SACD и DVD AUDIO

Материал 4-х летней давности всем для сведения. Нам он показался любопытным.

В одной из заметок, опубликованных в №3 журнала Звукорежиссер, сообщалось, что лишь 3-6% профессионалов звуковой индустрии реально используют цифровое оборудование, работающее в формате 24 бит/96 кГц. Это на Западе… В России и того меньше.

Между тем, работать или не работать в формате 24/96 - вопрос не вкуса и предпочтения, а профессиональной необходимости.

Два года назад звук такого качества был впервые материализован на дисках DVD-Video. К тому времени уже появились профессиональные устройства для DVD-премастеринга и тиражирования, бытовые проигрыватели и компьютерные приводы. А сегодня мы имеем уже два типа аудионосителей высокой плотности - семейство Digital Versatile Disk (DVD-Video, DVD-Audio, DVD-ROM, DVD-AudioV и т.д.) и Super Audio Compact Disk (SACD).

Появление новых типов носителей в прессе называлось не иначе, как "войной форматов". По моему мнению, эта ведущаяся в основном на журнальных страницах "война" являлась рекламной уловкой, подогревающей рынок новых носителей. Так что за исход этой "войны" я не беспокоюсь, - потребители в любом случае не проиграют.

Обидно, что многие звукорежиссеры и звукоинженеры позволили вовлечь себя в продвижение того или иного стандарта, вместо того, чтобы осваивать возможности, которые предоставляют оба. Мне представилась редкая возможность вживую сравнить звучание обоих типов носителей, сравнить спецификации двух стандартов и сопоставить личные впечатления с информацией в печати.

Третья мировая война форматов

В1998 году, хотя практически все известные производители бытовой электроники единодушно поддерживали формат DVD-Audio, компании Sony и Philips начинают продвигать на рынок альтернативный - Super Audio CD (SACD). Это создавало неразбериху и раздробленность на еще не насыщенном рынке нового поколения аудионосителей.

Формат SACD обладает рядом интересных новшеств, но можно смело утверждать, что не только его технические достоинства являлись мотивами, которыми руководствовались Sony и Philips. Дело, конечно, в деньгах: срок действия патента на СD истекает в начале следующего века, и потеря доходов от лицензий может пробить брешь в их бюджете. Альтернатива: если SACD продвинется на рынке, у компаний появится возможность вновь оказаться "на коне".

Тандем Sony/Philips предпринял несколько попыток договориться о совместной работе, но они так ни к чему не привели. Но сторонники SACD не собирались сдаваться без боя, и проводили демонстрации своего детища на всевозможных профессиональных и бытовых выставках, форумах и т.п. SACD состязался с DVD-Audio на презентациях и демонстрациях, устраиваемых, очевидно, в попытке представить оба формата равноправными наследниками CD. Например, всем, кто имел возможность посетить осенний 1998 года съезд AES в Сан-Франциско, выпала хорошая возможность непосредственно сравнить тогдашний статус обоих форматов.

В действительности у DVD-Audio и SACD много общего. Одинаковая физическая структура дисков (две склеенных подложки диаметром 12 или 8 см и общей толщиной 1,2 мм), логическая структура данных, служащая основой для создания дисков. В обоих форматах поддерживается многоканальный звук (до шести каналов) со сверхвысоким разрешением, совместимость плеера с форматом CD-Audio и возможность использования графического и текстового материала (в SACD - теоретическая). Сторонники SACD утверждают, что их формат лучше отвечает требованиям Руководящего Комитета (International Steering Committee) крупных звукозаписывающих компаний, послужившим основой для разработки спецификации DVD-Audio. Известно, что DVD-форум, сообщество организаций, заинтересованных в продвижении нового формата, и его рабочая группа WG-4 состоит в основном из компаний-производителей бытовой электроники.

DVD-Audio

С точки зрения способа кодирования звукового материала, DVD-Audio основан на традиционной линейной импульсно-кодовой модуляции (LPCM). Характеристики этого формата стали известны еще с середины июня 1998 года, когда была опубликована версия 0.9 спецификации DVD-Audio. Вот краткое ее изложение.

