Project: Ψηφιακά Format Ήχου

Transcript

1 Project: Ψηφιακά Format Ήχου Σχ. ΕΤΟΣ: TeamA4 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

2 TeamA4 1 ΙΩΑΝΝΟΥ ΙΩΑΝΝΗΣ 2 ΚΑΡΑΚΑΤΣΑΝΗΣ ΣΕΡΑΦΕΙΜ 3 ΚΑΣΣΑΤ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ 4 ΚΑΤΣΙΒΑΡΔΕΛΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ 5 ΚΟΥΚΑΚΗΣ ΦΩΤΙΟΣ 6 ΜΠΟΥΡΙΚΟΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ 7 ΜΠΟΥΡΟΥ ΓΕΩΡΓΙΑ 8 ΝΟΜΙΚΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 9 ΝΤΑΠΕ ΜΙΧΑΗΛ 10 ΝΤΕΡΒΙΣΗ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ 11 ΞΑΓΟΡΑΡΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ 12 ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΜΙΧΑΗΛ 13 ΠΙΠΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ 14 ΠΟΥΡΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ 15 ΠΡΕΚΑΣ ΝΕΚΤΑΡΙΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΔΗΜΟΣ ΣΜΥΡΟΣ 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

3 Τι είναι ήχος; Ήχος είναι η αίσθηση που προκαλείται λόγω της διέγερσης των αισθητηρίων οργάνων της ακοής μας. Παράγεται από μία πηγή και λαμβάνεται από το αυτί μας. Για να φτάσει ο ήχος από την πηγή στο δέκτη, μεσολαβεί ένα φέρον μέσο όπως αέρας, νερό ή ακόμα και ένα στερεό σώμα. Χωρίς κάποιο μέσο διάδοσης δεν είναι δυνατή η μεταφορά του ήχου. Το μέσο διάδοσης καθορίζει και τις ιδιότητες του ήχου. Εφαρμογές του Ήχου Πολυμέσα (ψυχαγωγικές, εκπαιδευτικές εφαρμογές, αφήγηση, σχολιασμός) Video Μουσική Εφαρμογές που προορίζονται για ανθρώπους με προβλήματα όρασης Εικόνες Ειδικά εφέ Διαδίκτυο 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

4 Ψηφιοποίηση ήχου Η ψηφιοποίηση του ήχου γίνεται από μία ειδική μονάδα, το μετατροπέα αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (Analogue Digital Converter), διακρίνεται σε PCM ADC ή DSD ADC, και συνήθως είναι τμήμα ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος που επιτελεί και άλλες λειτουργίες σχετικά με τη επεξεργασία του ηχητικού σήματος και ονομάζεται DSP (Digital Signal Processor). Η διαδικασία που ακολουθεί ένας ADC είναι η ακόλουθη: Δειγματοληψία Στο στάδιο αυτό λαμβάνονται δείγματα από το αναλογικό σήμα, συνήθως σε τακτά χρονικά διαστήματα. Από το ρυθμό της δειγματοληψίας (sampling rate), δηλαδή τον αριθμό των δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο (που μετριέται σε KHz), εξαρτάται η ποιότητα του σήματος. Για παράδειγμα, ρυθμός δειγματοληψίας 44.1 KHz σημαίνει ότι γίνεται μια μέτρηση της έντασης του σήματος κάθε 1/44100 δευτερολέπτου. Αποδεικνύεται μαθηματικά ότι, για την αποφυγή ουσιαστικής παραμόρφωσης σήματος, η συχνότητα δειγματοληψίας πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσια από τη μέγιστη συχνότητα που περιέχεται στο σήμα. Κωδικοποίηση Κατά το στάδιο αυτό η ένταση του κάθε δείγματος αντιστοιχίζεται σε έναν δυαδικό αριθμό. Ο αριθμός δυαδικών ψηφίων που διατίθενται για την αποθήκευση κάθε δείγματος είναι σταθερός και καλείται εύρος δείγματος (sample width). Το εύρος δείγματος καθορίζει τις δυνατές τιμές που μπορεί να λάβει το κάθε δείγμα. Οι τιμές του κάθε δείγματος αποθηκεύονται στρογγυλεμένες στην πλησιέστερη στάθμη. Για παράδειγμα, ένα ηχητικό σήμα με εύρος δείγματος 16 bit μπορεί να περιέχει στάθμες

5 έντασης. Για την ψηφιοποίηση του ήχου είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι συνδυασμοί ρυθμού δειγματοληψίας και εύρους δείγματος, όπως για παράδειγμα 44.1KHz / 16bit, 48KHz / 16bit, 88.2KHz / 24bit, 96KHz / 24bit, 176.4KHz / 24bit, 192KHz / 24bit. Οι τιμές που προκύπτουν από την ψηφιοποίηση είναι δυνατόν να αποθηκευθούν στον υπολογιστή με ή χωρίς συμπίεση. Το μέγεθος του αρχείου ψηφιοποιημένου ήχου εξαρτάται από τις μεθόδους ψηφιοποίησης και συμπίεσης που εφαρμόζονται. Μπορούμε να έχουμε μια αρχική εκτίμηση του μεγέθους του αρχείου από τον ακόλουθο τύπο: Μέγεθος (σε byte)= [Κανάλια(1 ή 2) x Συχνότητα Δειγματοληψίας(Hz) x Εύρος Δείγματος(bit) x Χρονική Διάρκεια(sec)] / 8 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

6 i. Απωλεστικοί Dolby Digital DTS MP3 ii. Μη Απωλεστικοί ALAC FLAC MLP 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

7 Dolby Digital (AC3) Σύνοψη AC-3 ονομάζεται το ψηφιακό πολυκάναλο σύστημα ήχου της εταιρίας Dolby, το οποίο χρησιμοποιείται για την αποθήκευση αρχείων ήχου σε ψηφιακά μέσα. Ο ήχος εγγράφεται ψηφιακά σε συμπιεσμένη μορφή, μέσω αυτού του συστήματος. Έξι κανάλια ήχου υπάρχουν στη διάθεσή μας. Το AC3 παράγει εντυπωσιακά πλούσιο ήχο και δίνει την αίσθηση πως βρίσκεται κανείς μέσα στη δράση της ταινίας - περίπου, όπως, στον κινηματογράφο. Εκτός αυτού, το σύστημα αποδίδει καλά τα μπάσα. Το AC-3 είναι Το AC-3 αποτελεί ένα πολυκάναλο σύστημα ήχου της Dolby και ονομάζεται και Dolby Digital. Χρησιμοποιείται κυρίως στην τεχνολογία του κινηματογράφου και της τηλεόρασης, όπως DVD, Blu-Ray και Laserdisc. Το AC-3 ανταγωνίζεται τα DTS και αποτελεί μια απωλεστική διαδικασία συμπίεσης δεδομένων. Το Dolby Digital και τα ονόματά του Το επίσημο όνομα του Dolby Digital είναι ATSC A/52. Αποτελεί το πρότυπο για μορφότυπα ήχου της Advanced Television Systems Committee. Το Dolby Digital αποτελεί εμπορική ονομασία. AC-3 είναι τα αρχικά των λέξεωνadaptive Transform Coder 3, που χαρακτηρίζει το μορφότυπο Bitstream. Η αντίστοιχη προέκταση του ονόματος των αρχείων είναι.ac3. Άλλα ευρέως χρησιμοποιούμενα ονόματα του Dolby Digital είναι το Dolby Stereo Digital ή το Dolby SR- Digital.

