- Evolución de la codificación del sonido analógico
- Formatos de sonido envolvente
- Dolby
- DTS
- DTS
FORMATOS DE AUDIO PARA EL CINE EN CASA
Cuando apareció el sonido estereofónico, supuso un cambio revolucionario al permitir integrar dos canales o fuentes de audio en el mismo soporte analógico. Actualmente se ha superado la limitación de los dos canales, si bien no se ha generalizado estas tecnologías, por lo que aun hoy, la mayoría de los reproductores siguen siendo solo estereofónicos.
Mono: sonido analógico de 1 canal, usado de forma básica para reproducir cualquier sonido. Se usa en la radio (onda media y onda corta). A pesar de ser un formato arcaico es utilizado aún en los DVD de directores como Woody Allen.
Estéreo: sonido analógico de 2 canales (izquierdo y derecho). Formato estándar en todos los reproductores de audio actuales y emisiones de radio en frecuencia FM. Empleado sobre todo en películas independientes y en las que no hay un gran alarde de efectos sonoros
Surround: también llamado sonido envolvente permite tener la sensación espacial con un tercer canal que se filtra de los dos únicos canales reales (izquierda y derecha). Dolby 3, Dolby Prologic, Dolby Surround (tres canales frontales: derecho, central e izquierdo, y uno mono para los traseros: derecho e izquierdo), son marcas registradas de laboratorios Dolby que reproducen este tipo de sonido analógico creando una sensación espacial con hasta 5 altavoces (pero solo 4 canales de audio). El sistema Pro Logic proyecta el diálogo directamente desde la parte central, mientras la música y los efectos preceden de la parte frontal y posterior, lo que produce un entorno sonoro sumamente envolvente. Estos formatos son más sofisticados pero que no reproducen por completo la experiencia sonora de la sala de cine
Los sistemas de Cine en Casar son las versiones domésticas de los sistemas de reproducción sonora existentes para las salas de cine. Durante muchos años el sistema más empleado en el cine fue el Dolby Stereo, que dio lugar a la versión doméstica conocida como Dolby Surround. Posteriormente se mejoró el sistema doméstico de decodificación y se le llamó Dolby Surround Pro-Logic. Este sistema, que es el más extendido en la actualidad, tiene tres canales frontales y un único canal de surround que se reproduce mediante dos altavoces (los dos reproducen la misma señal). Recientemente Dolby ha presentado una versión mejorada llamada Pro Logic II.
La revolución de los sistemas digitales llegó también al cine. Dolby creó el Dolby Digital (o AC-3) y surgieron nuevos competidores como el DTS, el SDDS de Sony y otros con menor implantación. El SDDS permite hasta 7 más 1 canal (7.1) canales de audio. Es un formato para uso de las salas de cines profesionales y no hay implantación en el mercado doméstico.
De todos estos sistemas para cine, los dos primeros, Dolby Digital y DTS, tienen su correspondiente versión doméstica para sistemas Home Theater de alta calidad. Ambos sistemas tienen tres canales frontales (L, C, R) y dos canales de surround independientes de alta calidad que se reproducen mediante dos altavoces (aquí cada altavoz reproduce una señal diferente). Estos sistemas también incorporan un canal de efectos de baja frecuencia (LFE) que se reproducen mediante un subwoofer (como ya hemos indicado)
La última innovación, fruto de la colaboración de Dolby y THX, es la incorporación de un canal central de surround. Es el nuevo Dolby Digital Surround-EX.
El THX no es un sistema de sonido envolvente, sino un conjunto de normas técnicas que se deben aplicar tanto a los sistemas de reproducción, como al diseño acústico y electroacústico de un cine para obtener la certificación de Lucasfilm THX.
Existen dos tipos de certificación según sea la
calidad del equipo: THX Ultra, para los mejores equipos, y THX Select para equipos de gama
media-alta.
Hay que destacar que en las instalaciones THX los altavoces de surround han de ser de tipo
dipolar.
Vamos a relatar la evolución que han ido siguiendo los sistemas Dolby a lo largo del tiempo:
Dolby Laboratories nació en Londres en 1965 con el objetivo de mejorar la calidad de los sistemas de sonido existentes en el momento. Empezando por el Dolby A NR (A-Type Noise Reduction - Reducción de Ruido del tipo A) se dedicó a reducir el ruido de los cabezales lectores y grabadores de cintas magnéticas en sistemas analógicos profesionales, y más tarde se implantó en los cines.
A éste le siguió el Dolby B NR 
dirigido a los lectores domésticos de MCs
(Magnetic Cassettes). Todos los estudios de grabación de Londres lo incorporaban para
1969, siendo distribuido por Europa, Japón, Australia y EE.UU. y consiguiendo un gran
éxito (tal que incluso en nuestros días se utiliza).
En 1970 el Dolby A se implanta por primera vez en el cine, con Jane Eyre; en 1972 se amplía para sonido estéreo con la película Lisztomania y se utiliza el Dolby B en emisiones de radio de Nueva York.
En 1977 se estrena Star Wars (que consigue el
Oscar al mejor sonido) en 46 salas equipadas con Dolby Stereo 
y consolida el éxito del formato, creado un año antes. Superman,
filme en Dolby A bicanal (estéreo) se estrena en 200 cines con este sistema de sonido.
En 1979 se introduce el Dolby B en los vídeos VHS y Apocalypse Now, el primer filme en 70 mm con Dolby Stereo, se estrena en 15 salas equipadas.
La extensión Dolby HX 
para la grabación de cassettes se implanta en algunas platinas profesionales.
