Bez tytulu slajdu

1
(No Transcript)
2
Systemy Dzwieku Dookólnego
3
Spis tresci

• jak czlowiek slyszy i lokalizuje dzwiek
• standardy adaptacji dzwieku do odsluchu w
  warunkach kinowych i domowych
• opis wybranych systemów kinowych i domowych
• dzwiek wirtualny
• podsumowanie
• koniec

4
Jak czlowiek lokalizuje dzwieki

• Do lokalizacji wykorzystywane sa mechanizmy
• - IID (Interaural Intensity Difference) -
  wewnatrzsluchowa róznica
• intensywnosci
• - ITD (Interaural Time Difference) -
  wewnatrzsluchowa róznica czasu
• - HRTF (Head-Related Transfer Function) - efekt
  filtrujacy glowy
• i malzowiny usznej (pozwala na dokladne
  okreslenie kierunku)
• - DRR (Direct to Reverberant Ratio) - stosunek
  glosnosci dzwieku, który dotarl bezposrednio, do
  glosnosci dzwieku po odbiciach
• (pozwala na okreslenie odleglosci)

5
Z jaka dokladnoscia ludzie moga zlokalizowac
zródlo dzwieku?

• wieksza zdolnosc okreslania azymutu niz
  wysokosci
• - azymut
• - dla przedzialu 30 dokladnosc
  lokalizacji nawet 1
• - z boków glowy lokalizacja duzo gorsza
  dokladnosc 30
• - wysokosc
• - blisko horyzontu dokladnosc lokalizacji
  9
• - ze wzrostem wysokosci dokladnosc
  lokalizacji szybko spada
• zdolnosc lokalizacji zalezna od czestotliwosci
  sygnalu
• - tony niskie lt 100 - 150Hz nie mozliwe do
  lokalizacji
• zdolnosc lokalizacji zalezna od zmiennosci
  sygnalu
• - proste, stale tony sa bardzo trudne do
  zlokalizowania
• dla zebrania wiekszej liczby informacji czlowiek
  porusza glowa

6
Mozliwosci i ograniczenia przy oszukiwaniu zmyslu
sluchu.

• mozliwe utworzenie panoramy przedniej przez
• odpowiednie spreparowanie sygnalów pochodzacych
  
• z prawego i lewego glosnika przedniego. Pozwala
  to
• umiescic w panoramie jeden lub kilka
  instrumentów
• nie jest mozliwe utworzenie w podobny sposób
• panoramy bocznej
• bardzo utrudniona lokalizacja
• sygnalów w panoramie tylnej.
• Dosc precyzyjnie udaje sie
• zlokalizowac tylko jedno zródlo

7
Mozliwosci i ograniczenia przy oszukiwaniu zmyslu
sluchu.

• w konsekwencji w systemie kwadrofonicznym
• sluchacz nie bedzie mógl lokalizowac zródel
• dzwieku w panoramie z boków i z tylu.
• aby lokalizacja byla mozliwa potrzeba
• wiekszej liczby glosników
• w najnowszych systemach DD-EX, DTS-ES Discrete
• glosniki umieszczone sa takze z boku sluchacza

8
Standard THX

• powstal przy produkcji filmu Powrót Jedi
• wymagania THX dotycza akustyki sali, jakosci
  glosników oraz sposobu ich rozmieszczenia,
  wzmacniaczy mocy, okablowania.
• Kina posiadajace certyfikat THX charakteryzuja
  sie kilkoma bardzo waznymi cechami 24
• szerokie pasmo odtwarzanych czestotliwosci
• równa odpowiedz czestotliwosciowa dla calego
  zakresu
• równomierne pokrycie calej sali kinowej
  dzwiekiem
• czysty, bardzo wyrazny dialog
• dobra prezentacja nagran o duzej dynamice, bez
  slyszalnych zaklócen
• niski poziom szumu tla
• zastosowanie ustalonego, opatrzonego znakiem
  firmowym, wysokiej jakosci sprzetu
  odtwarzajacego
• okreslona jasnosc ekranu
• trailer DEEP NOTE odtwarzany przed kazdym
  seansem

Systemy kinowe
9
Standard THX Ultra

• model pomieszczenia o powierzchni 110m3
• standaryzacja uzytych glosników
• Re-Equalization -zmniejszenie efektu blednego
  odsluchu kinowych sciezek audio w warunkach
  domowych (inne n ch-tyki przenoszenia)
• Timbre Matching - zachowanie zgodnosci tonu
  glosników surround z glosnikami glównymi i
  kompensacja faktu ze odsluchach domowych
  stosowane sa pojedyncze glosniki do odbioru
  kanalów surround
• Adoptive Decorrelation - fazowo/amplitudowe
  zmiany monofonicznego sygnalu surround w celu
  efektu stereofonicznego odsluchu kanalu surround

