DVD-Audio

Робота з оптичними дисками
Типи оптичних дисків
Формати
Технології захисту

DVD-Audio - цифровий формат DVD, створений спеціально для високоякісного відтворення звукової інформації. Диск формату DVD-Audio дозволяє записувати фонограми з різним числом звукових каналів (від моно до 5.1).


1. Історія

Коли в 1996 був представлений стандарт DVD, аудіоформату DVD-Audio ще не існувало. DVD Forum шукав додаткову підтримку у звукозаписної індустрії для фінального визначення формату.

Проект стандарту був представлений робочою групою DVD Forum's Working Group 4 (WG4) в січні 1998, в липні була представлена ​​версія 0.9.

Остаточна специфікація DVD-Audio 1.0 (без захисту від копіювання) була затверджена в лютому 1999 і представлена ​​в березні. Але виробництво продукту затримувалося частково через досить тривалий процес вибору захисту від копіювання (шифрування і водяні знаки), у зв'язку з ускладненнями при затвердженні форумом Secure Digital Music Initiative (SDMI).

Випуск, запланований на жовтень 1999, затримувався до середини 2000 через низку проблем, викликаних зломом системи захисту цифрового медіаконтенту CSS, а також через неповну готовність апаратної частини, виробничих потужностей і слабкої підтримки у звукозаписних компаній.

В кінці 1999 року компанія Pioneer випустила в Японії перший DVD-Audio програвач (без захисту від копіювання). У липні 2000 року компанія Matsushita випустила універсальні DVD-Audio/DVD-Video програвачі під торговими марками Panasonic і Technics. Pioneer, JVC, Yamaha та інші виробники випустили свої DVD-Audio програвачі в кінці 2000 - початку 2001.

До кінця 2000 року на ринку було доступно близько 50 найменувань DVD-Audio, в 2001 році - більше 200. [4]


2. Технічна інформація

Запис на диску DVD-Audio може мати від 1 до 6 звукових каналів. Як правило, диск включає стереофонограмму (в максимальній якості) і багатоканальну фонограму (до 96 кГц).

Для запису звуку застосовується кодування лінійної ІКМ з розрядністю 16, 20 або 24 біт і частотою дискретизації 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 або 192 кГц. При цьому з частотою дискретизації 176,4 або 192 кГц можуть бути записані не більше двох звукових каналів.

16 -, 20 - або 24-бітне квантування
44,1 кГц 48 кГц 88,2 кГц 96 кГц 176,4 кГц 192 кГц
Моно (1.0) Так Так Так Так Так Так
Стерео (2.0) Так Так Так Так Так Так
Стерео (2.1) Так Так Так Так Немає Немає
Стерео + канал оточення (3.0 або 3.1) Так Так Так Так Немає Немає
Квадрофонія (4.0 або 4.1) Так Так Так Так Немає Немає
3-Стерео (3.0 або 3.1) Так Так Так Так Немає Немає
3-Стерео + канал оточення (4.0 або 4.1) Так Так Так Так Немає Немає
Об'ємний звук (5.0 або 5.1) Так Так Так Так Немає Немає

2.1. Кодеки

В DVD-Audio використовується система компресії даних без втрат ( MLP), розроблена фірмою Meridian Audio. Декодований MLP-потік даних біт в біт ідентичний потоку до кодування. Застосування стиснення MLP дозволило подолати обмеження у швидкості передачі даних (9,6 Мбіт / с) DVD і відтворювати 6 каналів звукового матеріалу (24 біт/96 кГц при необхідній смузі пропускання 13,8 Мбіт / с) без втрати якості. Ступінь стиснення залежить від змісту і дозволу кодованого матеріалу і може становити до 25-55%.

DVD-Audio може містити багатоканальний звук, але також враховано і те, що більшість систем, наявних у споживачів, крім домашніх кінотеатрів, сконфігуровані під стерео. Тому на диску можуть міститися або два варіанти фонограми: стерео і багатоканальний, або застосовуватися схема автоматичного відомості (downmix) під назвою "Техніка системного управління аудіоресурсів" (System Managed Audio Resource Technique, SMART), яка активізується в тому випадку, якщо на диску відсутнє окрема двоканальна фонограма.

Крім стереофонограмми високого дозволу без стиснення ( LPCM) або зі стисненням без втрат ( MLP), звуковий матеріал тієї ж програми може бути представлений в компрессированном вигляді з втратами, у форматах просторового звучання Dolby Digital або DTS, відповідних стандарту DVD-Video. Такі додаткові доріжки розміщувалися на перших порах впровадження формату DVD-Audio для зворотної сумісності з DVD програвачами, що не мали підтримки DVD-Audio.

