Прошло достаточно много времени, однако, в настоящее время технические спецификации по новому, нацеленному на аудио, формату на базе DVD практически готовы. Спецификация DVD-аудио разрабатывается Рабочей группой 4 (WG4, далее - РГ4) Форума по вопросам DVD - группой, в основном состоящей из производителей бытовой электронной техники, сформированной специально для поддержания процесса систематической разработки многоцелевого семейства DVD-продуктов совместного использования.

Презентациями DVD-аудио на 105-м съезде AES и на конференции форума DVD, состоявшимися через два дня (также в Сан-Франциско), РГ4 официально сформулировала основные принципы нового формата (многие из которых, но не все, были уже известны).

Однако, руководитель РГ4 - "Байк" Судзуки из корпорации JVC все-таки полагает, что данную спецификацию еще предстоит "довести до ума". Предполагалось, что окончательная рекомендация РГ4 будет представлена для одобрения организационным комитетом Форума DVD в конце октября, во время, когда основная нагрузка, скорее всего, ляжет на плечи Рабочей группы 9 (РГ9), работающей с вопросами защиты от копирования и разрабатывающей решение, которое, в конечном итоге, позволит формату DVD-аудио увидеть свет.

Основой работы РГ4 был набор требований, предъявляемых Международным организационным комитетом (МОК), представляющим интересы крупнейших мировых ассоциаций звукозаписи (RIAA, IFPI и JRIA).

Большая часть из 15 требований - в частности, поддержка аудио высокого разрешения, многоканального (объемного) воспроизведения звука и совместимость с CD - уже в течение долгого времени являлись сферой интересов РГ4. Однако текущим летом МОК признал, что даже технология DVD ограничена полосой пропускания (скоростью передачи данных при воспроизведении) и общей емкостью запоминающих устройств, и добавил в список требование о том, чтобы длительность воспроизведения даже многоканального аудио высокого разрешения приближалась к пределу в 74 минуты звуковой информации, которую можно разместить на обычном компакт-диске.

Для выполнения этого требования РГ4 поставила обязательным условием то, чтобы все проигрыватели формата DVD-A поддерживали схему сжатия данных без потерь, отстаиваемую компанией Meridian Audio (Кембридж, Англия) - 21-летним производителем высокоточных аудио-проигрывателей, прославившимся своими CD-проигрывателями для особо требовательных меломанов, и другими аудиоустройствами высокого класса.

В отличие от схем "перцепционного (относящегося к восприятию) кодирования", снижающих скорость передачи данных путем "отсеивания" якобы ненужной аудио-информации, Meridian Lossless Packing (MLP) больше похоже на Stuffit и другие программные утилиты, сокращающие размер компьютерных файлов без каких бы то ни было изменений информации. По мнению Meridian и РГ4, на выходе MLP выдает декодированный сигнал, до бита идентичный оригинальному.



Фактическая степень сжатия, достигаемая MLP, зависит от самого программного материала, однако, здесь большое значение имеет заявленное сокращение пропускной способности и требования к памяти.

К примеру, без сжатия аудио-устройство 96 кГц/24 бит требует скорости передачи 2.3 мегабайт данных в секунду на каждый канал. Для 6-канального звука скорость должна составлять 13.8 мегабит в секунду, что превышает пропускную способность в 9.6 мегабит в секунду для DVD-A, и общий необходимый объем в 7.7 гигабайт, что превышает емкость в 4.7 Гб DVD-5 - наименее дорогостоящего серийного DVD (и, соответственно, наиболее привлекательного для известных производителей).

При использовании на типичном программном материале при данном разрешении и конфигурации канала ожидается, что MLP снизит пропускную способность на 38-52% (до 6.6-8.6 мегабит в секунду), что на DVD-5 составит от 73 до 89 минут общего времени звучания.

