Dolby Digital
Tecnologías de compresión de audio
Logotipo de Dolby Digital

Dolby Digital , originalmente sinónimo de Dolby AC-3 (ver más abajo), es el nombre de una familia de tecnologías de compresión de audio desarrolladas por Dolby Laboratories . Llamada Dolby Stereo Digital hasta 1995 , es una compresión con pérdida (excepto Dolby TrueHD). El primer uso de Dolby Digital fue para proporcionar sonido digital en cines a partir de copias de película de 35 mm. Desde entonces también se ha utilizado para retransmisiones de televisión, retransmisiones de radio vía satélite, transmisión de vídeo digital, DVD , discos Blu-ray y consolas de juegos.

Dolby AC-3 fue la versión original del códec Dolby Digital. La base del estándar de codificación de audio multicanal Dolby AC-3 es la transformada de coseno discreta modificada (MDCT), un algoritmo de compresión de audio con pérdida . [1] Es una modificación del algoritmo de transformada de coseno discreta (DCT), que fue propuesto por Nasir Ahmed en 1972 para la compresión de imágenes . [2] La DCT fue adaptada a la MDCT por JP Princen, AW Johnson y Alan B. Bradley en la Universidad de Surrey en 1987. [3]

Dolby Laboratories adaptó el algoritmo MDCT junto con los principios de codificación perceptual para desarrollar el formato de audio AC-3 para cine . El formato AC-3 se lanzó como el estándar Dolby Digital en febrero de 1991. [4] [5] Dolby Digital fue el primer estándar de compresión de audio basado en MDCT lanzado, y fue seguido por otros para uso doméstico y portátil, como ATRAC (1992) de Sony , el estándar MP3 (1993) y AAC (1997). [6]

Cine

Batman Returns fue la primera película que se anunció que usaría tecnología Dolby SR-D (Spectral Recording-Digital) cuando se estrenó en todos los cines seleccionados en el verano de 1992. [7] Las bandas sonoras de cine Dolby Digital se graban ópticamente en una copia de lanzamiento de 35 mm utilizando bloques de datos secuenciales colocados entre cada orificio de perforación en el lado de la banda sonora de la película. Se utiliza una tasa de bits constante de 320 kbit/s. Un escáner de dispositivo acoplado por carga (CCD) en el proyector de imágenes capta una imagen de video escaneada de esta área, y un procesador correlaciona el área de la imagen y extrae los datos digitales como un flujo de bits AC-3 . Luego, los datos se decodifican en una fuente de audio de 5.1 canales. Todas las copias de películas con datos Dolby Digital también tienen bandas sonoras analógicas Dolby Stereo que utilizan reducción de ruido Dolby SR y dichas copias se conocen como copias Dolby SR-D. La banda sonora analógica proporciona una opción de respaldo en caso de daño en el área de datos o falla de la decodificación digital; También ofrece compatibilidad con proyectores que no están equipados con cabezales de sonido digitales. Casi todas las copias cinematográficas modernas son de este tipo y también pueden incluir datos SDDS y una pista de código de tiempo para sincronizar CD-ROM que contienen bandas sonoras DTS .

Un cabezal de sonido Penthouse Dolby Digital montado en un proyector Kalee modelo 20 de mediados de la década de 1950
Una fotografía de una impresión de película de 35 mm que presenta los cuatro formatos de audio (o pista cuádruple ), de izquierda a derecha: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS) (área azul a la izquierda de los orificios), Dolby Digital (área gris entre los orificios etiquetados con el logotipo Dolby Double-D en el medio), sonido óptico analógico (las dos líneas blancas a la derecha de los orificios) y el código de tiempo DTS (la línea discontinua en el extremo derecho)

La forma más sencilla de convertir los proyectores existentes es añadir un cabezal de sonido digital de tipo penthouse encima del cabezal del proyector. Sin embargo, para los nuevos proyectores tenía sentido utilizar cabezales de sonido analógicos/digitales duales en la posición normal del cabezal de sonido óptico debajo del cabezal del proyector. Para permitir la disposición de cabezal de sonido dual, los datos se graban 26 fotogramas por delante de la imagen. Si se utiliza un cabezal de sonido de tipo penthouse, los datos deben retrasarse en el procesador durante el tiempo necesario, alrededor de 2 segundos. Este retraso se puede ajustar en pasos del tiempo entre perforaciones (aproximadamente 10,4 ms).

