Historien om Dolby Digital (AC-3)

 

Den spæde start.....

Selvom de fleste folk opfatter stereo som 2 kanaler, så bestod Bell Laboratoriets første berømte eksperimenter med stereo i 1930'erne faktisk af 3 kanaler. Offentligheden hørte dog ikke stereo lyden før i starten af 1950'ernes i de biografer som benyttede 4 kanals stereo, ja faktisk benyttede de helt sofistikerede af dem helt op til 7 kanaler. Men da stereo lyden kom hjem i stuerne nogle få år efter, blev det kun til 2 kanals stereo da det var alt "phonograph"'en kunne håndtere. Denne teknologiske begrænsning resulterede i at 2 kanals stereo blev standarden ved gengivelse af stereolyd til privatbrug.

Men filmindustrien fortsatte dog med deres 4 kanaler (venstre, center, højre og surround) som minimum krav for at gengive en overbevisende naturlig lydgengivelse.

Det første rigtige brud på den 2 kanals lyd til hjemme brug, skete i 1980 da det blev muligt at konvertere det fire kanals lydspor som bruges i biograferne til to kanals stereo uden tab af kvalitet - dette nye format fik navnet Dolby Surround. I dag har millioner af folk verden over en Surround forstærker, ja faktisk sælges der i dag langt flere Surround forstærkere end Stereo forstærkere på verdensplan.

Med den forøgede interesse for Surround lyd i hjemmet er tiden inde for et nyt og bedre system, dette kaldet AC-3 (Dolby Digital).

 

Dolby Surround's fødsel

I 1987 begyndte Federal Communications Commission (FCC) i USA at beskrive en standard for High Definition Television (HDTV) som var tiltænkt til at skulle tages i brug omkring år 2000. Til at begynde med havde man bare forestillet sig at benytte den eksisterende Dolby surround som lyd format, men i 1990 mente man ikke at et lyd system, med de begrænsninger en sådan matrix teknologi medfører, skulle bruges i HDTV konceptet.

Det blev foreslået at man skulle sende 4 separate kanaler i stedet for de tidligere 2. Men andre mente ikke at den lille forbedring man opnår ved en separat kanal per lydspor, holdt op imod en matrix kodet kanal, var den højere bit rate som er nødvendigt værd. Tænk på at hvis man vil sende 4 kanaler samtidigt skal man nytte en dobbelt så høj bit rate som den to kanals matrixerede kanal, og jo højere bit rate der benyttes til lyden jo mindre kapacitet har man tilbage til billed informationen. Samtidigt havde man den grundlæggende opfattelse at den bit rate formindskningsproces som 4-2-4 matrix systemet resulterede i, kunne gøres meget bedre hvis selve kodningen blev flyttet til selve koder chippen.

Hvis man valgte den teknik kunne man benytte separate kanaler uden at skulle bruge den dobbelte bit rate, det var så her at AC-3 (Dolby Digital) blev født.

 

Dolby Surround i biograferne

Selvom AC-3 blev udviklet til HDTV blev det faktisk først taget i brug af filmindustrien som havde samme ønsker til et lydsystem. I 1990 havde det 4-2-4 matrix baserede analog lydsystem været brug i 35 mm biograferne i omkring 14 år og filmindustrien var meget interesseret i en ny digital lydteknologi.

I 1989 foretog SMPTE en undersøgelse af hvor mange lyd kanaler et nyt digitalt lydsystem optimalt skulle bestå af og resultatet blev 5.1, forstået på den møde at der skulle benyttes 5 individuelle kanaler en til hver højtaler som skulle placeres på følgende måde: en til venstre, center og højre, samt bag personen til venter og højre. Den sidste kanal skulle bruges til Low-Frequency Effects (LFE) hvilket vil sige bas. Mange folk kalder denne 6. kanal for en SUBWOOFER kanal hvilket er forkert, grunden til at denne kanal kaldes ’.1’ skyldes faktisk at den kun skal benyttes 1/10 båndbredde sammenlignet med de andre 5. (Se fig. 1.)

Denne opstilling var identisk med den man i forvejen brugte i 70mm film, som havde været brugt i biograferne siden 1979.

I 1991 godtog FCC AC-3 til brug i forbindelse med HDTV.

