Глава 15. Трех- и более канальная стереофония

SDDS

аналоговая стереодорожка

Dolby Digital

± временои код DTS

Рис 15 4. Расположение новых звуковых дорожек на киноленте

• один узкополосный канал с полосой до 120 Гц и ослаблением сигнала на 3 дБ;

• управляющие сигналы и данные, позволяющие идентифицировать ис­ пользуемую структуру каналов.

Сжатие на порядок более мощного входного потока (коэффициент ком­прессии вАС-3 выбирается в пределах от 9.1 до 16:1) базируется на ал гори [ме Modified Discrete Cosine Transform MDCT использует эффект психоакусшчес-кого маскирования Применяя модель слухового маскирования, кодер пре­доставляет оптимальное количество разрядов для аудиосигнала в каждой по­лосе Дополнительно происходит перераспределение разрядов между разны­ми каналами в соответствии с моделью, по которой более насыщенный частотами канал потребует больше данных для передачи, чем другие, слабо заполненные, а также учитывается, что сильный сигнал в одном канале мо­жет маскировать появляюшийся шум в других каналах. В результате Dolby Digital может использовать пропорционально больше передаваемых данных для кодирования звука, выдавая более качественный сигнал и позволяя коди­ровать несколько звуковых каналов в более низкоскоростные потоки данных, чем требует даже один канал на компакт-диске.

Если говорить на более простом языке, технология сжатия звука заклю­чается в том, что слушатель в присутствии более громких частотных

169

■

■. i Глава 15. Трех- и более канальная стереофония

составляющих меньшее внимание обращает на тихие гармоники, которые «можно удалить без существенного ущерба для качества звучания». В какой степени создателям алгоритмов компрессии удается избегать «существенно­го ущерба» — судить слушателям. Типичные схемы «оптимизации» аудио­данных основаны на спектральном анализе входного сигнала, как правило, реализуемом в соответствии с формулами быстрого преобразования Фурье (более сложные модели типа преобразования Карунена—Лоэва не находят широкого применения, так как их реализация требует значительных вычис­лительных затрат). В результате сложнейших процедур анализа спектра про­цессор выявляет те составляющие информационного потока, которыми можно пожертвовать. Содержание данных процедур является ноу-хау разра­ботчика и продается производителю совместимого оборудования только по лицензии и, в большинстве случаев, в виде готовой программы, «зашитой» в память процессора. Какова же природа этих «черных ящиков»? Какие под­ходы к компрессии звукового сигнала существуют?

На первый взгляд, можно удалять все спектральные составляющие, ам­плитуда которых меньше заданного порога. Дальнейшая проработка задачи показывает, что необходимо учитывать наличие у ликвидируемой компонен­ты «старших» гармонических родственников, имеющих более низкие часто­ты. Порог сокращения таких частот должен быть намного ниже.

Для поиска тихих, но очень важных компонент можно привлекать и более сложные алгоритмы типа корреляционного анализа взаимосвязанных эле­ментов.

Сокращение сигнала по пороговому принципу не может обеспечить необ­ходимую степень компрессии звука. Создатели процессоров уплотнения вы­нуждены прибегать и к временному прореживанию плотного ряда повторяю­щихся сигналов. Эта процедура приводит к уменьшению плотности ревербе­рации и может повлиять на ее тембральную окраску.

Уменьшить скорость цифрового потока позволяют также методы кодиро-ванйя, учитывающие статистику звуковых сигналов, например, вероятности появления уровней разной величины. Могут применяться, например, коды Хаффмана, которые наиболее вероятным значениям сигнала приписывают более короткие кодовые слова, а значения отсчетов, вероятность появления которых мала, кодируются кодовыми словами большей длины.

Все вышеизложенное наглядно демонстрирует, что речевая, музыкальная и шумовая информация, записанная в студиях звукозаписи, приходит в зри­тельный зал в сильно искаженном виде. Чтобы эти искажения предвосхитить и минимизировать, при студии звукозаписи желательно иметь комнаты про­слушивания с соответствующей акустикой, оснащенные стандартным обору­дованием 5и/гоит1-код,11роьяния—декодирования—воспроизведения.

Поскольку права на отдельные элементы процессоров уплотнения и деко­дирования принадлежат узкому кругу производителей, что не устраивает дру­гие не менее изобретательные фирмы, процесс совершенствования систем