Digitální zvuk – příručka od A do Z

Matou vás některé pojmy používané k popisu vlastností zvukového vybavení? Vytvořili jsme stručnou příručku, která vám je pomůže zvládnout.

Základy: způsob záznamu digitálního zvuku

Vzhledem k tomu, že skutečný zvuk se plynule mění, je digitální záznam vždy pouze přibližným obrazem plného rozsahu zvuků světa. Pokrok v záznamových technologiích však neustále rozšiřuje rozsah a přesnost digitálních zvukových záznamů.

Pokud je digitální záznam prováděn z analogového zdroje zvuku – jaký představuje například živý koncert nebo hudebníci v nahrávacím studiu – probíhá v pravidelných intervalech jeho vzorkování. Amplituda zvuku je zaznamenávána jako číslo. Digitální záznam analogového zdroje zvuku je proto tvořen řadou čísel.

Věrnost zachycení originálního analogového zvuku na digitálním záznamu závisí zejména na vzorkovací frekvenci a bitové hloubce (množství vzorků pořízených za jednu sekundu a množství informace obsažené v každém vzorku).

Ukládání a archivace digitálního zvuku

Jakmile je digitální záznam pořízen, lze jej uložit v množství různých formátů. Každý formát využívá jiný způsob vyvážení kvality zvuku a velikosti vytvořeného digitálního souboru: historicky například nebyly praktické extrémně kvalitní zvukové záznamy v malých hudebních přehrávačích.

S rostoucí dostupností digitálních úložných prostorů s kapacitou mnoha gigabytů u přenosných zařízení se však stává vysoce kvalitní digitální zvuk praktickou realitou pro miliony lidí.

Příručka od A do Z pro zvukové funkce

5.1k

Zkratka pro 5.1kanálový zvuk, který označuje technologii poskytující prostorový zvuk pro dosažení posluchačského zážitku jako v kině. Okolo posluchače je rozmístěno pět reproduktorů plus subwoofer, z nichž každý přijímá jiný kanál:

1. Dva přední kanály
2. Jeden přední centrální kanál
3. Dva prostorové kanály („surround“)
4. Jeden kanál nízkofrekvenčních efektů (LFE)

Subwoofer, který přijímá kanál LFE, lze umístit kdekoli v místnosti. V porovnání se systémy prostorového zvuku bez subwooferu šetří tento systém místo: veškeré nízké frekvence jsou odesílány na subwoofer, ostatní reproduktory tak mohou být menší, protože nepotřebují produkovat hluboké tóny (basy). Viz také 7.1k

7.1k

Systém 7.1kanálového prostorového zvuku využívá 7 reproduktorů plus subwoofer. Je podobný systému 5.1k, ale obsahuje navíc dva doplňkové „zadní prostorové“ kanály.

Analogový zvuk

Analogový záznam ukládá originální zvuk prostřednictvím změn na fyzickém médiu, jako je magnetofonový pásek nebo gramofonová deska. Tento způsob je odlišný od digitálního záznamu.

Bitová hloubka

Bitová hloubka digitálního záznamu popisuje počet číslic použitých k uložení každého vzorku analogového signálu. Standardní bitová hloubka pro zvukové disky CD je 16 bitů při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz – to znamená, že každou sekundu je načteno 44 100 vzorků a že každý vzorek ukládá 16 bitů informace. Obecně platí, že vyšší bitová hloubka znamená vyšší kvalitu zvuku a rovněž větší velikost souboru.

Formát Hi-Res Audio má bitovou hloubku minimálně 24 bitů a vzorkovací frekvenci 96 kHz nebo vyšší.

Kodek

Digitální zvuk prochází kodérem / dekodérem, zkráceně „kodekem“. Jde o softwarovou nebo hardwarovou součást, která přebírá analogový zvukový signál a „kóduje“ jej do digitálního formátu, který lze uložit v elektronické podobě. Při přehrávání zvuku kodek „dekóduje“ digitální soubor pro získání zvuku.

Každý zvukový kodek využívá jinou metodu kódování analogového signálu, takže jednotlivé kodeky nabízejí odlišné výhody a nevýhody s ohledem na ukládání a reprodukci zvuku.

Komprese

Tvorba digitálního zvukového záznamu může vést k velmi rozměrným souborům, které limitují praktické využití této technologie – například počet skladeb, které lze uložit do digitálního hudebního přehrávače. Z tohoto důvodu většina formátů zvukových souborů využívá nějakou formu komprese a vypouští určité zvukové informace pro snížení velikosti ukládaného souboru.

Způsob komprimace a dekomprimace zvuku při přehrávání ovlivňuje výsledný slyšitelný zvuk. Formáty souborů, u kterých dochází ke ztrátám informace, jsou označovány jako ztrátové. Formáty souborů, které uchovávají veškeré informace o zvuku nebo umožňují jejich rekonstrukci při přehrávání, jsou označovány jako bezeztrátové.