Dolby Digital sigue siendo el formato de mezcla de sonido predominante para películas, a pesar de la introducción de Dolby Surround 7.1 y Dolby Atmos en 2010 y 2012, respectivamente.

Versiones

Dolby Digital [8] tiene tecnologías similares, incluidas en Dolby Digital EX, [9] Dolby Digital Live, [10] Dolby Digital Plus, [11] Dolby Digital Surround EX, [12] Dolby Digital Recording, [13] Dolby Digital Cinema, [14] Dolby Digital Stereo Creator [15] y Dolby Digital 5.1 Creator. [16]

Dolby AC-3

Dolby AC-3
Extensión de nombre de archivo
.ac3
Tipo de medio de Internet
audio/ac3
Identificador de tipo uniforme (UTI)público.ac3-audio [17]
El antiguo logotipo de Dolby Digital, titulado "Aurora", que a veces se mostraba al comienzo de transmisiones, largometrajes y videojuegos.
El antiguo logotipo de Dolby Digital

Dolby AC-3 ( acrónimo de Audio Codec 3, Advanced Codec 3 o Acoustic Coder 3), también conocido como ATSC A/52 (nombre del estándar) [18] o simplemente Dolby Digital ( DD ), es la versión común que contiene hasta seis canales discretos de sonido. Antes de 1996 se comercializaba como Dolby Surround AC-3 , Dolby Stereo Digital y Dolby SRD . [19]

El modo más elaborado de este códec de uso común implica cinco canales para altavoces de rango normal ( 20 Hz - 20 000 Hz ) (derecho, centro, izquierdo, envolvente derecho, envolvente izquierdo) y un canal ( audio asignado de 20 Hz - 120 Hz ) para los efectos de baja frecuencia controlados por subwoofer . [20] También se admiten los modos mono y estéreo . AC-3 admite frecuencias de muestreo de audio de hasta 48 kHz.

En 1991, un lanzamiento experimental limitado de Star Trek VI: The Undiscovered Country en Dolby Digital se proyectó en 3 cines de Estados Unidos. [19] En 1992, Batman Returns fue la primera película que se estrenó y presentó en Dolby Digital. [21] [22] En 1995, la versión LaserDisc de Clear and Present Danger presentó la primera mezcla Dolby Digital para cine en casa , seguida rápidamente por True Lies , Stargate , Forrest Gump y Entrevista con el vampiro , entre otras. [23] [24]

Dolby Digital Surround EX

Dolby Digital Surround EX (a veces abreviado como Dolby Digital EX) es similar al formato Pro Logic anterior de Dolby, que utilizaba tecnología de matriz para agregar un canal envolvente central y un solo canal envolvente trasero a las bandas sonoras estéreo. [25] EX agrega una extensión al códec Dolby Digital estándar de 5.1 canales en forma de canales traseros matriciales, creando una salida de 6.1 o 7.1 canales.

Proporciona un medio económico y compatible con versiones anteriores para que las bandas sonoras 5.1 incorporen un sexto canal envolvente central posterior para una mejor localización de los efectos. El canal envolvente adicional se codifica en matriz en los canales envolventes izquierdo y derecho discretos de la mezcla 5.1, de forma muy similar al canal central delantero de las bandas sonoras estéreo codificadas con Dolby Pro Logic. El resultado se puede reproducir sin pérdida de información en sistemas 5.1 estándar, o en 6.1 o 7.1 en sistemas con decodificación Surround EX y altavoces añadidos. Varios DVD tienen una opción de audio Dolby Digital Surround EX.