8 Ιστορία Η τεχνολογία Dolby Digital χρησιμοποιείται στον κινηματογράφο από το Η πρώτη ταινία στην οποία εφαρμόστηκε αυτή η τεχνολογία ήταν το "Batman Returns". Το Dolby Digital χρησιμοποιείται ως μορφότυπο αρχείων στα DVD από το Το 1996 κυκλοφόρησε στη Γερμανία ο πρώτος δέκτης με υποστήριξη του AC-3. Κανάλια Το Dolby Digital υποστηρίζει τα παρακάτω έξι κανάλια ενός συστήματος Surround: εμπρός κέντρο (Center) εμπρός αριστερά και δεξιά πίσω αριστερά και δεξιά (κανάλια Surround) Subwoofer Γενικά, το Dolby Digital ενδείκνυται και για ήχο Surround μέχρι τη διαμόρφωση 5.1. Συμπίεση δεδομένων Μια ταινία δύο ωρών απαιτεί περίπου 4 GB μόνο για το ηχητικό ίχνος, με την προϋπόθεση πως τα δεδομένα ήχου δεν είναι συμπιεσμένα. Ένα Double-Layer DVD διαθέτει συνολικό χώρο αποθήκευσης δεδομένων περίπου 8 GB. Για αυτό το λόγο είναι αναγκαία η συμπίεση δεδομένων. Ωστόσο, η συμπίεση δεδομένων ήχου είναι πάντοτε απωλεστική. Η διαδικασία που εφαρμόζεται για τη συμπίεση ονομάζεται AC-3. Όπως και σε άλλες διαδικασίες συμπίεσης δεδομένων ήχου, έτσι και κατά την AC-3 διαγράφονται οι ήχοι που δεν αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο αυτί με αποτέλεσμα τη μείωση του όγκου δεδομένων προς αποθήκευση. Οι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων στο AC-3 κυμαίνονται μεταξύ 32 και 640 kbps. Στον κινηματογράφο κυμαίνεται στα 329 kbps, ενώ σε ένα DVD για ήχο 5.1 κυμαίνεται στα 384 ή 448 kbps. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

9 Digital Theater Systems (DTS) To DTS γεννήθηκε με τη συνεργασία του Steven Spielberg και της Universal και πρωτοπαρουσιάστηκε στο Jurassic Park το Ως προς την κινηματογραφική προβολή διαφέρει στο ότι τα δεδομένα του ήχου είναι αποθηκευμένα σε ένα ξεχωριστό CD (ενώ στο σύστημα της Dolby η πληροφορία του ήχου βρίσκεται γραμμένη πάνω στο φιλμ), το οποίο παίζει παράλληλα με την προβολή της ταινίας (ο συγχρονισμός εικόνας-ήχου στο DTS γίνεται με ειδικές πληροφορίες που βρίσκονται αποτυπωμένες πάνω στο φιλμ). Εκεί που διαφέρει όμως το DTS κυρίως σε σχέση με το Dolby Digital είναι ο απωλεστικός αλγόριθμος συμπίεσης.έτσι το Dolby Digital χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο συμπίεσης AC-3 που συμπιέζει τον ήχο 12 φορές (επιτυγχάνοντας bit rate 384 Κbps συνήθως). Το DTS από την άλλη συμπιέζει λιγότερο τα δεδομένα του ήχου (η συμπίεση είναι της τάξης 4:1) χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Coherent Acoustic και επιτυγχάνοντας bit rate Kbps. Η μικρότερη λοιπόν συμπίεση του DTS έχει σαν αποτέλεσμα πιο καθαρό, κρυστάλλινο ήχο. Για το πιο είναι όμως το καλύτερο σύστημα, οι γνώμες είναι αντιφατικές γιατί για παράδειγμα το DTS έχει ελάχιστα μειωμένη την αντίληψη του χώρου σε σχέση με το Dolby Digital. Όπως η Dolby έχει παρουσιάσει διάφορα συστήματα για τον οικιακό κινηματογράφο (πχ το εξακάναλο Dolby Digital 5.1 ή το επτακάναλο Dolby Digital Surround EX 6.1), έτσι και η DTS έχει διαφορετικά συστήματα. Στις ταινίες λοιπόν που κυκλοφορούν σε DVD μπορείς να βρεις το DTS 5.1 (εξακάναλο αντίστοιχο του Dolby Digital 5.1), το DTS-ES Matrix 6.1 (επτακάναλο αντίστοιχο του Dolby Digital Surround EX - όπου το πίσω κεντρικό κανάλι είναι κωδικοποιημένο και όχι διακριτό) και τέλος το DTS-ES Discrete 6.1, στο οποίο το πίσω κεντρικό κανάλι είναι διακριτό. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