Systemy domowe
10
Standard THX Ultra

• Bass Management Electronic Crossover - niskie
  czestotliwosci przekierowywane do subwoofera
• mniejsze wymiaru glosników
• Bass Peak Level Management - ochrona subwoofera
  przed przeciazeniem
• Loud speaker Position Time Synchronization -
  mozliwosc optymalnego ustawienia systemu
  odsluchowego (pozycjonowanie poszczególnych
  glosników)

Standard THX Select

• ograniczenie przestrzeni osluchowej do 74m3
• zastosowanie technologii z THX Ultra

Systemy domowe
11
Dolby Stereo

• zaprezentowane w 1974r
• system analogowy
• w miejsce dotychczasowej sciezki mono wstawiono
• dwa kanaly (stereo) poddane redukcji szumów
• Dolby A - zapisane optycznie na tasmie

Systemy kinowe
12
Dolby Stereo

• kodowanie i dekodowanie ( koder Dolby MP Matrix )

• separacja kanalów
• - L/P gt40dB
• - L(P)/C 3dB
• - C/S gt40dB
• - L(P)/S 3dB

Systemy kinowe
13
Dolby Surround

• 1982r - pierwszy dekoder
• system analogowy
• system kodowania - analogiczny do kinowego Dolby
  Stereo
• - dwie sciezki(zakodowane 4 kanaly)
• - separacja kanalów jak w DS
• - kanal surround o pasmie 100Hz - 7kHz
• uklad dekodera pasywnego zblizony do systemu DS
  (dodatkowy uklad regulacji poziomów w przypadku
  symulacji kanalu centralnego)
• kanal centralny (Phanton)moze byc symulowany
  przez glosniki lewego i prawego kanalu
• - liczba kanalów odbieranych 3 lub 4
• - w przypadku 3 kanalów ( symulacja centralnego)
  mniejsza powierzchnia prawidlowego odsluchu.

Systemy domowe
14
Dolby SR

• zaprezentowane w 1986r
• system analogowy
• w stosunku do Dolby Stereo sciezki dzwiekowe
  nagrano w Dolby SR (Spectral Recording)
• - dwukrotnie wieksza redukcja szumów
• - lepsze przenoszenie górnych czestotliwosci
  sygnalów
• we wspólczesnych cyfrowych systemach jako
  sciezka zapasowa

Systemy kinowe
15
Dolby Surround Pro Logic

• zaprezentowane w 1987r
• cztery kanaly lewy, centralny, prawy, surround
  (pasmo 100-7kHz)
• kodowanie analogiczne jak w DS
• dekodowanie (aktywny dekoder)
• - detekcja i uwypuklenie(w sieci ukladów
  kombinacyjnych) sygnalu dominujacego (analiza
  sygnalów P-L oraz C-S)
• - eliminacja przesluchów (dodawanie w
  przeciwfazie
• wysterowanego przez VCA sygnalu
  dominujacego)
• - dodanie szumu do kanalów celu odpowiedniego
  dostrojenia poziomów wzmocnienia kazdego z
  kanalów, by zminimalizowac przesluchy 
• separacja kanalów 30dB

Systemy domowe
16
Dolby Surround Pro Logic II

• modyfikacja systemu Pro Logic
• dwa kanaly surround (jeden stereofoniczny)
• - brak filtacji kanalów surround (pelne pasmo
  akustyczne)
• - mozliwosc pracy w trybie Pro Logic (jeden
  monofoniczny kanal surround)
• mozliwosc odtwarzania sygnalów stereo z
  rozszerzona panorama
• kontrola powierzchni odsluchowej (przesuwanie
  pola odsluchowego w przód lub w tyl)
• kontrola polozenia sygnalu centralnego

Systemy domowe
17
Dolby Digital

• zaprezentowane w 1992r (premiera Batman
  Returns)
• cyfrowe optyczne sciezki dzwiekowe
• - kino musi byc wyposazone w odpowiedni
• odtwarzacz sciezki dzwiekowej i cyfrowy
• procesor dzwiekowy)
• dodatkowa sciezka dzwiekowa Dolby SR
• - zachowania kompatybilnosci
• - jako sciezka zapasowa
• korekcja drobnych bledów w sygnale cyfrowym

