Wstęp

Matrycowe dekodowanie, czyli proces wydobywania wielu kanałów z dwukanałowych nośników nie jest niczym nowym. Dolby Surround Pro Logic przedstawione w 1987 roku, wykorzystywało wiele różnych technologii które już istniały - i w większości zdążyły zniknąć - przed dwoma dekadami. Popularność Pro Logic wzrosła w latach 90., co pomogło wstępnie ustalić możliwości przyszłych konsumenckich cyfrowych formatów.

Przewaga cyfrowych formatów uwidacznia się już u samego ich źródła, gdzie nieograniczone rowkami płyt LP, głowicami magnetofonowymi, mogą zostać rozszerzone do 5.1 dyskretnych kanałów. Podczas prezentacji, 5.1 kanałowy Dolby Digital ustanowiło całkiem nowy poziom możliwości i artykulacji pola dźwiękowego, daleko przewyższając matrycowe systemy kodowania/dekodowania, jednak używając wciąż tej samej konfiguracji głośników jakie stosowane były w Pro Logic.

Producenci filmowi byli pierwszymi osobami które zetknęły się z dyskretnymi 5.1 kanałami we filmie.Ta konfiguracja jest standardem w obecnych produkcjach wydawanych na DVD. Wcześniejsze filmy oryginalnie wydane ze ścieżką Dolby Surround, także zostały ponownie wydane na DVD z dźwiękiem 5.1, co pozwoliło twórcom wprowadzić poprawę przestrzenności pola dźwiękowego, kierunkowości i artykulacji. Przejście do 5.1 kanałów jest także dobrym rozwiązaniem dla transmisji telewizyjnych przez satelitę i kabel, ponieważ wielokanałowy format DVD-Audio daje podobne ulepszenia przy muzycznych nagraniach.

Ludzie którzy docenili korzyści z używania systemów dźwięku przestrzennego, chcieli mieć także możliwość odbioru zwykłych programów, szczególnie muzyki, aby móc maksymalnie wykorzystać swój sprzęt. To pragnienie nie tylko dotyczy kina domowego, ale także systemów Car Audio, komputerów, a nawet słuchania przez słuchawki. Dolby Pro Logic II zostało zaprojektowane z myślą o tych rozszerzeniach.

Po co wprowadzać nową technologię dekodera surround w 2000 roku?

Istotne ulepszenia jakie medium audio-wizualne stworzyło i przekazało konsumentom miały miejsce w ciągu kilku ostatnich lat. VHS Hi-Fi jest obecnie standardem dźwięku dla stereofonicznych magnetowidów i kaset, natomiast DVD szybko staje się formatem dla filmów wydawanych na rynek konsumencki. Możliwość dostarczenia tak wysokiej jakości stereofonicznego dźwięku wcześniej nie była możliwa. To także przynosi korzyści dla programów nagranych/zakodowanych w systemie surround, które królują w telewizji, na wideo, i na DVD.

Te wszystkie ulepszenia, związane z rozwinięciem się technologii surround, pozwalają Pro Logic'owi ustanowić nowy standard w matrycowym dekodowaniu, ożywiając obszerne zaplecze istniejących i nowo powstających programów w Dolby Surround.

Wyzwań stawianych nowoczesnym dekoderom surround jest wiele. Powinny:

• mieć możliwość korzystania z szerokiej gamy filmów i muzyki

• podnieść soniczny standard

• być odpowiednie dla Kina domowego, PC, systemu Car Audio, słuchawek

• mieć niski koszt analogowej i cyfrowej implementacji

• być proste w użyciu.

Pro Logic II spełnia te wymogi. Dekodując ścieżki Dolby Surround zachowuje fundamentalne założenia jakich przemysł filmowy oczekiwał od Pro Logic, co więcej, robi to wraz z nowym znaczeniem przestrzenności, kierunkowości, i stabilności pola dźwiękowego, co było niespotykane do tej pory w matrycowych dekoderach surround.