10 MP3 Το MPEG-1 Audio Layer 3, γνωστό και ως ΜΡ3, είναι ένα δημοφιλές πρότυπο ψηφιακής κωδικοποίησης ήχου, το οποίο βασίζεται στην απωλεστική συμπίεση αρχείων μέσω ενός αλγορίθμου σχεδιασμένου να μειώνει δραστικά το πλήθος των ψηφιακών δεδομένων που απαιτούνται για την αποθήκευση και ορθή αναπαραγωγή του ήχου, ο οποίος ωστόσο συνεχίζει να ακούγεται σαν πιστή αναπαραγωγή του αρχικού ασυμπίεστου περιεχομένου από τους περισσότερους ακροατές. Εφευρέθηκε από μία ομάδα Γερμανών μηχανικών του Ιδρύματος Fraunhofer, εργαζομένων στα πλαίσια του προγράμματος EUREKA 147 DAB το οποίο έκανε έρευνα επάνω στο ψηφιακό ραδιόφωνο, και τυποποιήθηκε με βάση το πρότυπο ISO/IEC το Το MP3 είναι ένας τρόπος συμπίεσης της μουσικής έτσι ώστε να καταλαμβάνει περίπου το 1/10 του χώρου που καταλαμβάνει σήμερα ένα μουσικό κομμάτι χωρίς αντιληπτή διαφορά στην ποιότητά του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να 10-πλασιάζεται η χωρητικότητα ενός μουσικού CD και από λεπτά που είναι σήμερα να γίνεται λεπτά (δηλ. περίπου 200 κομμάτια σε ένα και μόνο CD!). Πως γίνεται αυτό ; Απλά "αφαιρώντας" από το μουσικό κομμάτι τους ήχους εκείνους που απλά δεν... ακούγονται! Και εξηγούμαστε : Έχετε παρατηρήσει ότι όταν κοιμάστε το βράδυ, σε απόλυτη ησυχία, ακούτε εκνευριστικά το τικ-τακ του ρολογιού σας στο κομοδίνο ενώ όταν εργάζεστε ούτε που το αντιλαμβάνεστε ; Το ρολόι σας πάντα παράγει την ίδια ένταση ήχου όμως σε απόλυτη ησυχία αυτός ο ήχος είναι αντιληπτός ("ακούγεται") ενώ όταν υπάρχουν και άλλοι ισχυρότεροι ήχοι δεν γίνεται αντιληπτός ("δεν ακούγεται"). Αυτή η απλή παρατήρηση οδήγησε τους επιστήμονες στην εξής διαπίστωση :Η ανθρώπινη ακοή προσαρμόζεται "ακούγοντας" κάθε φορά τους ισχυρότερους / επικρατέστερους ήχους ενώ οι λιγότερο ισχυροί ήχοι "κρύβονται" από τους ισχυρούς και δεν "ακούγονται" δηλ. δεν γίνονται αντιληπτοί. Αν λοιπόν εμείς βρούμε έναν τρόπο να αναλύσουμε την μουσική σε "ισχυρούς" / "επικρατώντες" και "ασθενείς" / "κρυβόμενους" ήχους τότε αρκεί να αφαιρέσουμε τους "κρυβόμενους" και θα έχουμε το ίδιο "ακουστικό αποτέλεσμα".

11 Αυτό κάνει η κωδικοποίηση (συμπίεση) κατά MP3. Αναλύει την μουσική κάθε φορά, βρίσκει ποιοι είναι οι ισχυροί και ποιοι η ασθενείς ήχοι και παράγει ένα αρχείο το οποίο αποτελείται μόνον από τους ισχυρούς, δηλ. μόνον από τους ήχους εκείνους που ακούγονται. Είναι φανερό ότι ο τρόπος αυτός κωδικοποίησης είναι απωλεστικός δηλαδή το παραγόμενο (συμπιεσμένο) μουσικό κομμάτι έχει λιγότερη (δηλ. χειρότερη) πληροφορία από το αρχικό (ασυμπίεστο). Το πόση απώλεια πληροφορίας θα έχουμε μεταξύ αρχικού (ασυμπίεστου) και τελικού (συμπιεσμένου) μουσικού κομματιού εξαρτάται από τις παραμέτρους κωδικοποίησης. Όσο περισσότερο συμπιέσουμε την μουσική μας, τόσο μικρότερο αρχείο θα παράγουμε αλλά και τόσο χειρότερη θα είναι η ποιότητα του συμπιεσμένου κομματιού. Γενικά για Pop μουσική η κωδικοποίηση κατά MP3/constant bit rate/128kbps δίνει εξαιρετικά αποτελέσματα και οδηγεί σε συμπίεση 10:1. Για την κατασκευή τώρα αυτών των συμπιεσμένων μουσικών κομματιών χρησιμοποιούμε τα δωρεάν εργαλεία που υπάρχουν σήμερα. Η διαδικασία είναι εξαιρετικά απλή και χωρίζεται στα εξής επιμέρους βήματα: 1. Ανάγνωση (ripping) από το CD μουσικής των κατάλληλων κομματιών που θέλουμε να κωδικοποιήσουμε (συμπιέσουμε) κατά MP3 2. Συμπίεσή (encoding) τους και 3. Απόδοση σε αυτά κατάλληλου ονόματος ώστε να περιέχει το όνομα του καλλιτέχνη, τίτλο του τραγουδιού, τίτλο του άλμπουμ κλπ. Το τελευταίο βήμα είναι σημαντικότατο αφού όταν ένα μουσικό CD έχει πχ 18 κομμάτια πιθανά να θυμάται κανείς ποιος αριθμός τραγουδιού (track number) αντιστοιχεί σε ποιο μουσικό κομμάτι (song name) αλλά όταν έχει κανείς 200 κομμάτια σε ένα και μόνο CD γίνεται αντιληπτό πως είναι αδύνατον να θυμόμαστε ποιο είναι ποιο. Έτσι εκτός από την (συμπιεσμένη) μουσική τα αρχεία MP3 περιέχουν και τις παραπάνω πληροφορίες οι οποίες είναι γνωστές σαν ID3 Tag. Δηλαδή όταν κάποιος αναφέρεται στο ID3 Tag ενός κομματιού MP3 αναφέρεται στις πληροφορίες εκείνες που αφορούν τίτλο, καλλιτέχνη, είδος μουσικής, τίτλο άλπμουμ κλπ. Ευτυχώς για εμάς, αντί κάθε φορά που συμπιέζουμε ένα μουσικό κομμάτι να εισάγουμε "με το χέρι" τίτλους κλπ πληροφορίες, υπάρχουν στο internet έτοιμες βάσεις δεδομένων στις οποίες μπορεί να ανατρέξει αυτόματα το πρόγραμμα που χρησιμοποιούμε και να πάρει μόνο του τις κατάλληλες πληροφορίες χωρίς να χρειάζεται δική μας καταχώρηση. Οι γνωστότερες βάσεις είναι η CDDB ( και η FreeDB ( Όλα τα παραπάνω βήματα μπορούμε να τα πραγματοποιήσουμε αυτόματα με τα δύο παρακάτω προγράμματα: 1. LAME (