La versión teatral de Dolby Digital Surround EX se introdujo en 1999, cuando Dolby y THX , una división de Lucasfilm Ltd. , co-desarrollaron Dolby Digital Surround EX ™ para el lanzamiento de Star Wars: Episodio I – La amenaza fantasma . [21] [26] Desde entonces, Dolby Digital Surround EX se ha utilizado en los lanzamientos en DVD de la precuela de Star Wars y las trilogías originales. [26]

Una insignia de cine en casa Dolby en una computadora portátil

Dolby Digital en vivo

Dolby Digital Live (DDL) es una tecnología de codificación en tiempo real para medios interactivos como los videojuegos. Convierte cualquier señal de audio en una PC o consola de juegos en un formato Dolby Digital de 5.1 canales de 16 bits/48 kHz a 640 kbit/s y lo transporta a través de un solo cable S/PDIF . [27] Una tecnología similar conocida como DTS Connect está disponible en el competidor DTS . Un beneficio importante de esta tecnología es que permite el uso de sonido multicanal digital con tarjetas de sonido de consumo, que de otro modo están limitadas al sonido estéreo PCM digital o multicanal analógico porque S/PDIF sobre RCA, BNC y TOSLINK solo puede admitir PCM de dos canales, audio multicanal Dolby Digital y audio multicanal DTS. Más tarde se introdujo HDMI y puede transportar PCM multicanal sin comprimir, audio multicanal comprimido sin pérdida y audio digital comprimido con pérdida. Sin embargo, Dolby Digital Live sigue siendo útil con HDMI para permitir el transporte de audio multicanal a través de HDMI a dispositivos que no pueden manejar PCM multicanal sin comprimir.

Dolby Digital Live está disponible en tarjetas de sonido que utilizan chipsets de audio de varios fabricantes. SoundStorm , utilizado para la consola de juegos Xbox y ciertas placas base nForce2 , utilizó una forma temprana de esta tecnología. DDL está disponible en placas base con códecs como ALC882D, [28] ALC888DD y ALC888H de Realtek . Otros ejemplos incluyen algunas tarjetas de sonido PCI de C-Media y tarjetas de sonido de las series X-Fi y Z de Creative Labs, cuyos controladores han habilitado la compatibilidad con DDL.

NVIDIA decidió posteriormente abandonar el soporte DDL en sus placas base debido al coste de las regalías que ello suponía, dejando un vacío en este aspecto en el mercado de tarjetas de sonido. En junio de 2005 llegó Auzentech , que con su tarjeta PCI X-Mystique proporcionó la primera tarjeta de sonido de consumo con soporte Dolby Digital Live.

Inicialmente, ninguna tarjeta de sonido Creative X-Fi admitía DDL (2005~2007), pero una colaboración entre Creative y Auzentech dio como resultado el desarrollo de Auzentech Prelude, la primera tarjeta X-Fi que admitía DDL. Originalmente, se planeó extender la compatibilidad con DDL a todas las tarjetas de sonido basadas en X-Fi (excepto la línea "Xtreme Audio", que no es capaz de implementar hardware DDL), pero el plan se abandonó porque la licencia Dolby habría requerido un pago de regalías para todas las tarjetas X-Fi y, problemáticamente, las que ya se habían vendido. [29] En 2008, Creative lanzó la serie de tarjetas de sonido X-Fi Titanium, que admite completamente Dolby Digital Live, mientras que todas las versiones PCI de Creative X-Fi aún carecen de compatibilidad con DDL.

Desde septiembre de 2008, todas las tarjetas de sonido basadas en Creative X-Fi admiten DDL (excepto 'Xtreme Audio' y sus derivados como Prodigy 7.1e, que no es compatible con DDL en hardware). El caso de X-Fi es diferente.

