Dolby / DTS: comprensión de los diferentes formatos de audio de cine en casa y procesamiento multicanal

Envolvente, Objeto 3D, Dolby Atmos, DTS: X, Dolby Digital, Dolby Prologic y otros DTS-HD Master Audio. Difícil de navegar en la
jungla multicanal del cine en casa . Afortunadamente estamos ahí, y por no poder ser exhaustivos, ciertamente no pretendemos hacerlo, le sugerimos que dé la vuelta a la pregunta y, esperamos, aclare el tema.

Una breve historia del multicanal

Habiendo permanecido en un enfoque mono durante mucho tiempo, el sonido del cine estuvo marcado por algunas innovaciones que no tuvieron seguimiento, como el muy ambicioso Fantasound de Disney (probado para Fantasia), así como algunos balbuceos estereofónicos, antes de volverse realmente más democrático a partir de la década de 1950. luego incluso más tarde para los sistemas de video de consumo.

Las cosas se aceleraron desde finales de los 70 con la llegada de Dolby Stereo, luego a principios de los 90 con los primeros formatos verdaderamente multicanal: Sony SDDS (solo formato de cine), Dolby Digital y DTS, todos tres para almacenar 6 canales separados.

Izquierda: la primera película en Dolby Digital. Derecha: la primera película DTS

A partir de entonces, el multicanal declinó en el mundo del salón, a través de Dolby Digital, con el Laser Disc, pero sobre todo con la democratización del DVD a finales de los 90.

Habrá que esperar otros veinte años, y el préstamo de una tecnología de los videojuegos, el objeto sonoro, para que el multicanal se abra a una tercera dimensión e integre la noción de objeto sonoro en los formatos. Dolby Atmos, DTS: X, así como varios pequeños pulgares y tecnologías derivadas.

El multicanal

Mono y estéreo

Los decimos de labios para afuera, pero el concepto multicanal normalmente se aplicará sobre un render 2.0.

Mono es una grabación de una sola pista, normalmente de una sola fuente. Puede surgir poca información espacial, ya que no existe ningún otro referencial sólido.

Independientemente del número de altavoces, el concepto de mono, estéreo y multicanal implica el número de canales involucrados.

El estéreo ya es un gran paso adelante, porque introduce el concepto de canal izquierdo y canal derecho, una representación que ya permite establecer un espacio sonoro coherente, incluso suficiente si se utilizan auriculares de audio.

Matriz / demosaicing

Pero vamos a sobrevolar una tecnología aquí, utilizada por ejemplo en el muy antiguo Disney Fantasound, o en Dolby Stereo: canales de matriz, a diferencia de los canales discretos. Los canales discretos (distintos) son canales que se graban por separado de los demás. Dolby Digital graba 6 canales, para una reproducción 5.1.

El complejo sistema Fantasound, creado para la película Fantasia, fue el primer gran intento de sonido multicanal. fuente @dubspot

Por el contrario, Dolby Stereo graba 4 pistas, que matricula en 2 canales en la mezcla, por lo que es una señal estéreo. Pero la mezcla se hace de tal manera que, una vez procesada / desmasterizada por un decodificador Dolby Surround (jugando en la fase y los puntos comunes entre los dos canales izquierdo y derecho), puede salir en un 4.0 coherente. Este proceso de demostración requiere una señal grabada con canales en matriz (Dolby Surround), mezclada para resaltar la información del canal envolvente, pero también puede funcionar en cualquier tipo de señal estéreo o superior, desde el procesamiento Dolby Pro. Lógica II.

Rodear

El concepto de sonido envolvente está directamente relacionado con el de estéreo, pero ampliando enormemente las posibilidades del sonido horizontal multiplicando los canales. Para ser cuadrado, el término envolvente podría aplicarse a formatos 3D, ya que el concepto de sonido envolvente (envolvente) sigue siendo válido. En el lenguaje cotidiano, generalmente se hace la separación entre los dos términos.