En 1980 nace el Dolby C NR 
para cadenas musicales, que no conoce el éxito debido al gran
éxito de su antecesor, el Dolby B, que un año después se instala en un walkman.
Tras el fracaso del C NR, Dolby hace un último
intento para popularizar un sistema superior al B NR, el Dolby S NR 
, que también fracasa.
En 1982 se fabrica la primera duplicadora a doble
velocidad con Dolby HX, el mismo año que nace el Dolby Surround 
, primera versión doméstica del Dolby Stereo
SR. Con el sistema Dolby Surround existe la posibilidad de crear todo un nuevo mundo
sonoro: dos altavoces delanteros (valen los altavoces del equipo Hi-Fi) más uno central
(no imprescindible) y dos altavoces traseros que pueden ser pequeños y de precio
asequible. Todos alimentados por un amplificador con decodificador (muchos amplificadores
actuales ya lo llevan incorporado), o un decodificador adicional si ya dispone de un buen
equipo HiFi, o incluso un televisor o un vídeo con este sistema incorporado. La señal
surround va codificada en la señal estéreo, y es el equipo doméstico el que se encarga
de decodificar la señal.
Si reproducimos la señal sobre dos altavoces estero convencionales, los dos canales Dolby Surround sonaran como cualquier grabación estero, pero si nuestro sistema de Cine en Casa incluye un decodificador Dolby, los dos canales se separan en cuatro durante la escucha.
Casi todas las cintas VHS, LaserDisc y muchos programas de TV se codifican con Dolby Surround. En Estado Unidos y en Europa hay muchos programas que se emiten con sonido Dolby Surround, desde grandes eventos como la final de la Copa de Europa de Fútbol o la ceremonia de entrega de los premios Grammy o en series.
Un problema de Dolby Surround es que el canal surround es monoaural. Esto significa que la misma señal alimenta tanto a los altavoces traseros izquierdo y derecho; por tanto, no hay forma de llevar el sonido al lado izquierdo y derecho. De esta forma, no parece alcanzarse el objetivo de los "altavoces envolventes" pues el sonido se centrará en nuestra cabeza.
En 1984 se introduce el Dolby Soundlink AC-1 (Audio Coding 1) para emisiones digitales de televisión por satélite y por cable.
En 1986 nace el formato óptico en cinta Dolby SR
(Spectral Recording) 
, o simplemente
conocido como 
(logotipo presente en los
sistemas analógicos de Dolby).
En 1987 se estrena la primera película en Dolby
Stereo SR, Robocop, y este mismo año se mejora el Dolby Stereo y aparece su nueva
versión doméstica, el famoso y rentable Dolby Surround ProLogic (opera en el
mundo analógico) 
. En la actualidad, los
decodificadores Dolby Surround Pro-Logic se han incorporado a diversos productos
destinados al consumo particular, entre los que se incluyen: amplificadores audiovisuales,
aparatos de televisión, sistemas "midi" y receptores de satélite. Funciona con
cuatro canales que van codificados en una pista de audio estéreo. La circuitería Dolby
Pro-Logic posiciona con precisión las fuentes de sonido tridimensional. Lo hace así
detectando y realzando la señal dominante en cualquier momento y redistribuyendo las
señales no dominantes. Este campo sonoro se crea a través de cuatro canales, que se
denominan de la siguiente forma: izquierdo, central, derecho y Surround (Envolvente).
También puede añadirse un Subwoofer al sistema que reproducirá las frecuencias más
bajas correspondientes a los canales izquierdo, derecho frontales. Un concepto erróneo
común es que los distintos canales, sobretodo el Surround, deberían oírse en todo
momento. Éste no es precisamente el caso. Durante una gran parte del tiempo, el canal
central será el que domine con los diálogos, mientras que los canales izquierdo, derecho
y Surround serán los que contengan la ambientación y la música correspondiente a la
escena. En los largometrajes de aventuras en los que predomina la acción, la
ambientación global, por lo general, se hará más palpable que en un drama o un
documental, en los que el diálogo puede constituir la parte más importante de la
historia.
El Dolby Surround Pro-Logic proporciona un mejor separación de señal que el Dolby Surround, con una salida de Canal Central auténtica para mejorar la localización de sonidos en pantalla y permitir un área más amplia de escucha / visión.
En 1989 aparecen los codecs Dolby AC-2, más tarde implementados en televisores digitales.
En 1991 se crea el Dolby Digital 
y se estrena con la película Stalingrado.
En 1992 se utilizan en los Juegos Olímpicos de Barcelona amplificadores y reductores de ruido de Dolby.
1993: emisiones digitales de HDTV para EE.UU. con AC-3.
1995: primeros prototipos de DVD incorporando sonido Dolby Digital y plena utilización del sistema para los LaserDisc. Durante este año, productoras como 20th Century Fox, Paramount, Warner Brothers o MGM/UA (Metro Goldwyn Mayer / United Artists) anuncian que todas sus futuras producciones incorporaran sonido Dolby Digital 5.1. El canal ".1" se refiere al canal LFE Este sistema que supera con creces al Dolby Surround y es claramente el standard y la referencia en el Cine en Casa. Como su nombre indica, es un formato digital (almacena "1" y "0" en la pista de sonido) y; por tanto, sólo es posible en formatos que puedan soportar información digital como, por ejemplo, el LaserDisc y el DVD pero no en cintas VHS. El sistema se basa en cinco canales discretos independientes (de esta forma hay un sentido más claro de dirección y una mejor localización de efectos sonoros y del diálogo), que son izquierdo, central, derecho, surround izquierdo y surround derecho, y un sexto canal de efectos de baja frecuencia que es el utilizado por el subwoofer un altavoz especial para bajos que suele ir colocado debajo de la pantalla del televisor Casi todas las ediciones más cuidadas de películas en DVD emplean este sistema; además, actualmente hay más de 800 salas Dolby Digital por todo el mundo que tienen los recursos para exhibir películas Dolby Digital. En los Cines en Casa este subwoofer también puede reproducir los bajos de los otros canales.