Når biograferne skal tage et sådan system i brug er det vigtigt at en film i det nye format stadigt skal være bagud kompatibelt, da filmen jo helst skal kunne vises i alle biografer, også dem uden AC-3 teknologi. Derfor valgte man at placere AC-3 lydinformationen mellem hullerne (der bruges til at trække filmen frem) i den ene side filmrullen. Dette gjorde at AC-3 lydinformationen ikke måtte fylde mere end 320kb/sec, da det var alt hvad der hvad plads til mellem hullerne i filmrullen.

Både Dolby og filmindustrien var meget opsat på at få udviklet standarden så hurtigt som muligt og allerede i Dec. 1991 udkom første AC-3 kodet digital film (Star Trek IV) i 3 biografer i USA. Men det var ikke før Juni 1992 at AC-3 officielt udkom, hvilket skete med filmen Batman Returns. Selvom AC-3 på hjemmefronten har fået navnet Dolby Digital så er det officielle navn på lydformatet i biograferne Dolby SRD.

Fig. 1

 

Dolby Surround i hjemmet

Til hjemmebrug var AC-3 dog ikke færdigt. Det var jo relativt simpelt at lave AC-3 til biograferne da det ikke var nødvendigt at tænke på bagud kompatibilitet, for alle biografer som skulle benytte AC-3 har naturligvis de fem højtalere samt en subwoofer til lyden. Men så simpelt var det ikke når AC-3 skulle tilrettes til brug i hjemmene, da alle folk ikke har de nødvendige højtalere til at få det fulde udbytte af AC-3.

Nogle folk ønsker måske at se filmen i Mono (hvorfor er dog ikke til at forstå), andre i Stereo, Dolby Surround Pro Logic og sidst men ikke mindst ønsker andre at udnytte AC-3 lyden fuldt ud. Heldigvis leveres alle AC-3 lydens kanaler direkte til koderen som så har frit spil med at mikse det, i det ønskede format.

For at tage dem bagfra så er det naturligvis ikke et problem for de personer som ønsker at høre lyden i AC-3, for dekoderen vil så blot sende hver kanal ud til hver højtaler og så er det overstået.

Men for folk som ønsker at høre det i Dolby Sorround Pro Logic skal de 5.1 kanaler mixes til en matrixeret 2 kanals lyd, se fig. 2.

Men det store problem bliver stereo og mono. Det er et kendt faktum at Dolby Surround har en ”fejl” ved afspilning af en Surround film i mono eller stereo. Dette skyldes at lydinformationerne som ligger i den oprindelige surround kanal går tabt, hvorfor producenter af surround film tidligere var opmærksom på ikke at placere vigtig lyd i surroundkanalen da informationen gik tabt ved konvertering til stereo og mono. Men dette er ikke tilfældet med AC-3. Her kommer alle informationer med, også i stereo og mono, så producenterne har ingen begrænsninger i placeringen af lyden i de enkelte kanaler, hvilket formentlig med tiden vil resultere i nye film med langt mere brug af surround kanaler til andet end kun effekter.

Fig. 2

 

Dolby Digital og Dolby Surround

Af de vigtigste forskelle mellem Dolby Surround og Dolby Digital kan nævnes:
  • Dolby Surround består kun af 2 kanaler hvorimod Dolby Digital består af 5.1
  • Dolby Sorround indeholder kun én kanal til Surround lyd og denne er begrænset til et frekvens område på 100Hz – 7000Hz. Dolby Digital har derimod 2 kanaler til surround lyd, og frekvensområdet er 20Hz – 20.000Hz  ligesom på ALLE andre kanaler.
  • Dolby Digitals LFE kanal (’.1’) kan levere langt bedre BAS-effekt end set i Dolby Surround, og er man ikke i besiddelse af en SUBWOOFER til at varetage denne kanal kan man selv vælge hvilke kanaler der i stedet skal varetage denne BAS gengivelse, naturligvis afhænger dette valg af de enkelte højtalers størrelse.
  • Folk som skulle ønske at høre lyden i mono format mister ikke surround kanalernes lydinformation ved Dolby Digital, hvilket er tilfældet ved Dolby Surround. 

 

BH