Con la llegada del 5.1 a los hogares, la multiplicación de altavoces y costes … especialmente empezando por los altavoces de alta fidelidad Focal

Si bien la disposición de los canales envolventes está marcada como X.1 o X.2, donde X es el número de canales envolventes, la disposición de los altavoces en la sala no es algo estandarizado, ni entre los diferentes
formatos ni para el mismo formato. Esto es tanto más cierto cuanto que los diseñadores de formatos multicanal no se ponen de acuerdo entre ellos, por ejemplo, sobre el tipo de altavoces a utilizar. Algunos prefieren altavoces clásicos, que se difunden en una dirección, otros altavoces Dipolar / Bipolar (dos altavoces, que se difunden en 2 direcciones).

En 5.1 (Dolby Digital y DTS), la distribución es generalmente la siguiente: 1 canal central, 2 altavoces frontales (colocados como altavoces estéreo), dos altavoces a la izquierda y derecha del oyente, un subwoofer. En 7.1, dos altavoces adicionales se colocan detrás del oyente.

Casi no hay límite para las instalaciones del salón, como este kit 11.2 muy sencillo de Klipsch

En Home Cinema, incluso hay enfoques 9.1, 11.1, incluso 9.2 y 11.2 (caja adicional), y más. En cualquier caso, ya no estamos hablando aquí de formatos que utilizan solo canales discretos, sino de procesamiento de sonido (Dolby Prologic IIz y DTS Neo: X) que permite agregar los últimos 2 o 4 canales por demosaicing, analizando los canales discretos. existente.

Objetos 3D / de sonido

El concepto de sonido 3D es doble en Home Cinema. Primero tenemos la apariencia de una verticalidad de sonido, caracterizada por altavoces de techo apuntando hacia abajo, altavoces apuntando hacia el techo (reflexión), o incluso colocados en un plano más alto que los altavoces de sonido envolvente convencionales. La designación se hace entonces en X.1.Y, o X.2.Y, siendo X el
número de canales envolventes, Y el número de canales de verticalidad, el estándar está generalmente entre 5.1.2 y 7.2.4.

Un grado adicional viene con el uso de varios planos de sonido, lo que permite entrecruzar zonas de sonido. Entre los diferentes sistemas, el Auro-3D ofrece completar las dimensiones envolventes a través de otro plano y un último altavoz en un tercer plano.

En segundo lugar, los objetos sonoros, que permiten representar, durante la mezcla, elementos ubicados en un espacio sonoro 3D, mediante metadatos que
contienen coordenadas (entre otros). Dolby Atmos, pero también DTS: X, por nombrar los formatos de sonido 3D más famosos, ambos trabajan en esta coexistencia:

Por un lado, la codificación multicanal clásica, cada pista asociada a un canal, para un renderizado 5.1.2 o 7.1.2 la mayor parte del tiempo. Estas pistas se denominan "camas" en buen inglés y se pueden traducir como "pistas inactivas", pistas ambientales, cualquier cosa que no se pueda definir como un objeto de sonido (lluvia, viento, ruido de fondo, ruido no ubicado, música, etc.).

Por otro lado, los objetos sonoros, codificados en pistas mono, no están vinculados a un canal preciso sino a unas coordenadas. El decodificador es entonces responsable de interpretar y renderizar la posición del objeto en tiempo real, utilizando varios canales simultáneamente.

Con sistemas como Dolby Atmos, la mezcla de sonido también tiene en cuenta el concepto de objeto, que casi puede crear una analogía con el 3D "visual".

Tenga en cuenta que (que es el caso en la mayoría de las configuraciones de sala de estar), el concepto de objeto de sonido puede existir en una configuración 7.1 o 9.1. Los formatos DTS: X y Auro-3D no definen a los altavoces de altura como fundamentalmente diferentes.

Al hacer marketing, Dolby Atmos / DTS: X Cinema y Consumer Dolby Atmos / DTS: X se denominan de la misma manera. En la práctica, los requisitos y posibilidades son claramente diferentes. La red de altavoces más pequeña de una configuración de Home Cinema, y ​​su menor capacidad de procesamiento, hacen que los dos sistemas solo tengan en común el modelo híbrido Multicanal / Objetos de sonido. Para muchos, el concepto de objeto sonoro en este tipo de configuración realmente no tiene sentido, y sería igualmente fácil proponer un enfoque simplemente multicanal, sin partir del concepto de canales virtuales en los que suenan los objetos sonoros, ni para agregar altavoces al techo para intentar imitar una sala de cine.

