Multikanal lyd

Den surroundsound involverer en vis mængde af formater, der er defineret af antal spor og antallet af kanaler eller forplantningsorganer (HP eller HP familie).

Den surroundsound omfatter en række teknikker til optagelse, miksning og afspille kaldes " surround " ( "identificere", "cirkel", "cirkel", "surround"), det vil sige, ethvert system reproduktion, der hverken monofoniske eller stereofoniske .

Historisk

Flerkanalslyd begyndte med tre højttalere, derefter 4, 5, 6, 7, 8 ... indtil de flygtige 425 højttalere fra Iannis Xenakis . Flerkanalslyd indebærer i det mindste forsøg på et lydfelt (eller lydrum eller endda akustisk felt ) vandret, med hensyn til dets diffusion, på 360 °. Nogle andre systemer forsøger at styre vertikalitet, hvor Dolby Atmos først vises i biograferne i 2013 og ankommer til hjemmeforstærkere i 2014.

Omkring 1950'erne eksperimenterede den tyske komponist Karlheinz Stockhausen med elektroniske kompositioner ( Gesang der Jünglinge og Kontakte (en) ), han brugte roterende og kvadradoniske systemer ved hjælp af Herbert Eimert fra Westdeutscher Rundfunk (WDR) studiet.

I 1958 eksperimenterede det elektroniske digt til magnetbånd af Edgard Varèse med surround space.

Iannis Xenakis udforsker også lydrummet med 425 højttalere, der bruges til at flytte lyd i rummet. Der er også mange andre avantgarde komponister omkring samme tid, der skabte værker ved hjælp af surround sound.

Fantastisk lyd

Fantasound var den første stereofoniske proces med tre kanaler i 1940 , udviklet af lydtekniker William E. Garity og mixer John NA Hawkins til Walt Disney i 1938-1940 til filmen Fantasia , som skulle være den første kommercielle film ved hjælp af flerkanalslyd. Det førte til udviklingen af det, der i dag er kendt som 5.1 .

Multikanals lydproduktion og efterproduktion

Lydoptagelse

Der er en semantisk skelnen at huske på:

Når lydoptagelsen er beregnet til gengivelse af en begivenhed (for eksempel musikalsk), kaldes den "capture"; dvs. lydområdet forbliver relativt det samme under optagelse og udsendelse.
Når den samme lydoptagelse er beregnet til at ledsage billedet af en film eller en sportsbegivenhed (for eksempel), kaldes den "lydoptagelse", beregnet til manipulationer af forskellige rum som følge af billedredigering og akseforandringer forårsaget af akse og rammeændringer. Dette fremkalder nye komplekse psykoakustiske problemer .

Multikanaloptagelse udfordrer klassiske lydoptagelsesteknikker. Hovedsageligt skal det tage højde for lydrummet, der er distribueret omkring seeren eller lytteren; dette er grunden til, at et 5.1 lydoptagelsessystem skal fange sine finesser.

Som i dagene med klassisk musikoptagelse kolliderer forskellige skoler og systemer; disse tager ikke altid hensyn til problemerne med blanding og reproduktion, som hver især har deres egne begrænsninger.

I 2010'erne udviklede et væld af systemer sammen med udviklingen af multikanalformater: MMAD, decca-træ, OCT Surround, INA5, Soundfield, Schoeps KFM360-sfære, Hamasaki-firkant, IRT-kryds, H2pro-holofon, dpa S5, dpa 5100 ...

Blanding

Disse formater gør jobbet med at blande mere komplekst. De bringer koncepter til at revidere eller innovere omkring effekterne (lokaliseringsværktøjer, spatialiseringsværktøjer, LFE- styring , dynamisk behandling, downmixing, upmixing), nye koncepter omkring formatet (bashåndtering, multipel busadministration) og anvendte kodninger).

På den anden side har blanding af multikanaler sine finesser af psykoakustiske relationer, der skal finde en plausibel sammenhæng mellem det synsfelt, der er indsat foran, og lydfeltet, der sætter sig rundt om lytteren ved at styre principperne for auditiv opmærksomhed. Kunstnerisk præstation finder nye muligheder for udtryk i dette rum, som også kan tæmmes af radio (fiktion, dokumentarfilm), tv, musik ...