Все DVD-Audio плееры должны обеспечивать воспроизведение LPCM аудиоданных, хранящихся на диске и закодированных с применением одного из двух типов дискретизации: с частотами, кратными 44,1 кГц (88,2/176,4 кГц) и кратными 48 кГц (96/192 кГц). В каждом из этих типов может быть использовано 16-, 20- и 24-битовое разрешение. На наибольшей частоте дискретизации в каждом типе поддерживается только монофоническое или 2-канальное воспроизведение; на всех остальных частотах обеспечивается воспроизведение от одного до 6 каналов.

Для экономии места на диске применяются различные сложные методики, в том числе - использование смешанного разрешения. На программном уровне это реализовано следующим образом: каждый канал трека приписывается к одному из двух элементов, определяющих приоритет качества звучания - "канальной группе". При этом разрешение каналов, приписанных к группе №1, всегда лучше или равно разрешению группы №2 (см. табл. 1). Благодаря такой схеме можно построить 21 различную конфигурацию каналов (см. табл. 2).

Таблица 1. Комбинации частоты дискретизации/разрядности для каждой канальной группы

Частота дискретизации Канальная группа №1 Канальная группа №2

48 кГц 48 кГц

96 кГц 96 или 48 кГц

192 кГц* --

44,1 кГц 44,1 кГц

88,2 кГц 88,2 кГц

176,4 кГц* --

Разрядность 16 бит 16 бит

20 бит 20 или 16 бит

24 бит 24, 20 или 16 бит

* При частоте дискретизации 192 или 176,4 кГц число каналов равняется двум или менее (2-канальное стерео или моно)

Таблица 2. Приоритет качества каналов, распределенных в двух канальный группах

Частота дискретизации/разрядность канальной групы 1 должна быть лучше или равна канальной группе 2 № Варианта канал 1 канал 2 канал 3 канал 4 канал 5 канал 6

1 L R

2 L R

3 L R S

4 L R Ls Rs

5 L R Lfe

6 L R Lfe S

Приоритет качества отдан передним L, R каналам 7 L R Lfe Ls Rs

8 L R C

9 L R C S

10 L R C Ls Rs

11 L R C Lfe

12 L R C Lfe S

13 L R C Lfe Ls Rs

Приоритет качества отдан передним L, R, С каналам 14 L R C S

15 L R C Ls Rs

16 L R C Lfe

17 L R C Lfe S

18 L R C Lfe Ls Rs

Приоритет качества отдан передним L, R, Ls, Rs каналам 19 L R Ls Rs Lfe

20 L R Ls Rs C

21 L R Ls Rs C Lfe

Канальная группа 1 Канальная группа 2

Допуская использование в одной группе каналов более низкое разрешение, чем в другой, спецификация отражает тот факт, что DVD-Audio имеет ограничения - как в скорости передачи данных (9,6 мегабит/секунду), так и в емкости (4,7 ГБ для одностороннего однослойного диска). К примеру, шести звуковым каналам качества 24 бит/96 Гц требуется полоса пропускания 13,8 мегабит/сек и емкость 7,67 ГБ при общем времени звучания диска 74 минуты. Чтобы вписываться в реальные цифры, в DVD-Audio используется система компрессии данных "упаковка без потерь" (Meridian Lossless Packing, MLP), разработанная фирмой Meridian Audio. "Без потерь" означает, что декодированный MLP поток данных бит в бит идентичен потоку до кодирования. За счет MLP полоса пропускания уменьшается в степени, зависящей от содержания и разрешения кодируемого материала. В целом с помощью MLP требования к ширине полосы пропускания и емкости снижаются на 25-55%. Типичное время длительности диска при кодировании звукового материала с разным разрешением показано в табл. 3.

Варианты звукового материала Комбинация параметров Общее время звучания стороны диска

12-сантиметровый диск 8-сантиметровый диск

1 уровень 2 уровня 1 уровень 2 уровня

Только 2-канальный 48кГц/24бит/2 канала 258 мин 469 мин 80 мин 146 мин

Только 2-канальный 192кГц/24бит/2 канала 64 мин 117 мин 20 мин 36 мин

Только 2-канальный 192кГц/24бит/2 канала 125 мин 227 мин 39 мин 70 мин

Только многоканальный 96кГц/24бит/6 канала 86 мин 156 мин 27 мин 48 мин

2- и многоканальный 96кГц/24бит/2 канала 76 мин 135 мин 23 мин 41 мин

+ 96кГц/24бит/3 канала

и 48кГц/24бит/2 канала каждый вариант каждый вариант каждый вариант каждый вариант