Decodificación y Bitstream

Hay dos formas de decodificar una señal multicanal en una configuración de Home Cinema. Primero, use el decodificador interno del producto para leer los medios: reproductor de Blu-Ray, TV o incluso caja de TV (Apple TV o Shield TV, por ejemplo). En segundo lugar, y esto sigue siendo óptimo, déjelo a un amplificador de audio / video multicanal dedicado, o incluso a la barra de sonido (en esta configuración).

Esta segunda solución requiere pasar la señal de audio sin procesar, no decodificada. Para ello, es necesario que la toma de destino (lector / caja / lado de TV) pueda permitirlo, lo que se llama modo Passthrough / Bitstream, pero también que su flujo sea suficiente. Para formatos que no son demasiado pesados ​​y no superan 5.1, como Dolby Digital y DTS, es posible pasar este flujo a SPDIF (tomas ópticas y coaxiales).

Los enchufes SPDIF ópticos y coaxiales (abajo a la derecha) siguen siendo clásicos para emitir un flujo de audio, ya sea en Bitstream o en PCM (señal decodificada). Pero una vez en formatos multicanal pesados, el estándar ya no puede seguir en Bitstream

Más allá de eso, inevitablemente pasará por la conexión HDMI, que es menos limitada. Para ello, necesita al menos una versión HDMI 1.4 para transmitir Dolby TrueHD y DTS-HD Master Audio en Bitstream. Si la conexión al amplificador es a través del televisor, en este caso se debe utilizar una toma HDMI ARC (que permita un retorno del flujo de sonido) o, más idealmente, HDMI eARC, no estando este último limitado por el número de canales. ni por la corriente (hasta 37 mb / s).

Si la conexión no es compatible con Bistream en el formato de destino, la decodificación pasará a través del televisor / caja / reproductor de Blu-Ray, que enviará la transmisión decodificada en PCM al amplificador, que aún tendrá que encargarse del Conversión digital / analógica. Si incluso esta opción no es posible, la conversión digital / analógica se realizará en sentido ascendente y la transmisión de audio pasará a analógica, en puertos RCA, por ejemplo.

Un ejemplo de hoja de datos para un extractor HDMI. Las versiones no demasiado antiguas de este estándar son obligatorias para enviar un feed sin procesar.

En cuanto a la compatibilidad con un formato en particular, generalmente todo se decide caso por caso, y dependerá en gran medida de la generación de los productos.

Formatos / Códecs

Aquí solo trataremos los formatos de consumo más habituales.

Rodear

Dolby Digital

• Nombres: Dolby Digital; AC-3; Dolby Stereo Digital (ya no se usa)
• Tipo: formato de compresión y códec (AC3)
• Canales: 5.1
• Codificación de audio: 16 bits, muestreo a 32, 44,1 y 48 kHz
• Tipo de códec: compresión con pérdida
• Velocidad de bits clásica: 384 kb / so 448 kb / s en multicanal, a veces 640 kb / s
• Debe ser compatible con DVD

DTS 6

• Nombres : DTS; DTS 6; DTS Digital Surround; DTS Core; Acústica coherente DTS (códec)
• Tipo : formato de compresión multicanal
• Canales : 5.1
• Codificación de audio : 20 bits, muestreo a 32, 44,1 y 48 kHz
• Tipo de códec : compresión con pérdida
• Velocidad de bits : 1509,75 kb / s máx., Normalmente limitado a 754,5 kb / s en DVD
• Soporte no obligatorio de DVD y Blu-Ray
• DTS es el nombre de la familia de formatos, pero también significa, en el lenguaje común, DTS 6

Dolby Digital Surround EX

• Tipo : Extensión de Dolby Digital, formato de compresión multicanal con componente matricial.
• Canales : 6.1; 5.1 codificación discreta, séptimo canal matricial. Corresponde a agregar un canal trasero envolvente
• Codificación de audio : 16 bits, muestreo a 32, 44,1 y 48 kHz
• Tipo de códec : AC3, compresión con pérdida
• Velocidad de bits clásica : 384 kb / so 448 kb / s en multicanal, a veces 640 kb / s