Systemy kinowe
18
Dolby Digital

• szesc niezaleznych kanalów dzwiekowych (5.1)
• - lewy, centralny, prawy, tylny lewy, tylny
  prawy 20Hz - 20kHz
• - kanal niskich czestotliwosci 20Hz - 120Hz
• pelna separacja kanalów pozwala na wystepowanie
  kilku zródel
• dominujacych
• 20 bitowa rozdzielczosc (dynamika 120dB)

Systemy kinowe
19
Dolby Digital - kodowanie

• system AC-3
• - czestotliwosci próbkowania 32, 44.1 i 48 kHz
• - przeplywnosci dla 1 kanalu od 32kb/s do
  640kb/s
• (dla DD 384kb/s)
• - wspólczynnik kompresji od 13 do 115
• - transformacja t-gtf a pomoca banku filtrów
  TDAC
• redukcja wplywu aliasingu w sasiednich
  podpasmach
• zmienna rozdzielczosc czasowa
  transformacji(5,33 lub 2,67ms)
• - transmisja obwiedni spektralnej o zmiennej
  rozdzielczosci
• bitowej (zapis wektorowy zmiennoprzecinkowy,
  kodowanie
• róznicowe)
• - kodowanie perceptualne (w przypadku mantys)
• analiza sygnalów w podpasmach
• zastosowanie przyblizonej liniami prostymi
  f. rozkladu
• energii wzdluz blony podstawnej

Systemy kinowe
20
Dolby Digital (AC-3)

• zaprezentowany w 1992r

• szesc niezaleznych kanalów dzwiekowych (5.1)
• - lewy, centralny, prawy, tylny lewy, tylny
  prawy 20Hz - 20kHz
• - kanal niskich czestotliwosci 20Hz - 120Hz

Systemy domowe
21
Dolby Digital (AC-3)

• system AC-3
• - system kodowania analogiczny do systemu
  kinowego
• dodatkowo
• - mozliwosc downmixu do mono, stereo, Dolby
  Surround

Systemy domowe
22
Dolby Digital (AC-3)

• zastosowany m.in. w
• - DVD-AUDIO
• - DVD-VIDEO
• - DVD-ROM
• - DBS - direct broadcast satellite
• - HDTV
• - standard w amerykanskiej DTV ustalony przez
  ATSC (jako lepszy od MPEG-2)

Systemy domowe
23
MPEG-2 BC

• przedstawiony w 1994r. przez Moving Pictures
  Expert Group
• kompatybilny z wersja dwukanalowa MPEG-1
• - strumien bitowy zlozony z dwóch kanalów
  danych w MPEG-1
• i trzech kanalów uzywanych tylko przez
  dekoder MPEG-2
• - nieefektywny w porównaniu z AC-3 przy
  kodowaniu
• sygnalów stereo
• - w 1997r. powstal niekompatybilny wstecz
  MPEG-2 AAC
• 3 tryby pracy (layers)
• liczba kanalów 5(1) L,C,R,LS,RS (lub
  równiez 7(1) np. Philips) L,LC,C,RC,R,LS,RS
• czestotliwosci próbkowania 32, 44.1 i 48 kHz
• dobra jakosc dzwieku przy przeplywnosci 640-896
  kbit/s dla
• pieciu kanalów

24
MPEG-2 BC

• kodowanie perceptualne
• - analiza sygnalu w 32 podpasmach
• - szybka transformata FFT w celu wyznaczenia
  progu maskowania
• - uzyty model psychoakustyczny (po stronie
  kodera)
• - maskowanie czasowe i czestotliwosciowe
• - utrzymywanie szumu kwantyzacji ponizej progu
  maskowania
• - dynamiczna alokacja bitów
• - kompresja 121 jakosc CD
• skalowalnosc
• - wzgledem szerokosci pasma
• - wzgledem zlozonosci obliczeniowej

25
Digital Theater Systems ( DTS )

• opracowany przez NuOptix Inc.
• zaprezentowany w 1993r. ( premiera Jurrasic
  Park )
• sciezka z 24 bitowym kodem czasowym
• - identyfikuje film, szpule i wystepowanie
  klatek w czasie
• sciezka dzwiekowa jest umieszczona na 3 dyskach
  CD
• - dekoder dzwieku zawiera trzy odtwarzacze CD
• - pojemnosc CD pozwala na zastosowanie
  kompresji
  
  bezstratnej APT-X (
  kompresja 41)
• dynamika 96dB
• próbkowanie 44.1kHz (pasmo 20Hz - 20kHz)
• liczba kanalów 5.1
• - 5 dyskretnych kanalów dzwieku L, C, R
  (20-20kHz),
• SL i SR (80Hz - 20kHz) i LFE (20Hz - 80Hz)
• automatyczny powrót do odczytu analogowego w
  przypadku braku informacji cyfrowej i odwrotnie

