1 / 40

Systemy Dźwięku Dookólnego

Systemy Dźwięku Dookólnego. Spis treści. jak człowiek słyszy i lokalizuje dźwięk standardy adaptacji dźwięku do odsłuchu w warunkach kinowych i domowych opis wybranych systemów kinowych i domowych dźwięk wirtualny podsumowanie koniec. Do lokalizacji wykorzystywane są mechanizmy:

said
Download Presentation

Systemy Dźwięku Dookólnego

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Systemy Dźwięku Dookólnego

  2. Spis treści • jak człowiek słyszy i lokalizuje dźwięk • standardy adaptacji dźwięku do odsłuchu w warunkach kinowych i domowych • opis wybranych systemów kinowych i domowych • dźwięk wirtualny • podsumowanie • koniec

  3. Do lokalizacji wykorzystywane są mechanizmy: - IID (Interaural Intensity Difference) - wewnątrzsłuchowa różnica intensywności - ITD (Interaural Time Difference) - wewnątrzsłuchowa różnica czasu - HRTF (Head-Related Transfer Function) - efekt filtrujący głowy i małżowiny usznej (pozwala na dokładne określenie kierunku) - DRR (Direct to Reverberant Ratio) - stosunek głośności dźwięku, który dotarł bezpośrednio, do głośności dźwięku po odbiciach (pozwala na określenie odległości) Jak człowiek lokalizuje dźwięki

  4. Z jaką dokładnością ludzie mogą zlokalizować źródło dźwięku? • większa zdolność określania azymutu niż wysokości • - azymut • - dla przedziału ±30° dokładność lokalizacji nawet 1° • - z boków głowy lokalizacja dużo gorsza dokładność 30° • - wysokość • - blisko horyzontu dokładność lokalizacji 9° • - ze wzrostem wysokości dokładność lokalizacji szybko spada • zdolność lokalizacji zależna od częstotliwości sygnału • - tony niskie < 100 - 150Hz nie możliwe do lokalizacji • zdolność lokalizacji zależna od zmienności sygnału • - proste, stałe tony są bardzo trudne do zlokalizowania • dla zebrania większej liczby informacji człowiek porusza głową

  5. Możliwości i ograniczenia przy oszukiwaniu zmysłu słuchu. • możliwe utworzenie panoramy przedniej przez • odpowiednie spreparowanie sygnałów pochodzących • z prawego i lewego głośnika przedniego. Pozwala to • umieścić w panoramie jeden lub kilka instrumentów • nie jest możliwe utworzenie w podobny sposób • panoramy bocznej • bardzo utrudniona lokalizacja • sygnałów w panoramie tylnej. • Dość precyzyjnie udaje się • zlokalizować tylko jedno źródło

  6. Możliwości i ograniczenia przy oszukiwaniu zmysłu słuchu. • w konsekwencji w systemie kwadrofonicznym • słuchacz nie będzie mógł lokalizować źródeł • dźwięku w panoramie z boków i z tyłu. • aby lokalizacja była możliwa potrzeba • większej liczby głośników • w najnowszych systemach DD-EX, DTS-ES Discrete • głośniki umieszczone są także z boku słuchacza

  7. Standard THX • powstał przy produkcji filmu „ Powrót Jedi” • wymagania THX dotyczą akustyki sali, jakości głośników oraz sposobu ich rozmieszczenia, wzmacniaczy mocy, okablowania. • Kina posiadające certyfikat THX charakteryzują się kilkoma bardzo ważnymi cechami [24]: • szerokie pasmo odtwarzanych częstotliwości; • równa odpowiedź częstotliwościowa dla całego zakresu; • równomierne pokrycie całej sali kinowej dźwiękiem; • czysty, bardzo wyraźny dialog; • dobra prezentacja nagrań o dużej dynamice, bez słyszalnych zakłóceń; • niski poziom szumu tła • zastosowanie ustalonego, opatrzonego znakiem firmowym, wysokiej jakości sprzętu odtwarzającego; • określona jasność ekranu; • trailer “DEEP NOTE” odtwarzany przed każdym seansem Systemy kinowe