DTS-ES

• Nombres : DTS-ES Matrix; DTS-ES discreto
• Tipo : formato de compresión multicanal de dos variantes
• Canales : 6.1 discretos (DTS-ES Discrete): 5.1 discretos + 1 canal de matriz (DTS-ES Matrix)
• Codificación de audio : 20 bits, muestreo a 32, 44,1 y 48 kHz
• Tipo de códec : compresión con pérdida
• DTS-ES Matrix funciona igual que Dolby Digital EX, DTS-ES Discrete realmente codifica este canal envolvente trasero

Dolby Digital Plus

• Nombres : Dolby Digital Plus; E-AC-3; AC3 +
• Tipo : superconjunto de Dolby Digital; Formato y códec de compresión multicanal
• Canales : hasta 15,1, normalmente 5,1 o 7,1
• Codificación de audio : 16 bits, muestreo a 32, 44,1 y 48 kHz
• Tipo de códec : AC3 +, compresión con pérdida; optimización en comparación con AC3
• Velocidad de bits máxima : 6144 kb / s, en su mayoría mucho más baja
• Ampliamente utilizado para sitios de transmisión y transmisión de TNT HD
• Codificación de sonido utilizada para Dolby Atmos (sitio de transmisión por ejemplo)

DTS 96/24

• Tipo : formato de compresión multicanal; Núcleo DTS con extensiones
• Canales : 5.1
• Codificación de audio : 24 bits, muestreo de hasta 96 kHz
• Tipo de códec : compresión con pérdida
• Velocidad de bits : 1509,75 kb / s máx., Normalmente limitado a 754,5 kb / s en DVD
• Compatible con un decodificador DTS estándar, reproducción reducida a 16 bits / 48 kHz máx.

Audio de alta resolución DTS-HD

• Tipo : formato de compresión multicanal; DTS con extensiones
• Canales : 7.1
• Codificación de audio : 24 bits, muestreo de hasta 96 kHz
• Tipo de códec : compresión con pérdida
• Velocidad de bits : 3 mb / so 6 mb / s

Audio maestro DTS-HD

• Tipo : formato de compresión multicanal; segundo miembro de la familia DTS-HD
• Canales : ilimitados; generalmente 5.1 o 7.1
• Codificación de audio : 24 bits, muestreo hasta 192 kHz (en 5.1) y hasta 96 kHz (7.1)
• Tipo de códec : sin pérdida
• Velocidad de bits : velocidad de bits variable, máx. A 24,5 mb / s
• Compatibilidad : reproducible en un decodificador DTS convencional, en calidad de 20 bits / 48 kHz
• Solo disponible en Blu-Ray para el público en general

Dolby TrueHD

• Tipo : superconjunto de Dolby Digital; Formato y códec de compresión multicanal
• Canales : hasta 14 canales, limitado a 7.1 en Blu-Ray
• Codificación de audio : 24 bits, muestreo de hasta 96 kHz
• Velocidad de bits : 18 mb / s máx.
• Tipo de códec : Sin pérdida; basado en el códec Meridian Packed PCM
• Opcional para reproductores de Blu-Ray, pero aún presente en la práctica en modelos recientes
• No se usa para servicios de transmisión (demasiado pesado)

3D / orientado a objetos

Dolby Atmos

• Tipo : formato multicanal con soporte para objetos de sonido
• Canales (versión de consumidor): técnicamente limitado a 24.1.10, raramente más de 7.1.2 en decodificadores convencionales. 10 canales de "cama" y hasta 118 objetos de sonido
• Codificación de audio : depende del códec
• Tipo de códec : AC3 + o Dolby TrueHD
• Uso : TV (AC3 +), Streaming (AC3 +), Blu-Ray (AC3 + y TrueHD)

DTS: X

• Tipo : formato multicanal con soporte para objetos de sonido
• Canales (versión para consumidores): limitado a 11,1 canales
• Codificación de audio : DTS-HD Master Audio
• Uso : Blu-Ray
• Mayor flexibilidad que Atmos en la configuración de altavoces, altavoces verticales no impuestos

Auro 3D

• Tipo : formato multicanal con soporte para objetos de sonido
• Principio : basado en 2 o 3 niveles de altavoces horizontales
• Canales (versión para consumidores): de 8.0 a 13.1
• Codificación de audio : PCM (sin compresión)
• Uso : Blu-Ray
• Sistema de rejilla de sonido duplicando la rejilla de sonido envolvente clásica en un segundo nivel
• Formato bastante raro