Blandingsformater til multikanals udsendelse og reproduktion

musik

Den quadrofoniske (eller Kvadrofoni ) blev opfundet i begyndelsen af 1970'erne , er den første flerkanalsformat udbydes til offentligheden. Flere konkurrerende systemer kolliderer. Disse systemer var en kommerciel fejl på grund af adskillige tekniske problemer, som blev løst for sent for at redde teknologien fra katastrofe. Formatet var dyrere end standard Hi-Fi- stereoanlægget . Det krævede også to yderligere højttalere og deres forstærkere og led af manglen på et standardformat til vinyl .
Musik i 5.1, mærkeligt nok, har dette format ikke den forventede succes. Dette format kan kun læses på DVD-Audio-, SACD- eller Blu-Ray-lyd.

Biograf og audiovisuelt udstyr

LCRS

Dolby Stereo er et analogt format. Fire kilder: venstre, center, højre og bageste ( surround ) eller LCRS. I 1975 , Dolby præsenterede dette analogt system afledt quadrofoniske men tilpasset lydgengivelse i biograf i optik.

Matricé, sagde 4.2.4

4 blandekanaler: Venstre, Center, Højre, Surround (LCRS)
2 stemplet i to spor kaldet “ venstre total, højre total ” (LtRt). Disse spor blev kopieret (“optisk overførsel”) til de to analoge optiske spor i den såkaldte “betjenende” kopi.
4 lyttekanaler i biografen, de to matrixspor (LtRt) demasteres i 4 LCRS-udsendelseskanaler på screeningstidspunktet.

Ud over stempling bruger Dolby SR-analog en anden metode til støjreduktion ("NR" til " Noise Reduction ") af "Recording / Playback", som gør det muligt at forbedre dynamikken (signal / støjforhold mellem de højeste lyde og de svageste lyde ).

Dette analoge multikanalformat bruges i princippet stadig i biografer til distribution af 35 mm ("kemiske") udskrifter i teatre. Både til biografer, der endnu ikke er udstyret med digital såvel som et backupformat i tilfælde af fejl i digitalt format.

Dolby Surround Mixer	Venstre	Ret	Centrum	Omgive
Venstre i alt	$1$	${\ displaystyle 0}$	${\ frac {1} {{\ sqrt 2}}}$	$j {\ frac {1} {{\ sqrt 2}}}$
Højre i alt	${\ displaystyle 0}$	$1$	${\ frac {1} {{\ sqrt 2}}}$	$k {\ frac {1} {{\ sqrt 2}}}$

j = + 90 ° faseskift, k = -90 ° faseskift

5.1 blanding

5.1-formatet var det første digitale multikanalformat i biografen. Flere kodningssystemer konkurrerer, nogle forsvinder, når og når ændringer og omstændigheder. De to mest populære systemer er Dolby Digital og DTS . Alle systemer bruger den samme lyttekonfiguration.

Fem højttalere omgiver lytteren ledsaget af en subwoofer (.1), der diffunderer de lave frekvenser. De fem kabinetter skal være på samme vandrette plan og identiske. Subwooferen, der drives af LFE- kanalen , er oftest placeret foran, tæt på centerhøjttaleren, dens båndbredde skal forblive under 120 hertz. Arrangementet af kabinetterne er defineret af ITU-R BS 775-1.

Ud over 5.1 blanding

Den 5,1 også normaliseret til hjemmebiograf
den 6,1 (5,1 mere central ekstra højttaler på bagsiden til biografen), dette format er ikke så vellykket som forventet, sandsynligvis på grund af sin on-udgifter til gennemførelse;
den 7.1 Sony SDDS : fem fronthøjttalere og to bagtil; bliver forladt i 2010'erne;
den 7.1 Dolby Surround : tre fronthøjttalere, to side og to bagtil og en subwoofer (siden 2010), indsat i mange digitale biografer;
den 7.2 Dolby Surround: tre fronthøjttalere, to side og to bagtil og to subwoofere (materiale til rådighed for offentligheden siden 2006, men ikke optage i handel);
den 12.4 : kun for Omnimax, der blev oprettet i 1986 for at filme Geode i Paris af CABASSE ingeniører.

