Formate Audio in Televiziune

Tehnologiile de astazi ofera o multitudine tipuri de semnale audio, fiecare dintre ele cu caracteristici si problematica specifica.

Definirea tipurilor de semnale audio. Procese si transformari specifice aplicatiilor de televiziune
Este necesara aprofundarea urmatoarelor notiuni:

- Tipuri de semnale audio utilizate: Mono, Stereo sau Surround Sound
- Procese de Codare si Decodare
- Procese de UpMix, DownMix si MultiMerge
- Optiuni audio: SAP (Second Audio Program - al 2-lea canal de informatie audio), Video Description (canal audio destinat persoanelor cu dizabilitati), Natural Sound (sunetul de ambianta)

In cele mai multe cazuri televiziunea de inalta definitie (HD) completeaza imaginea cu experienta audio de tip surround. Din punct de vedere tehnologic, acest lucru realizeaza folosind infrastructura deja existenta. Astfel, orice semnal digital audio embedded incapsulat intr-un semnal video serial digital HD-SDI poate transporta si informatii necesare reproducerii sunetului surround.

I.1.Tipuri de semnale audio
a) Semnal audio Mono. Sunetul monofonic mai este inca utilizat de unele receptoarele TV de mici dimensiuni, receptoare radio si diverse alte dispozitive portabile.
b) Semnal audio Stereo. Intelegerea diferentei intre un semnal audio pe 2 canale (sau stereo) si semnalele audio multicanal "Surround Sound" este foarte importanta. Un semnal stereo poate contine si informatie "surround sound" codata in semnal (aceasta informatie fiind inaudibila daca sistemul nu poate decoda si interpreta informatia de tip surround).
c) Semnal audio Surround Sound. Sunetul surround poate avea 4, 5, 6 sau 8 canale discrete in functie de formatul audio din care face parte. In cazul efectuarii auditiei unui astfel surse de semnal in casti, TV portabil sau radio, trebuie sa existe o posibilitate de transformare a semnalului pentru auditie stereofonica sau chiar monofonica. Acest lucru se realizeaza prin procesul de DownMix la care se va face referire in acest articol.

I.2. Tipuri de mix-uri audio
a) Mono Mix. Informatie pe 1 canal audio utilizata inca de receptoarele TV monofonice, receptoare radio si unele dispozitive portabile care folosesc un singur difuzor.
b) Stereo Mix. Folosit de majoritatea receptoarelor TV de astazi:
- 2 canale audio (2 difuzoare)
- Sunt disponibile optiuni pentru al 2-lea canal audio: SAP (Second Audio Program - al 2-lea canal de informatie audio destinat cu precadere traducerilor bilingve), Video Description (canal audio destinat persoanelor cu dizabilitati) , Natural Sound (sunet de ambianta)

c) Surround Sound Mix. Folosit de catre majoritatea receptoarelor/amplificatoarelor AV capabile sa reproduca sunetul ce insoteste programul TV - 4 pana la 8 canale audio discrete.

I.3. Amplasarea fizica a difuzoarelor canalelor audio discrete pentru auditie

I.4. Tipuri de semnale audio
Tabelul de mai jos prezinta o sinteza a tipurilor de semnale audio utilizate in televiziune.

II. Procese de codare si decodare
a) Codare Dolby E. Metoda de codare audio profesionala dezvoltata pentru conversia infrastructurilor de televiziune/productie video cu 2 canale audio la format audio multicanal. Permite incapsularea in perechi audio AES/EBU. Materialul codat poate contine pana la 8 canale audio de calitate broadcast pentru post-productie si distributie. Printre alte avantaje, semnalul codat cu Dolby E poate fi decodat, editat, re-codat fara degradarea informatiei audio. Dolby E se foloseste numai in interiorul infrastructurilor de televiziune si este metoda preferata de distributie a semnalului audio surround ce insoteste semnalul video.
Dolby E codeaza informatia audio a 8 canale discrete (4 perechi) in 2 canale audio (1 pereche). De obicei se folosesc numai 6 canale audio discrete pentru sunet surround 5.1
b) Codare Dolby Digital (AC-3). Metoda de codare audio utilizata pe scara larga la produsele de larg consum care asigura 6 canale discrete: 5 canale pentru difuzoarele L/R/C/Ls/Rs plus 1 canal LFE (Low Frequency Effects) reprodus prin intermediul unui subwoofer cu banda de frecventa limitata in jurul valorii de 120Hz. Rezulta sunetul surround 5.1
Dolby Digital (AC-3) codeaza informatia audio a 6 canale discrete (3 perechi) in 2 canale audio (1 pereche)
c) Codare Dolby Digital Plus (E-AC-3). Metoda de codare audio profesionala dezvoltata pentru conversia infrastructurilor de televiziune/productie video cu 2 canale audio la 8 canale audio de calitate broadcast.
Dolby Digital Plus (E-AC-3) codeaza informatia audio a 8 canale discrete (4 perechi) in 2 canale audio (1 pereche), care este folosita pentru sunet surround 7.1

Tabelul de mai jos prezinta o sinteza a principalelor metode de codare audio:



Decodarea este procesul invers aplicat unui semnal audio codat prin una din tehnicile de mai sus. De retinut ca semnalul transmis cu Dolby E /Dolby AC-3 /Dolby E-AC-3 nu poate fi utilizat la destinatie fara o decodare prealabila (compresia non-PCM de la codare generand un semnal asemanator cu "zgomotul alb").