1996: Dolby y Microsoft firman acuerdos para introducir sonido Surround en la informática. Primeros lectores de DVD a la venta.
1997: primer DVD con una pista no inglesa en Dolby
Digital 5.1. Primer codificador de Dolby Digital por software, de Intel. Introducción de
los sistemas Virtual Dolby Surround 
y
Virtual Dolby Digital 
. , que intentan
imitar los dos formatos originales sólo con dos altavoces.
1998: Dolby Laboratories acepta encargarse de la distribución del MLP (Meridian Lossless Packing)
diseñado por
Meridian Audio, para su implantación en DVD-Audio. Creación del Dolby Digital
Surround EX 
codesarrollado por
LucasFilm Ltd (nuevo formato para la codificación de bandas sonoras). Anunciado el nuevo
sistema Dolby Headphone.
1999: primera película en Dolby Digital Surround EX: Star Wars: Episode I. The Phantom Menace.
Se construye sobre el actual formato de sonido envolvente digital de 5.1 canales estándar, incorporando un tercer canal de sonido envolvente (denominado surround central) destinado a ser reproducido por cajas acústicas ubicadas en la parte posterior - es decir en la pared trasera- de la sala cinematográfica. Estamos ante un formato de 7 canales (6.1). Con el sonido del surround central junto con el surround izquierdo y surround derecho más los canales izquierdo, central y derecho frontales se logra ahora si proyectar un efecto de sonido en el cine en cualquier punto en los 360° Todo cine equipado para reproducir el formato Dolby Digital podrá leer filmes con este nuevo formato, pero solo puede extraer el tercer canal extra de surround si cuenta con el nuevo adaptador Dolby SA10 instalado en su equipo.
Los cines certificados THX proveen el ambiente ideal para reproducir el Dolby Digital
2000: Creado el nuevo sistema para auriculares Dolby
Headphone 
. Programa de creación para el
AAC (Advanced Audio Coding) 
, sucesor del
MP3 y de más calidad. Anunciado el nuevo sistema analogico-digital surround para casa: Dolby
Surround ProLogic II 
.
No es sólo una pequeña mejora sobre su predecesor. Este nuevo sistema es capaz de hacer lo que Pro Logic hacía y mucho más. Se trata de un sistema basado en codificación-decodificación por matriz 6:2:6, lo que significa que contiene hasta 6 canales (principales izquierdo, central y derecho y envolventes izquierdo, central y derecho) codificados en sólo 2. El Dolby Surround Prologic II supone un avance dentro del sonido multicanal analógico, aunque no consigue la espectacularidad ni la calidad de sistemas digitales como el AC-3. Por otra parte nos permite disfrutar de películas (o retransmisiones de TV) codificadas en Dolby Prologic tradicional como si fuesen 5.1, y ahí es donde está realmente la mejora.
DTS o Digital Theater Systems utiliza un formato de 6 canales discretos de sonido (formato 5.1. aunque si se le añaden 2 altavoces puede funcionar como un sistema 7.1.) los cuales son: surround izquierdo, izquierdo, central, derecho, surround derecho y el subwoofer. Introducido en 1993 en la película de Spielberg (que es co-desarrollador) "Jurasic Park".
DTS usa componentes de computadora típicos, dispositivos de CD-ROM y software para mantener los altos costes competitivos. Ya que posee requerimientos de sonido poco severos puede ser instalado en cines donde SDDS y SRD no podrían.
El sonido de estas películas viene en discos compactos. DTS imprime una pista de código de tiempo en el negativo de la película para así sincronizar el CD-ROM con la película. Cada CD puede contener hasta 100 minutos de sonido digital. Es el único formato de sonido el cual no codifica el sonido directamente en el negativo de la película. Aquí se le ve una ventaja, ya que si pasan algunos cuadros rayados en la imagen, o cortes, en el sonido no se notara el defecto.
Es la competencia a Dolby Digital, y según los expertos, al tener un ratio de compresión digital menor que el DD permite mayor calidad de audio, si bien requiere de mayor espacio en el soporte, lo que dificulta su uso. Quizás esta sea la razón que justifica los pocos títulos existentes en el mercado doméstico, especialmente en el europeo, que no hay.
Para nuestro cine en casa necesitamos que nuestro lector de DVD y el decodificador de nuestro sistema de audio estén preparados para reproducir este formato.
Por otro lado, están apareciendo grabaciones musicales en CD en formato DTS (solo en el mercado americano, por ahora) que permiten disfrutar del sonido multicanal.
DOLBY DIGITAL Y DTS EN DETALLE
En este apartado vamos a tratar más profundamente estos los dos formatos que están triunfando en el Cine en Casa.
Introducción a Dolby Digital
Como ya sabemos es de los formatos digitales más actuales y con mayor software existente en el mercado, ofrece 5.1 canales; todos ellos reproducen una gama de 20 a 20.000 Hz (que es el intervalo de frecuencia que nuestro oído detecta). Sin embrago, los canales surround de Dolby Pro-Logic no llevan información por debajo de 100 Hz ni por encima de 7000 Hz. Además, el sistema puede proporcionar un canal subwoofer opcional, independiente. A pesar de que los cinco canales proporcionan un ancho total de banda que abarca todo el espectro audible, se añade un canal para los efectos sonoros de Baja Frecuencia para aquellos aficionados que exigen sonidos graves particularmente poderosos.