12 Είναι μία (ελεύθερη, εξαιρετική, γρήγορη) "μηχανή συμπίεσης" που παράγει αρχεία MP3 διαφόρων "ποιοτήτων" που όμως κάνει μόνον αυτό (συμπίεση). ΔΕΝ κάνει ανάγνωση (ripping) από μουσικά CD's ενώ ΔΕΝ είναι "φιλικό" στην χρήση του 2. Exact Audio Copy (EAC - Κατά την εγκατάσταση θα ψάξει μόνο του να βρει το LAME γι' αυτό είναι σημαντικό να εγκαταστήσετε πρώτα το LAME και μετά το EAC. To πρόγραμμα αυτό είναι πραγματικά απίστευτο: Βάζοντας μέσα ένα (γνήσιο!) μουσικό CD ανατρέχει στην βάση FreeDB και "κατεβάζει" από εκεί ΟΛΕΣ τις πληροφορίες του συγκεκριμένου δίσκου (τίτλο, κομμάτια κλπ). Κατόπιν πατώντας το κουμπί "MP3 Encode" αριστερά, διαβάζει ένα ένα τα μουσικά κομμάτια (ripping), καλεί μόνο του το LAME και τα κωδικοποιεί σε MP3, ονοματίζει το παραγόμενο MP3 με το σωστό ID3 Tag και τέλος σβήνει το αρχικό (ripped) κομμάτι αφήνοντας στο δίσκο σας μόνο το MP3. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

13 Apple Lossless Audio Codec (ALAC) Apple Lossless Audio Codec (ALAC), ή Apple Lossless Encoder, είναι ένας κωδικοποιητής ήχου που αναπτύχθηκε από την Apple Inc. για τη συμπίεση χωρίς απώλειες των δεδομένων της ψηφιακής μουσικής. Αρχικά κρατώντας το ιδιόκτητο, στα τέλη του 2011 η Apple έκανε διαθέσιμο τον κωδικοποιητή σαν open source. O ALAC είναι ένας codec που συμπιέζει τα μουσικά αρχεία έως και 60% σε σχέση με το αρχικό τους μέγεθος χωρίς απώλεια ποιότητας και υποστηρίζεται τόσο από το itunes και το ipod όσο και γενικότερα από τις συσκευές που τρέχουν ios. Τα Apple Lossles αρχεία έχουν την επέκταση.m4a. Αυτή η επέκταση χρησιμοποιήται επίσης από την Apple και για τα απωλεστικά αρχεία ήχου AAC. Ωστόσο, η Apple Lossless δεν είναι μια παραλλαγή του AAC (lossy format), αλλά μια ξεχωριστή μορφή χωρίς απώλειες, που χρησιμοποιεί γραμμική πρόβλεψη. Άλλοι μη απωλεστικοί codecs, όπως το FLAC, δεν υποστηρίζονται εγγενώς σε λογισμικό itunes της Apple, ή σε desktop λειτουργικά συστήματα (Mac OS ή ios συσκευές), και γι' αυτό το λόγο οι χρήστες θα πρέπει να χρησιμοποιούν τον ALAC codec. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

14 Free Lossless Audio Codec (FLAC) Η αλήθεια είναι πως με την καθημερινή εξέλιξη της τεχνολογίας, έχουμε φτάσει στο σημείο να έχουμε τη δυνατότητα να κατεβάσουμε αρχεία τα οποία αγγίζουν την τελειότητα. Ένα από αυτά σε ότι αφορά την μουσική, είναι τα αρχεία Flac. Τι είναι τα αρχεία ήχου σε μορφή flac και που-πως τα ακούμε Τελευταία, όλο και περισσότερο, βλέπουμε να κυκλοφορούν αρχεία μουσικής σε μορφή Lossless κυρίως σε συμπίεση flac. Τι είναι όλες αυτές οι μορφές αρχείων ήχου που κυκλοφορούν και πως τις ακούμε; Υπάρχουν δύο τρόποι συμπίεσης ηχητικών δεδομένων: 1. Οι Μη απωλεστικοί τρόποι συμπίεσης (Lossless) όπως είναι τα αρχεία flac, wavpack, ape κ.α. 2. Οι Απωλεστικοί τρόποι συμπίεσης (Lossy) όπως είναι τα mp3, aac, wma κ.α. Ποια είναι η διαφορά τους: Στα Lossy αρχεία (όπως είναι τα mp3) συμπιέζουμε το μέγεθος του αρχείου ήχου, αφαιρώντας από αυτό πληροφορίες που έτσι κι αλλιώς περνούν απαρατήρητες ή σχεδόν απαρατήρητες από το ανθρώπινο αφτί, με αποτέλεσμα το μέγεθος του αρχείου να είναι πολύ μικρότερο από το αρχικό. Στα Lossless αρχεία (όπως είναι τα flac), δεν χάνεται καμιά πληροφορία κατά τη διαδικασία της συμπίεσης, δηλαδή έχουμε ακριβές αντίγραφο του πρωτότυπου, αλλά μεγαλύτερο σε μέγεθος αρχείο (σε σύγκριση με τα lossy αρχεία). Δεν υπάρχει βέβαια αμφιβολία, ότι αυτή η μορφή δίνει τον καλύτερο ήχο και επιπλέον αν θελήσουμε να γράψουμε ένα cd από αρχεία flac θα έχουμε πιστό αντίγραφο της πρωτότυπης μουσικής, αφού δεν θα έχει χαθεί καμία πληροφορία. Επιπλέον σήμερα, που έχουμε τεράστια δυνατότητα αποθήκευσης σε σκληρούς δίσκους (που αποκτάμε πλέον σε προσιτές τιμές), δεν μας προβληματίζει το μεγάλο μέγεθος αρχείων, αφού η ποιότητα ήχου που θα έχουμε είναι ασύγκριτη και εφάμιλλη του πρωτότυπου. Για τα αρχεία mp3 όλοι πλέον γνωρίζουμε πώς να τα ακούσουμε στον υπολογιστή ή σε φορητές συσκευές ήχου, καθώς και πώς να γράψουμε ένα cd μετά από μετατροπή των mp3. Έτσι δεν πιστεύω να χρειάζεται ειδικότερη ανάλυση. Όμως πολλοί διστάζουν να κατεβάσουν

