DVD-Audio — цифровой формат DVD , созданный специально для высококачественного воспроизведения звуковой информации . Диск формата DVD-Audio позволяет записывать фонограммы с различным числом звуковых каналов (от моно до 5.1 ).

История

Когда в 1996 году был представлен стандарт DVD, аудиоформата DVD-Audio ещё не существовало. DVD Forum искал дополнительную поддержку у звукозаписывающей индустрии для финального определения формата.

Проект стандарта был представлен рабочей группой DVD Forum’s Working Group 4 (WG4) в январе 1998 года , в июле была представлена версия 0.9.

Окончательная спецификация DVD-Audio 1.0 (без защиты от копирования) была утверждена в феврале 1999 года и представлена в марте. Но производство продукта задерживалось частично из-за затянувшегося процесса выбора защиты от копирования (шифрование и водяные знаки), в связи с осложнениями при утверждении форумом Secure Digital Music Initiative (SDMI).

Выпуск, запланированный на октябрь 1999 года , задерживался до середины 2000 года из-за ряда проблем, вызванных взломом системы защиты цифрового медиаконтента CSS , а также из-за неполной готовности аппаратной части, производственных мощностей и слабой поддержки у звукозаписывающих компаний.

В конце 1999 года компания Pioneer выпустила в Японии первый DVD-Audio проигрыватель (без защиты от копирования). В июле 2000 года компания Matsushita выпустила универсальные DVD-Audio/DVD-Video проигрыватели под торговыми марками Panasonic и Technics . Pioneer, JVC , Yamaha и другие производители выпустили свои DVD-Audio проигрыватели в конце 2000 — начале 2001 года .

К концу 2000 года на рынке было доступно около 50 наименований DVD-Audio, в 2001 году — более 200.

Техническая информация

Запись на диске DVD-Audio может иметь от 1 до 6 звуковых каналов. Как правило, диск включает стереофонограмму (в максимальном качестве) и многоканальную фонограмму (до 96 кГц).

Для записи звука применяется кодирование линейной ИКМ с разрядностью 16, 20 или 24 бит и частотой дискретизации 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 или 192 кГц. При этом с частотой дискретизации 176,4 или 192 кГц могут быть записаны не более двух звуковых каналов.

	16-, 20- или 24-битное квантование
	44,1 кГц	48 кГц	88,2 кГц	96 кГц	176,4 кГц	192 кГц
Моно (1.0)	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Стерео (2.0)	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Стерео (2.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет
Стерео + канал окружения (3.0 или 3.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет
Квадрофония(4.0 или 4.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет
3-Стерео (3.0 или 3.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет
3-Стерео + канал окружения (4.0 или 4.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет
Объёмный звук (5.0 или 5.1)	Да	Да	Да	Да	Нет	Нет

Кодеки

В DVD-Audio используется система компрессии данных без потерь ( MLP ), разработанная фирмой Meridian Audio. Декодированный MLP-поток данных бит в бит идентичен потоку до кодирования. Применение сжатия MLP позволило преодолеть ограничение в скорости передачи данных (9,6 Мбит/с) DVD и воспроизводить 6 каналов звукового материала (24 бит/96 кГц при требуемой полосе пропускания 13,8 Мбит/с) без потери качества. Степень сжатия зависит от содержания и разрешения кодируемого материала и может составлять до 25—55 %.

DVD-Audio может содержать многоканальный звук, но также учтено и то, что большинство систем, имеющихся у потребителей, кроме домашних кинотеатров, сконфигурированы под стерео. Поэтому на диске могут либо содержаться два варианта фонограммы: стерео и многоканальный, либо применяться схема автоматического сведения (downmix) под названием «Техника системного управления аудиоресурсами» (System Managed Audio Resource Technique, SMART), которая активизируется в том случае, если на диске отсутствует отдельная двухканальная фонограмма.

Помимо стереофонограммы высокого разрешения без сжатия ( LPCM ) или со сжатием без потерь ( MLP ), звуковой материал той же программы может быть представлен в компрессированном виде с потерями , в форматах пространственного звучания Dolby Digital или DTS , соответствующих стандарту DVD-Video. Такие дополнительные дорожки размещались на первых порах внедрения формата DVD-Audio для обратной совместимости с DVD проигрывателями, не имевших поддержки DVD-Audio.