Observatii
1. Pentru asigurarea compatibilitatii cu toate tipurile de echipamente de receptie, semnalele audio codate Dolby pot fi decodate in 4 moduri: decodare in sunet surround 5.1, decodare in sunet Prologic cu 4 canale, decodare in sunet stereofonic si decodare in sunet monofonic. Acest aspect este valabil si pentru formatul surround 7.1 codat cu Dolby Digital Plus.
2. Metadata. Este transmisa odata cu programul audio codat cu Dolby Digital (AC-3) / DolbyE / Dolby Digital Plus (E-AC-3) si asigura instrumentele necesare pentru reproducerea continutului audio in functie de numarul de canale audio reproductibile la receptie.
In timp ce un inginer de sunet/producator urmareste obtinerea unui sunet surround la cele mai inalte exigente, acesta nu are aparent nici un control asupra vastei optiuni de receptie si redare a materialului sonor la destinatie catre telespectatori (diverse tipuri de set-top boxuri, dispozitive de receptie mobile, s.a). Metadata ii ofera inginerului de sunet/producatorului un mai mare control asupra felului in care programul sau este reprodus si perceput de oricare din ascultatori, indiferent de tipul echipamentului de receptie (surround 5.1, stereofonic sau monofonic).

III. Procese de UpMix, DownMix si MultiMerge
Spre deosebire de procesele de codare/decodare (la care exista din start semnalele corespunzatoare celor 6 sau 8 canale audio discrete pentru audio surround), procesele de UpMix, respectiv DownMix convertersc un semnal stereo in semnal surround 5.1 (sau 7.1) si viceversa. Acest lucru este necasar in situatiile in care materialul video dispune numai de 2 canale audio asociate. UpMix-ul si DownMix-ul mai poarta si denumirea de procese de up-converie, respectiv down-conversie audio.
Metode de UpMix
a) UpMix folosind Dolby Prologic I. ProLogic I introduce conceptul de “Home theatre”. Aceasta tehnologie extinde orice sursa audio cu 2 canale la 4 canale cu largime de banda identica.
b) UpMix folosind Dolby Prologic II. ProLogic II extinde orice sursa audio cu 2 canale la 5 canale cu largime de banda identica, rezultand o auditie surround.
c) UpMix folosind DTS Neural Surround. Metoda avansata de prelucrare spatiala pentru extinderea oricarei surse audio cu 2 canale la 5 canale cu largime de banda identica plus 1 canal LFE rezultand o auditie surround 5.1 cu o distributie spatiala superioara celorlalte metode de conversie.

Cele 3 metode de UpMix sunt sintetizate in tabelul de mai jos:



Metode de DownMix
a) DownMix folosind Dolby Prologic I. Prin acest proces se transforma o sursa audio cu 4 canale discrete intr-o sursa cu 2 canale audio (stereo). Informatia audio a celor 2 canale suplimentare nu este pierduta, ci este introdusa in perechea stereo prin matriciere. Semnalul rezultat poate fi inregistrat/transmis. La redare/receptie, informatia audio poate fi folosita in 2 moduri. Pentru un receptor stereo, informatia inserata prin matriciere este inaudibila, in timp ce pentru un receptor dotat cu Dolby Prologic I, aceasta poate fi folosita pentru conversia la 4 canale discrete.
b) DownMix folosind Dolby Prologic II. Transforma o sursa audio cu 5 canale discrete intr-o sursa cu 2 canale audio (stereo). Informatia audio a celor 3 canale suplimentare este introdusa prin matriciere in perechea stereo. In mod similar, la destinatie, pentru un receptor stereo informatia matriciata este inaudibila, in timp ce pentru un receptor dotat cu Dolby Prologic II, aceasta poate fi folosita pentru conversia la 5 canale discrete.
b) DownMix folosind DTS Neural^TM. Transforma o sursa audio cu 6 canale discrete (surround 5.1) intr-o sursa cu 2 canale audio (stereo). Informatia celor 4 canale suplimentare este inserata in perechera stereo printr-un proces numit watermarking. Si in acest caz, la destinatie, un receptor stereo pentru un receptor stereo informatia inserata prin watermarking este inaudibila, in timp ce pentru un receptor dotat cu DTS aceasta poate fi folosita pentru conversia la sunet surround 5.1

Cele 3 metode de DownMix sunt sintetizate in tabelul de mai jos:

Multimerge utilizand DTS Neural^TM
MultiMerge este un proces prin care se livreaza simultan catre destinatie un semnal care contine atat audio stereo (2.0) cat si audio surround 5.1, indiferent de semnalul aplicat la intrare. Aceasta situatie se intalneste foarte des datorita faptului ca majoritatea materialelelor video sunt insotite de sunet stereo, in timp ce sunetul surround este folosit cel mai des la filmele artistice.

La intrare este prezent un semnal stereo (canalele 1 si 2). La iesire este furnizat atat semnalul stereo (canalele discrete 7 si 8), cat si sunetul surround 5.1 (canalele discrete 1, 2, 3, 4, 5 si 6).	La intrare este prezent un semnal audio surround 5.1(canalele discrete 1, 2, 3, 4, 5 si 6). La iesire este furnizat atat semnalul audio surround 5.1(canalele discrete 1, 2, 3, 4, 5 si 6), cat si audio stereo (canalele discrete 7 si 8).

IV. Logo-uri