15 μουσικά αρχεία σε μορφή flac, γιατί δεν «παίζουν» στον συνηθισμένο player που έχουμε όλοι, δηλαδή στον media player των windows. To ίδιο ισχύει και για τις άλλες μορφές συμπιεσμένων αρχείων, αν και τελευταία όλο και λιγότερο συναντάμε κάτι σε διαφορετική μορφή από mp3 και flac. Πως ακούμε λοιπόν τα μουσικά μας αρχεία που είναι σε μορφή Free Lossless Audio Codec (.flac): Υπάρχουν πολλά προγράμματα που κάνουν τη δουλειά που θέλουμε και δεν χρειάζεται ειδικές γνώσεις κάποιος για να εγκαταστήσει ένα τέτοιο πρόγραμμα. Αν μας ενδιαφέρει αποκλειστικά η αναπαραγωγή των flac αρχείων τότε εγκαθιστούμε το KM Player. Το πλεονέκτημα του συγκεκριμένου Player είναι ότι μπορεί να παίξει τις πιο διαδεδομένες μορφές lossless αρχείων, αλλά και πιο σπάνιες, χωρίς να χρειάζεται άλλα πρόσθετα. Με την εγκατάστασή του, λοιπόν, μπορούμε αμέσως να παίξουμε αρχεία flac, ape, m4a και άλλα πολλά. Αν εκτός από την αναπαραγωγή μας ενδιαφέρει και η αξιοποίηση των flac αρχείων και χρησιμοποιούμε Windows, καλύτερα να εγκαταστήσουμε το foobar2000. Εγκαθιστώντας το foobar παίζουμε αμέσως τα αρχεία flac. Επιπλέον μπορείτε πανεύκολα με το foobar να μετατρέψετε τα lossless αρχεία σε όποια άλλη μορφή επιθυμείτε π.χ. wav για να τα γράψετε σε απλό cd ή σε mp3 να τα περάσετε στο mp3 player σας ή αλλού. Αυτό γίνεται πολύ εύκολα, φορτώνοντας το αρχείο στο foobar, κάνετε δεξί κλικ και επιλογή Convert to (ότι μορφή επιθυμείτε). Ακόμα το foobar ενδείκνυται για μετατροπές από ένα lossless format (π.χ. wavpack) σε άλλο lossless format (π.χ. flac), όπως και για τις μετατροπές από ένα lossless format (π.χ. flac) σε ένα lossy format (π.χ. mp3) -φυσικά η μετατροπή από lossy σε lossless δεν έχει κανένα νόημα αφού οι πληροφορίες που χάθηκαν κατά την κωδικοποίηση σε lossy δεν μπορούν να ανακτηθούν. Αν χρησιμοποιείτε Mac OS X μια λύση είναι το Vox. Είναι ένας μικρός και θαυματουργός player που υποστηρίζει πολλές διαφορετικές μορφές lossless αρχείων, ενώ παράλληλα μπορεί να τα μετατρέψει σε όποια μορφή θέλετε. Υπάρχουν βέβαια και άλλα προγράμματα που κυκλοφορούν. Ο λόγος που αναφέρουμε αυτά τα συγκεκριμένα, είναι διότι είναι free για όλους και ακόμα από τα πιο εύχρηστα για τον απλό χρήστη, δηλαδή να μπορούμε να ακούσουμε και να αξιοποιήσουμε χωρίς πολλά πολλά και στην καλύτερη ποιότητα, τα αρχεία flac που έχουμε. Αν χρησιμoποιείτε το winamp, μπορείτε επίσης με τα ανάλογα δωρεάν plug-ins (πρόσθετα) που θα τοποθετήσετε στο φάκελο του winamp, να παίζετε τα Lossless αρχεία. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

16 MLP - Meridian Lossless Packing Για να αυξηθεί ο χρόνος αναπαραγωγής ενός DVD-A δίσκου σε minimum 74 λεπτά ανά επίπεδο για την μέγιστη ποιότητα και για να επιτραπεί χώρος για stereo μέγιστης ποιότητας, χρησιμοποιείται μια μέθοδος συμπίεσης που ονομάζεται Meridian Lossless Packing (MLP) ή αλλιώς Packed PCM (PPCM). Η μέθοδος MLP είναι απλή στην υλοποίηση και η αποκωδικοποίηση ενός MLP σήματος απαιτεί μικρή υπολογιστική ισχύ ακόμα και για εξακάναλο ήχο 24bits/96kHz. Έχει δε το πλεονέκτημα ότι δεν αλλάζει καθόλου το σήμα στην έξοδο γιατί όπως αναφέρει και το όνομα της είναι μια μη απωλεστική μέθοδος κωδικοποίησης σε αντίθεση με άλλες μεθόδους όπως Dolby Digital, DTS, MP3, ATRAC, MPEG1-2. Οι παραπάνω μέθοδοι κωδικοποίησης συμπιέζουν την ηχητική πληροφορία «αγνοώντας» ένα μέρος της βασιζόμενο σε κάποια κριτήρια αντιληπτότητας ("perceptual" coders). Αυτό δίνει την δυνατότητα πολύ μεγάλης συμπίεσης (π.χ. η Dolby Digital κωδικοποίηση μπορεί να επιτύχει συμπίεση μέχρι 15:1 με εξαιρετικά αποτελέσματα). Αντίθετα η MLP κωδικοποίηση δεν μπορεί να πετύχει τόσο υψηλή συμπίεση (περίπου 40 έως 55%), το σήμα όμως που παράγει δεν υπολείπεται σε τίποτα του αρχικού PCM stream όσο υψηλής ανάλυσης και να είναι αυτό. Ο τρόπος που χρησιμοποείται για να συμπιέσει την πληροφορία είναι να «πακετάρει» με πιο αποδοτικό τρόπο τα PCM δεδομένα. Γνωρίζοντας την πολύ μεγάλη χωρητικότητα ενός DVD είναι εύλογο να αναρωτηθεί κανείς γιατί απαιτείται συμπίεση της ηχητικής πληροφορίας. Το DVD-A μπορεί να προσφέρει ένα μέγιστο bit rate της τάξης των 9.6 Μb/s. Αν και είναι σίγουρα πολύ μεγαλύτερο από το bit rate που προσφέρει το DVD-Video (6.144Mb/s), δεν είναι αρκετό για εξακάναλο ήχο ποιότητας 24bit/96kHz (ένα τέτοιο σήμα απαιτεί bit rate της τάξης των 13.8 Μb/s). Χρησιμοποιώντας την MLP είναι δυνατόν να μειωθεί το bit rate σε λιγότερο από το μισό με αποτέλεσμα να αυξάνεται ο μέγιστος χρόνος που μπορεί να παιχθεί από 65 λεπτά σε τουλάχιστον 74 και να περισσέψει και χώρος για στατικές εικόνες, κείμενο και μενού και video. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα παραπάνω στοιχεία πιο ενδεικτικά.

