Přehled formátů prostorového zvuku

Ač si tuto skutečnost dnes málokdo uvědomuje, první náznak prostorového zvuku představovalo právě klasické dvoukanálové stereo, jehož první demonstrace byla s nevelkým zájmem provedena již v roce 1881. Praktického nasazení ve filmovém průmyslu se však dočkal až za více než padesát let.

K zavedení vícekanálové reprodukce vedla zejména snaha tvůrců filmů co nejvíce přiblížit divákovi aktuální dění na plátně. První snahy o vícekanálové ozvučení v šedesátých a sedmdesátých letech se ale nesetkaly s významným rozšířením zejména vzhledem k vysoké ceně potřebných magnetických filmových pásů.

Prostorový zvuk tehdy tvořila trojice čelních reproduktorů, které doplňoval jeden tzv. efektový (surroundový) kanál. Filmové pásy pro takový systém zaručovaly dostatečnou kvalitu zvuku předních reproduktorů, ale pro efektový kanál zbyl již velmi malý dynamický rozsah, a tak nebyl příliš využíván. Až s příchodem nových záznamových metod, které zaručovaly dostatečný odstup signálu od šumu pro každý kanál, již mohl být efektový kanál využit i pro výrazné zvukové záznamy.

Někde méně znamená více

Krátce po uvedení systému Dolby A v sedmdesátých letech vznikl pro získání větší dynamiky zvuku a nižšího šumu systém Dolby Stereo, který (ač tomu jeho název nenapovídá) poskytuje čtyřkanálové ozvučení.

Dolby Stereo nepoužíval magnetický, ale optický záznam zvuku. Prostor pro přidání dalších zvukových stop však na filmovém 35mm pásu nebyl, a tak muselo na řadu přijít zakódování čtyř zvukových stop do dvou. Střední (Center) kanál je nahrán ve fázi obou (levé i pravé) stop a efektový (Surround) kanál v jejich protifázi. Obdobný princip je použit i u systému Dolby Surround Pro-Logic. Velkou výhodou tohoto záznamu je výborná zpětná kompatibilita s jedno- i dvoukanálovými systémy.

Schéma zařízení pro záznam čtyř kanálů v systému Dolby Stereo

Snaha co nejvíce vtáhnout diváky do děje s sebou mimo kvalitnějšího zobrazení přinesla i další zvyšování počtu kanálů a jejich dynamického rozsahu. Šestikanálové (5.1) zvukové podání poskytly tři přední a dva zadní (surroundové) plnorozsahové kanály, kterým výborně sekundoval kmitočtově omezený kanál (LFE) určený pro subwoofer.

Významný a již plně digitální zvukový systém, hojně používaný v dnešní době, vznikl v roce 1992 pod názvem Dolby Stereo SRD, což je vlastně většině známý Dolby Digital 5.1. Komprese tohoto formátu využívá vlastností psychoakustického modelu a nepřenáší tedy zvukové informace, které většina z nás stejně nepostřehne.

Podobný šestikanálový zvukový systém se skrývá i pod zkratkou DTS, který vyvinula firma Matsushita. DTS opět představuje digitálně komprimovaný zvukový formát, ovšem s přibližně 4× nižším kompresním poměrem než u Dolby Digital. I přes vyšší kvalitu zvuku se však DTS netěší takové popularitě jako Dolby Digital, a není tedy tak rozšířený.

Čím více, tím lépe

Šest kanálů ale zřejmě nepřineslo ten správný filmový prožitek, proto vznikly další modifikace již zmíněných formátů obohacené o jeden či dva zadní středové kanály (Dolby Digital EX a DTS ES). Opomenout zcela jistě nelze ani zvukový systém SDDS, který nenajdete nikde jinde než v opravdových kinech. Tento opět komprimovaný osmikanálový systém disponuje třemi surroundovými kanály a oproti jiným systémům obsahuje také tzv. levý a pravý střední kanál pro přesnější lokalizaci polohy dialogů na velkých plátnech.

V kině se pro SDDS (7.1) použije několik sad reproduktorů a zesilovačů

Slovníček

Dolby Stereo – zvukový systém již z poloviny 70. let, kdy byly do dvou optických stop filmového pásu zakódovány čtyři kanály.

Dolby B, C, S, A, SR – označení variant redukce šumu. Pro věrnou reprodukci je nutné při záznamu i přehrávání stejný systém. Dolby B, C, S jsou určeny především pro domácí využití.