3D-blanding, fordybende lyd

Med fremkomsten af 3D-billedet bliver større og bedre styring af "lydrummet" nødvendigt. En række lydformater vises under fremstilling, især formater, der styrer vertikalitet.

Følgende formater, beregnet til digital biograf, hævder eller har tendens til at styre lydrummets lodrethed:

den Dolby Atmos til en intens lyd i biografen
Auro-3D- formatet til fordybende lyd i et biografrum, men også til hjemmebiograf
( 10.2 (en) ), opfundet af ( Tomlinson Holman (en) ),
14.1 (udvikling i 2010) - frontflade, L LC C RC R + i højden, Top LCR og derefter to Top Surround L og R i loftet, Ls og Rs LR tilbage på deres plads,
( 22.2 (en) ), format udviklet af NHK til at ledsage Super Hi-Vision, format større end HD 1920x1080 pixels , Super Hi-Vision = 7680x4320 pixels

Kodningsteknikkerne, der følger med 5.1, er til fotokemisk biograf, Dolby Digital og DTS til DVD-video, Dolby E og Dolby Digital til HDTV (Dolby E til produktion, Dolby Digital eller He-AAC til distribution til enkeltpersoner, disse formater tillader brug af nyttige metadata til god sekventering af programmer på en HD-kanal, god styring af dynamik, downmix muligheder for stereo og mono kompatibilitet). SACD og DVD-lyd er medier beregnet til 5.1-musik, men hybride DVD'er (DTS eller Dolby Digital video-CD'er og DVD'er) findes i stigende grad billigere at producere. HD DVD og Blu ray medier er 5.1 kompatible, men er designet til at integrere 7.1 lyd, ledsaget af avancerede Dolby Digital (Digital +, Digital true HD), DTS HD, DTS Master HD, PCM, DSD teknikker. Der er 5,1 komprimerede formater til Internettet inklusive mp3surround og mpegsurround. De bruges i dag især til udsendelse af HD 5.1-radioer.

Medie- og transportformater

Dolby E.

Dolby E er hverken et miksingsformat eller et udsendelsesformat, det er et format til kodning og transport af det såkaldte bidragssignal (eksempel: mellem tv-kontrolrummet, der er ansvarlig for at optage en liveopera installeret nær begivenhedsstedet og udsendelseskontrol af den tv-kanal, der sender programmet).

Metadata

For den audiovisuelle sektor er specifikke metadata stadig i færd med at udvikles og standardiseres.

Advanced Media Workflow Association, Inc. (AMWA) har fortsat siden 2000 med at udvikle kompatibiliteter mellem AAF ( Meta Advened Audio Framework ), MXF og XML til en verden af audiovisuelle platforme og internetplatforme (inklusive Flash d ' Adobe Systems ).

Anvendelsesområder

TV, DVD og Blu Ray

Især sport er den afgørende faktor, der bragte high definition-tv med 5.1-lyd . Der er mange anvendelser af flerkanalslyd: high definition-tv, biograf, film på DVD-video og på de nye HDDVD- og Blu-ray- medier , videospil ( DVD , HDDVD , Blu ray ), musik og koncerter ( SACD , DVD-lyd, DVD-video ), HD-radio, DAB , internet ...

Computerspil

Historisk set, i de tidlige dage af multimedie , forblev spil i mono i lang tid, for operativsystemer (OS) er lydsporet sekundært, den første multimedie-animationssoftware med fokus på billedet, synkroniseringen mellem billedet og lyden er stadig problematisk .

Udseendet af multikanalformatet var også sent (sammenlignet med biograf), omkring slutningen af 2000'erne, igen af de samme grunde. De fleste videospil er 5.1 (undertiden 7.1) med undtagelse af håndholdte konsoller, der kun bruger stereo.