Po raz pierwszy Dolby oferuje dekoder surround, który w naturalny sposób odkrywa przed słuchaczem przestrzenność konwencjonalnie nagranej muzyki. Słuchacz jest wciągnięty w trójwymiarową przestrzeń.

Co jest w środku?

W poprzednich dekoderach, włącznie z Pro Logic, układ kontrolujący sprawdza różnice poziomów i faz między sygnałami wejściowymi. Te informacje są przesyłane do sterowanych napięciem wzmacniaczy VCA, aby ustawić poziom sygnałów w przeciwfazie. Sygnały w przeciwfazie eliminują szkodliwe przesłuchy.

Jednym z ważniejszych działań dekodera (także Pro Logic) jest wykrywanie dźwięku dominującego poprzez wytworzenie sygnału wektora dominacji. Określa się amplitudy dwóch par ortogonalnych sygnałów. Po wyprostowaniu każdego podstawowego sygnału otrzymuje się napięcia stałe, które w parach ulegają wzmocnieniu we wzmacniaczu logarytmującym i ostatecznie tworzy się ich różnice. Otrzymane dwa niezależne sygnały sterujące reprezentują dominację na osi L/R i dominację na osi C/S. Te dwa napięcia sterujące są ciągle szacowane, by ustalić, czy względna dominacja przekracza określoną wartość progową. Kiedy dominacja jest na niskim poziomie, dekoder pozostaje w tzw. "wolnym" trybie pracy, tworząc stabilne pole dźwiękowe. Powyżej pewnego punktu dekoder przełącza się w "szybki" tryb pracy, aby przetworzyć dokładnie każdy indywidualny element dźwiękowy.

I tutaj ukazuje się pierwsza różnica między Pro Logic a Pro Logic II: W starym Pro Logic dominacja na osi L/R i C/S była kontrolowana przez pojedynczy układ ustalający tryb pracy (szybki/wolny), co oznaczało że jeśli dominacja na jednej z osi przekroczyła wartość progową to układ kontrolny przełączał jednoczenie obie osie na szybki tryb operacji. Przełączenie na wolny tryb pracy następował tylko wówczas gdy jednoczenie obie osie na to pozwalały. Pro Logic II natomiast, posiada dwa niezależne układy przełączające, w związki z czym obie osie są kontrolowane niezależnie. Także szybkość układów logicznych jest płynnie zmieniana w Pro Logic II (w Pro Logic'u były dwie stałe prędkości).

Są to tylko niektóre oczywiste aspekty budowy nowego dekodera. W rezultacie dekoder Pro Logic II może obrabiać każdego rodzaju źródło bez potrzeby zmieniania parametrów jądra logiki sterowania. Odkąd filmy zawierają muzykę, dekoder musi manipulować dialogami, muzyką i efektami równie dobrze bez żadnych ubocznych skutków.

Funkcje i właściwości dekodera

Tabela pokazuje porównanie Pro Logic II i Pro Logic.

Właściwość	Pro Logic	Pro Logic II
Możliwe źródła	Programy Dolby Surround	Programy Dolby Surround Stereofoniczne nagrania muzyczne
Konfiguracje kanałów	“3/1” surround “2/1” z  phantom “3/0” 3 stereo	“3/1” surround “2/1” z  phantom “3/0” 3 stereo Tryb emulacji Pro Logic: “3/1” z filtrowanym kanałem surround
Pasmo przenoszenia kanału surround	7 kHz	Bez ograniczeń
Panorama Mode	nie	tak
Dimension Control	nie	tak
Center Width control	nie	tak

Pro Logic II nadaje się jednoczenie do oglądania filmów jak i do słuchania muzyki. Tryb Movie pokazany w tabeli jest bardzo podobny do trybu Pro Logic, z tą różnicą że Pro Logic ma monofoniczny kanał surround ograniczony filtrem do 7kHz, podczas gdy tryb Movie ma stereofoniczne wyjścia na kanały surround nie ograniczone żadnymi filtrami.

Tryby Movie i Pro Logic używają odpowiednich opóźnień w kanale (-ach) surround, aby zagwarantować, że dźwięk z głównych głośników dotrze do słuchacza przynajmniej 10ms wcześniej niż dźwięk z głośników surround.

