной стороны, явное преимущество в сравнении с DVD-Audio, с другой -- нам все равно, до какой степени превзойден потолок восприятия. Впрочем, специалисты Philips уверяют, что высочайшая частота сэмплирования все равно скажется на звуковой картине. "Человеческое ухо аналогово, поэтому цифры в данном случае имеют опосредованное значение,-- говорит менеджер по маркетингу московского офиса Philips Сергей Крутий.-- Технология Direct Stream Digital позволяет передать без изменений музыку со всеми мельчайшими деталями и оттенками". Динамический диапазон, то есть тот промежуток между самым тихим и самым громким звучанием, в котором звук передается без малейших искажений, новыми носителями также исчерпан. Например, на DVD-Audio каждый сэмпл может записываться числом длиной 24 бита, что обеспечивает динамический диапазон до 144 децибел. Это также за пределами воспринимаемого человеческим ухом. И за пределами возможностей современной воспроизводящей аппаратуры. Передачу натурального звука (точнее, максимально приближенного к натуральному в рамках технологии цифровой обработки) производители собираются использовать как главный козырь при позиционировании новых аудиоформатов. "Когда появились CD-диски, многие люди сказали, что все это здорово, но цифровая запись не передает того тепла, той атмосферы, которая передавалась на виниловых пластинках,-- говорит Джени Келси, вице-президент и генеральный менеджер аудиоподразделения Panasonic в США.-- DVD-Audio может вернуть ощущение винила в цифровом формате. Причем это ощущение 'живой' записи может быть даже полнее, чем при прослушивании винила -- благодаря тому количеству данных, которые можно записывать и считывать с DVD-Audio". "Оценивать преимущества той или иной технологии -- удел экспертов, а исход борьбы между DVD-Audio и SACD будет решен маркетологами",-- считает Андрей Рыковский.

Независимые эксперты пока не берутся предсказать, какой из аудиоформатов победит. Не могут этого предвидеть и в самих компаниях, производящих оборудование. Поэтому некоторые из них воюют на два фронта. Например, Denon, Kenwood и Pioneer выпускают проигрывающие устройства и для SACD, и для DVD-Audio. Объемы продаж плееров для каждого из перспективных аудиоформатов пока незначительны, и никто не берется, исходя из динамики продаж, делать вывод о том, какой формат перспективнее. Нерешительность производителей вполне понятна: перспективы формата зависят не только от них, но и от звукозаписывающих фирм. Если говорить о том, насколько широк выбор аудиозаписей, представленных в новых форматах, то в середине этого года количественный перевес был на стороне SACD. К августу было выпущено 450 альбомов на SACD, тогда как перечень пластинок на DVD-Audio едва дотягивал до сотни. "Мультиканальный звук -- самая передовая и креативная идея за последние годы,-- заявлял продюсер EMI Джон Кэфри.-- В случае с Super Audio CD, когда проигрываешь запись дома, слышишь в точности то, что звучало в студии во время записи. Впервые за мою двадцатилетнюю карьеру я могу констатировать, что воспроизводимый звук есть зеркальное отображение того, что было на пульте записи...

Стадия развития мультиканальной технологии SACD гораздо выше, чем у других форматов, с которыми мне доводилось иметь дело". О выпуске альбомов на SACD летом заявили Universal, Virgin, EMI и Sony Music. Казалось бы, появились все основания говорить о существенном перевесе SACD в войне форматов или даже о победе в ней. Но самые последние новости ободрили сторонников DVD-Audio. Universal объявила, что планирует переиздать в формате DVD-Audio записи Боба Марли. А в понедельник о своем решении выпускать музыку на DVD-Audio объявила EMI. На это заявление отреагировал официальный представитель Matsushita Сакон Нагасаки: "Приятно, что EMI, глобальный инноватор в мире музыки, решила выпускать музыку на DVD-Audio. Это даст импульс к созданию новой DVD-Audio-индустрии". Альбомы на DVD-Audio продолжает выпускать и Warner Bros. Война перспективных аудиоформатов продолжается -- с очевидными успехами как SACD, так и DVD-Audio.

Тот и другой формат признаны как основными производителями hardware, так и крупнейшими звукозаписывающими компаниями. Пока никто не решается давать конкретные прогнозы -- когда эта война закончится и кого можно будет считать победителем? Слишком много вариантов продолжения сюжета. Один из них -- интеграция на уровне проигрывателя. Летом этого года сразу несколько производителей анонсировали выпуск универсального чипа, читающего (конвертирующего цифровой сигнал в аналоговый) и SACD, и DVD-Audio. Дальше всех здесь пошла ESS Technology, пообещавшая к концу нынешнего года начать серийный выпуск чипа, читающего едва ли не любую информацию, записанную на дисках в 5,25 дюйма. Мультимедийный процессор ES 4438 сможет прочитать DVD-Video, DVD-Audio, SACD, CD, Video CD, MP3-файлы, содержащиеся на CD, и так далее. Осталось только дождаться, пока кто-нибудь из производителей выпустит универсальный плеер с таким чипом. По мнению вице-президента ESS Technology Уильяма Вонга, разработка его компании послужит хорошим стимулятором спроса на рынке цифровых аудио- и видеотехнологий. Если универсальные проигрыватели смогут завоевать рынок, возрастет популярность как SACD, так и DVD-Audio. Выбор диска того или иного стандарта станет делом индивидуального вкуса.