Mientras se olvidaban del plan, el programador Daniel Kawakami hizo un tema candente al aplicar el módulo DDL Auzentech Prelude a las tarjetas Creative X-Fi disfrazando la identidad del hardware como Auzentech Prelude. [30]

Creative Labs alegó que Kawakami violó su propiedad intelectual y exigió que dejara de distribuir sus controladores modificados. [31] [32] [33]

Finalmente, Creative llegó a un acuerdo con Dolby Laboratories en relación con las regalías de la licencia Dolby, en el que se disponía que el coste de la licencia se incluyera en el precio de compra de las tarjetas Creative X-Fi PCI en lugar de que la propia Creative las pagara como regalías. [29] En base al acuerdo, en septiembre de 2008, Creative comenzó a vender los paquetes Dolby Digital Live que habilitan Dolby Digital Live en la serie de tarjetas de sonido X-Fi PCI de Creative. Se pueden comprar y descargar desde Creative. Posteriormente, Creative añadió su paquete DTS Connect al paquete DDL sin coste adicional. [34]

Dolby Digital Plus

Dolby E-AC-3
Tipo de medio de Internet
audio/eac3
Identificador de tipo uniforme (UTI)público.audio-ac3-mejorado [35]

E-AC-3 (Dolby Digital Plus) es un sistema de codificación mejorado basado en el códec AC-3 . Ofrece velocidades de bits aumentadas (hasta 6,144 Mbit/s), compatibilidad con incluso más canales de audio (hasta 15,1 canales discretos [36] en el futuro) y técnicas de codificación mejoradas (solo a velocidades de datos bajas) para reducir los artefactos de compresión , lo que permite velocidades de datos más bajas que las admitidas por AC-3 (por ejemplo, audio de 5.1 canales a 256 kbit/s). No es compatible con versiones anteriores del hardware AC-3 existente, aunque los códecs E-AC-3 generalmente son capaces de transcodificar a AC-3 para equipos conectados a través de S/PDIF . Los decodificadores E-AC-3 también pueden decodificar flujos de bits AC-3. El Apple TV de cuarta generación admite E-AC-3. [37] El sistema HD DVD discontinuado admitía directamente E-AC-3. Blu-ray Disc ofrece E-AC-3 como una opción para incorporar canales adicionales a una transmisión que de otro modo sería 5.1 AC-3, así como para la entrega de contenido de audio secundario (por ejemplo, comentarios del director) que se pretende mezclar con la banda sonora de audio principal en el reproductor de Blu-ray Disc.

Dolby AC-4

Dolby AC-4 es un estándar de compresión de audio que admite varios canales de audio y/o objetos de audio. La compatibilidad con audio de 5.1 canales es obligatoria y los canales adicionales hasta 7.1.4 son opcionales. [38] AC-4 ofrece una reducción del 50 % en la tasa de bits en comparación con AC-3/ Dolby Digital Plus . [38]

Dolby True HD

Dolby TrueHD, desarrollado por Dolby Laboratories, es un códec de audio avanzado sin pérdida basado en Meridian Lossless Packing . La compatibilidad con el códec era obligatoria para HD DVD y es opcional para el hardware de Blu-ray Disc . Dolby TrueHD admite profundidades de bits de 24 bits y frecuencias de muestreo de hasta 192 kHz. La velocidad de bits máxima es de 18 Mbit/s y admite hasta 16 canales de audio (los estándares de HD DVD y Blu-ray Disc actualmente limitan la cantidad máxima de canales de audio a ocho). Admite metadatos, incluida la normalización de diálogos y el control de rango dinámico.

Configuraciones de canales

Aunque suele asociarse con la configuración de 5.1 canales, Dolby Digital permite seleccionar varios canales diferentes. Las opciones son:

  • Dolby Digital 1/0 – Mono (solo centro)
  • Dolby Digital 2/0: estéreo de 2 canales (izquierdo + derecho), con opción de incorporar Dolby Surround matricial
  • Dolby Digital 3/0: estéreo de 3 canales (izquierdo, central, derecho)
  • Dolby Digital 2/1: estéreo de 2 canales con sonido envolvente mono (izquierdo, derecho, envolvente)
  • Dolby Digital 3/1: estéreo de 3 canales con sonido envolvente mono (izquierdo, central, derecho, envolvente)
  • Dolby Digital 2/2: cuadrafónico de 4 canales (izquierdo, derecho, envolvente izquierdo, envolvente derecho)
  • Dolby Digital 3/2: sonido envolvente de 5 canales (izquierdo, central, derecho, sonido envolvente izquierdo, sonido envolvente derecho)

Estas configuraciones incluyen opcionalmente el canal de efectos de baja frecuencia (LFE) adicional, pero solo si están presentes al menos tres canales [39] . Las dos últimas con sonido envolvente estéreo pueden utilizar opcionalmente la codificación de matriz Dolby Digital EX para agregar un canal envolvente trasero adicional, indicado mediante un indicador de 2 bits.