Influenciados por la necesidad de un formato estandarizado para el sistema HDTV en Estados Unidos, Dolby se planteó varias opciones para implementar el sonido multicanal.Inquemos que en los CD's y LaserDiscs, se emplea audio digital en formato PCM (Pulse Code Modulation).En esta codificación muestrea la onda analógica de 16 bits 44100 veces por segundo (fs=44.1 KHz), consiguiéndose una gama dinámica de 96 dB. Sin embargo, este proceso crea una cantidad inmensa de datos que es excesiva para los sistemas multicanal. De este modo debe utilizarse una forma de reducción de datos para reducir la cantidad total de información sin degradar la calidad del sonido. Fue en ese momento cuando AC-3, que más tarde sería Dolby Digital, fue concebido como un sistema codificado multicanal.
Para almacenar 5.1 canales separados de información, una forma de reducir la cantidad resultante de bits podría ser reduciendo el número de bits de cuantización (es decir, de 16 bits a 10 bits), pero esto implica un aumento del nivel de ruido del sistema y una reducción de la gama dinámica. Esto se debe a que una resolución de 10 bits reduce la precisión general de cada muestra. En lugar de ello, el sistema Digital Dolby AC-3 varia la velocidad de transmisión de forma instantánea en función de la frecuencia, para controlar la resolución general de la banda sonora. Con la utilización de algoritmos complejos, calcula la distribución óptima de los bits sin ninguna degradación audible del sonido.
La compresión digital produce de forma inherente más ruido que la transmisión de datos sin compresión: "cuanto menos son los bits utilizados para describir una señal de audio, mayor es el ruido". Por esto, el sistema Dolby Digital AC-3 compensa esta reducción de información de dos modos, por filtrado digital y por enmascaramiento. Un sistema perceptivo como el Dolby Digital es una forma muy selectiva y poderosa de reducir el ruido.
Dolby Digital incorpora un aspecto, llamado normalización de diálogo, diseñado para mantener un consistente canal central con volumen desde todas las fuentes de Dolby Digital. El sistema de normalización de diálogo asegura que el promedio de volumen del canal central esté siempre entre los 25 y 30 dBFS (decibelios por encima del máximo), a pesar de la fuente.
Cada pista Dolby Digital contiene información de loudness de tal modo que el receptor puede ajustar el volumen automáticamente, bajándolo por ejemplo en un anuncio comercial alto (Por supuesto, los fabricantes de anuncios comerciales pueden engañar y fijar un nivel artificialmente bajo, causando que tu receptor incremente el volumen durante el anuncio). Como vemos, si el diálogo es grabado a un volumen más alto, Dolby Digital atenúa automáticamente el volumen de todos los canales a un nivel al cual el canal central normaliza la salida del diálogo (normalmente 31 dBFS para Dolby Digital en DVD). En la mayoría de las películas el canal central está registrado a 27 dBFS, lo que resulta una bajada de 4 dB en todos los canales cuando se usa una normalización de dialogo de 31 dBFS. Conectar o desconectar el DN en tu receptor no tiene efectos en el margen dinámico o la calidad de sonido, su efecto no es más diferente que subir o bajar el volumen.
El filtrado digital tiene lugar en las primeras etapas del proceso, la información es fragmentada en 256 bandas de frecuencia. Pasando la información de audio a través de una serie de filtros paso banda para cada uno de los cinco canales, se suprime la mayor parte del ruido al limitar la respuesta de frecuencia.
En la etapa de salida, el enmascaramiento se produce en la mayoría de sistemas analógicos de reducción de ruido desarrollados por Dolby, y tienen una amplia aceptación en la industria electrónica. Los estándares Dolby Digital AC-3 tienen 256 bandas independientes con filtros paso banda de 12 dB por octava. Estos filtros no son lo suficientemente pronunciados para reducir totalmente el ruido residual que se crea con una velocidad de bits tan baja; por ello; Dolby utiliza, conjuntamente, técnicas de enmascaramiento para reducir el ruido audible.
Una de las características más importantes del Dolby Digital para uso doméstico es el control de la gama dinámica. Una banda sonora en su original formato tiene una gama dinámica demasiado ancha cuando se reproduce en casa. Esto es por lo que la mayoría de las bandas sonoras convencionales se comprimen, excepción de los discos certificados THX; éstos son más altos en gana dinámica cuando son gobernados según la banda sonora a una más alta calidad.
En el caso de Dolby Digital, la banda sonora se transfiere en su dinamismo original y se comprime por el decodificador del reproductor. El dato de información sobre si el sonido debiera ser comprimido o no se incluye dentro del dato del Dolby Digital cuando se codifica. También es posible vencer la compresión en la reproducción. La compresión es útil cuando se esté visualizando una película por la noche porque reduce la gama dinámica(reduce la diferencia entre sonidos altos y bajos) y, por consiguiente, añade confort en la escucha y también reduce la molestia a otras personas del entorno. Esta característica se denomina dynamic range compression (DRC), a menudo llamado midnight mode.
Funcionamiento de Dolby Digital
El codificador de audio digital usado en CDs (16 bit PCM) produce un total de 96 dB desde el sonido más fuerte al ruido. Esto se ha logrado tomando 16 bits muestreados a 44100 veces por segundo para cada canal, una cantidad de datos a menudo demasiado grande para almacenar o transmitir económicamente, especialmente cuando se requieren canales múltiples.