IMAX teatre

IMAX-lydsystemet har mindst seks diskrete kanaler, hvoraf den ene er i loftet. Det styrer derfor det lodrette lydrum.

Et andet kontrolsystem gør det muligt at styre eller tilpasse diffusionsniveauet for hvert lydspor gør det muligt at optimere og tilpasse gengivelsen til de akustiske særegenheder i hvert rum i kredsløbet.

Digitale biografer

Multikanals lydgengivelse har ledsaget udviklingen af digital indendørs projektion med 5.1, 7.1, Digital Imax-lyd og for nylig med debut af en fordybende Dolby Atmos-lyd.

Mobiltelefoner

For en mobiltelefon er alternativet at lytte til hovedtelefoner ved hjælp af lytteenheder såsom ambisonics via teknologi HOA Higher Order ambisonics 3D Sound Labs eller holophony .

Problem med multikanals udsendelse

5.1-lyttersystemet er ret kompliceret at justere. Det anbefalede arbejdsniveau er 85 dBC SPL til biograf og omkring 79 dBC SPL til high definition . Hver højttaler skal gengive det samme niveau. Det er også nødvendigt at indstille de fem højttalere i frekvens såvel som at harmonisere med lytterummet, hvilket skaber de første refleksioner. Bashåndtering, som består i at omplacere de lave frekvenser for hovedhøjttalerne i subwooferen, kræver justering, den findes på forskellige punkter i kæden (5.1 overvågningsprocessor, digital konsol, lydsoftware osv.).

Hvad der hovedsageligt adskiller flerkanalsgengivelse i biograf, tv og DVD er først og fremmest lytterniveauet:

Biografrummet er et dedikeret sted, der ligner et auditorium , stedet er isoleret og akustisk behandlet, lydniveauet kan være højt.
For DVD og fjernsyn er miljøet urbane, naboerne forhindrer lytteniveauer, der kan sammenlignes med biografhallen (referenceniveauet er 85 dB SPL i biografen, i en lejlighed vil det være omkring 79 dB SPL). På tv reguleres udsendelsesniveauet også i Frankrig af nye anbefalinger og standarder for lydintensitet ( lydstyrke ) under myndighed fra CSA i Frankrig.
Hovedtelefoner eller -systemer, der muliggør lyd spatialisering.

Multikanals lydbillede

5.1 hævder at fordybe tilskueren eller lytteren, han ser ikke længere begivenheden gennem et vindue, som han har vænnet sig til med stereo, hvilket ikke er et naturligt “format”. I multikanal ”lever” lytteren begivenheden omgivet af lydfeltet, især takket være baghøjttalerne, næsten som om han var i koncertsalen eller i en reel situation.

For virkelig at genopleve betingelserne for koncerten eller sportsbegivenheden ville det ikke desto mindre være nødvendigt at give mere lydvejledning end dem, der er foreslået i 5.1. Dette er grunden til, at højere formater som 7.1 vises i 2010'erne eller formater, der bringer begrebet højde ved at åbne lydbilledet mere: 10.2, 22.2 eller endda WFS.

(fr) Denne artikel er helt eller delvist hentet fra Wikipedia-artiklen på engelsk med titlen " Wave field synthesis " ( se listen over forfattere ), der gengiver lydfeltet ved hjælp af en fysisk ring af Huygens ved hjælp af en ring af højttalere .

Leksikon

Definition af visse tekniske udtryk:

2 + 2 + 2 + 2: multikanalformat også kaldet aurofonisk system 8, der præsenterer begrebet højde
6.1: flerkanalsformat, der bruges til biografrummet, der integrerer en bageste central kanal
7.1: flerkanalsformat med to ekstra højttalere, der er flere lyttekonfigurationer, format brugt af Sony SDDS-kodning og HDDVD (forældet) og Blu ray-medier
10.2: multikanalformat udviklet af Tomlinson Holman, som giver information om højde
22.2: multikanalformat udviklet af NHK til at understøtte superhøj syn ( 7680x4320 pixels )
Bashåndtering: Omplacering af de fem hovedhøjttalers lave frekvenser til subwooferen, hvilket giver bedre respekt for spektret for små 5.1-afspilninger
Blu ray: understøttelse af high definition-film, 7.1 multikanalformat kompatibel 5.1, integrerer formaterne Dolby Digital, Dolby Digital +, Dolby Digital ægte HD, DTS, DTS HD, DTS HD Master, PCM
Carré Hamasaki: atmosfærefangningssystem 4.0 udviklet af NHK, der består af fire tovejskapsler placeret i en firkant
IRT cross: ambience capture system 4.0 udviklet af IRT , bestående af fire cardioide kapsler placeret i et kryds
DAB: digital lydudsendelse, et standardiseret digitalt udsendelsessystem udviklet af det europæiske projekt Eureka 147
Decca-træ: multikanals lydoptagelsessystem bestående af fem rundstrålende mikrofoner
Dolby SR: Dolby 4-2-4 Lt Rt matrixformat, der bruges til at udsende 5.1-lyd på to kanaler, backup-signal, der bruges til transmission i biografer samt til transmission i HDTV
Dolby Digital: 5.1 digitalt kodningsformat med lyddatakomprimering (AC3), der bruges til DVD-video, biograf, HDTV
Dolby Digital plus: avanceret Dolby Digital-format, der gør det muligt at gengive lyd på 7.1-kanaler og mere med en bithastighed på 6 Mb / s. Dette format er kompatibelt med Dolby Digital
Dolby Digital ægte HD: Dolby True HD-kodning bruger 100 procent tabsfri teknologi med en informationshastighed på op til 18 Mb / s. Dette nyeste generation af lydformat understøtter op til otte 96- kHz kanaler / 24 bit i fuldbånd
Dolby E: Professionelt kodningssystem, der anvendes i HDTV-produktion. 8-2-8 mastering-format, der tillader distribution af 5.1-lyd ledsaget af et Lt Rt- eller stereosignal, der kun bruger to lydkanaler fra postproduktions- og udsendelsesinfrastrukturen. Dette format indeholder metadata for signalstyring
Downmix: processen med at blande flerkanalskanaler til et stereo- eller monoformat, inkorporerer variable koefficienter (metadata) til summering af de midterste og bageste kanaler.
For eksempel:
- L stereo = L + C (-3dB) + LS (-3dB)
- R stereo = R + C (-3dB) + RS (-3dB)
DTS: Digital Theatre System, 5.1-kodningsformat, der bruges til DVD-video, biograf, konkurrentformat af Dolby
DTS HD: DTS 7.1 high definition kompatibel 96 kHz / 24 bit kodning, bithastighed 6 Mb / s
DTS Master HD: DTS 7.1 high definition kompatibel 192 kHz / 24 bit kodning af identisk bit for bit til audio master, variabel bithastighed op til 24,5 Mb / s
DVD-lyd: lydunderstøttelse til 5.1-musik, der inkorporerer high definition PCM-lyd op til 96 kHz / 24 bit i multikanal og 192 kHz / 24 bit i stereo. DVD Audio har også Dolby Digital-format og bruger MLP Lossless datareduktionsteknologi.
HDDVD: high definition-understøttelse af film, 7.1 multikanalformat kompatibel 5.1, integrerer formaterne Dolby Digital, Dolby Digital +, Dolby Digital ægte HD, DTS, DTS HD, DTS HD Master, PCM
He-AAC: (High Efficiency AAC) 5.1 lydkodning til HDTV-udsendelse, kodningsalternativet sammenlignet med Dolby Digital +
HOA: Ambisonics af højere ordre
INA5: multikanals lydoptagelsessystem bestående af fem kardioidmikrofoner, baseret på teorien om lydoptagelsesvinkler, udviklet af U. Herrmann og V. Henkels
LFE: lavfrekvent effekt, blandebus, der bærer lavfrekvente effekter eller udvidelse til basen på en blanding, føder subwooferen
Metadata: sæt metadata (dialogniveau, kontrol af dynamisk rækkevidde, downmix) integreret i Dolby E- og Dolby Digital-streams giver god kontrol af signalfordelingen (kontrol af udsendelsesniveauet i henhold til programmet, dets dynamik, stereo nedadgående kompatibilitet og mono)
MMA: multikanals mikrofonarray, multikanals lydoptagelsessystem udviklet af M. Williams og G. Le Dû. Den består normalt af fem kardioide kapsler og er baseret på teorien om lydoptagningsvinkler.
Mp3surround: kodning, der bruges til 5.1-streaming på internettet
Mpegsurround: kodning, der bruges til 5.1-udsendt HD-radio eller DAB
OCT Surround: multikanals lydoptagelsessystem udviklet af G. Theile. Den består af tre kardioidmikrofoner og to hypercardioider. Dette system er baseret på princippet om at reducere den akustiske krydstale, der findes mellem flere spøgelsesbilleder.
HD-radio: digital digitalradio i høj opløsning, 5.1-udsendelse mulig, nogle webradioer udsender 5.1-lyd takket være MP3-surround-teknologi
SACD: high definition-understøttelse af musik, integrerer et digitalt lydformat DSD (Direct Stream Digital) tilgængeligt i 5.1 og i stereo. Understøtter kompatibilitet med cd-afspillere til stereo
Soundfield: multikanals lydoptagelsessystem baseret på det matematiske princip om nedbrydning af det akustiske felt i fire komponenter, tre tovejskomponenter efter et kartesisk koordinatsystem og en retningsbestemt komponent
Schoeps Sphere: flerkanals mastering lydoptagelsessystem, der består af en stereokugle og to tovejs mikrofoner, der er fastgjort til trykfølere og rettet fremad.
HDTV: high definition-tv, inkorporerer et HD-billede 1920x1080 pixels og 5.1 flerkanalslyd kodet hovedsageligt i Dolby Digital. Der er andre HD-billedformater
Upmix: proces til behandling af et stereo- eller monosignal til et højere 5.1-format
WFS: Wave Field Synthesis, en teknik til rekonstruktion af det akustiske felt baseret på brugen af højttalerbanker. Denne proces er baseret på Huygens-princippet, der siger, at bølgefronten, der udstråles af en kilde, opfører sig som en fordeling af sekundære kilder.

