Systemy otaczania dźwiękiem
Download
1 / 55

Spis tre?ci: - PowerPoint PPT Presentation


  • 136 Views
  • Uploaded on

Systemy otaczania dźwiękiem ( Stereofonia wielokanałowa) Bohdan Wojciech Kulesza Instytut Telekomunikacji i Akustyki Politechniki Wrocławskiej Wrocław 2004. Spis treści:. 1. Wprowadzenie. 2. Standardy stereofonii wielokanałowej. 3. Analogowe systemy dźwięku otaczającego.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Spis tre?ci:' - selia


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Spis tre ci

Systemy otaczania dźwiękiem( Stereofonia wielokanałowa) Bohdan Wojciech KuleszaInstytut Telekomunikacji i Akustyki Politechniki WrocławskiejWrocław 2004.


Spis tre ci
Spis treści:

1. Wprowadzenie.

2. Standardy stereofonii wielokanałowej.

3. Analogowe systemy dźwięku otaczającego.

3.1. Dolby Stereo.

3.2. Six Track Dolby Stereo.

3.3. Dolby Surround.

3.4. Dolby Surround Pro Logic.

4. Cyfrowe systemy dźwięku otaczającego.

4.1. Dolby Digital (AC-3).

4.2. Dolby Digital EX.

4.3. Digital Theatre System.

4.4. Digital Cinema System.

4.5. Sony Dynamic Digital Sound.

5. Kierunki rozwoju.

Literatura.


1 wprowadzenie
1. Wprowadzenie.

Wprowadzenie.

Technika otaczania dźwiękiem szybko rozwija się, wraz z rozwojem technologicznym, w dwóch kierunkach:

1. Filmy w sali kinowej

– odbiór zbiorowy ( nośniki dźwięku: taśma filmowa, płyty).

2. Filmy i odtwarzanie dźwięku w warunkach domowych (kino domowe)

– odbiór indywidualny (nośniki dźwięku: taśma VCR, płyty).

Niedoskonałości stereofonii dwukanałowej:

1. Wąska panorama dźwiękowa (tylko z przodu).

2. Mały obszar poprawnej lokalizacji pozornych źródeł dźwięk,co jest szczególnie ważne przy słuchaniu zbiorowym.


Spis tre ci

Przy opracowywaniu nowych, wielokanałowych systemów otaczania dźwiękiem decyduje się przede wszystkim o tym:

1. Jaką liczbę kanałów (głośników) powinien zawierać dany system stereofoniczny.

2. Jak powinny być rozmieszczone głośniki w stosunku do słuchacza.

Najlepiej gdy:

  • liczba kanałów transmisyjnych (możliwie duża, ograniczona jednak kosztem i komplikacją systemu) równa jest liczbie głośników;

  • rozmieszczenie głośników poszczególnych kanałów daje najlepszą zgodność psychoakustyczną charakterystyk przestrzennych systemu stereofonicznego i słuchu.


2 standardy stereofonii wielokana owej
2. Standardy stereofonii wielokanałowej. otaczania dźwiękiem decyduje się przede wszystkim o tym:

Standardy stereofonii wielokanałowej (ITU Dok. 9/1975 z 1993 r.) zostały opracowane w wyniku żmudnych pomiarów subiektywnych m.in. T. Nakajamy i T. Muira (zob. JAES 9/1975).

Okazało się, że najlepszym systemem stereofonicznym jest system głośnikowy typu „trapez” (rozmieszczenie głośników na planie trapezu) – zob. J Kovalgin, Wybrane zagadnienia stereofonii, SWIN-T, Warszawa 1993.



Spis tre ci

System rozmieszczenia głośników 3/2 i 4 surround). Ekran 1 HDTV - szerokość ekranu = 3H (2β1 = 33°) Ekran 2 - szerokość ekranu = 2H (2β2 = 48°) H: wysokość ekranu B: szerokość bazy głośnikowej


3 systemy analogowe
3. Systemy analogowe. i 4 surround).

Systemy otaczania dźwiękiem w kinach zaczęto wprowadzać już w latach 50-tych, stosując wielościeżkowe zapisywanie magnetyczne na taśmach filmowych o szerokości 35 mm (Cinema Scope) i 70 mm (Todd AO).

Zapis magnetyczny na taśmie filmowej (Todd AO).