Поддержка многоканального звука является важным преимуществом DVD-Audio перед предыдущими форматами. Наличие 5 каналов позволяет позиционировать звуки в трёхмерном пространстве, что даёт две новые возможности: точная передача акустики помещения и создание новых звуковых образов за счёт сплетения спецэффектов с самим музыкальным содержанием.

Структура диска

В DVD-Audio применяется файловая система UDF/ISO 9660. Звуковые дорожки в формате DVD-Audio располагаются в каталоге AUDIO_TS диска. В отличие от DVD-Video , непосредственно звуковые файлы DVD-Audio имеют расширение . (Audio Objects). Также папка AUDIO_TS содержит следующие типы файлов:

• .SAMG (Simple Audio Manager) — предназначенные для бытовых плееров списки аудиотреков;
• .AMG (Audio Manager) — детализированное описание контента диска (интерактивное меню, управление при воспроизведении и т. п.);
• .ASVS (Audio Still Video Set) — статические изображения, отображающиеся при воспроизведении звукозаписей.

Для DVD-Audio могут применяться DVD-диски с любым количеством слоев. При этом каждый слой разбивается на 9 групп, которые, в свою очередь, могут содержать до 99 треков. Каждой композиции может быть присвоено до 99 индексных точек.

В каталоге VIDEO_TS может размещаться дополнительная информация, например, видеофрагменты (интервью, репетиции), звук которых также записан в формате Dolby Digital или DTS . Воспроизведение видео, как правило, возможно на DVD-Video проигрывателях, не поддерживающих воспроизведение формата DVD-Audio.

Защита от копирования

На этапах внедрения предполагалось применение 40-битной системы скремблирования CSS. Однако после взлома системы CSS в 1999 году группа компаний, в которую входили IBM , Toshiba , Intel и другие, создала 56-битную систему защиты , которая использует специальный блок, содержащий ключи носителя Media Key Block (МКВ) для установки подлинности DVD-Audio-проигрывателя. Во время дешифровки звука проигрыватель должен получить ключ носителя из МКВ, который также зашифрован. Проигрыватель должен использовать свой уникальный ключ для дешифровки МКВ и при положительном исходе операции зашифрованные данные восстанавливаются.

DVD-Audio-диски могут использовать цифровые «водяные знаки», обычно замешанные в звуковой сигнал через каждые 30 секунд и не воспринимаемые на слух. Это позволяет определить источник записи при её последующем копировании.

Подключение к усилителю/ресиверу

Для защиты от прямого копирования цифрового контента при воспроизведении DVD-Audio были введены некоторые ограничения.

Передача сигнала от проигрывателя до усилителя / AV-ресивера может производиться несколькими различными методами:

1. Шесть аудиоканалов дешифруются плеером и подаются на аналоговые выходы, которые подключены к ресиверу шестью стандартными двухпроводными кабелями с разъемами RCA , или, на аппаратуре более высокого класса, шестью трехпроводными кабелями с разъемами XLR
2. 6 каналов × 24 бит/96 кГц или 2 канала × 24 бит/192 кГц дешифруются в плеере и вновь зашифровываются для передачи на ресивер в цифровом виде по интерфейсам HDMI или IEEE 1394 , где происходит их декодирование в соответствующее число звуковых каналов. Система шифрования HDMI и IEEE 1394 отличаются от системы, применяемой в DVD-A, и разработана как основной стандарт для высококачественных цифровых интерфейсов. Усилитель/ресивер должен иметь действующий ключ для дешифровки, в противном случае, прослушивание диска будет невозможным.
3. Использование цифровых интерфейсов S/PDIF или TOSLINK . Однако для защиты от несанкционированного копирования DVD-Audio проигрыватели могут применять эти цифровые интерфейсы в следующих случаях:
   1. Полностью закрытый интерфейс. Этот вариант предпочтителен для звукозаписывающих компаний.
   2. Переконвертация звука в 2-канальный 16 бит/48 кГц ИКМ -сигнал.
   3. Переконвертация звука в 2-канальный сигнал, но с сохранением оригинальной битности и частоты дискретизации, если производитель установил флаг на диске, которых «разрешает» проигрывателю подобную передачу.
4. Модифицировать плеер, добавив возможность захватывать цифровые сигналы с полным разрешением перед цифро-аналоговым преобразователем и конвертировать их в S/PDIF , передавая полнодиапазонный (но только стерео) сигнал. Для некоторых плееров уже существуют подобные самодельные решения. Также существует вариант с несколькими S/PDIF выходами для передачи многоканального цифрового звука с полным разрешением.