Noter og referencer

5.0-format betyder 5 spor og 5 kanaler, 5.1 betyder 5 spor og 6 afspilningskanaler, ".1" (eller .2) specificerer, at denne LFE- kanal faktisk er blandet på et eller flere af de 5 spor, der skal ekstraheres til reproduktion. Vi kan sige, at disse systemer er kodet, men dette udtryk er for vagt, fordi det betegner flere processer, derudover kan bruges i fællesskab.
Den "søde plet" er lytteområdet mellem højttalerne, hvor lytteren vil høre lydmixet på samme måde som mixeren
Stockhausen og WDR's elektroniske musikstudie i Köln - SoNHoRS
kaldes senere 4.0 (stereoanlæg + stereoanlæg bagfra - afledt af 70 mm-format)
(i) Dolby: Formlen for Film Sound Succes - Officiel hjemmeside for Dolby
På en fotokemisk projektionskopi skal der tages højde for slid på filmen. Selvom Dolby Digital-formatet er meget modstandsdygtigt over for fejlkorrektioner, skifter det automatisk til analog optisk SR ud over en bestemt hastighed af målte læsefejl, det vender automatisk tilbage til digitalt, når det opdager, at dette er blevet muligt igen.
(en) da: Lavfrekvent effekt
Géode og Cabasse
Dolby E kan sammenlignes med et udsendelsesformat, skønt det kun er en mellemliggende del.
Dolby-lydstyrke
(da) Websted for Advanced Media Workflow Association (AMWA)
(in) " 3D Sound Labs annoncerer tilgængeligheden af ambisonics-løsning til 360 VR Player / Virtual Reality Report " på Virtual Reality Report ,26. oktober 2016(adgang til 28. august 2020 ) .
" [Test] 3D Sound One-hovedtelefoner: rumlig lyd, ja, men" god "lyd? » , On KultureGeek.fr (adgang 28. august 2020 ) .