Емкость может понизиться до 54 минут, если на том же диске имеется еще и отдельно записанная информация в стерео варианте (stereo-mix, 96/24 в кодировке MLP). Впрочем, в этом случае для уменьшения объема данных и, соответственно, для продления времени звучания можно использовать заложенную в формате DVD-A возможность воспроизведения многоканального сигнала с более низким разрешением в некоторых каналах.

Для получения более подробной информации о MLP и его применении в DVD-A я побеседовал с Председателем Совета директоров Meridian Audio Робертом Стюартом, соучастником разработки MLP и давним активистом группы "акустического возрождения" (Acoustic Renaissance for Audio - ARA), продвигающей с 1995 года идею сверхточного воспроизведения звуковой информации на DVD. Я также связался с Роджером Дресслером из Dolby Laboratories по вопросу участия его компании в лицензировании MLP для DVD.



Какова история MLP и участие Meridian в его разработке?

Компания Meridian поддерживала разработку MLP как в финансовом плане, так и в плане системного проектирования. Не без моего участия в РГ4 Meridian также участвовала в решении существенной проблемы принятия в обязательном порядке MLP в формате DVD-аудио. Будучи председателем ARA, в 1995 году я сформировал технический комитет и написал предложение по внедрению формата высококачественного аудио на основе диска DVD.

Между мной, Meridian и двумя советниками ARA - Майклом Герзоном (Michael Gerzon) и Питером Крэйвеном (Piter Craven) - образовалось долгосрочное взаимодействие. Все мы давно интересовались вопросами кодирования сигналов и вместе работали над несколькими проектами. В то время всем заинтересованным лицам было понятно, что сжатие данных без потерь - это тот путь, которого следует придерживаться. В течение следующего года Питер, Майкл и я сформулировали устойчивые идеи достижения этой цели, и в то же время появились два ключевых изобретения. К сожалению, к тому времени, как они были запатентованы, Майкл Герзон скончался.

Года два назад мне уже стало понятно, что спецификация для DVD-аудио шагнула далеко вперед - на вооружение были приняты многоканальность и высокое разрешение, однако, по-прежнему оставалась устойчивая потребность в технологии сжатия данных без потерь. В этой связи компания Meridian приняла решение о спонсировании разработки системы кодирования без потерь. Процесс занял два года усилий Питера Крэйвена, Малькольма Лоу (Malcolm Law), моих и других сотрудников Meridian. В то время мы уже обратили концепцию в рабочую систему, создали ее, протестировали и смогли внедрить в нее все мощные функции, которые заинтересовали провайдеров.

В настоящее время Meridian Lossless Packing (MLP) преобразована в MLP Ltd. - дочернюю компанию Meridian Audio Group. MLP Ltd. использует опорную технологию с одновременной разработкой кодирующих, декодирующих и других устройств.

Как технология MLP была принята РГ4 при разработке спецификации DVD-аудио?

MLP была выбрана на прошедшей в этом году коллегии благодаря ее непревзойденным свойствам сжатия и уникальной скорости передачи данных. Это были основные факторы, поддерживающие формат DVD-аудио и обеспечивающие запас надежности для кодирования и времени воспроизведения. Интересно, что это оказались именно те функции, на которые обращалось особое внимание и которые были изложены в Предложении ARA.

Как и кем была независимо подтверждена побитовая точность декодированного материала MLP?

Убедиться в заявленной точности можно если закодировать а потом раскодировать аудио-файлы (например, .WAV, AIFF или формата DVD), после чего провести побитовое сравнение. Это также выполняется захватом выходных данных декодера, работающего в режиме реального времени, и выполнением того же побитового сопоставления. Выбирая технологию для DVD-аудио, компания JVC осуществила множество независимых тестов различных аудио-материалов.

Кодирующее устройство MLP также внедряет контрольные данные в битовый поток MLP. Здесь применяется патентованный метод проверки, что позволяет декодирующему устройству MLP указывать на то, что полный процесс от кодирования до декодирования происходит без потерь данных. Все это представляется нам как "свет без потерь". Данная функция реализуется декодирующими устройствами MLP в многоканальных процессорах Meridian.