Systemy kinowe
26
DTS Digital Surround

• dla potrzeb kina domowego zrezygnowano z
  kompresji APT-X na rzecz lepszego kodowania CAC
  ( Coherent Acoustics Coding )
• standard DTS zapewnia nastepujace wlasciwosci
• - 1 do 8 multipleksowanych kanalów audio
• - dynamika 120dB (20 bit )
• - czestotliwosci próbkowania 8 kHz do 192 kHz
• - ekwiwalentna dlugosc slowa PCM 16 do 24 bit
• - wspólczynniki kompresji od 11 do 401
• - przeplywnosc danych wyjsciowych kodera od
  32 kb/s do 4096 kb/s
• - mozliwosc kodowania bezstratnego (zmienna
  przeplywnosc)
• - mozliwosc downmixu na mniejsza liczbe kanalów
• - dokladna synchronizacja pomiedzy sygnalami
  audio i video
• - stala architektura dekodera

Systemy domowe
27
DTS Digital Surround

• Wlasnosci kodowania CAC ( Coherent Acoustics
  Coding )
• zaawansowane techniki kodowania
• - podzial na podpasma 32 dla pasma 0-24kHz
• i dodatkowe 8 dla pasma 24-48kHz
• - analiza psychoakustyczna
• - liniowe kodowanie predykcyne LPC
• - kwantyzacja wektorowa
• - dynamiczna alokacja bitów
• - maskowanie
• maksymalny strumien bitów 3,528 Mbit/s

Systemy domowe
28
Sony Dynamic Digital Sound (SDDS)

• zaprezentowany w 1994r. ( premiera Last Action
  Hero)
• dzwiek zapisany bezposrednio na tasmie filmowej
• - sciezki z optycznym zapisem dzwieku
  umieszczone miedzy perforacjami, a
  krawedziami tasmy filmowej
• - algorytmy zapewniajace 100 nadmiarowosci
  danych
• - sciezki analogowe wykorzystywane w przypadku
  awarii
• liczba kanalów 7.1 (L, P, centralny,centralne L
  i P, surround L i P)
• - mozliwosc pracy w systemie 4, 5.1, 6
  (downmix)
• - konwersja systemów z mniejsza iloscia kanalów
  na system 7.1
• algorytm kodowania ATRAC (Audio Transform
  Acoustic Coding)
• - kompresja 51
• czestotliwosc próbkowania 44,1 kHz
• - pasmo czestotliwosci 20Hz - 20kHz
• dynamika 105dB
• separacja kanalów gt80dB

Systemy kinowe
29
IMAX PSE (Personal Sound Environment)

• w uzyciu od 1995r - dzielo firmy Sonics
  Associates Inc.
• wspóldzialanie dwóch systemów dzwiekowych
• pierwszy - szesciokanalowy system cyfrowy (lewy,
  prawy, centralny,LFE, dwa kanaly surround)
• w sklad systemu wchodzi osiem kolumn (dwie dla
  kanalu centralnego i dwa subwoofery)
• drugi - (PSE) dwukanalowy sluchawkowy
  szerokopasmowy sluzacy do odbioru muzyki,
  dialogów, efektów specjalnych nagranych przy
  uzyciu sztucznej glowy
• odpowiednie sluchawki na podczerwien nie
  zakrywajace calej malzowiny usznej - mozliwosc
  odbioru dzwieków z glosników na sali
• sciezki muzyczne przechowywane na plycie DVD w
  standardzie PCM (24bit/96kHz)
• przed projekcja zgranie plyty na szybki twardy
  dysk z którego sciezka dzwiekowe odtwarzana
  podczas projekcji (odpowiednia synchronizacja)

Systemy kinowe
30
Dolby Digital Surround EX

• powstal dzieki wspólpracy Dolby Labs i THX
  Lucasfilm
• zaprezentowane w 1999r (premiera Star Wars TPM
  )
• w stosunku do DD trzeci kanal surround
  (odtwarzany przez dodatkowy procesor Dolby SA-10)
  
• - rozwiazanie problemów z lokalizacja dzwieków
• - powiekszenie strefy najlepszego odsluchu
• mozliwosc odtwarzania sciezek przez system DD
  bez trzeciej sciezki surround