Jednak rozwój techniki analogowej nastąpił dopiero w latach 70-tych po wynalezieniu reduktora szumów Dolby. Powstały systemy Dolby Stereo i Six Track Dolby Stereo.


Spis tre ci

3.1. Dolby Stereo. i 4 surround).

Dolby Stereo jest systemem z optycznym dwuśladowym zapisem dźwięku na taśmie filmowej o szerokości 35 mm. Powstał po wynalezieniu w latach 60-tych reduktora szumu Dolby A i po udoskonaleniu dźwiękowej głowicy optycznej projektora kinowego. Na dwóch ścieżkach dźwiękowych (śladach) zakodowano sygnały czterech kanałów stereofonicznych, dzięki zastosowaniu techniki macierzowej.

Otrzymano: kanał lewy (L), centralny (C), prawy (R) i surround (S), czyli otaczający. Dodatkowy kanał z przodu służy do efektów dźwiękowych małych częstotliwości (do 100 Hz) tzw. LFE (Low Frequency Effects).


Spis tre ci

Zapis optyczny na taśmie filmowej Dolby Stereo i 4 surround).

Głośnik kanału centralnego umożliwia poprawną lokalizację dialogów przez widzów znajdujących się poza osią akustyczną zestawu głośników przednich. Zastosowanie reduktora szumów Dolby B obniżyło także poziom przesłuchów z kanałów przednich.



Spis tre ci

Kodowanie sygnałów dźwiękowych w systemie Dolby Stereo (Dolby MP Matrix) – układ blokowy kodera.


Spis tre ci

Kodowanie sygnałów dźwiękowych w systemie Dolby Stereo - (Dolby MP Matrix) – układ blokowy kodera.

wykres kołowy separacji kanałów po procesie kodowania.



Spis tre ci

3.2. Six Track Dolby Stereo.

Six Track Dolby Stereo jest systemem z zapisem magnetycznym na sześciu ścieżkach dźwiękowych ( 6 kanałów). Na taśmie filmowej o szerokości 70 mm (szeroki ekran) zapisano sześć śladów dźwiękowych. Istnieją dwie wersje systemu:

Trzy kanały przednie (L,C,R) i kanał surround (S) oraz dwa kanały efektów m.cz. (LFE) – dla mniejszych ekranów kinowych;

Trzy kanały przednie L,C,R, dwa kanały surround Ls i Rs oraz kanał LFE do specjalnych efektów dźwiękowych.

Zastosowano reduktor szumów Dolby A.


Spis tre ci

Six Track Dolby Stereo

a) rozmieszczenie ścieżek magnetycznych na taśmie filmowej;

b) ustawienie głośników: 1, 3, 5 – kanały główne, 6 - kanał surround,

2, 4 - kanały małych częstotliwości LFE.

Istnieje też wariant z dwoma kanałami surround i jednym LFE.


Spis tre ci

3.3. Dolby Surround.

System Dolby Surround jest pierwszym szeroko zastosowanym systemem wielokanałowym przeznaczonym dla potrzeb projekcji filmowej.

Jako pierwszy również szeroko wprowadzony dla odbiorcy indywidualnego domowy system otaczania dźwiękiem (kino domowe) służący także do transmisji radiowej, telewizyjnej i gier komputerowych. Transmisja sygnałów jest tu dwukanałowa.

Sygnał surround jest zakodowany w dwóch kanałach, lewym i prawym. W podstawowej konfiguracji składa się z czterech kanałów (zob. rys.).





Spis tre ci

3.4. Dolby Surround Pro Logic. Surround.

W systemie Dolby Surround Pro Logic rozstawienie głośników i sposób przetwarzania dźwięków jest bardzo zbliżony w odtwarzaniu dźwięku w kinie i w domu, z wyjątkiem ograniczonej liczby głośników w kanałach surround w zestawach domowych.

Charakterystyczne jest wydzielenie niezależnego kanału centralnego.

System szybko rozpowszechnił się i powstało dużo filmów i nagrań muzycznych.


Spis tre ci

Rozmieszczenie głośników kina domowego Surround.

w systemie Dolby Surround Pro Logic.




Spis tre ci

W systemie Dolby Surround Pro Logic zastosowano dekoder aktywny, za pomocą, którego dokonuje się uwydatniania kierunku lokalizacji źródła dźwięku. Głównie ma to na celu zredukowanie przesłuchów związanych z matrycowaniem sygnałów kanałowych.