Каков входной формат в кодирование MLP? Работает оно от аудио, уже выраженного в форме кодово-импульсной модуляции (PCM), либо способы обработки данных применимы также к аудио в других цифровых форматах? Существует ли возможность прямого преобразования из аналогового формата, либо до выхода MLP всегда имеет место преобразование из аналогового формата в кодово-импульсный?

Ядро MLP всегда принимает и передает PCM. Оно не применимо ни к битовым потокам низкого разрешения, ни к сжатию текста или графических изображений.

Каков диапазон длины слов и частоты амплитудно-импульсной модуляции, к которым может применяться MLP?

Ограничения - не строгие, но предполагается, что MLP будет использоваться для амплитудно-импульсной модуляции от 32 до 192 кГц и для длины слов от 14 до 24 бит.

Опишите процесс MLP: этапы, через которые проходит материал, распознавание MLP избыточных и уникальных данных, поиск рисунков и предположения относительно содержимого входящего сигнала..

В процессе MLP используется определенное количество патентованных технологий. Здесь применяются три способа снижения скорости передачи данных. Безубыточная обработка и безубыточное матрицирование применяются для снижения корреляции между каналами. Безубыточное предсказание формы сигнала используется для снижения межвыборочной корреляции с очень широкой палитрой специальных фильтров. Кодирование по способу Хаффмана используется для снижения скорости передачи данных путем эффективного кодирования наиболее вероятно появляющихся последовательных значений в последовательном потоке данных.

Такая комбинация методов разработана для получения не только очень хорошего коэффициента сжатия, но и для обеспечения крайне важного аспекта сдерживания пиковой скорости передачи данных; кодирование без потерь создает плавающий показатель выходных данных, и пиковые значения необходимо сдерживать на достаточно низком уровне для возможности использования на носителях. В MLP также применяется патентованная схема буферизации данных для сглаживания скорости передачи данных.

MLP не делает никаких предположений относительно входящих данных и не ищет какой бы то ни было особой (трафаретной) последовательности сигналов. Принцип работает, исходя из формы самих сигналов. Однако обработка без потерь применяется к методам предсказания безубыточной бесконечной импульсной характеристики (БИХ), и это особенно важно при обработке реальных аудио-сигналов, получаемых с реальных микрофонов, уровень выходных сигналов которых имеют тенденцию к снижению вместе с частотой.

Поскольку способность алгоритма MLP снижать максимальный поток данных зависти от типа программы материала, как достигается абсолютно безубыточная обработка при заданной скорости передачи данных в режиме фиксированной полосы пропускания?

Режим фиксированной скорости передачи может достигаться двухэтапным процессом, и в этом случае кодирующее устройство и пакетизатор определяют необходимую пропускную способность. С другой стороны, оператор может "набрать" фиксированную скорость передачи данных. Если кодирующее устройство MLP не может добиться нужного сжатия, тогда оно выдает сообщение об ошибке, и оператору необходимо предпринимать соответствующие действия. Вероятность подобного зависит от запрашиваемой скорости передачи данных. Существует мало сигналов, которые алгорим MLP не смог бы сжать в необходимой степени, нам ни разу не удалось, при работе с реальны акустическим материалом, столкнуться с невозможностью его сжатия с помощью MLP до размеров необходимых для полосы пропускания согласно спецификации DVD-Аудио.

