Звук pcm что это

Руководство по HD-звуку. Часть I

Введение

Когда речь идёт об аудио высокой чёткости (high definition), проигрываемого с плеера Blu-ray на компьютере, многие склонны думать, что наличие интерфейса HDMI на материнской плате или видеокарте автоматически позволяет воспроизводить на телевизоре и домашнем кинотеатре такие форматы аудио высокой чёткости, как Dolby Digital Plus, DTS-HD High Resolution, Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio. Однако за исключением нескольких интересных возможностей, в большинстве случаев это совершенно не так. Даже относительно новые, оснащённые интерфейсом HDMI high-end материнские платы, видеокарты и звуковые карты могут не справиться с такими немалыми потоками звуковых данных самостоятельно. Всё, в конце концов, сводится к тому, какого типа входящий сигнал они могут принять и какой сигнал выдать.

В данном обзоре мы рассмотрим все форматы HD-аудио, их битрейт (поток) и требования по доставке на средство воспроизведения. Во второй части мы продолжим исследовать, как цифровые аудиопотоки могут (или не могут) обрабатываться в типичных компонентах ПК. После прочтения обеих статей, вы должны будете придти к глубокому пониманию того, почему так много пользователей систем домашних кинотеатров используют множество аналоговых кабелей (три для 5.1-канального звука и четыре для 7.1-канального звука) вместо HDMI для передачи многоканального звука туда, куда нужно. Мы расскажем также о некоторых альтернативных решениях, связанных с преобразованием цифрового сигнала в аналоговый в компьютере, а не в ресивере или предусилителе, часто такая опция является наиболее доступной для получения HD-звука оптимального качества. И, наконец, возможно, вы поймёте, почему стоит ещё немного подождать с покупкой плеера Blu-ray для системы домашнего кинотеатра; это позволит вам воспользоваться некоторыми новыми преимуществами, которые должны появиться до конца 2008 года, но пока ещё не совсем готовы (по крайней мере, не были готовы на момент написания данной статьи).

В первой части мы рассмотрим следующие пункты.

Аудио форматы Blu-ray: Pulse Code Modulation (называемый также PCM, или иногда LPCM от Linear PCM, поддерживаемый большинством аудиоустройств), три типа Dolby (Dolby Digital, Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD) и DTS (DTS, DTS-HD High Resolution и DTS-HD Master Audio).
Битрейт (или поток), связанный с каждым форматом, а также количество каналов, частоты дискретизации (сэмплирования), битовые глубины, используемые для кодирования форматов.
Может ли разъём SPDIF обеспечить нужный поток для каждого формата, и с какими типами HDMI-интерфейсов работает каждый формат.

Во второй части мы рассмотрим программные кодеки ПК, чтобы узнать, с какими форматами они работают, а также типы интерфейсов, которые могут поддерживать оснащённые HDMI материнские платы, видеокарты и звуковые карты. А поскольку недавно стали доступны новые чипсеты и интерфейсы (или будут доступны относительно скоро), мы также объясним, как новое и грядущее аппаратное обеспечение может предоставить более простые решения для аудио высокой чёткости для ПК, которое на данный момент находится в плачевном состоянии.

Форматы аудио высокой чёткости (HD-аудио)

На диски Blu-ray могут быть записаны звуковые дорожки к фильмам в одном из следующих форматов.

PCM (Linear PCM, или LPCM);
Dolby Digital;
DTS;
Dolby Digital Plus;
DTS-HD High Resolution;
Dolby TrueHD;
DTS-HD Master Audio.

Прежде чем мы перейдём к детальному рассмотрению вышеперечисленных форматов, заметим, что технологии Dolby возникли в компании Dolby Laboratories известного поставщика профессиональных, полупрофессиональных и потребительских технологий шумоподавления и многоканального пространственного звучания. Формат DTS (называемый также Digital Theater Systems) в свою очередь произошёл от DTS, Inc. — тоже хорошо известного поставщика технологий цифрового звука, конкурирующего с технологиями Dolby Labs.