Digitální zvuk

Na rozdíl od analogového záznamu mění digitální záznam zvuk v řetězec čísel, která lze uložit v elektronické podobě (například na disku CD nebo na pevném disku) a poté při přehrávání převést zpět na zvuk. Populárním formátem digitálních souborů je MP3.

Dolby Digital

Standardní ztrátový formát zvuku využívaný u disků DVD a jako základní formát u disků Blu-ray. Přestože jde o ztrátový formát, je stále dostatečně dobrý pro použití v kinech. V porovnání s formátem DTS Digital Surround je kvalita zvuku nižší, ale vyšší kompresní poměr rovněž znamená menší soubory. Proto je formát Dolby Digital rozšířenější.

Dolby True HD

Bezeztrátový formát komprese zvuku podobný formátu DTS Master Audio. Oba formáty se používají jako volitelné formáty zvuku pro disky Blu-ray.

DSD (Direct Stream Digital)

Direct Stream Digital (DSD) je metoda digitálního záznamu s extrémně vysokou vzorkovací frekvencí, která je vyšší než u formátu Hi-Res Audio a 64–128× vyšší než u zvukových disků CD. Podle názoru některých zvukařů jde tento formát až na hranice možností digitálního souboru s ohledem na možnost zachycení originálního analogového zvuku. Některé modely zařízení Sony Hi-Res Audio jsou schopny přehrávat rovněž zvuk ve formátu DSD.

DSEE HX

Digital Sound Enhancement Engine (DSEE) HX je unikátní technologie společnosti Sony pro zvýšení rozlišení. Pokud je přehráván digitální zvuk v komprimovaném formátu, nahrazuje technologie DSEE HX v reálném čase ztracené vysoké frekvence a poskytuje kvalitu téměř na úrovni zvuku s vysokým rozlišením. Veškerý zvuk přehrávaný na zařízení DSEE HX je vylepšován a poskytuje dojem přítomnosti posluchače přímo v nahrávacím studiu nebo na koncertě.

DTS Digital Surround

Standardní ztrátový formát zvuku využívaný u disků DVD a jako základní formát u disků Blu-ray. V porovnání s formátem Dolby Digital má DTS Digital Surround vyšší kvalitu zvuku, ale vzhledem ke skutečnosti, že produkuje větší soubory, je méně rozšířený.

DTS Master Audio

Bezeztrátový formát komprese zvuku podobný formátu Dolby True HD. Oba formáty se používají jako volitelné formáty zvuku pro disky Blu-ray.

Hi-Res Audio

Formát High Resolution Audio se typicky vztahuje na digitální záznamy se vzorkovací frekvencí 96 kHz / 24 bitů a vyšší. Tento formát nabízí mnohem vyšší kvalitu zvuku než záznamy na discích CD nebo ve formátu MP3 – standardní formát zvukových disků CD je vzorkován frekvencí 44,1 kHz / 16 bitů.

Pokud uvidíte logo Hi-Res Audio na výrobku Sony, máte jistotu, že byl tento výrobek zkonstruován tak, aby maximálně využíval zvukových možností formátu High Resolution Audio. S pomocí výrobků Sony si můžete sestavit kompletní systém Hi-Res Audio, který bude zahrnovat přenosné hudební přehrávače, sluchátka, reproduktory a kompletní systémy domácího kina.

Další informace o formátu Hi-Resolution Audio

LDAC

LDAC je zvukový kodek společnosti Sony, který umožňuje bezdrátově poslouchat vysoce kvalitní zvuk prostřednictvím připojení Bluetooth.

Pokud je zvuk přenášen prostřednictvím připojení Bluetooth, využívá za normálních okolností standardní kodek Bluetooth SBC, který může vést ke ztrátě kvality zvuku. Kodek LDAC přenáší 3× více dat než kodek SBC, uchovává vysokou kvalitu zvuku přenášeného prostřednictvím technologie Bluetooth a nabízí kvalitnější zážitky při bezdrátovém poslechu veškeré hudby.

LFE

Kanál Low-Frequency Effects (LFE) je samostatná zvuková stopa sloužící k přenosu nízkofrekvenčních zvuků v rozmezí 3 Hz až 120 Hz – například burácivých zvukových efektů u zvukového doprovodu filmů. V systémech prostorového zvuku je tento kanál obvykle posílán na subwoofer.

Bezeztrátový formát

Bezeztrátový formát zvuku ukládá digitální zvuk způsobem zachovávajícím veškeré originální digitální informace nebo způsobem umožňujícím rekonstruovat tyto informace během přehrávání. Mezi bezeztrátové formáty zvuku patří:

1. DSD (DFF)
2. DSD (DSF)
3. WAV
4. AIFF
5. FLAC
6. ALAC

Ztrátový formát

Ztrátový formát zvuku maže některé informace z originálního digitálního záznamu pro úsporu místa a současně se snaží při přehrávání zachovat maximum kvality originálního zvuku. Jednotlivé formáty se vyznačují různým vyvážením mezi kompresídat pro úsporu místa a zachováním informací pro udržení kvality zvuku.