В свете всего сказанного важным представляется вопрос объема сжатия. Если его не хватает для управления пиковой скоростью передачи, либо для получения дополнительных 2 минут времени воспроизведения, то метод MLP дает поставщику оперативной информации возможность тонкой настройки входящего сигнала ради экономии на скорости передачи. Например, точность входящего сигнала можно смещать по однобитовым шагам. Кроме того, данная система очень эффективна при выявлении ограничения полосы частот. Таким образом, время воспроизведения можно увеличить путем повторного сглаживания 24-битового сигнала до 23 или 22 битов с ограничением или без ограничения шума, путем фильтрации одного канала до LFE (низкочастотные эффекты) или сокращением полосы пропускания аудио-сигналов при выборке 96 кГц до 48-40 кГц до передачи ее в кодирующее устройство MLP. Это дает поставщику оперативной информации практически неограниченные возможности для "доработки" времени воспроизведения и опций каналов.

Каковы разнообразные многоканальные опции, поддерживаемые MLP при применении для DVD-Аудио, и какие доступны опции воспроизведения материала смешанного разрешения?

Битовый поток MLP поддерживает до 63 каналов с частотой дискретизации от 32 кГц до 192 кГц, включая набор, основанный на 44.1 кГц - до разрешения 24 бит. Смешанные скорости поддерживаются в том, что одни каналы могут иметь частоту дискретизации вдвое превышающую скорость передачи данных в других. Смешанное разрешение поддерживается автоматически: на одни каналы можно подавать 24 бит, на другие - 16, и сжатие будет осуществляться автоматически.

Поток MLP имеет информационный канал, позволяющий декодеру регистрировать обратные сигналы с акустических систем (и даже распознавать с каких именно) или сигналы иерархической природы. Он также получает данные происхождения, описывающие подачу сигналов акустических систем с иерархических или бинауральных источников, а также информацию о владельце и об авторских правах. Это обеспечивает максимальную полноту потока данных и дает возможность сложному принимающему оборудованию более точно воссоздать эффект объемного звучания.

Как MLP работает при воспроизведение многоканального материала DVD-Аудио в стереорежиме, и какие в MLP имеются возможности, позволяющие производителям влиять на итоговый результат?

Система DVD-Аудио имеет четыре способа создания 2-канальной версии многоканального сведения. То, какой способ будет применяться, зависит от требований к продолжительности звучания, скорости передачи данных, а также от пожеланий, предрассудков, финансовых возможностей и временной шкалы поставщика контента. Отдельную 2-канальную дорожку можно разместить на втором слое, на другой стороне, либо на отдельной дорожке или отдельном акустическом потоке на дорожке того же слоя, на котором расположен и многоканальный поток.

В качестве альтернативы, проигрыватель может извлечь двухканальный поток во время воспроизведения многоканальных данных, сохраненных на диске. Параметры режима downmix не фиксированы; DVD-Аудио имеет большое количество опций для таблиц коэффициентов смешения, используемых для создания двухканального потока, и его параметры могут изменяться. Наличие режима downmix может оказаться полезным, если многоканальное содержание очень длинное или обладает высокой точностью, требующей больших ресурсов диска, либо в случае, когда поставщика информации в меньшей степени интересуют 2 канала или он не имеет возможности создать два разных потока.

MLP не только поддерживает все опции, предлагаемые спецификацией DVD-Аудио, но и обеспечивает множество дополнительных преимуществ. MLP продлевает время воспроизведения и/или увеличивает разрешение в обоих потоках. В некоторых случаях устраняется необходимость использования второго слоя. Также, с помощью MLP извлечение стерео сигнала осуществляется кодирующим устройством MLP, а не проигрывателем. При этом поток MLP включает 2-канальную и многоканальную версии одного и того же материала и позволяет извлечь их без потерь. По сути передача 2-канальной версии происходит без затрат дополнительных ресурсов. По причине того, что кодирующее устройство MLP является частью профессиональной системы и возможностью управления созданием двухканальной версии, режисёр может создать двухканальный поток с помощью кодирующего устройства и прослушивать результат до отправки материала в производство.

Многие продюсеры предпочитают создавать собственные стерео-смеси, не полагаясь на алгоритм 5.1 downmix?

Некоторые продюсеры - да, а некоторые - нет. Некоторые больше заботятся о 2-канальном потоке, и они допускают ограничение точности в многоканальном потоке.