Война форматов

В 1999 году были представлены сразу два звуковых формата высокого разрешения, которые должны были заменить Audio CD . В то время как DVD Forum представляет свой формат DVD-Audio, компании Sony и Philips начинают продвигать на рынок альтернативный — Super Audio CD (SACD).

В формате SACD применялся принципиально иной способ кодирования информации. Применение широтно-импульсной модуляции в формате Direct Stream Digital , который использовался при записи SACD, предусматривающий 1-битовое представление аудиосигнала с очень высокой тактовой частотой — 2,8224 МГц, позволило говорить об «аналоговом» характере звучания и большей приближенности к оригиналу, нежели при записи ИКМ. SACD задумывался исключительно как аудиофильский формат.

DVD-Audio использует преобразование сигнала по методу ИКМ с высокой разрядностью до 24 бит и частотой дискретизации до 192 кГц. Одно из преимуществ DVD-Audio заключалось в совместимости с большинством существующих на тот момент форматов. Уже первые проигрыватели воспроизводили не только CD и DVD-Audio, но и DVD-ROM, DVD-Video с саундтреком, записанным в AC-3 и DTS. Также стоит отметить распространённый на студиях звукозаписи формат кодирования ИКМ.

Оба формата имеют одинаковую физическую структуру дисков (две склеенных подложки диаметром 12 или 8 см и общей толщиной 1,2 мм), логическую структуру данных, служащую основой для создания дисков. В обоих форматах поддерживается многоканальный звук (до шести каналов) со сверхвысоким разрешением, совместимость плеера с форматом CD-Audio и возможность использования графического и текстового материала (в SACD — теоретическая).

	CD	DVD-Audio	SACD
Формат	16 бит PCM	16-, 20-, 24 бит PCM	1 бит DSD
Частота дискретизации	44,1 кГц	44,1—192 кГц	2,8224 МГц
Динамический диапазон	96 дБ	144 дБ (теоретически)	120 дБ
Частотный диапазон	20—20 000 Гц	до 96 000 Гц	20—50 000 Гц
Ёмкость диска	700 MB	4,7—8,5 ГБ	4,7—8,5 ГБ
Время звучания	80 мин.	зависит от параметров записи	>180 / 109 мин.
Стерео	Да	Да	Да
Surround Sound	Нет	5.1	5.1

Чтобы гарантировать правообладателям защиту информации от несанкционированного копирования, то есть сделать невозможным изготовления цифровых копий с диска с целью дальнейшего тиражирования, в этих форматах была применена система шифрования. Причем в SACD изначально успешно применили оригинальную тройную защиту, а выпуск DVD-Audio был отложен на год из-за появившегося сообщения о взломе защиты CSS. Это и определило некоторый отрыв в распространении технологии SACD.

Несмотря на все попытки заменить формат Audio-CD, ни одна технология так и не смогла добиться преимущества. С одной стороны это произошло из-за распространения сетевых аудиоформатов с потерями, таких как MP3 и AAC , с другой стороны, рассчитанные на требовательных слушателей форматы высокого качества не вызвали интереса у массового потребителя из-за более высокой цены носителей, ограниченного ассортимента записей и, зачастую, невысоких требований слушателей к качеству звучания.

Как замена этих высококачественных форматов набирает популярность Blu-ray Disc c ИКМ-звуком без сжатия или с применением форматов сжатия без потерь Dolby TrueHD , DTS-HD Master Audio , Dolby Lossless (MLP) с возможностью передачи до восьми каналов (24 бит/96 кГц) или шести каналов (24 бит/192 кГц) .

См. также

• MLP
• DVD
• Super Audio CD

Примечания

Литература

• Лапин Е. В. Подготовка и запись DVD всех типов. Краткое руководство. — М. : , 2006. — С. 320. — ISBN 5-8459-1064-1 .
• Марк Л. Чемберс. = CD & DVD Recording For Dummies. — 2-е изд. — М. : , 2005. — С. . — ISBN 0-7645-5956-7 .

Ссылки

• (недоступная ссылка) .
• (недоступная ссылка) .