PCM (Linear PCM или LPCM)

PCM расшифровывается как импульсно-кодовая модуляция (pulse code modulation) и обеспечивает цифровое представление аналогового сигнала, который дискретизируется (оцифровывается) через равные промежутки времени (с заданной в герцах частотой) и представляется в двоичном виде (с заданной точностью — разрядностью в битах). Помимо использования PCM для цифрового звука в компьютере и на аудио компакт-дисках, данный формат применяется также в некоторых цифровых телефонных системах и в ряде форматов цифрового видео. В формате PCM значения амплитуды звука представлены с помощью разного числа битов (разрядности); звуковая дорожка, как правило, оцифровывается с разрядностью от 12 до 24 бит, но чаще всего при студийном кодировании PCM-аудио для записи на диски Blu-ray используются 16 бит.

Звуковая дорожка в формате PCM может быть точной копией студийного оригинала, закодированного на диск без сжатия, если её битовая глубина такая же, как у оригинала. Если битовая глубина уменьшена (как часто случается в целях экономии пространства, выделенного под хранение звукового сопровождения на диске), то это может привести к понижающей дискретизации: например, использовании 16 бит вместо 24 бит. С технической точки зрения, понижающая дискретизация (downsampling) — это не то же самое, что сжатие, хотя точность полученного при этом звука снижается.

Руководство по HD-звуку. Часть I

Введение

В первой части мы рассмотрим следующие пункты.

Аудио форматы Blu-ray: Pulse Code Modulation (называемый также PCM, или иногда LPCM от Linear PCM, поддерживаемый большинством аудиоустройств), три типа Dolby (Dolby Digital, Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD) и DTS (DTS, DTS-HD High Resolution и DTS-HD Master Audio).
Битрейт (или поток), связанный с каждым форматом, а также количество каналов, частоты дискретизации (сэмплирования), битовые глубины, используемые для кодирования форматов.
Может ли разъём SPDIF обеспечить нужный поток для каждого формата, и с какими типами HDMI-интерфейсов работает каждый формат.

Форматы аудио высокой чёткости (HD-аудио)

На диски Blu-ray могут быть записаны звуковые дорожки к фильмам в одном из следующих форматов.

PCM (Linear PCM, или LPCM);
Dolby Digital;
DTS;
Dolby Digital Plus;
DTS-HD High Resolution;
Dolby TrueHD;
DTS-HD Master Audio.

PCM (Linear PCM или LPCM)

Довольно часто начинающие музыканты и звукорежиссеры сталкиваются с необходимостью обработки звуковых файлов или записанных вживую инструментальных и вокальных партий в представлении в виде записи формата PCM. По поводу того, что это такое, у многих несведущих пользователей существует масса заблуждений, поскольку они считают такой тип аудио исключительно расширением файла. На самом деле это понятие является общим для нескольких типов аудио. В большинстве своем звуковые файлы в нынешнем своем компьютерном представлении за редким исключением как раз и относятся к формату PCM. Но для того, чтобы в дальнейшем не возникало путаницы, давайте рассмотрим его предназначение, понимание и редактирование.

Что такое формат PCM?

Для понимания самого термина необходимо просто расшифровать сокращение. Оно образовано от английского Pulse Code Modulation, что переводится как «импульсно-кодовая модуляция». Такая технология ранее применялась исключительно для оцифровки аналогового аудио, но сейчас используется повсеместно и для кодирования звука, и для записи в студиях, и в кинопроизводстве, и т. д. Формат аудио PCM является некой обобщенной группой звуковых объектов, для записи или сохранения которых применяются схожие технологии обработки. Сюда можно отнести файлы WAV, MP3, BWF, AMB, RF64, AIFF и многие другие. Как правильно заметил кто-то из блогеров в интернете, сегодня проще сказать, что не относится к формату PCM, нежели бесконечно перечислять все цифровые стандарты PCM. Альтернативой можно назвать в основном аудио новых форматов, относящихся к стандарту DSD.