  8. Standard THX Ultra • model pomieszczenia o powierzchni 110m3 • standaryzacja użytych głośników • Re-Equalization -zmniejszenie efektu błędnego odsłuchu kinowych ścieżek audio w warunkach domowych (inne n ch-tyki przenoszenia) • Timbre Matching - zachowanie zgodności tonu głośników surround z głośnikami głównymi i kompensacja faktu że odsłuchach domowych stosowane są pojedyncze głośniki do odbioru kanałów surround • Adoptive Decorrelation - fazowo/amplitudowe zmiany monofonicznego sygnału surround w celu efektu stereofonicznego odsłuchu kanału surround Systemy domowe

  9. Standard THX Ultra • Bass Management Electronic Crossover - niskie częstotliwości przekierowywane do subwoofera • ‘ mniejsze wymiaru głośników • Bass Peak Level Management - ochrona subwoofera przed przeciążeniem • Loud speaker Position Time Synchronization - możliwość optymalnego ustawienia systemu odsłuchowego (pozycjonowanie poszczególnych głośników) Standard THX Select • ograniczenie przestrzeni osłuchowej do 74m3 • zastosowanie technologii z THX Ultra Systemy domowe

  10. Dolby Stereo • zaprezentowane w 1974r • system analogowy • w miejsce dotychczasowej ścieżki mono wstawiono • dwa kanały (stereo) poddane redukcji szumów • Dolby A - zapisane optycznie na taśmie Systemy kinowe

  11. Dolby Stereo • kodowanie i dekodowanie ( koder Dolby MP Matrix ) • separacja kanałów • - L/P : >40dB • - L(P)/C : 3dB • - C/S :>40dB • - L(P)/S : 3dB Systemy kinowe

  12. Dolby Surround • 1982r - pierwszy dekoder • system analogowy • system kodowania - analogiczny do kinowego Dolby Stereo • - dwie ścieżki(zakodowane 4 kanały) • - separacja kanałów jak w DS • - kanał surround o paśmie 100Hz - 7kHz • układ dekodera pasywnego zbliżony do systemu DS (dodatkowy układ regulacji poziomów w przypadku symulacji kanału centralnego) • kanał centralny (Phanton)może być symulowany przez głośniki lewego i prawego kanału • - liczba kanałów odbieranych 3 lub 4 • - w przypadku 3 kanałów ( symulacja centralnego) mniejsza powierzchnia prawidłowego odsłuchu. Systemy domowe

  13. Dolby SR • zaprezentowane w 1986r • system analogowy • w stosunku do Dolby Stereo ścieżki dźwiękowe nagrano w Dolby SR (Spectral Recording) • - dwukrotnie większa redukcja szumów • - lepsze przenoszenie górnych częstotliwości sygnałów • we współczesnych cyfrowych systemach jako ścieżka zapasowa Systemy kinowe

  14. Dolby Surround Pro Logic • zaprezentowane w 1987r • cztery kanały: lewy, centralny, prawy, surround (pasmo 100-7kHz) • kodowanie analogiczne jak w DS • dekodowanie (aktywny dekoder) • - detekcja i uwypuklenie(w sieci układów kombinacyjnych) sygnału dominującego (analiza sygnałów P-L oraz C-S) • - eliminacja przesłuchów (dodawanie w przeciwfazie • wysterowanego przez VCA sygnału dominującego) • - dodanie szumu do kanałów celu odpowiedniego dostrojenia poziomów wzmocnienia każdego z kanałów, by zminimalizować przesłuchy  • separacja kanałów : 30dB Systemy domowe

  15. Dolby Surround Pro Logic II • modyfikacja systemu Pro Logic • dwa kanały surround (jeden stereofoniczny) • - brak filtacji kanałów surround (pełne pasmo akustyczne) • - możliwość pracy w trybie Pro Logic (jeden monofoniczny kanał surround) • możliwość odtwarzania sygnałów stereo z rozszerzoną panoramą • kontrola powierzchni odsłuchowej (przesuwanie pola odsłuchowego w przód lub w tył) • kontrola położenia sygnału centralnego Systemy domowe