Підтримка багатоканального звуку є важливою перевагою DVD-Audio перед попередніми форматами. Наявність 5 каналів дозволяє позиціонувати звуки в тривимірному просторі, що дає дві нові можливості: точна передача акустики приміщення і створення нових звукових образів за рахунок сплетення спецефектів з самим музичним змістом. Людський слуховий апарат має два вуха, тому двох звукових каналів повинно вистачати для передачі повної інформації акустичної картини, проте складність людського слухового апарату дозволяє вловлювати найменші спотворення акустичної картини, тому зона стереоефекту при використанні двох каналів виявляється малої.


2.2. Структура диска

В DVD-Audio застосовується файлова система UDF / ISO 9660. Звукові доріжки у форматі DVD-Audio розташовуються в каталозі AUDIO_TS диска. На відміну від DVD-Video, безпосередньо звукові файли DVD-Audio мають розширення. AOB (Audio Objects). Також папка AUDIO_TS містить наступні типи файлів:

  • . SAMG (Simple Audio Manager) - призначені для побутових плеєрів списки аудіотреків;
  • . AMG (Audio Manager) - деталізований опис контенту диска (інтерактивне меню, керування при відтворенні і т. п.);
  • . ASVS (Audio Still Video Set) - статичні зображення, які відображаються при відтворенні звукозаписів.

Для DVD-Audio можуть застосовуватися DVD-диски з будь-якою кількістю шарів. При цьому кожен шар розбивається на 9 груп, які, в свою чергу, можуть містити до 99 треків. Кожної композиції може бути присвоєно до 99 індексних точок.

В каталозі VIDEO_TS може розміщуватися додаткова інформація, наприклад, відеофрагменти (інтерв'ю, репетиції), звук яких також записаний у форматі Dolby Digital або DTS. Відтворення відео, як правило, можливо на DVD-Video програвачах, не підтримують відтворення формату DVD-Audio.


3. Захист від копіювання

На етапах впровадження передбачалося застосування 40-бітної системи скремблювання CSS. Однак після злому системи CSS в 1999 році група компаній, до якої входили IBM, Toshiba, Intel і інші, створила 56-бітну систему захисту СРРМ, яка використовує спеціальний блок, що містить ключі носія Media Key Block (МКВ) для установки справжності DVD-Audio програвача. Під час дешифрування звуку, програвач має отримати ключ носія з МКВ, який також зашифрований. Програвач має використати свій унікальний ключ для дешифрування МКВ і при позитивному результаті операції зашифровані дані відновлюються.

DVD-Audio-диски можуть використовувати цифрові "водяні знаки", зазвичай замішані в звуковий сигнал через кожні 30 секунд і не сприймані на слух. Це дозволяє визначити джерело запису при її подальшому копіюванні.


4. Підключення до підсилювача / ресіверу

Для захисту від прямого копіювання цифрового контенту при відтворенні DVD-Audio були введені деякі обмеження.

Передача сигналу від програвача до підсилювача / AV-ресивера може здійснюватися кількома різними методами:

  1. Шість аудіоканалів дешифруються плеєром і подаються на аналогові виходи, які підключені до ресівера шістьма стандартними двопровідними кабелями з роз'ємами RCA, або, на апаратурі більш високого класу, шістьма трипровідними кабелями з роз'ємами XLR
  2. 6 каналів 24 біт/96 кГц або 2 канали 24 біт/192 кГц дешифруються в плеєрі і знову зашифровуються для передачі на ресівер в цифровому вигляді по інтерфейсам HDMI або IEEE 1394, де відбувається їх декодування у відповідне число звукових каналів. Система шифрування HDMI і IEEE 1394 відрізняються від системи, застосовуваної в DVD-A, і розроблена як основний стандарт для високоякісних цифрових інтерфейсів. Підсилювач / ресівер повинен мати діючий ключ для дешифрування, в іншому випадку, прослуховування диска буде неможливим.
  3. Використання цифрових інтерфейсів S / PDIF або TOSLINK. Однак, для захисту від несанкціонованого копіювання, DVD-Audio програвачі можуть застосовувати ці цифрові інтерфейси в наступних випадках:
    1. Повністю закритий інтерфейс. Цей варіант кращий для звукозаписних компаній.
    2. Переконвертації звуку в 2-канальний 16 біт/48 кГц ІКМ -сигнал.
    3. Переконвертації звуку в 2-канальний сигнал, але зі збереженням оригінальної бітності і частоти дискретизації, якщо виробник встановив прапор на диску, яких "дозволяє" програвачу подібну передачу.
  4. Модифікувати плеєр, додавши можливість захоплювати цифрові сигнали з повним дозволом перед цифро-аналоговим перетворювачем і конвертувати їх в S / PDIF, передаючи Повнодіапазонний (але тільки стерео) сигнал. Для деяких плеєрів вже існують подібні саморобні рішення. Також існує варіант з декількома S / PDIF виходами для передачі багатоканального цифрового звуку з повним дозволом.