Debido a esto, se han desarrollado nuevos formato de codificación de audio digital para permitir el uso de un porcentaje de datos inferior con un mínimo de degradación percibida de calidad de sonido. Dolby Digital es el primer codificador diseñado específicamente para codificar audio digital multicanal.
Dolby trabaja para disminuir el ruido cuando ninguna señal de audio está presente, mientras otras veces permite que las señales de audio fuertes cubran o enmascaren el ruido presente. Así aprovecha la ventaja del fenómeno psicoacústico conocido como auditorio.
El Dolby Digital se ha diseñado para sacar la máxima ventaja al enmascaramiento del sistema auditivo humano. Divide el espectro de audio de cada canal en las bandas estrechas de frecuencia de tamaños diferentes optimizados con respecto a la frecuencia del oído humano. Este hecho posibilita filtrar severamente el ruido del código, que es forzado a que permanezca muy próximo a la frecuencia de la señal de audio que está siendo codificada. La calidad de sonido de la señal original puede subjetivamente conservarse. Un modelo incorporado de enmascaramiento auditivo permite al codificador alterar su selección de frecuencia para asegurar que un número suficiente de bits se usan para describir la señal de audio en cada banda, así se asegura que el ruido se enmascara totalmente.
El modelo sofisticado de enmascaramiento de Dolby Digital y el arreglo de la colección de bits son los factores claves en la eficiencia extraordinaria del espectro.
Además, donde otro sistema de codificación ha usado considerables datos para llevar instrucciones a sus decodificadores, el Dolby Digital puede usar proporcionalmente más de los datos trasmitidos para representar audio, que significa calidad de sonido más alta.
Técnicamente hablando, Dolby Digital puede procesar por lo menos 20 bits dinámicos de la señal de audio digital sobre un rango de frecuencia de 20 Hz a 20 KHz Los efectos del canal bajo abarca de 20 a 120 Hz.
Soporta unas frecuencias de muestreo de 32, 44.1, y 48 KHz. El porcentaje de datos varía entre 32 Kbps para un único canal mono hasta 640 Kbps, cubriendo un rango amplio de requerimientos. Las aplicaciones típicas incluyen 384 Kbps para formatos de canales 5.1 de Dolby Surround Digital y 192 Kbps para dos canales de distribución de audio estéreo (con o sin codificación surround).
Introducción a DTS
DTS (Digital Theater System u ,oficialmente, DTS Digital Surround) es un moderno sistema de codificación/decodificación de audio que proporciona seis canales de sonido (5.1) de máxima calidad y un audio de 20-bits.
En el proceso de codificación, el algoritmo DTS codifica la información correspondiente a los seis canales de audio de 20 bits. Durante la reproducción, el decodificador de DTS reconstruye los seis canales originales de audio a 20 bits. Cada uno de esos seis canales (individualmente) ofrece un sonido notablemente superior al que podemos escuchar en cualquier Compact Disc musical.
Cabe destacar que el sistema DTS no se incluye en todos los reproductores de DVD. Fabricantes como Sony, Panasonic, Pioneer y RCA son los que están incluyendo recientemente el sistema DTS en sus últimos modelos de reproductores. Reproductores como el Sony DVP-S7700 incluyen salidas de audio tanto para Dolby Digital como para DTS. DTS es un sistema de primera calidad que otorga audio digital multicanal a las películas, el audio de la película viene completamente independiente en un gran CD-ROM.
El proceso DTS digital es capaz de llevar exactamente lo mismo que fue grabado en los estudios cinematográficos a los cines y a nuestros hogares.
La operación de DTS es totalmente automática y es a prueba de fallos. A diferencia del Dolby Digital, que dispone de la pista de sonido en la misma cinta del film, el DTS lee el código de tiempo de la película y reproduce el sonido correcto para cada cuadro de la filmación, este sistema compara el código de tiempo de la cinta con un código especial diseñado por DTS que está contenido en el CD-ROM para así asegurar que se esta reproduciendo la pista correcta para la imagen que se muestra. Este sistema permite que las películas se graben en una sola versión, ya que no llevan la pista de sonido en la cinta, sino en un CD separado que puede llevar cualquier idioma.
DTS no esta relacionado con Dolby, la codificación multicanal es distinta con un ancho de banda mucho mayor, por lo tanto mayor información y definición. Los DVD que usan sistema DTS 5.1 surround necesitan un decodificador DTS para poder disfrutar de este gran sistema de audio digital.
Si bien es cierto que la cantidad de DVDs grabados con DTS es muy reducido, también es verdad que estudios como Universal y DreamWorks SKG están comprometidos a lanzar todos sus DVDs tanto en Dolby Digital como en DTS, lo que le asegura un futuro estable. Si no es probable que el DTS logre desbancar al Dolby Digital como el sistema básico del DVD, su mejor banda de frecuencias lo convertirán en el sistema ideal para el DVD-Audio.
Objetivos globales del diseño
El algoritmo de compresión de ondas Acústica Coherente DTS se diseñó con el objetivo primario de mejorar la calidad de reproducción audio en el hogar. Los consumidores se beneficiarían de grabaciones más precisas que utilizarían una gama más amplia de frecuencias de audio, reproducidas con más altavoces.
Secundariamente se intentó que la tecnología fuera usada en varias aplicaciones, en áreas tanto profesionales como personales, y que la decodificación fuese relativamente simple para el usuario. Esto requirió que el algoritmo tuviera en cuenta varios aspectos subordinados al uso en el estudio y en el hogar, y opera flexiblemente dentro de una estructura de código basada en un complejo e inteligente codificador y un simple decodificador.