  16. Dolby Digital • zaprezentowane w 1992r (premiera„Batman Returns”) • cyfrowe optyczne ścieżki dźwiękowe • - kino musi być wyposażone w odpowiedni • odtwarzacz ścieżki dźwiękowej i cyfrowy • procesor dźwiękowy) • dodatkowa ścieżka dźwiękowa Dolby SR • - zachowania kompatybilności • - jako ścieżka zapasowa • korekcja drobnych błędów w sygnale cyfrowym Systemy kinowe

  17. Dolby Digital • sześć niezależnych kanałów dźwiękowych (5.1): • - lewy, centralny, prawy, tylny lewy, tylny prawy 20Hz - 20kHz • - kanał niskich częstotliwości 20Hz - 120Hz • pełna separacja kanałów pozwala na występowanie kilku źródeł • dominujących • 20 bitowa rozdzielczość (dynamika 120dB) Systemy kinowe

  18. Dolby Digital - kodowanie • system AC-3 • - częstotliwości próbkowania 32, 44.1 i 48 kHz • -przepływności dla 1 kanału od 32kb/s do 640kb/s • (dla DD 384kb/s) • -współczynnik kompresji od 1:3 do 1:15 • - transformacja t->f a pomocą banku filtrów TDAC • ‘ redukcja wpływu aliasingu w sąsiednich podpasmach • ‘ zmienna rozdzielczość czasowa transformacji(5,33 lub 2,67ms) • - transmisja obwiedni spektralnej o zmiennej rozdzielczości • bitowej (zapis wektorowy zmiennoprzecinkowy, kodowanie • różnicowe) • - kodowanie perceptualne (w przypadku mantys): • ‘ analiza sygnałów w podpasmach • ‘ zastosowanie przybliżonej liniami prostymi f. rozkładu • energii wzdłuż błony podstawnej Systemy kinowe

  19. Dolby Digital (AC-3) • zaprezentowany w 1992r • sześć niezależnych kanałów dźwiękowych (5.1): • - lewy, centralny, prawy, tylny lewy, tylny prawy 20Hz - 20kHz • - kanał niskich częstotliwości 20Hz - 120Hz Systemy domowe

  20. Dolby Digital (AC-3) • system AC-3 • - system kodowania analogiczny do systemu kinowego • dodatkowo • - możliwość downmixu do mono, stereo, Dolby Surround Systemy domowe

  21. Dolby Digital (AC-3) • zastosowany m.in. w : • - DVD-AUDIO • - DVD-VIDEO • - DVD-ROM • - DBS - direct broadcast satellite • - HDTV • - standard w amerykańskiej DTV ustalony przez ATSC (jako lepszy od MPEG-2) Systemy domowe

  22. MPEG-2 BC • przedstawiony w 1994r. przez Moving Pictures Expert Group • kompatybilny z wersją dwukanałową MPEG-1 • - strumień bitowy złożony z dwóch kanałów danych w MPEG-1 • i trzech kanałów używanych tylko przez dekoder MPEG-2 • - nieefektywny w porównaniu z AC-3 przy kodowaniu • sygnałów stereo • - w 1997r. powstał niekompatybilny wstecz MPEG-2 AAC • 3 tryby pracy (layers) • liczba kanałów 5(+1) L,C,R,LS,RS (lub również 7(+1) np. Philips) L,LC,C,RC,R,LS,RS • częstotliwości próbkowania 32, 44.1 i 48 kHz • dobra jakość dźwięku przy przepływności 640-896 kbit/s dla • pięciu kanałów

  23. MPEG-2 BC • kodowanie perceptualne • - analiza sygnału w 32 podpasmach • - szybka transformata FFT w celu wyznaczenia progu maskowania • - użyty model psychoakustyczny (po stronie kodera) • - maskowanie czasowe i częstotliwościowe • - utrzymywanie szumu kwantyzacji poniżej progu maskowania • - dynamiczna alokacja bitów • - kompresja 12:1 jakość CD • skalowalność • - względem szerokości pasma • - względem złożoności obliczeniowej