5. Війна форматів

В 1999 були представлені відразу два звукових формату високого дозволу, які повинні були замінити Audio CD. У той час як DVD Forum представляє свій формат DVD-Audio, компанії Sony та Philips починають просувати на ринок альтернативний - Super Audio CD (SACD).

У форматі SACD застосовувався принципово інший спосіб кодування інформації. Застосування широтно-імпульсної модуляції в форматі Direct Stream Digital, який використовувався при записі SACD, що передбачає 1-бітове представлення аудіосигналу з дуже високою тактовою частотою - 2,8224 МГц, дозволило говорити про "аналоговому" характері звучання і більшою наближеності до оригіналу, ніж при запису ІКМ. SACD замислювався виключно як аудіофільскій формат.

DVD-Audio використовує перетворення сигналу по методу ІКМ з високою розрядністю до 24 біт і частотою дискретизації до 192 кГц. Однією з переваг DVD-Audio полягало в сумісності з більшістю існуючих на той момент форматів. Вже перші програвачі відтворювали не тільки CD і DVD-Audio, але і DVD-ROM, DVD-Video з саундтреком, записаним в AC-3 і DTS. Також варто відзначити поширений на студіях звукозапису формат кодування ІКМ.

Обидва формати мають однакову фізичну структуру дисків (дві склеєних підкладки діаметром 12 або 8 см і загальною товщиною 1,2 мм), логічну структуру даних, що служить основою для створення дисків. В обох форматах підтримується багатоканальний звук (до шести каналів) з надвисоким дозволом, сумісність плеєра з форматом CD-Audio і можливість використання графічного і текстового матеріалу (в SACD - теоретична).

CD DVD-Audio SACD
Формат 16 біт PCM 16 -, 20 -, 24 біт PCM 1 біт DSD
Частота дискретизації 44,1 кГц 44,1-192 кГц 2,8224 МГц
Динамічний діапазон 96 дБ 144 дБ (теоретично) 120 дБ
Частотний діапазон 20-20 000 Гц до 96 кГц 20-50 000 Гц
Ємність диска 700 MB 4,7-8,5 ГБ 4,7-8,5 ГБ
Час звучання 80 хв. залежить від параметрів запису > 180/109 хв.
Стерео Так Так Так
Surround Sound Немає 5.1 5.1

Щоб гарантувати правовласникам захист інформації від несанкціонованого копіювання, тобто унеможливити виготовлення цифрових копій з диска з метою подальшого тиражування, в цих форматах була застосована система шифрування. Причому в SACD спочатку успішно застосували оригінальну потрійний захист, а випуск DVD-Audio був відкладений на рік через що з'явився повідомлення про злом захисту CSS. Це і визначило деякий відрив у поширенні технології SACD.

Незважаючи на всі спроби замінити формат Audio-CD, жодна технологія так і не змогла домогтися переваги. З одного боку це сталося через поширення мережних аудіоформатів з втратами, таких як MP3 і AAC, з іншого боку, розраховані на вимогливих слухачів формати високої якості не викликали інтересу у масового споживача через більш високої ціни носіїв, обмеженого асортименту записів і, найчастіше, невисоких вимог слухачів до якості звучання.

Як заміна цих високоякісних форматів набирає популярність Blu-Ray Disc C ІКМ-звуком без стиснення або із застосуванням форматів стиснення без втрат Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, Dolby Lossless (MLP) з можливістю передачі до восьми каналів (24 біт/96 кГц) або шести каналів (24 біт/192 кГц) [5].


Примітки

  1. DVD FLLC (2009-02) DVD Book Construction - list of all available DVD Books - www.dvdfllc.co.jp / format / f_bconst.html
  2. DVD FLLC DVD Format Book - History of Supplements for DVD Books - www.dvdfllc.co.jp / format / f_histry.html
  3. MPEG.org, DVD Books overview - www.mpeg.org / MPEG / DVD / General / Books.html
  4. DVD Knowledge Base 11 - What about music on DVD: DVD-Audio and SACD? - www.rzdvdcopy.com/rzdvdcopynews/rzdvdcopy-0800054.html
  5. Засновник музичного лейблу 2L передрікає технології Blu-ray блискуче майбутнє -

Література

  • Лапін Є. В. Підготовка й запис DVD всіх типів. Короткий посібник. - М .: "Вильямс", 2006. - С. 320. - ISBN 5-8459-1064-1
  • Марк Л. Чемберс Запис компакт-дисків та DVD для "чайників" = CD & DVD Recording For Dummies. - 2-ге вид. - М .: "Діалектика", 2005. - С. 304. - ISBN 0-7645-5956-7