Muchos decodificadores Dolby Digital están equipados con una función de mezcla descendente para distribuir los canales codificados a los altavoces. Esto incluye funciones como reproducir información envolvente a través de los altavoces frontales si no hay altavoces envolventes disponibles y distribuir el canal central a los altavoces izquierdo y derecho si no hay altavoces centrales disponibles. Al enviar la salida a equipos separados a través de una conexión de 2 canales, un decodificador Dolby Digital puede codificar opcionalmente la salida utilizando Dolby Surround para preservar la información envolvente.

El '.1' en 5.1, 7.1, etc. se refiere al canal LFE, que también es un canal discreto.

Aplicaciones

El audio Dolby Digital se utiliza en DVD-Video y otros medios puramente digitales, como el cine en casa. En este formato, el flujo de bits AC-3 se entrelaza con los flujos de bits de video y control.

El sistema se utiliza en aplicaciones con ancho de banda limitado distintas de DVD-Video, como la televisión digital. El estándar AC-3 permite una velocidad de bits codificada máxima de 640 kbit/s. Las copias de película de 35 mm utilizan una velocidad fija de 320 kbit/s, que es la misma que la velocidad de bits máxima para MP3 de 2 canales . Los discos DVD-Video están limitados a 448 kbit/s, aunque muchos reproductores pueden reproducir con éxito secuencias de bits de mayor velocidad (que no cumplen con la especificación DVD). HD DVD limita AC-3 a 448 kbit/s. Los estándares ATSC y de cable digital limitan AC-3 a 448 kbit/s. Blu-ray Disc, la PlayStation 3 y la consola de juegos Xbox pueden emitir una señal AC-3 a 640 kbit/s. Algunos juegos de la consola Sony PlayStation 2 también pueden emitir audio estándar AC-3, principalmente durante las escenas pre-renderizadas.

Dolby es parte de un grupo de organizaciones involucradas en el desarrollo de AAC (Advanced Audio Coding), parte de las especificaciones MPEG, y considerado el sucesor del MP3.

Dolby Digital Plus (DD-Plus) y TrueHD son compatibles con HD-DVD como códecs obligatorios y con Blu-ray Disc como códecs opcionales.

Tecnologías Dolby en formatos de medios empaquetados

DVD de alta definiciónDisco Blu-rayDVD-VídeoDVD-AudioDisco láser
CódecSoporte al jugadorCanales (máximo)Velocidad de bits máximaSoporte al jugadorCanales (máximo)Velocidad de bits máximaSoporte al jugadorCanales (máximo)Velocidad de bits máximaSoporte al jugadorCanales (máximo)Velocidad de bits máximaSoporte al jugadorCanales (máximo)Velocidad de bits máxima
Dolby DigitalObligatorio5.1504 kbit/sObligatorio5.1640 kbit/sObligatorio5.1448 kbit/sOpcional en la zona de vídeo para compatibilidad de reproducción en reproductores de DVD-Video5.1448 kbit/sOpcional5.1384 kbit/s
Dolby Digital Plus7.13 Mbit/sOpcional7.11,7 Mbit/s
N / A
Dolby True HD7.118 Mbit/s7.118 Mbit/s

AC3RF

En el mundo LaserDisc, AC3RF es el término que se utiliza ampliamente en los conectores de reproductores que admiten Dolby Digital. [40] Los demoduladores y receptores específicos de la era LaserDisc (desde los años 1990 hasta principios de los años 2000) también incluyen la colocación de este término en los conectores. [40]

Los títulos de LaserDisc con pistas Dolby Digital a menudo tienen el logotipo THX en sus portadas.