Таблица 3

DVD-Audio может также содержать многоканальный звук и в спецификации этого формата учтено даже то, что большинство систем, имеющихся у потребителей, кроме домашних театров, сконфигурированы под стерео. Предложено два решения этой проблемы. Первое - продублировать стерео- и многоканальные миксы на одном диске, что может увеличить емкость диска или общую стоимость проекта. Второе решение - схема автоматического сведения (downmix) под названием "Техника системного управления аудиоресурсами" (System Managed Audio Resource Technique, SMART). Она заставляет проигрыватель DVD-Audio воспроизводить музыку в любом случае и активизируется в том случае, если не обнаружит на диске отдельный двухканальный микс. Наличие SMART позволяет продюсеру проекта заранее установить параметры, определяющие относительный уровень, панораму и фазу каждого канала многоканального микса при комбинировании в стерео. Те, однако, кто знаком со сведением в surround Dolby Digital (AC-3) и DTS, скорее предпочтут создать отдельный стереомикс, чем уповать на автоматическое сведение.

На DVD-Audio диске должно быть, как минимум, два канала LPCM, но звуковой материал может быть представлен и в компрессированном виде, в форматах, соответствующих стандарту DVD-Video. Это, наряду со стереомиксом высокого разрешения, микс той же программы в surround-форматах Dolby Digital или DTS.

Но, что самое важное, спецификация DVD-Audio позволяет зарезервировать область определения данных, которую можно будет использовать в будущем - для размещения звукового материала, закодированного с компрессией, "без потерь", методом одноразрядной дельта-сигма модуляции и других вариантов.

SACD

Я неспроста упомянул одноразрядное кодирование. В спецификации DVD-Audio заложена возможность будущей поддержки Direct Stream Digital, разработанной фирмы Sony технологии одноразрядного дельта-сигма кодирования с частотой 2,8 МГц, лежащей в основе SACD. Эта технология подробно описана во втором номере журнала "Звукорежиссер" за этот год.

Характеристики DSD просто замечательные: динамический диапазон 120 дБ, плоская амплитудно-частотная характеристика в диапазоне до 100 кГц, отсутствие потерь из-за применения фильтров, полная верность звуковоспроизведения (full fidelity) на всех шести каналах многоканального микса. Однако рабочая группа WG-4 отказалась включать поддержку DSD в DVD-Audio плееры.

Sony не осталось ничего, кроме самостоятельного продвижения SACD на рынок. На одной из пресс-конференций конца 1998 года, директор бизнес-центра SONY-SACD Акира Судзуки употребил в связи с SACD термин "Алая Книга" (Scarlet Book): просматривается желание обеспечить как можно более полную интеграцию нового формата с "Красной Книгой" (Red Book, стандарт CD).

SACD совмещает два формата на одном диске, для чего используется двухслойная структура. DSD-аудиоданные хранятся на слое высокой плотности, занимающем объем 4,7 ГБ. Для уменьшения объема используется схема компрессии без потерь Direct Stream Transfer, разработанная Philips, что позволяет хранить до 74 минут стереофонического DSD и до 74 минут многоканального - до шести каналов - DSD-материала одновременно. Уровень высокой плотности, эквивалентный Уровню 0 DVD, отражает волны длиной 650 нм и доступен для лазера DSD (числовая апертура 0,6). При этом он прозрачен для лазера стандартного CD с длиной волны 780 нм. Таким образом, проходя сквозь слой высокой плотности, лазер CD считывает данные Red Book, расположенные внутри диска, - то есть на том же фокусном расстоянии, что и у стандартного CD. Этот слой содержит CD-версию (16 бит/44,1 кГц) того же аудиоматериала, что и слой SACD. Эта версия может быть записана отдельно или получена из DSD-данных путем понижения разрядности с использованием разработанного Sony процесса Super Bit Mapping Direct (частота дискретизации DSD в точности 64-кратна используемой в Red Book). О технологии Super Bit Mapping читайте статью в третьем номере журнала "Звукорежиссер" за этот год.