La clave para mejorar la calidad de reproducción es la mayor eficiencia en la grabación, realizable a través de modernas técnicas de reducción de datos.
Codificación ‘linear PCM’
Históricamente, los reproductores de audio digitales, tal como CD y DAT han usado codificación linear PCM para almacenar la música.
En estas aplicaciones, los datos lineales PCM se almacenan en un formato simple y rígido. Se fijan el tamaño y el porcentaje de muestreo, y los datos se leen desde los medios digitales a un valor fijo. Esta simple estrategia de codificación ha sido muy exitosa, y el CD-audio ha llegado a ser el preferido por el consumidor en cuanto a calidad de audio. Sin embargo, se equipara pobremente a los requerimientos particulares del sistema auditivo humano. Esta ineficacia no limita necesariamente la calidad de audio de los sistemas basados en linear PCM, pero ocasiona excesiva la cantidad de datos que se requieren para representar los formatos de audio de alta calidad como DVD–Audio.
El formato linear PCM ha sido un impedimento en la mejora de la fidelidad de audio, tanto en aplicaciones de transmisión como de almacenar. Linear PCM es ideal para codificar a gran escala (capacidad de representar la magnitud completa), señales planas en el espectro, tales como ruido blanco. Sin embargo, la mayoría de la música no está a gran escala, y el espectro oscila entre bajas y altas frecuencias, se demuestra que linear PCM es objetivamente un método ineficiente para codificar música.
EL oído humano es cada vez más insensible a frecuencias altas, y así el codificar con linear PCM componentes de audio con amplitudes pequeñas a altas frecuencias es irrelevante, pues no puede oírse (observar siguiente figura).
Codificación Acústica Coherente
Estas ineficacias objetivas y de percepción, inherentes en codificación de audio linear PCM, pueden ser reducidas usando una codificación más flexible considerando las características subyacentes de las señales de audio y la audición humana.
El enfoque adoptado por DTS busca aumentar al máximo la calidad de codificación de audio dentro de las limitaciones de los datos. No explota las redundancias objetivas y subjetivas en la señal para reducir costes de almacenamiento, pero, en principio, permiten señales de audio más precisas que linear PCM, con similares porcentaje de bits.
Por sustituir a linear PCM con una metodología de codificación más eficiente, DTS ha sido capaz de mejorar la calidad de reproducción de audio digital en el hogar.
En la práctica, más bien que operando con un único bit, el algoritmo de codificación opera sobre una continuación de bits, permitiendo al codificador de audio variar desde la calidad doblada a muy bajo porcentaje de bits, para dominar la calidad más alta del porcentaje de bits. Esta flexibilidad es otro aspecto clave de diseño de Acústica Coherente.
La Acústica Coherente es un modo perceptivo perfeccionado, codificador de audio que diferencia sub-bandas, usa una variedad de técnicas de compresión de audio. Mostramos los bloques funcionales principales involucrados en la codificación y decodificación del canal de audio. Según toda la filosofía del diseño, la complejidad del sistema de codificación es mayor que la del codificador. En teoría, el diseño permite al algoritmo de compresión ser de complejidad ilimitada para evolucionar a través del tiempo y poder incluir totalmente nuevos métodos de análisis audio. El decodificador es simple en comparación al codificador, el algoritmo de decodificación es controlado por instrucciones incrustadas en la cadena de bits del codificador.
Codificador
Diagrama de bloques del codificador de Acústica Coherente
En la primera etapa del proceso de codificación, un banco de filtros "polyphase" se reparten en cada canal, la señal fuente linear PCM de 24 bits por banda completa, se introduce dentro de un número de sub-bandas. Cada señal de la sub-banda todavía contiene datos de audio linear PCM, pero tienen una anchura de banda restringida. La anchura de banda y número de las sub-bandas creado depende de la anchura de banda de la señal fuente, pero en general, el espectro de audio se divide en 32 sub-bandas uniformes.
Análisis psicoacústicos y transitorios se desempeñan sobre la señal original linear PCM para determinar perceptualmente información irrelevante. La combinación del código restante con el modelado psicoacústico enmascarando los umbrales de ruido, es altamente eficiente (se ha reducido el porcentaje de bits). Como el porcentaje de bits sube, la dependencia del modelado psicoacústico se reduce constantemente, asegurando que la fidelidad de la señal aumenta proporcionalmente con el porcentaje de bits.
La rutina global del bit de dirección es la responsable de distribuir los bits de código sobre todas las bandas codificadas a través de todos los canales de audio.
La etapa final del decodificador es el multiplexor de datos, que recibe datos de audio codificados desde cada proceso ADPCM.(Codificación diferencial adaptada: efectúa la compresión real de los datos) El multiplexor empaqueta los datos de audio desde todas las sub-bandas de todos los canales de audio, junto con cualquier información adicional optativa, en la sintaxis especificada de datos de la cadena de bits de audio codificados. La información de sincronización se agrega a esta etapa para permitir reconocer la cadena de bits decodificados.
Decodificador
Diagrama de bloques del decodificador de Acústica Coherente
Después de la sincronización, la primera etapa del decodificador es desempaquetar la cadena de bits de audio codificados, detectar y, si es necesario, corregir errores de datos en la cadena de bits, y finalmente demultiplexar los datos dentro de la sub-banda individual de cada canal de audio.