Detalles técnicos

La disposición de los datos de AC-3 se describe en un lenguaje simplificado " similar a C " en las especificaciones oficiales. Un flujo AC-3 es una serie de cuadros; el código de tamaño de cuadro se utiliza junto con el código de frecuencia de muestreo para determinar la cantidad de palabras (de 2 bytes) antes de la siguiente palabra de sincronización. Los bloques de canal pueden ser largos, en cuyo caso el bloque completo se procesa como una única transformada de coseno discreta modificada , o cortos, en cuyo caso se realizan dos transformadas de media longitud en el bloque. A continuación se muestra un encabezado AC-3 simplificado. Una descripción detallada se encuentra en la "Norma de compresión de audio digital (AC-3) (E-AC-3)" de ATSC, sección 5.4.

Nombre del campo# de bitsDescripción
Palabra de sincronización160x0B77, la transmisión de datos se realiza primero el bit izquierdo: big endian
Comprobación de redundancia cíclica16
Frecuencia de muestreo2'11'=reservado '10'=32 kHz '01'=44,1 '00'=48
Código de tamaño de marco6
Identificación de flujo de bits5
Modo de flujo de bits3'000'=servicio de audio principal
Modo de codificación de audio3'010'=orden de canales izquierdo y derecho
Nivel de mezcla central2
Nivel de mezcla envolvente2
Modo Dolby Surround2'00'=no indicado '01'=No codificado en sonido envolvente '10'=Sí, codificado en sonido envolvente

Licencia

AC3 estaba protegido por patentes que expiraron en marzo de 2017. Las patentes se utilizaron para solicitar el pago de una licencia comercial para publicar una aplicación que decodifica AC3. Esto llevó a algunos desarrolladores de aplicaciones de audio a prohibir AC3 en sus aplicaciones, aunque el reproductor multimedia de código abierto VLC admitía audio AC-3 sin haber pagado una tarifa de licencia de patente. [41]

En las presentaciones originales y enmendadas de Dolby ante la SEC en 2005, Dolby reconoció que "las patentes relacionadas con nuestras tecnologías Dolby Digital expiran entre 2008 y 2017". [42] [43] [44]

La última patente que cubría el AC-3 expiró el 20 de marzo de 2017, por lo que su uso es gratuito. [45] [46]

Implementación de código abierto

Hay disponible un decodificador de flujo ATSC A/52 (AC3) gratuito, liba52, bajo la Licencia Pública General de GNU . FFmpeg y el reproductor multimedia VLC incluyen código para manejar AC-3.

Véase también

  • C-Media : productor de chipsets de audio DDL utilizados en muchas tarjetas de sonido y placas base
  • Dialnorm : parámetro de metadatos de Dolby Digital que controla la ganancia del decodificador
  • Dolby Laboratories : historia de la empresa y desarrollo tecnológico
  • Sistema de reducción de ruido Dolby : grabación analógica en cinta magnética, incluidas las cintas de casete compactas
  • Dolby Stereo : el primer formato de sonido envolvente analógico de matriz activa
  • Dolby SR : proceso de grabación, reducción de ruido y expansor con una fidelidad superior al sistema tipo A anterior
  • Dolby Surround : nombre comercial para el consumidor del formato de sonido envolvente analógico Dolby Stereo para cines.
  • Dolby Pro Logic : sistema de decodificación de matriz activa 2:4 de referencia utilizado en bandas sonoras Dolby Stereo y Dolby Surround [después de 1987]
  • Dolby TrueHD : códec sin pérdida para HD DVD y discos Blu-ray
  • Dolby E : permite comprimir de 6 a 8 canales de audio en una transmisión de audio digital AES3
  • DTS (sistema de sonido) – anteriormente Digital Theater Systems
  • Cine en casa
  • Altoparlante
  • SoundStorm : un codificador AC-3 en tiempo real incluido en ciertas placas base nForce2
  • Gracias

Referencias

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Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Dolby Digital .
  • Sitio web oficial , Laboratorios Dolby
  • Normas ATSC
  • Estándar de compresión de audio digital (AC-3, E-AC-3) en el sitio web de ATSC
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