Systemy kinowe
31
Dolby Digital Surround EX

• analog systemu kinowego zaimplementowanego w
  warunkach domowych
• system 6.1 (trzy kanaly surround)
• centralny kanal surround jest zawarty
  (matrycowo) w prawym i lewym kanale surround
  (zapis 5.1)
• - zachowanie kompatybilnosci w dól
• - brak 100 separacji miedzy tymi trzema
  kanalami surround

Systemy domowe
32
DTS-ES

• 6.1 kanalowy format Matrix
• - zaprezentowane w 1999r (po prezentacj
  DD-EX)
• - trzy kanalu surround (lewy, prawy,
  centralny zawarty
• matrycowo w prawym i lewym)
• - brak 100 separacji pomiedzy kanalami
  surround
• - kompatybilnosc ze wczesniejszymi systemami
  DTS 5.1
• - przeplywnosc 1536 kbps lub 768 kbps

Systemy kinowe / domowe
33
DTS-ES

• 6.1 kanalowy format Discrete
• - zaprezentowany w czerwcu 2000r
• - trzeci dyskretny kanal surround (zapisywany
  w
• nieuzywanym dotad bloku data frame
• - kompatybilnosc z wczesniejszymi systemami
  DTS 5.1 i 6.1
• Matrix (kanal centralny zawarty jest w
  lewym i prawym
• kanale surround i nalezy go zniwelowac przy
  odsluchu w
• systemie 6.1 Discrete dodajac w
  przeciwfazie do lewego i
• prawego kanalu surround)
• - brak 100 separacji pomiedzy kanalami
  surround (choc
• jest ona wieksza niz w przypadku systemu
  Matrix)
• - w kinie koniecznosc zastosowania przystawki
  DTS-ES

Systemy kinowe / domowe
34
Wirtualny dzwiek przestrzenny

• uzycie standartowego glosnikowego zestawu stereo
• dzwiek w jednym z formatów dookólnym zostaje
• przystosowany do odsluchu stereofonicznego
• - kanal centralny jato phantomowy
• - kanaly surround poprzez virtualizer
  (oparty najczesciej na
• procesorze DSP) dodane sa do dwóch
  dostepnych kanalów
• - zmniejszone pole prawidlowego
• odsluchu

Systemy domowe
35
Dolby Headphones

• zaprezentowane zima 2000r
• symulacja za pomoca procesora DSP wirtualnego
• pomieszczenia z zestawem odsluchowym zgodnym z
  AC-3
• - mozliwosc wyboru charakterystyki wnetrza
  odsluchowego
• - symulacja na sluchawkach odsluchu stereo z
  zestawu
• glosnikowego( brak efektu dzwieku w
  srodku glowy)
• odbiór poprzez zwyczajne sluchawki
  stereofoniczne
• - brak potrzeby personifikacji stanowiska
  odsluchowego
• - odbiorca jest caly czas w najlepszej
  pozycji odsluchowej
• kompatybilnosc z formatami dzwieku
  wielokanalowego
• - Dolby Surround
• - Dolby Digital
• - PCM
• - PCM pakowane przez MLP
• - MPEG (do 5 kanalów)

Systemy domowe
36
Dolby Headphones

• pierwsze procesory DSP - firma Analog Devices
  INC
• system znalazl miejsce w rozwiazaniach
  softwearowych
• - wtyczka programowa Personal Listening Space
  (firma Lake)
• wymagania Pentium II 266, 64 Mb RAM
• - softwearowe odtwarzacze DVD(SoftDVD,
  WinDVD,
• PowerDVD)

Systemy domowe
37
Wirtualny dzwiek przestrzenny

• do systemów tych naleza m.in.
• - Q Surround (Q Sound Labs)
• - TruSurround (SRS LABS )
• - 3D-Phonic (JVC )
• - Lucas (Sennheiser)
• - Virtual Dolby Surround (Dolby Laboratories )
• - Virtual Dolby Digital (Dolby Laboratories )
• - Dolby Headphones (Dolby Laboratories )
• - Virtual Sonic (Matsushita )
• - VMAx (Harman International)
• - Digital Virtual Surround-5.1 (Spatializer
  Audio Laboratories)
• - Aureal A3D Surround (Aureal Semiconductor )
• - Sensaura EMI/CRL
• - Sony MDR-DS5000

Systemy domowe
38
Podsumowanie systemy wielokanalowe
39
Podsumowanie systemy wielokanalowe
40
Przygotowali Przemyslaw Maziewski (kat.
Inzynierii Dzwieku) Marcin Rymon
Lipinski (kat.Systemów i Urzadzen
Radiokomunikacyjnych) 11.01.2001