W dekoderze aktywnym funkcjonuje tzw. macierz adaptacyjna, która z dwóch ścieżek dźwiękowych odtwarza cztery kanały L,C,R,S. Wykonuje ona operacje zwiększające separację między kanałami. Przy tym stosowane są metody: dominacji wzmocnienia i kompensacji sygnałów.






Spis tre ci

Dolby Surround Pro Logic II Logic.

System Dolby Surround Dolby Pro Logic II powstał jako rozwinięcie systemu poprzedniego. Przewidziano w nim dwa kanały otaczające (surround) Ls i Rs, co polepszyło i wzbogaciło właściwości odtwarzanego dźwięku (stereofonia 3/2).



4 systemy cyfrowe
4. Systemy cyfrowe. Logic.

Od początku lat 90-tych wprowadzane są cyfrowe systemy otaczania dźwiękiem: Dolby Digital, Dolby Digital EX, Digital Theater Systems (DTS), Digital Cinema System (DCS), Sony Dynamic Digital Sound (SDDS).


Spis tre ci

4.1. Dolby Digital (AC-3). Logic.

Dolby Digital (DD) jest uniwersalnym systemem stosowanym do projekcji w kinie (taśmy filmowe 35 mm) i w kinie domowym (płyty DVD). W obu przypadkach zastosowano 6 kanałów (5.1).

Przednie: lewy (L), centralny (C), prawy (R) i surround: lewy (Ls) i prawy (Rs), oraz subwoofer do efektów dźwiękowych (LFE). Pasmo częstotliwości 3 Hz – 20 kHz a subwoofera

3 – 80 Hz.





Spis tre ci

Kodowanie AC-3 (Audio Coding) w systemie Dolby Digital. mm.

Jest to kodowanie percepcyjne z 20-bitową rozdzielczością i częstotliwością próbkowania32; 44,1; 48 kHz.

Etapy kodowania:

1. Podział widma sygnału akustycznego na wąskie podpasma.

2. Alokacja bitów – przydzielanie możliwie najmniejszej liczby bitów do poszczególnych podpasm w wyniku analizy widma w czasie rzeczywistym.

3. Odrzucanie bitów zbędnych tzn. składowych widma niesłyszalnych: podprogowych i maskowanych.

4. W wyniku kodowania strumień danych audio PCM o prędkości transmisji 5,3 Mb/s (6 kanałów x 44.1 kHz x 20 bitów) zostaje zmniejszony do wartości prędkości transmisji 320 kb/s w systemie kinowym albo do 384 kb/s w systemie kina domowego.


Spis tre ci

4.2. Dolby Digital EX. mm.

Format Dolby Digital EX (DDEX) jest oparty o Dolby Digital, ale zestaw głośników (kanałów) jest 6.1. Dodano, bowiem głośnik tylny, umieszczony centralnie za słuchaczem. Sygnał kanału szóstego jest przetworzeniem w matrycy dekodującej sygnałów przednich L i R. Zmiana ta uwzględnia zachowanie kompatybilności systemu wstecz.


Spis tre ci

4.3. Digital Theatre System. mm.

Digital Theatre System (DTS) jest konkurencyjnym dla Dolby Digital. Układ kanałów (głośników) jak w poprzednim systemie.

Nośnikiem dźwięku w systemie kinowym jest płyta CD-ROM. Zapis dźwięku synchronizowany z obrazem na taśmie filmowej.

W systemie kina domowego nośnikiem dźwięku i obrazu jest laser disc (LD).

Praktycznie system ma 5 kanałów (L,C,R,Ls i Rs gdyż sygnał dla subwoofera (LFE) jest z dwóch ścieżek surround Ls i Rs.

Kompresja sygnałów dźwiękowych łagodniejsza (4:1). Szybkość transmisji informacji 1,4 Mb/s.


Spis tre ci

4.4. Digital Cinema Sound. mm.

Digital Cinema Sound (DCS) jest właściwie techniką kształtowania elektronicznego sygnałów w systemie 5.1 kanałów.

Umożliwia ona otoczenie dźwiękiem przez „wirtualne” źródła dźwięku („wirtualne głośniki”) za pomocą mniejszej liczby głośników rzeczywistych (kanałów).

Proces generowania wirtualnych głośników opiera się na takich samych zasadach, na jakich słuch dokonuje lokalizacji źródeł dźwięku.