Audio 3D MPEG-H

• Tipo : formato multicanal y códec, con soporte para objetos de sonido y componentes ambiosónicos (útil para VR, por ejemplo)
• Funciona en 5 niveles de complejidad diferentes, según la configuración
• Canales : de 8 máx. (Nivel 1) a 64 máx. (Nivel 5) canales físicos
• Codificación de audio : con pérdida (no más información), altamente optimizado
• Uso : Transmisión (TNT-HD), transmisión y aplicación de audio 3D
• Utilizado como base para el sistema 360 Reality Audio. No es imposible que esté integrado en el procesamiento de sonido Tempest de la PS5 (pura especulación)
• Permite muchos ajustes de sonido, incluido el ajuste de volumen de canal separado

Dolby AC-4

• Tipo : Formato multicanal y codec, con soporte para objetos sonoros (metadatos Atmos, sin estar integrado en este formato)
• Códec : AC-4
• Mejora del códec AC-3 + (Dolby Digital Plus), anuncia una calidad equivalente al 50% de la tasa de bits
• Canales : 7.1.4 máximo
• Velocidad clásica : entre 224 y 288 kb / s en modo 7.1.4
• Uso : transmisión (TNT-HD), transmisión
• Integración para 2024 en el estándar francés TNT
• Permite la configuración de los canales de sonido para su uso en retransmisiones (resaltar diálogos, cortar uno de los canales, etc.) y puede analizar el material de destino para adaptar la dinámica del sonido. Formato preferido de Dolby para el futuro de la transmisión

Tratamientos de sonido

A menudo confundido con los formatos, el procesamiento de sonido multicanal permite, desde una fuente mono, estéreo o multicanal, agregar
canales adicionales para brindar una representación más envolvente. Su
funcionamiento básico es generalmente demostrativo, aunque los modelos más recientes van mucho más allá.

Aparte del muy antiguo Dolby Surround y el primer Dolby Pro Logic, que tenía que utilizar una señal Dolby Surround matricial, no es necesario trabajar en la mezcla en sentido ascendente, matricular los canales, para permitir este procesamiento.

Dolby Surround

• Tipo : formato de codificación y procesamiento de sonido (decodificación)
• Operación de codificación: mezcla de sonido especial, matriz de cuatro pistas en dos canales
• Decodificación : decodifica la señal estéreo Dolby Surround en una señal 3.0 (estéreo + canal envolvente trasero), siendo el canal envolvente un canal envolvente
• Compatibilidad : disco láser, VHS, algunas pistas de DVD estéreo

Dolby Surround podría colocarse en el párrafo de formato, ya que su funcionamiento básico se basa en una codificación estéreo específica.

Dolby Pro Logic

• Tipo : versión reconocida de decodificación Dolby Surround, ligeramente mejorada
• Decodificación : decodifica la señal estéreo Dolby Surround en una señal 4.0 (estéreo + canal trasero envolvente + canal central)

Dolby Pro Logic II

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal
• Cómo funciona : transforma una señal estéreo, incluso no Dolby Surround, en 5.1
• Varios modos de funcionamiento : película, música, juego
• Modo de juego integrado en las consolas PS2 y Gamecube

Dolby Pro Logic IIx

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal, versión mejorada de Dolby Pro Logic II
• Cómo funciona : transforma una señal, de estéreo a 5.1, en una señal de 6.1 a 7.1

DTS Neo: 6

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal
• Equivalente a Dolby Pro Logic IIx
• Operación : Le permite transformar cualquier tipo de señal de 2.0 a 7.1, en una señal de 3.1 a 7.1
• Operación un poco más compleja
• Menos extendido

Dolby Pro Logic IIz

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal con introducción de canales ambientales (ruido de fondo de la mezcla de sonido: lluvia, viento, etc.)
• Funcionamiento : la misma posibilidad básica que Dolby Pro Logic IIx. Posibilidad de agregar dos canales envolventes (para colocarlos encima de los canales estéreo frontales) a una señal 5.1 y una señal 7.1, para cambiar a 7.1 o 9.1

DTS Neo: X

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal con introducción de canales envolventes
• Funcionamiento : Igual que Pro Logic IIz, pero agrega otros 2 canales de sonido envolvente adicionales (11.1), ya sea por encima de los altavoces de sonido envolvente traseros o en un ángulo de 45 ° frente al oyente.