  24. Digital Theater Systems ( DTS ) • opracowany przez NuOptix Inc. • zaprezentowany w 1993r. ( premiera „Jurrasic Park” ) • ścieżka z 24 bitowym kodem czasowym • -identyfikuje film, szpule i występowanie klatek w czasie • ścieżka dźwiękowa jest umieszczona na 3 dyskach CD • - dekoder dźwięku zawiera trzy odtwarzacze CD • - pojemność CD pozwala na zastosowanie kompresji bezstratnej APT-X ( kompresja 4:1) • dynamika 96dB • próbkowanie 44.1kHz (pasmo 20Hz - 20kHz) • liczba kanałów 5.1 • - 5 dyskretnych kanałów dźwięku :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

  25. DTS Digital Surround • dla potrzeb kina domowego zrezygnowano z kompresji APT-X na rzecz lepszego kodowania CAC ( Coherent Acoustics Coding ) • standard DTS zapewnia następujące właściwości: • -1 do 8 multipleksowanych kanałów audio • - dynamika 120dB (20 bit ) • - częstotliwości próbkowania 8 kHz do 192 kHz • - ekwiwalentna długość słowa PCM: 16 do 24 bit • - współczynniki kompresji od 1:1 do 40:1 • - przepływność danych wyjściowych kodera : od 32 kb/s do 4096 kb/s • - możliwość kodowania bezstratnego (zmienna przepływność) • - możliwość downmixu na mniejszą liczbę kanałów • - dokładna synchronizacja pomiędzy sygnałami audio i video • - stała architektura dekodera Systemy domowe

  26. DTS Digital Surround • Własności kodowania CAC ( Coherent Acoustics Coding ) • zaawansowane techniki kodowania • - podział 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 strumień bitów 3,528 Mbit/s Systemy domowe

  27. Sony Dynamic Digital Sound (SDDS) • zaprezentowany w 1994r. ( premiera „Last Action Hero”) • dźwięk zapisany bezpośrednio na taśmie filmowej • - ścieżki z optycznym zapisem dźwięku umieszczone między perforacjami, a krawędziami taśmy filmowej • - algorytmy zapewniające 100% nadmiarowości danych • - ścieżki analogowe wykorzystywane w przypadku awarii • liczba kanałów 7.1 (L, P, centralny,centralne L i P, surround L i P) • - możliwość pracy w systemie 4, 5.1, 6 (downmix) • - konwersja systemów z mniejszą ilością kanałów na system 7.1 • algorytm kodowania ATRAC (Audio Transform Acoustic Coding) • - kompresja 5:1 • częstotliwość próbkowania 44,1 kHz • - pasmo częstotliwości 20Hz - 20kHz • dynamika 105dB • separacja kanałów >80dB Systemy kinowe

  28. IMAX PSE (Personal Sound Environment) • w użyciu od 1995r - dzieło firmy Sonics Associates Inc. • współdziałanie dwóch systemów dźwiękowych • pierwszy - sześciokanałowy system cyfrowy (lewy, prawy, centralny,LFE, dwa kanały surround) • w skład systemu wchodzi osiem kolumn (dwie dla kanału centralnego i dwa subwoofer’y) • drugi - (PSE) dwukanałowy słuchawkowy szerokopasmowy służący do odbioru muzyki, dialogów, efektów specjalnych nagranych przy użyciu sztucznej głowy • odpowiednie słuchawki na podczerwień nie zakrywające całej małżowiny usznej - możliwość odbioru dźwięków z głośników na sali • ścieżki muzyczne przechowywane na płycie DVD w standardzie PCM (24bit/96kHz) • przed projekcją zgranie płyty na szybki twardy dysk z którego ścieżka dźwiękowe odtwarzana podczas projekcji (odpowiednia synchronizacja) Systemy kinowe