Чем открыть файлы для прослушивания?

По большому счету, если речь идет исключительно о компьютерной технике, открыть цифровое аудио в формате PCM можно любым удобным проигрывателем (либо встроенным в саму операционную систему, либо созданным сторонними разработчиками).

Другое дело, что в этой обширной категории могут присутствовать файлы с разными расширениями, которые собственные средства системы могут и не поддерживать. В этой ситуации на помощь приходят либо плееры, либо редакторы аудио. Если же речь идет о бытовой технике, некоторые форматы без проблем можно воспроизвести на самых обычных DVD-плеерах.

Однако наибольшее количество известных типов аудио, включая все форматы PCM, поддерживают проигрыватели Blue-ray. Но ведь иногда возникает необходимость редактирования звуковых файлов. Что делать в этом случае?

Чем редактировать формат цифрового звука PCM?

Совершенно естественно, что с возрастанием возможностей современных компьютеров в плане обработки звука, появились и специальные программные продукты, позволяющие редактировать звуковые файлы практически любого известного типа.

Все известные на сегодня программы такого направления без труда работают с любыми объектами, поддерживающими технологию PCM, открывая их в виде самой обычной волны. В некоторых приложениях вроде Audition можно при открытии или сохранении в поле форматов выбирается категория PCM, после чего можно работать только с файлами определенных форматов.

Как изменить формат файла в стандарт PCM в редакторах аудио?

Как уже понятно, если в редакторе аудио открыть звуковой файл неподдерживаемого операционной системой или каким-то устройством воспроизведения формат, можно применить для конвертирования (преобразования) формата самый простой метод.

Он состоит в том, чтобы просто сохранить исходное аудио в другом нужном формате, выбрав из списка тот, с которым можно будет работать в дальнейшем.

Конвертирование форматов

Но ведь сами понимаете, когда у вас есть огромная коллекция файлов, включающая тысячи и десятки тысяч треков, да еще и в разных форматах, для преобразования в единый тип лучше использовать специализированные программы (конвертеры аудио), которые поддерживают пакетную обработку файлов.

Но и в этом случае необходимо обратить внимание на один существенный аспект. А что если файлы записаны с разной громкостью, а вам нужно, так сказать, привести их к единому знаменателю? Изменять параметры уровня для каждого файла тоже будет достаточно проблематично! Здесь на помощь приходят конвертеры, позволяющие «подгонять» громкость всех файлов под какой-то один выбранный шаблон. В Итернете таких конвертеров полно. И большинство из них являются бесплатными. Но если вы хотите добиться максимального качества звука, придется поработать самостоятельно, поскольку может потребоваться изменить, скажем, битрейт, частоту дискретизации или глубину аудио. Работа – кропотливая, но результат, как говорится, стоит свеч.

Нестандартные типы аудио

Наконец, посмотрим, что можно сделать с не РСМ-форматами или с файлами, как раз имеющими расширение .pcm. В принципе, для работы с такими объектами лучше всего применять все те же аудиоредакторы или конвертеры с расширенными возможностями. Кроме Adobe Audition можно предложить неплохие студии вроде Audacity, Sound Forge или даже некоторые секвенсоры или целые виртуальные звуковые студии, поддерживающие работу с такими объектами (например, Cubase, Sonar, Avid Pro Tools, Cockos Reaper и т. д.).

А вообще, среди музыкантов и звукорежиссеров негласно принято считать, что оптимальным расширением для обработки цифрового звука на компьютерах является все же самый обычный стандарт WAV, хоть он многим и кажется несколько морально устаревшим. По умолчанию практически все студии и редакторы сохраняют материал именно в таком формате, правда, показатель глубины устанавливается на уровне 24 или 32 бита (в зависимости от типа самого программного продукта), частота дискретизации находится на уровне 48 или 96 кГц, а битрейт колеблется от 192 до 320 кбит/с. Такие завышенные показатели используются только для того, чтобы достичь наилучшего качества аудиоматериала после обработки.