Audyssey DSX y DSX2

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal con introducción de canales envolventes
• Equivalente a DTS Neo: X en su segunda configuración de altavoz (a 45 °)
• Puede subir a 11,2 (adición de una segunda casilla)

Dolby Surround (versión reciente)

• Tipo : procesamiento de sonido multicanal con soporte de canal vertical
• Se espera que eventualmente reemplace a la familia Dolby Pro Logic
• Puede simular una salida de sonido de tipo dolby atmos multicanal, de 5.1.2 a 24.1.10 (límite atmosférico del consumidor), desde señales 2.0, 5.1 o 7.1
• El nombre causa mucha confusión, pero no debe mezclarse con el antiguo formato / decodificador Dolby Surround.

Tratamientos dedicados a los cascos

Si bien la idea es más bien hablar de multicanal / multi-parlantes, escuchar auriculares tuvo el derecho, desde finales de los 90 (o incluso antes) a
sus propios tratamientos, adaptados a las peculiaridades estéreo de este objeto. Así que terminemos con estos tratamientos específicos repasandolos.

Prácticamente todos los tratamientos recientes implican el soporte de una señal multicanal o 3D, reducida a una señal estéreo binaural, mientras se intenta que la HRTF sea lo más universal posible. La HRTF, o "función de transferencia relacionada con la cabeza", tendrá en cuenta las especificidades de una cabeza humana en su conjunto y su papel en la detección 3D de sonido para un individuo.

• Dolby Headphone: tecnología de juegos derivada de Dolby Pro Logic II, que lleva 5.1 o 7.1 a una señal estéreo adecuada. En la
  mayoría de los casos, los decodificadores se incorporaron a los auriculares para juegos, como
  el A50 de Astro Gaming.
• Dolby Atmos para auriculares : conversión de una señal Atmos en un sonido binaural de 360 ​​°, apto para auriculares, por lo tanto, versión mejorada de Dolby Headphone. Este tratamiento se implementa en versiones recientes de W10, la Xbox One / Series X y S, o muchos smartphones como los Iphone Xs / Xr y 11 desde iOS 14 (aunque ya un poco introducido en iOS13).

Ya lejos de la idea de Atmos Cinéma, Dolby Atmos para auriculares permite, reprocesando la señal a una señal estéreo especial, renderizar la misma experiencia 3D en auriculares. El software Dolby Access le permite disfrutarlo en W10

• NX Waves: tratamientos patentados, integrados por ejemplo en el excelente Mobius de Audeze. NX Waves combina un enfoque binaural y seguimiento de la cabeza para mantener la "fuente" (pantalla) en un solo lugar sonoramente. ¿Esto te recuerda algo?
• Sistema Apple: Revelado en la WWDC20, la reciente actualización de Airpods 2 / Airpods Pro permite aprovechar la implementación de Dolby Atmos para crear un equivalente de Dolby para Auriculares en salsa de Apple, mientras se recupera la idea de rastrear los movimientos de el jefe de NX Waves.

Otra forma de gestionar Dolby Atmos en auriculares, el procesamiento que ofrece Apple desde iOS14 Apple

• DTS Headphone: X: equivalente DTS de Dolby Atmos para auriculares, virtualización desde una fuente multicanal o DTS: X de una señal estéreo binaural.
• Auro-Headphones : de nuevo, equivalente a Auro-3D de Dolby Atmos para auriculares.
• Sony Tempest Engine (PS5): No sabemos casi nada sobre esta tecnología, que en sí misma no está dedicada únicamente a los auriculares. El pequeño desvelado destacará sin embargo su gestión de sonido 3D orientada a objetos y, sobre todo, el resaltado de este sonido 3D para auriculares, a través de sonido binaural con el uso de curvas HRTF.

Otro deseo de Sony de hacer su propia tecnología, que no tiene en cuenta Dolby Atmos en su PS5, sino un tratamiento propietario, el Tempest Engine, claramente adaptado para escuchar a través de auriculares.

Preguntas ? ¿Algún punto que requiera aclaración? No dudes
en reaccionar en los comentarios.