17 Ρυθμός Δειγματοληψίας Εφικτοί Ρυθμοί Δειγμάτων και Κβαντισμού Κβαντισμός (bits) ch ch ch 44.1 or 48 khz 16 έως 24 LPCM ή MLP 96 or 88.2 khz 16 LPCM ή MLP ch ch ch 96 or 88.2 khz 20 ή 24 LPCM ή MLP MLP or 192 khz 16, 20 ή 24 MLP Μη εφικτό 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

18 CD DVD DVD-AUDIO Blu-ray SACD 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

19 Compact Disc (CD) Για πρώτη φορά το 1980, η Philips και η Sony παρουσίασαν αυτό το μέσο ως αποτέλεσμα σχετικής συνεργασίας. Το CD είναι διαθέσιμο στην αγορά από τα τέλη του 1982 και παραμένει ως το επίσημο μέσο για τις εμπορικές μουσικές καταγραφές έως σήμερα. Το CD, είναι ένας οπτικός δίσκος που χρησιμοποιείται για αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων ή για αποθήκευση ψηφιακού ήχου. Το μουσικό CD αποτελείται από μία ή περισσότερες στερεοφωνικές διαδρομές που αποθηκεύονται χρησιμοποιώντας τη 16-μπιτη κωδικοποίηση PCM σε ένα ρυθμό δειγματοληψίας 44.1 khz ανά κανάλι. Με βάση την αρχική τους τυποποίηση τα CDs έχουν μια διάμετρο 12,0 εκατοστά, ενώ η δυνατότητα αποθήκευσης τους σε ασυμπίεστο ψηφιακό ήχο είναι 74 λεπτά (ενώ σήμερα έχει επεκταθεί στα 80 λεπτά). Η χωρητικότητα ενός CD φθάνει τα 800 Mbyte. Οι δίσκοι CD, αποτελούνται, κατά σειρά, από ένα διάφανο πολυκαρμπονικό υλικό, το οποίο διαπερνάει η ακτίνα laser, από μία επίστρωση αλουμινίου (όπου είναι ειδικά διαμορφωμένη και περιέχει τα δεδομένα μας). Aπό αυτή λοιπόν την επίστρωση, η ακτίνα laser διαβάζει τα δεδομένα μας. Επίσης, αποτελείται από μία στρώση ακριλικού υλικού και μία στρώση από ειδικό πλαστικό που αποτελεί την ετικέτα, η οποία προστατεύει το cd και εκεί εγγράφουμε χειροκίνητα πληροφορίες για το περιεχόμενο του cd.

20 Τα δεδομένα, όπως προαναφέραμε, είναι γραμμένα στην αλουμινένια επίστρωση, σε ψηφιακή μορφή (δηλαδή 0 και 1), σε μορφή σπιράλ και ξεκινάνε από μέσα προς τα έξω. Αυτό το σπιράλ είναι τόσο πυκνό, που αν το ξετυλίξουμε, θα καλύψουμε απόσταση 5 χιλιομέτρων! Στην αλουμινένια λοιπόν επιφάνεια που είναι σε μορφή σπιράλ, υπάρχουν προεξοχές και εσοχές. Μία προεξοχή είναι το δυαδικό 1 και μία εσοχή αποτελεί το δυαδικό 0. Η διαδικασία ανάγνωσης από το CDROM, ενός cd, είναι σχετικά απλή. Με το που μπαίνει το cd μέσα, περιστρέφεται. Η συσκευή laser ξεκινάει και διαβάζει το cd, από μέσα προς τα έξω πάντα. Όσο πιο μέσα διαβάζει το laser, τόσο πιο γρήγορα κινείται και ο δίσκος cd, ενώ όσο πιο έξω διαβάζει, τόσο πιο αργά περιστρέφεται. Με αυτό πετυχαίνουμε σταθερή ταχύτητα ανάγνωσης (και φυσικά εγγραφής). Το laser «πέφτει» πάνω στις εσοχές και στις προεξοχές. Όμως, όταν πέφτει στις προεξοχές, αντανακλάται με τέτοια γωνία, που κατευθύνεται πάνω σε έναν αισθητήρα, ενώ όταν πέφτει σε εσοχές, το laser αντανακλάται εκτός αισθητήρα.

21 Έτσι, όταν ο αισθητήρας δεχθεί την ακτίνα, παίρνει το bit 1, αλλιώς το bit 0 (όπως προαναφέραμε, προεξοχή 1, εσοχή 0). Κατά την ανάγνωση cd μουσικής, από τον αισθητήρα, το σήμα περνάει σε έναν DAC (Digital to Analog Converter), ο οποίος το μετατρέπει από ψηφιακό σε αναλογικό. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

22 DVD Το DVD (ακρωνύμιο των Digital Video Disc ή Digital Versatile Disc, σε μετάφραση αντίστοιχα Ψηφιακός Δίσκος Βίντεο ή Ψηφιακός Ευέλικτος Δίσκος) είναι ένα οπτικό μέσο αποθήκευσης μεγάλης χωρητικότητας. Συνήθως χρησιμοποιείται για την αποθήκευση βίντεο, αλλά και εικόνων, ήχου και δεδομένων. Τα DVD μοιάζουν πολύ με τα CD καθώς έχουν το ίδιο σχήμα (με διάμετρο 120 ή σπανιότερα 80 χιλιοστά) αλλά έχουν μορφοποιηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να περιέχουν πολύ περισσότερα δεδομένα από ένα CD. Το DVD είναι μια συγχώνευση του Super Disc (SD) που αναπτύχθηκε από τις εταιρείες Matsushita Electric, Toshiba και του Multimedia CD (MMCD) από τις εταιρείες Sony, Philips. Το 1995 αποφασίστηκε κατόπιν πιέσεων των Microsoft, Intel, Apple και IBM να καταλήξουν σε μία μορφή, αυτή του γνωστού μας DVD. Το 1996 εμφανίζονται τα πρώτα DVD-Video με κύριο χαρακτηριστικό τους την αντιαντιγραφική τεχνολογία Content Scrambling System (CSS), η οποία αποδείχθηκε λίγο αργότερα αρκετά αδύναμη, καθώς παραβιάστηκε δίνοντας τη δυνατότητα στον οποιονδήποτε να δημιουργεί εύκολα αντίγραφα κλειδωμένων dvd. Στην πρώτη στρώση του DVD τα δεδομένα γράφονται από το κέντρο προς την περιφέρεια του, ενώ στην δεύτερη στρώση -όταν αυτή υπάρχει- με τον αντίστροφο τρόπο για να αποφεύγεται η καθυστέρηση στην ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων. Ο κώδικας ελέγχου αποφυγής σφαλμάτων, error correction code (ECC), είναι ανώτερος από των CD, έτσι τα DVD θεωρούνται αρκετά πιο ανθεκτικά στην κακομεταχείριση. Όλα τα DVD έχουν τρεις περιοχές την Lead-in την κύρια ενδιάμεση περιοχή εγγραφής των δεδομένων και την Lead-out. Οι περιοχές Lead-in και Lead-out καθορίζουν την αρχή και το τέλος των δεδομένων. Είναι πολύ σημαντικές στις περιπτώσεις που γράφουμε επαναλαμβανόμενα ένα DVD (multissesion recording) (όπως στις ψηφιακές βιντεοκάμερες με DVD) ή όταν θέλουμε να προσθαφαιρέσουμε δεδομένα. Επειδή ένα multisession DVD δεν είναι απόλυτα συμβατό κάθε φόρα πρέπει να καθορίζονται (finalised) τα Lead-in, Lead-out. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