Dolby HX Pro – princip magnetického záznamu. Oproti Dolby B, C, S, A, SR je použit pouze při záznamu. Výsledkem je vyšší odstup signál/šum.

Dolby Pro-Logic (Dolby Surround) – čtyřkanálový upravený formát Dolby Stereo určený zejména pro domácí využití. Jeho čtyři kanály jsou kódovány do dvou stereofonních kanálů. V tomto formátu jsou často nahrány videokazety i některá DVD.

Dolby Digital – šestikanálový systém formátu 5.1. Obsahuje pět kanálů s plným rozsahem a šestý pro nízkofrekvenční efekty. Dnes představuje nejrozšířenější zvukový systém DVD filmů.

Dolby Digital EX – novější podoba Dolby Digital, která přidává jeden či dva zadní střední monofonní kanály. Označuje se také jako systém 6.1, resp. 7.1. Dolby Headphone – systém určený pro stereofonní sluchátka, který by měl poskytnout prostorovější vjem. Dolby Virtual Surround – tato technologie se snaží dvěma reproduktory simulovat zvuk prostorový, který by se měl blížit podání 5.1 reproduktorové soustavy. Dále také umožňuje simulovat tzv. široký mód pro prostorovější poslech z reproduktorů umístěných blízko u sebe

DTS (Digital Theater System) – diskrétní, vícekanálový (5.1) digitální zvukový formát s plným rozsahem. Oproti Dolby Digital se vyznačuje nižší kompresí a poskytuje tak více zvukových detailů.

DTS ES – zvukový formát DTS rozšířený o podporu 6.1 či 7.1 kanálů

DTS NEO-6 – vytváří sedmi- nebo osmikanálový prostorový zvuk z klasické stereofonní nahrávky.

SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) – osmikanálový zvukový systém používaný výhradně v kinech. Oproti jiným systémům obsahuje kanály pro tzv. pravý a levý střed.

LFE (Low Frequency Effects) – zvláštní kanál pro přenos zvukových efektů v nejnižší části kmitočtového spektra. Vytvořen je buď pásmovou propustí všech kanálů nebo je zaznamenán samostatně. Přehrávání LFE kanálu zajišťuje subwoofer.

Subwoofer – reproduktor pro velmi nízké frekvence (obvykle 15–120 Hz)

THX – sada norem, standardů a doporučení firmy Lucasfilm. Certifikát THX zaručuje, že zařízení splňuje vysoké nároky na věrnost zvuku zejména při sledování filmů DVD.

Rozmístit ve velkém kině osm reproduktorů by však jistě nestačilo, proto je zejména pro každý surroundový kanál určeno více reproduktorů. Pro téměř reálný prožitek z děje mnohdy nejsou výjimkou ani dvě desítky reproduktorů.

Klameme jen svoje uši

Mnoho příznivců si také získaly tzv. virtuální systémy prostorového zvuku, které vzešly z laboratoří firmy Dolby a posluchači umožňují simulovat prostorový zvuk pomocí pouhých dvou reproduktorů. Tyto technologie využívají charakteristický způsob vnímání zvuku lidským uchem a pomocí různých efektů, zpoždění a následně i odrazů simulují například reproduktorovou soustavu s pěti kanály.

Systém Crosstalk Cancelation zajistí, že každé ucho slyší jen příslušný zvukový kanál

U těchto formátů je nutné zajistit, aby například levé ucho vnímalo zvuk pouze z levého reproduktoru a naopak. Takový problém dokáže poměrně úspěšně řešit technologie Crosstalk Cancellation. Pokud má zaručit, aby pravé ucho neslyšelo kupříkladu zvuk z levého reproduktoru, je vytvořena kopie zvuku pravého reproduktoru, kterou se zpožděním přehraje reproduktor levý. Zpoždění musí zaručit, že zvuk z levého reproduktoru dorazí k uchu ve stejnou chvíli, jako zvuk z reproduktoru pravého, ale přesně v opačné fázi.Opačná fáze „vyruší“ zvuk pravého reproduktoru a levé ucho jej tedy neslyší. Logickým předpokladem je však umístění posluchače v naprosto shodné vzdálenosti od obou reproduktorů.

Článek vznikl ve spolupráci s časopisem Computer a čerpá z čísla 12/04.