Поэтому SACD будет воспроизводиться не только на SACD-плеерах, но и - с качеством звучания компакт-диска - на любом из 600 миллионов существующих в мире стандартных CD-плееров. Использование одновременно двух форматов теоретически позволяет избежать дублирования товара: магазинам не нужно будет иметь отдельные CD-версии, поскольку SACD включает в себя как новый, так и старый форматы. Однако разработчики стандарта не дают ответа на вопрос, почему фирмы звукозаписи должны нести дополнительные расходы (доллар или больше с диска), если большинство альбомов будет продолжать продаваться в обозримом будущем как CD.

Соревнование

По словам представителей Sony, компания рассматривает SACD как "средство реанимации умирающего рынка" в области потребительского High-end; "большой шаг вперед", способный привлечь покупателей. Примерно то же самое говорят о DVD-Audio: любителям музыки, приученным к идее, что CD - это "совершенный" звук, нужно дать понять, что для полного "кайфа от прослушивания" необходимо более высокое разрешение. Это непростая задача. Однако любой может услышать разницу между стереозаписью и хорошо сделанным многоканальным миксом той же музыкальной программы.

Тех, кто слышал многоканальную запись, простое стерео привлекает все меньше и меньше.

Чтобы помочь профессионалам, оба лагеря проводили демонстрации своих систем, в частности, на специально организованном симпозиуме в рамках осенней (1998 года) сессии AES. Но поскольку в SACD применяются схемы, кардинально отличные от массово выпускаемых промышленностью цепей LPCM, Sony/Philips смогли представить лишь прототип аппаратуры SACD, включающий записывающее (двух- и многоканальное), редактирующее и микширующее устройства, а также два прибора для мастеринга и разметки данных (watermarking). Ни одно из устройств не было реально готово к продаже. Наверно, поэтому демонстрация SACD называлась "доказательством концепции". С весны этого года в Японии уже выпускаются SACD-проигрыватели.

Мне выпала удача - в доме заядлого и очень богатого коллекционера была аппаратура обоих форматов, многоканальная акустическая система класса супер High end и диски. Имеющийся DSD-материал в основном был записан прямым способом, без микширования, с использованием пары микрофонов. Глубина и чистота звучания некоторых вещей были великолепны. Особенно выделялись скрипичные записи Перельмана, 6-канальная запись хорового пения и мелодия Тома Петти из фильма "Лихорадки в полнолуние", преобразованная из аналогового стерео в цифровое DSD и выпущенная на фирме Mobile Fidelity (помимо этой фирмы, еще несколько "концептуалов", в том числе Telarc и DMP, обязались использовать для своих записей исключительно DSD).

К сожалению, как обычно бывает в таких ситуациях, у меня не было возможности попеременного сравнения. Так что хотя и ясно, что DSD обеспечивает чрезвычайно качественное звуковое воспроизведение, я не могу определенно сказать, что лучше - DSD или LPCM высокого разрешения. Единственно, что удалось - сравнить DSD-стереозапись, проигранную на SACD-плеере, с тем же диском на CD-плеере. Это лишь доказало мне, что двухслойная система работает - но не более того. CD-версия после DSD звучала тускло, но не слышав тот же материал, записанный в стандарте Red Book, невозможно было сказать, чем вызвана разница в звучании - собственно методом DSD или преобразованием с понижением частоты по схеме Super Bit Mapping Direct.

...В коллекции хозяина дисков DVD было заметно больше. Удалось послушать, например, новый альбом (1999 г.) звезды музыки "кантри" Трэвиса Тритта "No More Looking Over My Shoulder", который выпускается исключительно на мультиформатном носителе и "премьеру" DVD-Audio - запись концерта Фрэнка Синатры, сделанная в 1997 году в Карнеги-холле. Преимущества многоканального воспроизведения были известны мне и раньше, но в целом звучание было глуховато, и при прослушивании на 96 кГц/24 бит я не получил того наслаждения, какое испытал от некоторых образцов DSD. Опять же, не было никакой возможности сравнения.

Позже я поделился своими замечаниями с коллегой, просившим не называть его имени, у которого при посещении лаборатории мастеринга завода Sonopress в Германии была возможность для сравнительного прослушивания оригинального аналогового материала и цифрового, кодированного по стандартам Red Book, 96/24 и DSD. Коллега охарактеризовал звучание 96/24, по сравнению с Red Book, как "более открытое и мягкое" - не слишком понятно. DSD, по его словам, дает большее разрешение, деталировку и глубину, особенно хорошо передавая пространственное звучание и затухающие ноты. Субъективность подобных высказываний заставила меня еще раз пожалеть о том, что сегодня никто в мире, в том числе и Американская Ассоциация Звукозаписи (RIAA) больше не проводит научных тестов, например, с использованием дважды слепого метода.