 

Dobrze znane są charakterystyczne różnice pomiędzy ścieżkami filmowymi a nagraniami muzycznymi. Dla przykładu, filmy (i programy telewizyjne z Dolby Surround) są miksowane i monitorowane na wielokanałowym sprzęcie studyjnym, więc efekt podczas słuchania tego materiału w domu będzie podobny do tego ze studia. Z kolei muzyka stereo nie jest monitorowana na sprzęcie wielokanałowym podczas miksowania, więc tak naprawdę nie wiadomo jak muzyka będzie brzmieć na systemie surround. Z tego powodu tryb Movie ma już gotowe ustawienia charakterystyk, aby zapewnić zgodne ze studyjnymi rezultaty odsłuchu ścieżki. Możliwość dostrajania dekodera przez użytkownika w celu uzyskania pożądanych efektów ma tryb Music. Ponadto we wszystkich trybach do wyboru są trzy opcje, które pozwalają zoptymalizować pole dźwiękowe zgodnie z życzeniem użytkownika.

• Dimension control. Pozwala użytkownikowi na stopniowe regulowanie pola dźwiękowego ustawiając je bardziej z przodu lub z tyłu. Może to być bardzo użyteczna funkcja dokładniej balansująca wszystkie głośniki dla konkretnego nagrania.

• Center Width control. Pozwala na różne ustawiania obrazu sceny dźwiękowej, tak że może ona być słyszalna tylko z centralnego głośnika, tylko z prawego i lewego głośnika jako tryb "phantom", albo różne kombinacje wszystkich trzech głównych głośników. Dzięki tej opcji jest możliwe wytworzenie wyrównanej sceny dźwiękowej w samochodzie dla kierowcy i dla pasażera na przednim siedzeniu. Dla użytkowników w domu pozwala dopasować centralny głośnik z głównymi (L i P), lub kontrolować rozpiętość sceny dźwiękowej.

• Panorama mode. Rozszerza stereofonię z przodu wraz z głośnikami surround dla ukazania ekscytujących dookólnych efektów z ogniskowaniem przemieszczającego się dźwięku po bokach (po bocznych ścianach).

Jest jeszcze łagodny filtr wysokiej częstotliwości (shelf) wprowadzony na kanały surround dla trybu Music. W rezultacie otrzymujemy bardziej naturalne pole dźwiękowe.

Istotną rzeczą  w reprodukcji muzyki jest dotarcie do słuchacza dźwięku ze wszystkich głośników w tym samym momencie. W przypadku gdy głośniki surround i centralny znajdują się bliżej słuchacza niż głośniki główne lewy/prawy, kompensujące opóźnienie może być wyregulowane przez dekoder.

Na koniec, autobalansowanie jest wyłączone w trybie Music, jako że głos wokalistów jest czasem celowo wmiksowany w materiał dźwiękowy z lewej bądź prawej strony.

 

Uproszczony diagram blokowy dekodera.

Pro Logic II ma strukturę dekodera w zasadzie identyczną z Pro Logic wyłączając stereofoniczne kanały surround, tak jak to pokazuje rysunek powyżej. Od momentu prezentacji Pro Logic, koncepcja zarządzania niskimi tonami oraz użycia subwooferów stała się powszechna. Pro Logic II zawiera w sobie zarządzanie niskimi częstotliwościami, które pozwala wyprowadzić osobny kanał niskich częstotliwości dla subwoofera, lub może odtworzyć bas z głośników głównych.

Podsumowanie

Nowa generacja dekodowania Dolby Surround Pro Logic została stworzona aby skorzystać z udoskonalonych formatów, i aby spełnić coraz wyższe oczekiwania konsumentów, wzbogacając dźwięk przestrzenny gdziekolwiek jest on słuchany. Pro Logic II rozszerzając możliwości dzięki dobrym rozwiązaniom może być zaimplementowany zarówno w formie analogowej jak i cyfrowej.

Radosław Poznańczyk

Źródło: www.dolby.com