Podstawę stanowią tu zależności amplitudowo-fazowe między falami docierającymi do uszu słuchacza.


Spis tre ci

Tworzenie głośników wirtualnych odbywa się w drodze obróbki sygnałów dźwiękowych przez procesory DSP, wynikiem działania, których jest wzajemna eliminacja fal dźwiękowych bądź wzajemne ich opóźnienie (wrażenie oddalenia źródeł dźwięku).

W ten sposób za pomocą dwóch głośników Ls i Rs można wytworzyć „wirtualną ścianę dźwięku” przy użyciu określonej liczby procesorów dźwięku, co spowoduje wrażenie istnienia dodatkowych trzech par głośników surround. Źródłem sygnałów dźwiękowych jest płyta DVD.


Spis tre ci

Możliwości wytwarzania „wirtualnych głośników” przez zastosowanie procesorów DSP do kształtowania sygnałów dźwiękowych.


Spis tre ci

System kina domowego z zastosowaniem techniki DCS tworzenia „głośników wirtualnych” (tzw. tryb Virtual Multi-rear).


Spis tre ci

DCS. Pojawienie się dodatkowej, wirtualnej pary głośników surround

(tryb Virtual Rear Shift Mode). A – głośniki surround po bokach,

B – głośniki surround za słuchaczem.


Spis tre ci

DCS. Tryby wirtualne dla małych pomieszczeń głośników surround

przy zastosowaniu tylko trzech przednich głośników.



Spis tre ci

4.5. Sony Dynamic Digital Sound. kanałach systemu DCS.

W systemie kinowym Sony Dynamic Digital Sound (SDDS) na taśmie filmowej 35 mm zarejestrowano dźwięki 8 kanałów. Standardowy system 5.1 uzupełniono dwoma kanałami: półlewym i półprawym.

Dźwięk zarejestrowano na ścieżkach na brzegach taśmy na zewnątrz perforacji.

W celu redukcji informacji cyfrowej zastosowano kodowanie ATRAC.


Spis tre ci

Przykład nowoczesnego systemu otaczania dźwiękiem kanałach systemu DCS.

w wersji kina domowego.

Zestaw firmy M-AUDIO (Niemcy) typ HN 100, prod. 2004.

Nośniki informacji: płyty DVD-Video, DVD, DVD-Audio, DVD-R/RW, VCD, CD, CD-R/RW.

Funkcje: przegląd zdjęć JPEG, tuner.

System głośnikowy 7.1. Głośniki: przednie - L,C,R; surround - Ls1,Ls2,Rs1 Rs2 oraz subwoofer. Moc głośników 7 x 10W, subwoofera - 20W.



Spis tre ci

5. Kierunki rozwoju. kanałach systemu DCS.

  • Unifikacja systemów stereofonicznych.

  • Zwiększenie źródeł informacji wejściowych w systemach domowych (powszechnego użytku).

  • Zwiększenie liczby kanałów głośnikowych (np. 12.1.).

  • Zastosowanie nowych nośników informacji np. miniaturowych kart pamięci Flash.

  • Dalsza modyfikacja działania procesorów dźwięku DSP (programowania przetwarzania programów itd.).




Spis tre ci

Literatura. kanałach systemu DCS.

Butryn R., Dźwięk cyfrowy, WKiŁ Warszawa 2001.

Kovalgin J.A., Wybrane zagadnienia stereofonii, SWIN-T Warszawa 1993.

Kuziak A., Analiza wybranych wielokanałowych systemów stereofonicznych stosowanych w kinematografii. Praca dyplomowa (prowadzący B. W. Kulesza), ITA Wrocław 2003.

Czasopisma:

Audio Video 4/2001, 4/2002;

Przegląd Techniki. Radio i TV 3/2002;

Sat Audio Video 3,4/1997;

Sat Audio Video rocznik 1998;

Sat Audio Video 3,4,5/2000;

Sat Audio Video 7-8/2000;

SMPTE Journal 12/2001.

Strony internetu:

www.dtsonline,

www.dolby.com,

www.kinodomowe.idg.pl,

www.sdds.com,

www.smpte.org,

www.thx.com.


Spis tre ci

Autor wyraża podziękowanie kanałach systemu DCS.

Panu mgr inż. Dariuszowi Wawrzyniakowi

za pomoc w wykonaniu niniejszej prezentacji.