La segunda etapa invierte las señales diferentes en la sub-banda a señales PCM, siguiendo instrucciones en la información transmitida para cada sub-banda. A partir de las señales de cada sub-banda se reconstruye la banda completa de las señales PCM para cada canal haciendo un filtrado. El decodificador también incluye una función DSP , que puede ser programado por el usuario.
La velocidad de los datos es de 64 Kbps a 1536 Kbps, con velocidades típicas de 768 y 1536 Kbps para 5.1. canales y 384 o 769 para 2 canales. El formato DTS Acústica Coherente soporta hasta 4096 Kbps de velocidad de datos variable para compresión de bajas perdidas, aunque esta no esta soportada por el DVD. El DVD incluso no soporta velocidades de muestreo diferentes de 48 KHz
A diferencia del esquema de compresión de datos convencional, que permite la recuperación del 100 % de los datos almacenados a descifrar, el esquema de pérdida de compresión desecha algunos datos, los cuales no se pueden recobrar.
Estos sistemas de codificación perceptual utilizan una técnica llamada enmascaramiento acústico. El enmascaramiento acústico explota nuestra inhabilidad para detectar sonidos discretos mientras unos más fuertes se producen a una frecuencia similar. Los sonidos más fuertes generan un enmascaramiento del ruido. Hemos de tener presente que las frecuencias por encima de los sonidos más fuertes se enmascaran más fácilmente que las que están por debajo. Como nosotros no podemos oír estos sonidos más discretos, podemos quitarlos de la señal original sin que haya una diferencia para el que escucha.
Dolby Digital y DTS son capaces de usar frecuencias de muestreo de 32,44.1 o 48 KHz (DTS funciona hasta 192 KHz). DTS y Dolby Digital son capaces de operar a 24 bits de resolución, pero actualmente opera a 20 bit de resolución, permitiendo un rango dinámico de aproximadamente 120 dB. Teóricamente, 24 bits de resolución permiten un rango dinámico de 144 dB, que aunque más alta, podría ser virtualmente indistinguible de la de 120 dB bajo condiciones reales. Para todos los propósitos prácticos, Dolby Digital y DTS Digital Surround operan cerca de 20 de bits de resolución y cerca de 20 bits de rango de dinámico (120 dB). Se cree generalmente que los 120 dB de margen dinámico de los 20 bits combinados con una respuesta en frecuencia de alrededor de 22.000 Hz desde un muestreo a 48 KHz es adecuado para una reproducción de sonido en alta fidelidad. Sin embargo, algunos bits adicionales y mayores velocidades de muestreo son útiles para el trabajo en estudio, configuración de ruido, procesado digital avanzado y reproducción de campo sonoro tridimensional.
Dolby Digital y DTS Digital Surround tienen objetivo de diseño completamente diferentes. DTS se diseñó para ofrecer múltiples canales con resolución de audio más alta que los CDs dentro de las limitaciones de anchura de banda del sistema de Compact Disc, usando una combinación de señales de codificación redundantes (ADPCM) para reducir el ancho de banda y codificación perceptual para incrementar la percepción de resolución de la señal codificada. La compresión con DTS se realiza mediante el uso de sub-bandas ADPCM de compresión, mientras la compresión con Dolby Digital es el resultado de una codificación psicoacústica agresiva y un bit de dirección adaptable.
El sistema auditivo humano es capaz de detectar sonidos entre 20 Hz y 20 KHz, pero a altas y bajas frecuencias, el oído humano llega a ser progresivamente menos sensible. Dolby Digital y DTS explotan esta insensibilidad a altas y bajas frecuencias para reducir sus requerimientos respectivos de anchura de banda. Ambos sistemas dividen el rango completo de audición en las sub-bandas.
El audio estándar linear PCM reproduce todas las frecuencias codificadas con los mismos detalles. Desgraciadamente, mucha de la alta resolución ofrecida por este sistema se derrocha en nuestros oídos insensibles. Como Dolby Digital y DTS codifican solo la información que nuestros oídos perciben, se puede reproducir alta calidad de audio con una fracción de la anchura de banda necesaria en sistemas de audio linear PCM. A diferencia de sistemas linear PCM, ni Dolby Digital ni DTS destina un número fijo de bits a cualquier canal. En su lugar, Dolby Digital y DTS alimentan las sub-bandas de los canales desde una colección de bits global. Como resultado, el número total de bits destinados a cualquier canal varía constantemente. Las sub-bandas contienen frecuencias a las que el oído humano es más sensible por lo que se destinan más bits que el oído es menos capaz de detectar. Las frecuencias individuales dentro de estas sub-bandas se destinan a datos que dependen de su relativa percepción cuando se comparan con frecuencia vecinas. Como el codificador DTS, el codificador Dolby Digital debe instruir también su decodificador para direccionar los bits en las sub-bandas, pero no necesita transmitir estas instrucciones con tanto detalle. El decodificador Dolby Digital ya incluye una copia básica del algoritmo de codificación. Como el decodificador ya sabe como los bits han sido direccionados por el codificador sólo necesita transmitir la información con las variaciones específicas del algoritmo interno de decodificación.
Como la sofisticación de DTS radica enteramente en su codificador, el decodificador es relativamente simple. A pesar del hecho de que el decodificador Dolby Digital contiene un núcleo fijo, el algoritmo AC-3, Dolby Digital también está basado en el codificador. En algunos receptores de A/V la circuitería que decodifica Dolby Digital puede ser programada de forma fácil para decodificar fuentes DTS.