Mezi ztrátové formáty zvuku patří:

• AAC
• Dolby Digital
• DTS Digital Surround
• MP3

LPCM

Technologie Linear Pulse Code Modulation (LPCM) je základem digitálních zvukových záznamů. Analogový signál je v pravidelných intervalech vzorkován a jeho amplituda je zaznamenávána jako bod na digitální stupnici. Protože zde neprobíhá žádné zpracování nebo komprese dat, může být kvalita zvuku stejně vysoká jako profesionální studiové nahrávky – výsledkem jsou však velmi rozměrné soubory, proto není technologie LPCM praktická pro každodenní použití.

Přesnost originálního digitálního datového toku určuje vzorkovací frekvence.

S-Master HX

Technologie digitálního zesilovače Sony, který byl speciálně vyvinut pro formát Hi-Resolution Audio z důvodu potlačení zkreslení zvuku a šumu v širším rozsahu frekvencí. Protože zesilovač S-Master přímo zesiluje digitální signály – namísto jejich počátečního převedení na analogové – zachovává čistotu originálního signálu a nabízí věrnější reprodukci.

SA-CD

Super Audio CD je formát záznamu vyvinutý společností Sony pro záznam zvuku ve formátu DSD, který překonává dynamický rozsah zachytitelný na disku CD. Zatímco rozsah standardních zvukových disků CD je 96 db, dynamický rozsah disků SA-CD je 120 db. Vzorkovací frekvence disků SA-CD je 2,8 MHz, což je 64× více než u standardních zvukových disků CD.

Na rozdíl od normálních zvukových disků CD podporuje formát SA-CD prostorový zvuk 5.1k a 2kanálový (stereofonní) zvuk. Zvuk SA-CD je šifrován za účelem ochrany před kopírováním, což znamená, že jej lze přehrávat pomocí analogových, HDMI nebo i-Link výstupních kabelů, ale ne pomocí optických nebo koaxiálních digitálních kabelů.

Vzorkovací frekvence

Pokud je digitální záznam prováděn z analogového zdroje zvuku, odpovídá vzorkovací frekvence časovému intervalu mezi jednotlivými vzorky. Čím je tato frekvence vyšší, tím méně z originálního zvuku se ztrácí. Například formát zvukových disků CD má standardní vzorkovací frekvenci 44,1 kHz, což znamená 44 100 vzorků načtených každou sekundu.

Obecně platí, že vyšší vzorkovací frekvence znamená vyšší kvalitu zvukového záznamu. Formát Hi-Res Audio má vzorkovací frekvenci 96 kHz nebo vyšší a bitovou hloubku minimálně 24 bitů.

SBC

Standardní zvukový kodek pro přenos digitálního zvuku prostřednictvím připojení Bluetooth. Vzhledem k tomu, že je kodek SBC konstruován tak, aby upřednostňoval efektivní využívání šířky pásma nad kvalitou zvuku, není ideální pro přenos vysoce kvalitního zvuku. Kodek Sony LDAC přenáší v porovnání s kodekem SBC třikrát více dat a umožňuje tak přenášet pomocí připojení Bluetooth vysoce kvalitní zvuk.

Subwoofer

V systémech prostorového zvuku 5.1k a 7.1k je označován jako subwoofer reproduktor, který produkuje pouze nízkofrekvenční zvuky nebo zvuky ze samostatného kanálu LFE. Protože náš sluch není schopen snadno rozpoznat, z jakého směru přicházejí nízkofrekvenční zvuky, lze subwoofer umístit na libovolné místo v místnosti.

Protože jsou veškeré nízké frekvence odesílány na subwoofer, ostatní reproduktory mohou být menší – celý systém tak zabere méně prostoru.

Prostorový zvuk

Systémy prostorového zvuku („surround“) 5.1k a 7.1k jsou systémy odesílající různé samostatné zvukové kanály na reproduktory rozmístěné okolo posluchače a poskytují tak bohatší poslechový zážitek. Označení .1 značí použití subwooferu jako doplňkového reproduktoru pro nízké frekvence.

Zvýšení rozlišení

Pokud je přehráván digitální zvuk zaznamenaný ve ztrátovém formátu, je někdy možné vyplnit některé „mezery“ v originálním zvuku matematickým odhadem původní informace. Tento systém se nazývá „zvýšení rozlišení“ a je schopen zlepšit kvalitu zvuku u záznamů s nízkou kvalitou a přiblížit je tak vysoce kvalitnímu zvuku.

Unikátní algoritmus Sony DSEE HX zvyšuje rozlišení existujících zdrojů zvuku do blízkosti kvality Hi-Resolution Audio.