Если предположить канал LFE с ограниченной полосой пропускания, то параллельная передача раздельных потоков 5.1 и стерео потребует пространства на диске, эквивалентному объему потока 7.1. Используя MLP на всех каналах 7.1, сколько минут аудио-информации 24 бит/96 кГц поместится на диске DVD-5 DVD-аудио?

DVD-аудио обеспечивает только 6 каналов в потоке. Поэтому вместо многоканального микса и 2-канального сигнала, объединенных в одном потоке, лучше иметь две раздельные области, одна из которых будет содержать многоканальные данные , а другая - стереосигнал. Это в любом случае необходимо для ограничения пикового значения скорости передачи данных. В этом случае каждый из двух таких потоков, записанных при 96kHz/24-bit обеспечит обычно 70 минут воспроизведения. Время воспроизведения увеличивается до 76 или 83 минут для 23-битового и 22-битового разрешений. Оно также увеличивается, если полоса частотного пропускания меньше 48 кГц. Сокращение размера слова можно выполнить с помощью любого подходящего блока, и в нем можно использовать произвольный набор методов сглаживания/формирования шумов, включая отсутствие формирования.

Если отвлечься от аспекта емкости, существуют ли какие-либо другие препятствия к размещению потоков 5.1 MLP и стерео-MLP на одном диске, чтобы слушатель мог выбирать то, что ему наиболее интересно с учетом конфигурации проигрывающей системы?

Нет, таких препятствий нет. Ограничением будет то, что выберет поставщик информации. Многоканальный проигрыватель будет осуществлять воспроизведение многоканальной или 2-канальной версий. Конечно, 2-канальный проигрыватель должен воспроизводить 2-канальную версию

Каково нынешнее состояние кодирующего оборудования MLP? Можно ли купить кодирующие устройства, где и у кого?

В настоящий момент кодирующие устройства MLP существуют в качестве инструментов разработки, но ожидается, что к концу года они будут доступны для производителей контента. Предполагается, что кодирующие устройства MLP будут очень популярны на рынке в системах записи, мастеринга и декодирования, поэтому на этапе разработки в данный момент находятся аппаратные кодирующие устройства для работы в режиме реального времени и автономные устройства для работы в режиме, близком к реальному времени, а также кодирующие устройства на базе персональных компьютеров. Meridian в настоящее время находится на этапе обсуждения со всеми ведущими производителями систем DVD.

Насколько доступно оборудование декодирования MLP? Кто из основных поставщиков полупроводников выразил согласие на поставку микросхем воспроизведения MLP?

Meridian уже добавил декодирование MLP в свои многоканальные процессоры. Ожидается, что следующей коммерческой фазой будут декодеры MLP в проигрывателях DVD-аудио. В настоящее время ведутся переговоры с десятью производителями полупроводников, и от всех ожидается создание декодера, доступного в форме IC (микросхемы).

Какие предполагаются к созданию программные приложения для MLP в дополнение к формату DVD-аудио? Какие шаги были предприняты или спланированы Meridian или другими компаниями для обеспечения широкого распространения декодирующей возможности MLP в устройствах, отличных от проигрывателей DVD-аудио?

Предполагается программное обеспечение для записи, архивирования, распределения и создания фильмов, однако, текущие попытки направлены на DVD-аудио. После этого упор будет сделан на внешние декодеры и профессиональные программные приложения.

DOLBY ЗАЙМЕТСЯ ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕМ MLP

Когда поднимается вопрос лицензирования технологий бытовой электронной продукции, найдется немного компаний, опыт которых может сравниться с корпорацией лицензирования Dolby Laboratories (Dolby Laboratories Licensing Corporation). Не удивительно, что с вопросом лицензирования MLP Meridian Audio обратились к компании Dolby, которая очень серьезно вовлечена в форматы DVD из-за обязательного включения Dolby Digital (AC3) в DVD видео-проигрыватели.