23 DVD-AUDIO To γνωστό σε όλους CD κλείνει 20 χρόνια ζωής. Αν και είναι σίγουρο ότι θα συνεχίσει να αποτελεί το mainstream μέσο διάδοσης της μουσικής για πολύ καιρό ακόμα, έχουν αρχίσει πλέον να εμφανίζονται νέα ψηφιακά φορμά που μπορούν να προσφέρουν πολύ υψηλότερη ηχητική ποιότητα και πολύ περισσότερα επιπλέον χαρακτηριστικά. Τα νέα αυτά φορμά έχουν δύο βασικούς εκπροσώπους : το DVD-Audio και το SACD. Kαι οι δύο αυτοί εκπρόσωποι του High Resolution Audio προσφέρουν ασυμπίεστο υψηλής ποιότητας τόσο στερεοφωνικό όσο και surround ήχο. To DVD-Audio προσφέρει υψηλής ποιότητας ήχο, είτε σε 2 είτε σε περισσότερα κανάλια (surround) ενώ υπάρχει η δυνατότητα ταυτόχρονης προσφοράς περισσότερων της μίας εκδόσεων στον ίδιο δίσκο. Επίσης μπορεί να υποστηρίξει μια σειρά από έξτρα χαρακτηριστικά που δεν συναντώνται σε άλλα ψηφιακά format μουσικής. Εισαγωγικά Το DVD-Audio (DVD-A από εδώ και στο εξής) αναπτύσσεται με βάση τα specifications του DVD Forum. Το πρώτο specification για το DVD-A εκδόθηκε το Μάρτιο του Παρόλα αυτά για λόγους που σχετίζονται με προστασία των δικαιωμάτων του περιεχομένου, συσκευές DVD-A και τίτλοι μουσικής άρχισαν να προσφέρονται περίπου στα μέσα του Το DVD-A έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά από ένα κοινό DVD-Video. Για τον λόγο αυτό, τα DVD-Video players δεν μπορούν να αναπαράγουν τα DVD-A εκτός και αν είναι κατασκευασμένα με το χαρακτηριστικό αυτό. Η πληροφορία που περιέχεται σε ένα DVD-A γράφεται σε διαφορετική περιοχή από εκείνη ενός DVD-Video, που ονομάζεται Audio Zone (AUDIO_TS κατάλογος), και η οποία αγνοείται από τα κοινά players. Παρόλα αυτά, σχεδόν όλες οι συσκευές που υποστηρίζουν DVD-A υποστηρίζουν και DVD-Video, ενώ στην περιοχή του DVD-A που μπορεί να διαβαστεί από DVD-Video players (video zone) μπορεί να υπάρχει το μουσικό περιεχόμενο του δίσκου (αν και κατώτερης ποιότητας λόγω διαφορετικής κωδικοποίησης).

24 Τα κυριότερα χαρακτηριστικά του DVD-A specification συνοψίζονται ακολούθως : Υψηλής ποιότητας πολυκάναλος ήχος με προστασία αντιγραφής Τα DVD-A players υποστηρίζουν CDs Υποστήριξη πολλών επιπέδων ποιότητας προσφέροντας ευελιξία Φιλικό σύστημα χειρισμού Επεκτάσιμο standard για μελλοντικές τεχνολογικές βελτιώσεις Πρόσθετα χαρακτηριστικά που περιλαμβάνουν video, εικόνες, κείμενο και menus Σύνδεση στο Internet για απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τον τίτλο DVD-Audio Formats Το specification του DVD-A ορίζει δύο εκδόσεις του DVD-A format. Η πρώτη απευθύνεται σε αμιγώς μουσικές εφαρμογές και η δεύτερη συνδυάζει μουσική και video. Αν sυμπεριληφθεί και το DVD-Video τότε υπάρχουν τρία συνολικά format που παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα : DVD-Audio Disc Formats DVD-Audio (χωρίς video) Audio δίσκος με προαιρετικό κείμενο, μενού και εικόνες αλλά όχι video Μόνο μουσική - αναπαραγωγή σε DVD-A players και universal players DVD-Audio (με video) DVD-Audio (με video) Mουσική και Video - αναπαραγωγή σε universal players και DVD-Video player (video κομμάτι μόνο) DVD-Video Video αλλά όχι DVD- A περιεχόμενο DVD-Video & Universal player Οι DVD-A δίσκοι μπορούν να είναι σε οποιοδήποτε από τα φυσικά DVD format, δηλαδή DVD-5, DVD-9 και DVD-10. Aν και προς το παρόν υπάρχουν προβλήματα υλοποίησης, έχει προταθεί και εγκριθεί και ένα φυσικό format υβριδικού DVD-A δίσκου που θα περιλαμβάνει και ένα επίπεδο CD έτσι ώστε να μπορεί να αναπαραχθεί και σε κοινά CD players. Ένας DVD-A δίσκος περιλαμβάνει μουσική, εικόνες, βίντεο και άλλες πληροφορίες ως αρχεία (δείτε το Σχήμα 1.). Τα DVD-A δεδομένα (που αποθηκεύονται στο AUDIO_TS κατάλογο) συνήθως ακολουθούνται από DVD-Video δεδομένα (αποθηκευμένα στο VIDEO_TS κατάλογο). Σχήμα 1.