Los defensores de DTS sostienen que es superior al sistema Dolby Digital porque usa un porcentaje de bits mayor y un esquema de compresión menos agresivo. Estos dos hechos son irrelevantes para determinar si DTS es mejor que Dolby Digital, ni implica una la calidad de sonido más alta. La calidad de ambos sistemas permanece o cae en la eficiencia de su comprensión respectiva y sistema de codificación perceptual. Ambos sistemas están basados en tecnologías completamente diferentes, y confían en la percepción humana, y no hay medios técnicos o científicos para determinar cual es mejor.
Lo primero que ha de que quedar claro es que THX no es competencia de Dolby Digital, DTS o Dolby Surround. THX puede ir con todos ellos ya que no se trata de un sistema de codificación de sonido sino de un conjunto de normas que hacen que la experiencia sonora de cualquier película sea tal como los mezcladores de sonido quisieron que fuera y que los espectadores la oyesen. Es por ello que un sistema de audio con certificación THX, es necesario que todos los componentes (altavoces, cableado, reproductor, amplificador y cinta) cumplan con las exigencias THX.
LucasFilm THX cubre tres programas diferentes: presentación comercial en salas de cine, hardware para cine en casa y software para cine en casa. Entendemos por hardware el amplificador, altavoces, televisor o videoproyector y reproductor de VHS, Laserdisc o DVD. Entendemos por software la película en sí, bien esté en formato DVD, VHS o LaserDisc.
Repaso Histórico
George Lucas, responsable de las trilogías de Star Wars e Indiana Jones, se dio cuenta de que en la mayoría de las salas de cine la calidad de sonido de las películas no era ni mucho menos lo que los ingenieros de sonido pretendían cuando las crearon.
Lucas contrató en 1980 a un ingeniero de sonido, Tomlinson Holman, para que desarrollara una serie de criterios para mejorar el sonido de las salas de cine. Este nuevo sistema se llamó THX en parte en honor a la primera película de George Lucas, "THX 1138" y además por la siglas de "Tomlinson Holman eXperiment".
La meta fue asegurar que sus películas, así como las de otros cineastas, fueran reproducidas con exactitud para los aficionados al cine, quienes consideran que el sonido es una parte importante para disfrutar una película.
Tres años más tarde, se desarrolló THX, y se instalaron sistemas THX en dos cines para el estreno del "Retorno del Jeidi". Hoy día, más de 2.000 cines y salas de copiado de todo el mundo cumplen con los requisitos de THX.
Lucasfilm comenzó la investigación del sistema de audio Home THX en 1986; le llevó cuatro años de trabajo hasta que pudo lanzar el Programa Home THX. Hoy, existen más de 45 fabricantes autorizados que producen componentes con Certificación THX para Cine en Casa
THX en salas de cine
A continuación indicamos una lista de los criterios que debe cumplir una sala para obtener la certificación:
| Los cines son certificados cada año para asegurar el mantenimiento de una
calidad óptima. Desgraciamente en ciudades como Valladolid o Palencia no disponemos de cines que estén certificados. Otras ciudades: listado de salas certificadas por THX en España
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Películas como Star Wars Episodio I exhiben la certificación THX. |
Componentes THX en casa
Como ya hemos reseñado antes, hay dos aspectos a vigilar: el hardware y el software.
Hardware
El hardware THX para Cine en Casa se divide en dos grupos: THX Select y THX Ultra. THX Select está diseñado para habitaciones pequeñas (hasta unos 60 m3) y THX Ultra para habitaciones mayores.
Al igual que para las salas de cine, el hardware tiene que ser evaluado y aprobado por LucasFilm. Los altavoces y subwoofers tienen que cumplir unas características de dispersión además de respuesta de frecuencia y especificaciones de distorsión
Los sistemas THX requieren que se usen altavoces traseros dipolares. Además el procesador THX usa las salidas de audio de los decodificadores Dolby Digital o Dolby ProLogic para adaptar la señal al entorno. Este procesador también se encarga de ajustar el timbre del sonido. Este equilibra la frecuencia de los canales traseros e intenta hacerla coincidir con la de los canales delanteros
El factor Surround EX
El último miembro de la familia THX es la pista de sonido mejorada de Dolby Digital y DTS 3/2.1 conocida como Surround EX. Surround EX es completamente compatible con Dolby Digital y DTS.
Un canal adicional conocido como surround trasero está codificado en los canales traseros derecho e izquierdo. Este canal se recupera usando una matriz similar a la de Dolby 3 Stereo.
Los altavoces surround traseros se colocan justo detrás del espectador entre los traseros izquierdo y derecho. THX recomienda que los cuatro altavoces sean dipolares.
Software
THX también certifica software de vídeo para el hogar a través del Programa THX Digital Mastering, asegurando que el software DVD, LaserDiscs y videcassettes VHS brinden la mejor calidad de imagen y sonido posible mediante el uso de la tecnología de THX patentada.
El programa "THX Digital Mastering" comenzó en 1983 con el lanzamiento de la trilogía de Star Wars en LaserDisc. La parte más importante del mastering THX es la señal de test de vídeo. Los ingenieros de LucasFilm sólo tienen la función de asesores en esta primera fase. Es muy importante que la imagen se vea tal como el director pretendía. La señal de test de vídeo permite la vigilancia constante del nivel de negro, de blanco, de croma, el ruido, la fase, la respuesta de frecuencia, etc., de la señal de vídeo a lo largo de las fases de reproducción.
La señal de sonido, sea Dolby Digital, Dolby Stereo, DTS o incluso mono, es constantemente evaluada con la ayuda de ingenieros para asegurar la consistencia y la precisión de las repuestas de frecuencia, la fase y el nivel.