"Dolby является эксклюзивным лицензиаром Meridian для MLP и выступает органом, имеющим право на выдачу лицензий на технологию MLP", - говорит Роджер Дресслер (Roger Dressler), директор технологической стратегии Dolby. "Dolby будет управлять всеми аспектами лицензирования и технического обеспечения так же, как и другими технологиями Dolby, например, Dolby Digital. Сюда входят реализации IC (интегральная схема), бытовые приборы и профессиональные устройства кодирования".

Дресслер описывает MLP как "хорошее соответствие технологии и стратегии Dolby. MLP - это форма обработки сигнала, применяемая для снижения скорости передачи данных и емкости запоминающего устройства, что весьма сочетается с основными сферами разработок в Dolby и представляет очень высокий стандарт в своей области кодирования без потерь. Более того, MLP объединяет в себе "системный подход", который очень хорошо сочетается с философией Dolby Digital. Это - не просто система сжатия, но полная система эффективного обеспечения акустической информации целого ряда пользовательских требований, включающая в себя особое внимание к таким факторам, как совместимое стерео-воспроизведение, вспомогательная цепь данных в помощь декодеру при работе с будущими дополнительными приложениями обработки и дополнительными каналами".

Для Dolby не совсем типично управление лицензированием технологий, разработанных за пределами корпорации. "Мы не стремимся к управлению внешними технологиями", - говорит Дресслер, - и уже отклонили множество подобных предложений. Однако, компания Meridian обратилась к нам с предложением рассмотреть возможность лицензирования технологии MLP, если последняя будет принята в качестве стандарта для DVD-A. Признание пригодности технологии, а также то, что большая часть перспективных лицензий MLP являются лицензиями Dolby, позволило принять решение о сотрудничестве отталкиваясь от четкого делового расчета".

Если принимать во внимание не только бизнес-интересы, возможно, при принятии решений в Dolby сыграл свою роль некий налет ностальгии - ведь наши начинания в области студийных технологий, были в определенной степени "затенены" более поздними проектами в области звуковых технологий для киноиндустрии и домашних кинотеатров. Дресслер говорит, что "MLP дает Dolby возможность создания технологии для уникального сегмента рынка, который возвращается к исходным корням: музыкальной индустрии. С переходом к цифровым технологиям, означающим меньшее использование типа-А и SR в студиях, чувствуется, что MLP дает Dolby очередную возможность предложить музыкальным продюсерам и исполнителям большую творческую свободу: большее количество каналов, их улучшенное качество или и то и другое вместе, а также то, что все это можно донести до конечного потребителя".

Благодаря глубокому пониманию фирмой Dolby технологии и политики DVD, компания серьезно способствовала фирме Meridian в добиться включения технологии MLP в спецификацию DVD-A. "Большая часть наших усилий была направлена на помощь Meridian в их технических презентациях через наш офис по связям в Токио. Несколько из таких попыток имели место задолго до того, как РГ4 приняла решение о формальном рассмотрении принятия на вооружения системы передачи без потерь. Dolby также была в тесном контакте с американской музыкальной промышленностью при попытках доказательств и объяснений преимуществ технологии сжатия без потерь, что, предположительно, помогло в продвижении концепции. При этом Dolby оказала Meridian помощь в организации встреч и США и Японии во время оценки систем кодирования без потерь для данного формата. На многие вопросы относительно того, как будет поддерживаться и лицензироваться MLP для всех компаний-производителей, были быстро получены ответы после того, как Dolby и Meridian объявили о своем взаимодействии. Поскольку Dolby - компания в этом отношении известная, то это обеспечило определенную поддержку. Однако, это не повлияло на выбор MLP, который был сделан исключительно на технической основе". - Филип де Ланси.

Филип де Ланси (Philip De Lancie) - редактор журнала Mix, раздел Media and Mastering.