Возможности навигации

Если разницу в звучании между SACD и DVD-Audio пока выявить трудно, то другие различия между форматами очевидны. Ключевое требование Руководящего Комитета звукозаписывающих компаний к новому носителю - возможность хранения не только аудио-, но и графической, видео- и текстовой информации. Предполагалось, что это должно привлечь потребителей к "улучшенному" CD. Хотя Sony и Philips оставляют возможность включения подобных материалов в SACD, очевидно, что они уделяли мало внимания разработке этой темы. Противники DVD-Audio указывают, что этот стандарт пытается "втиснуть в себя слишком много"; в противоположность ему, SACD больше сосредоточен на аудиоинформации.

Я уже видел японский SACD-проигрыватель первого поколения, в Европе они дебютируют осенью. Планы продвижения на рынок США пока определяются. И ни один из этих плееров в настоящее время не предназначен для работы с текстом, графикой и видео. Эти дополнительные возможности по мере необходимости будут со временем развиваться, аналогично тому, как CD начинался с "Красной Книги", за которой последовала "Желтая", "Белая" и т.д.

В противоположность SACD, окончательная версия (1.0) спецификации DVD-Audio полностью поддерживает дополнительный материал, благодаря чему образуется гибкий и в то же время комплексный формат. В нем четко определен набор медиа-объектов, равно как и структура для интеграции этих объектов и навигации по содержимому диска.

В спецификации рассматриваются два типа DVD-Audio плееров: "чистый" DVD-Audio для бытовой аудиотехники, воспроизводящий только звук и ничего больше, и "универсальный" DVD-AudioV, воспроизводящий звук, дополнительную информацию и DVD-Video диски (см. табл. 4).

Таблица 4. Типы дисков и плееров

DVD-Audio диск (только аудио) DVD-Audio плеер, воспроизводит все

DVD-Audio диск Универсальный плеер, воспроизводит аудио-сожержимое

(Аудио+Видео) DVD-Video диск DVD-Video плеер воспроизводит видео-содержимое

Поскольку спецификация DVD-AudioV поддерживает воспроизведение видеоинформации, содержащейся на DVD-Audio дисках, она также будет воспроизводиться и на DVD-Video плеерах. Проигрыватели DVD-Audio поддерживают DVD-Video материал в ограниченном виде - без родительского контроля, возможности просмотра видео с разных точек и других функций, не самых важных. В свою очередь, проигрыватели DVD-Video также могут воспроизводить как минимум 2 канала звукового материала LPCM 24/96.

О возможных последствиях такого взаимного обогащения DVD-Audio и DVD-Video высказывался на майском 1999 года DVD-форуме Боб Дорис, президент компании Sonic Solutions. Заметив, что добавление новых функций к уже выпускаемым чипам для проигрывателей DVD-Video ненамного увеличит их стоимость, Дорис заявил, что, по его мнению, в конце 1999 года производители бытовой электроники будут предлагать покупателям скорее плееры универсального типа, чем чистый DVD-Video. Для воспроизведения DVD-Audio на существующих DVD-ROM приводах владельцам компьютеров понадобится новая, поддерживающая все функции DVD-Audio версия программного обеспечения DVD-навигации - нынешняя делает не все.

Организация звукового материала на DVD-Audio диске основана на том же подходе к трекам и индексам, что и в CD. Но к иерархии добавлен дополнительный логический уровень - так называемая "Группа" (Group). Сторона диска или отдельный уровень называется "Томом" (Volume). Он может содержать до девяти групп; в каждой - до 99 треков и 99 индексных точек. Группы выбираются с помощью кнопки "Заголовок" (Title) на пульте управления плеером; воспроизведение диска заканчивается, когда проиграна вся группа. Таким образом, диск может содержать несколько альбомов. Но поскольку группа, по сути, представляет собой сценарий, и один трек может относиться сразу к нескольким группам, и продюсеры могут запрограммировать несколько различных маршрутов воспроизведения одного и того же музыкального материала: для одного настроения -только медленные вещи, для другого - ритмичные танцевальные.