  29. Dolby Digital Surround EX • powstał dzięki współpracy Dolby Labs i THX Lucasfilm • zaprezentowane w 1999r (premiera ”Star Wars TPM” ) • w stosunku do DD – trzeci kanał surround (odtwarzany przez dodatkowy procesor Dolby SA-10) • - rozwiązanie problemów z lokalizacją dźwięków • - powiększenie strefy najlepszego odsłuchu • możliwość odtwarzania ścieżek przez system DD bez trzeciej ścieżki surround Systemy kinowe

  30. Dolby Digital Surround EX • analog systemu kinowego zaimplementowanego w warunkach domowych • system 6.1 (trzy kanały surround) • centralny kanał surround jest zawarty (‘matrycowo’) w prawym i lewym kanale surround (zapis 5.1) • - zachowanie kompatybilności w dół • - brak 100% separacji miedzy tymi trzema kanałami surround Systemy domowe

  31. DTS-ES • 6.1 kanałowy format Matrix • - zaprezentowane w 1999r (po prezentacj DD-EX) • - trzy kanału surround (lewy, prawy, centralny zawarty • ‘matrycowo’ w prawym i lewym) • - brak 100% separacji pomiędzy kanałami surround • - kompatybilność ze wcześniejszymi systemami DTS 5.1 • - przepływność 1536 kbps lub 768 kbps Systemy kinowe / domowe

  32. DTS-ES • 6.1 kanałowy format Discrete • - zaprezentowany w czerwcu 2000r • - trzeci dyskretny kanał surround (zapisywany w • nieużywanym dotąd bloku ”data frame” • - kompatybilność z wcześniejszymi systemami DTS 5.1 i 6.1 • Matrix (kanał centralny zawarty jest w lewym i prawym • kanale surround i należy go zniwelować przy odsłuchu w • systemie 6.1 Discrete dodając w przeciwfazie do lewego i • prawego kanału surround) • - brak 100% separacji pomiędzy kanałami surround (choć • jest ona większa niż w przypadku systemu Matrix) • - w kinie konieczność zastosowania przystawki DTS-ES Systemy kinowe / domowe

  33. Wirtualny dźwięk przestrzenny • użycie standartowego głośnikowego zestawu stereo • dźwięk w jednym z formatów dookólnym zostaje • ‘przystosowany’ do odsłuchu stereofonicznego • - kanał centralny jato ‘phantomowy’ • - kanały surround poprzez ‘virtualizer’ (oparty najczęściej na • procesorze DSP) dodane są do dwóch dostępnych kanałów • - zmniejszone pole prawidłowego • odsłuchu Systemy domowe

  34. Dolby Headphones • zaprezentowane zimą 2000r • symulacja za pomocą procesora DSP wirtualnego • pomieszczenia z zestawem odsłuchowym zgodnym z AC-3 • - możliwość wyboru charakterystyki wnętrza odsłuchowego • - symulacja na słuchawkach odsłuchu stereo z zestawu • głośnikowego( brak efektu dźwięku w środku głowy) • odbiór poprzez zwyczajne słuchawki stereofoniczne • - brak potrzeby „personifikacji” stanowiska odsłuchowego • - odbiorca jest cały czas w najlepszej pozycji odsłuchowej • kompatybilność z formatami dźwieku wielokanałowego : • - Dolby Surround • - Dolby Digital • - PCM • - PCM pakowane przez MLP • - MPEG (do 5 kanałów) Systemy domowe

  35. Dolby Headphones • pierwsze procesory DSP - firma Analog Devices INC • system znalazł miejsce w rozwiązaniach softwearowych • - wtyczka programowa Personal Listening Space (firma Lake) • wymagania Pentium II 266, 64 Mb RAM • - softwearowe odtwarzacze DVD(SoftDVD, WinDVD, • PowerDVD) Systemy domowe

  36. Wirtualny dźwięk przestrzenny • do systemów tych należą 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

  37. Podsumowanie systemy wielokanałowe

  38. Podsumowanie systemy wielokanałowe

  39. Przygotowali : Przemysław Maziewski (kat. Inżynierii Dźwięku) Marcin Rymon Lipiński (kat.Systemów i Urządzeń Radiokomunikacyjnych) 11.01.2001

More Related