Также спецификация стандарта DVD-Audio описывает базовую структуру функций навигации для проигрывателей "только аудио". Она называется SAPP (simple audio play pointer) и аналогична TOC (table Of Contents) на CD. Однако универсальный плеер должен поддерживать меню функций навигации не только для аудиопрограммы, но и для дополнений - неподвижной графики (например, фотографий исполнителей), движущихся видеоизображений и сопроводительного текста. Из входящих в спецификацию DVD-Video типов команд поддерживаются Link, Jump, GoTo, SetSystem, Set и Compare. Все вместе - развитая система из 42 команд навигации.

DVD-Audio может содержать текстовую информацию двух основных категорий. Неподвижный текст (управляется подпрограммой Audio Text Data Manager, ATXTDT_MG) записывается на диск в области служебной информации. Это, как правило, базовые данные: название альбома, треков, имена исполнителей, композитора и т.д. Другая категория - текст, меняющийся в реальном времени (Real Time Text, подпрограмма RTXTDT) - записывается как часть потока звуковых данных и может быть с ним синхронизирован. Для широкой публики это ценная игрушка - кроме чтения комментариев и биографий исполнителей, можно слушать любимого артиста и изучать тексты песен.

Будь готов!

Два года назад причиной многомесячной задержки запуска DVD-Video послужило отсутствие единой позиции участников DVD-форума в отношении защиты от копирования и пиратского тиражирования. Напротив, такая система для SACD была разработана заранее. Это, кстати, очень интересная с технической стороны проблема.

В основе защитной стратегии SACD лежит код PSP(pit signal processing), запускаемый в цифровой сигнал между выходом кодера, использующегося в процессе премастеринга, и входом машины для создания матрицы диска (cutting machine). Код, разработанный совместными усилиями Philips и Sony, заставляет машину для производства матриц варьировать ширину микроуглублений (питов), создавая видимую и невидимую разметку (watermarking) на считываемой стороне, которая не может быть скопирована ни одним из известных способов. Видимая разметка способствует быстрой идентификации диска, а невидимые отметки представляют, по сути, дополнительный набор данных, применяющийся для контроля копирования. PSP-детектор в SACD-плеере оценивает невидимую информацию, и если она не соответствует ключевой информации, содержащейся в начале потока данных SACD, звуковой выход плеера блокируется.

Что касается DVD-Audio, то раз уж появились в продаже фирменные диски - значит система защиты от копирования уже разработана.

Что из всего этого следует? Качество звучания звукового материала в обоих стандартах (в формате 24/96) гораздо лучше CD, но между собой разняться незначительно. Оба стандарта могут мирно сосуществовать. А, скорее всего, и будут. DVD-Audio - как широко распространенная "игрушка", ведь многим объективно нравится, разворачивающийся перед взглядом видеоряд - как дополнение к музыке. А SACD займет нишу "цифрового High end", недаром записи Telarc'a и других элитных компаний звукозаписи очень ценятся аудиофилами. В любом случае, можно не сомневаться, что в ближайшие 12 месяцев выйдут в свет десятки дисков обоих форматов.

Истинный звукорежиссер-профессионал не воюет, а ищет области сближения, как это уже сделал целый ряд компаний, выпускающих звуковое оборудование. Они не принимают ничьей стороны и предоставляют право выбора профессиональному пользователю.

Цифровые рабочие станции премастеринга уже упомянутой компании Sonic Solutions могут работать в обоих форматах. Некоторые компоненты станций Sonic Solutions для работы с SACD выпускает сама компания Sony. Такой же позиции придерживается и фирма dCS, выпускающая цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи с высоким разрешением и для LPCM, и для DSD. Многие инженеры фирм-производителей оборудования для DVD-Audio утверждают, что с незначительными усовершенствованиями универсальный DVD-Audio плеер сможет воспроизводить SACD-диски, а дополнительные издержки невелики… Так что, возможно, со временем появятся плееры, воспроизводящие и DVD, и SACD.


Адрес этой статьи: http://mindmix.ru/tv/25-869-chto-luchshe-dvd-audio-sacd-i-v-chem-razlichee-read.shtml#291994