25 Η DVD-Audio zone περιλαμβάνει τα ακόλουθα αρχεία στον AUDIO_TS κατάλογο : SAMG (Simple Audio Manager) - είναι ένα αντίστοιχο του CD Table of Contents, που επιτρέπει την αναπαραγωγή των κομματιών σε audio-only players. AMG (Audio Manager) - είναι ο πίνακας περιεχομένων τόσο για την audio zone όσο και για την video zone και περιέχει την AMG πληροφορία και μενού. ASVS (Audio Still Video Set) - περιέχει σταθερές εικόνες για όλα τα μουσικά κομμάτια. ΑΟΒs (Audio Objects) - περιλαμβάνει τα μουσικά δεδομένα. Τα μουσικά δεδομένα που περιέχονται στην Audio zone αποτελούνται από ένα μοναδικό stream χωρίς άλλα streams δεδομένων. Έτσι δεν είναι δυνατόν να συνδυαστούν μουσικά με άλλα δεδομένα όπως εικόνες. Έτσι όλα τα έξτρα δεδομένα πρέπει να προφορτωθούν στην μνήμη της συσκευής αναπαραγωγής πριν ξεκινήσει η αναπαραγωγή των μουσικών κομματιών ή κατά την διάρκεια παύσεων (π.χ. ανάμεσα στα κομμάτια). Οι DVD-A δίσκοι δεν έχουν κάποια κωδικοποίηση περιοχής (region code όπως οι DVD-Video δίσκοι), οπότε μπορούν να αναπαραχθούν σε οποιοδήποτε κατάλληλο player οπουδήποτε. Η DVD-Video zone μπορεί να ακολουθεί τα μουσικά δεδομένα και αποτελείται από video και άλλα αρχεία, που μπορούν να περιλαμβάνουν τα ίδια μουσικά κομμάτια με εκείνα που περιέχονται στην DVD-A zone, με την διαφορά ότι αυτά τώρα κωδικοποιούνται ως Dolby Digital. Τα video αρχεία συμμορφώνονται με ένα υποσύνολο της DVD-Audio specification, χωρίς όμως multi-angle ή seamless branching. Λόγω περιορισμών στο διαθέσιμο bandwidth, δεν είναι δυνατόν να αποθηκευθεί υψηλής ποιότητας μουσική και video ως μέρος της ίδιας video ακολουθίας σε ένα DVD δίσκο. Έτσι οποιοδήποτε video σε ένα DVD-A δίσκο θα χρησιμοποιεί audio κωδικοποίηση που καθορίζεται για DVD-Video, περιλαμβάνοντας Dolby Digital, DTS και LPCM. Κάθε πλευρά του DVD-A δίσκου ονομάζεται Album. Κάθε album μπορεί να υποδιαιρείται το μέγιστο σε 9 Groups, κάθε group σε 99 Tracks και κάθε track σε 99 Indexes. Στo Σχήμα 2 παρουσιάζεται αυτή η ιεραρχική δομή. Σχήμα 2. Για λόγους περιήγησης υπάρχει ένα επιπλέον επίπεδο ανάμεσα σε Groups και Tracks που αποτελείται από τους τίτλους (Audio Titles - ATT). Αυτές είναι λογικές οντότητες που χρησιμοποιούνται για να διατάξουν τα tracks σε Groups. Ένα group μπορεί να αποτελείται από ένα ή περισσότερα ATTs και κάθε ATT μπορεί να δείχνει σε ένα ή περισσότερα tracks. Ένα ATT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναπαραχθούν μουσικά κομμάτια ή video στις συσκευές εκείνες που έχουν τέτοια δυνατότητα.

26 Τα ATTs αγνοούνται από audio-only players - οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούν μόνο το SAMG για να παίξουν τα κομμάτια. Κωδικοποίηση Μουσικού Σήματος Η DVD-A προδιαγραφή χρησιμοποιεί ένα διαβαθμισμένο γραμμικό PCM πολυκάναλο και stereo format κωδικοποίησης, down-mixing έλεγχο και άλλα προαιρετικά audio formats. Το video περιεχόμενο χρησιμοποιεί την ίδια κωδικοποίηση που χρησιμοποιείται και στους DVD- Video δίσκους. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι διαφορετικές κωδικοποιήσεις που χρησιμοποιούνται. Το DVD-A προσφέρει ρυθμούς δειγματοληψίας μέχρι 192 khz για στερεοφωνικό σήμα και μέχρι 96 khz για εξακάναλο surround ήχο. Επίσης το εύρος δυναμικής περιοχής (dynamic range ή signal to noise ratio) είναι της τάξης των 144dB. Σε αντιπαραβολή των τιμών μπορούν να δοθούν οι αντίστοιχες των CD που είναι 44.1kHz ρυθμός δειγματοληψίας, 16bits ανά δείγμα (LPCM κωδικοποίηση) και δυναμική περιοχή εύρους 96dB. Audio Coding Modes Coding Mode LPCM or MLP LPCM or Dolby Digital Ρυθμός Δειγματοληψίας (khz) 44.1 μέχρι 176.4, 48 μέχρι /96 Bits ανά Δείγμα 16/20/24 16/20/24 Μέγιστος Αριθμός Καναλιών 6 (96kHz), 2(176.4/192kHz) 6 ή 8 Μέγιστο Bit Rate (Mbit/s) 9.6 (για LPCM) MLP - Meridian Lossless Packing Για να αυξηθεί ο χρόνος αναπαραγωγής ενός DVD-A δίσκου σε minimum 74 λεπτά ανά επίπεδο για την μέγιστη ποιότητα και για να επιτραπεί χώρος για stereo μέγιστης ποιότητας, χρησιμοποιείται μια μέθοδος συμπίεσης που ονομάζεται Meridian Lossless Packing (MLP) ή αλλιώς Packed PCM (PPCM). Η μέθοδος MLP είναι απλή στην υλοποίηση και η αποκωδικοποίηση ενός MLP σήματος απαιτεί μικρή υπολογιστική ισχύ ακόμα για εξακάναλο ήχο 24bits/96kHz. Έχει δε το πλεονέκτημα ότι δεν αλλάζει καθόλου το σήμα στην έξοδο γιατί όπως αναφέρει και το όνομα της είναι μια μη απωλεστική μέθοδος κωδικοποίησης σε αντίθεση με άλλες μεθόδους όπως Dolby Digital, DTS, MP3, ATRAC, MPEG1-2. Οι παραπάνω μέθοδοι κωδικοποίησης συμπιέζουν την ηχητική πληροφορία «αγνοώντας» ένα μέρος της βασιζόμενο σε κάποια κριτήρια αντιληπτότητας ("perceptual" coders). Αυτό δίνει την δυνατότητα πολύ μεγάλης συμπίεσης (π.χ. η Dolby Digital κωδικοποίηση μπορεί να επιτύχει συμπίεση μέχρι 15:1 με εξαιρετικά αποτελέσματα). Αντίθετα η MLP κωδικοποίηση δεν μπορεί να πετύχει τόσο υψηλή συμπίεση (περίπου 40 έως 55%), το σήμα όμως που παράγει δεν υπολείπεται σε τίποτα του αρχικού PCM stream όσο υψηλής ανάλυσης και να είναι αυτό. Ο τρόπος που χρησιμοποείται για να συμπιέσει την πληροφορία είναι να «πακετάρει» με πιο αποδοτικό τρόπο τα PCM δεδομένα. Γνωρίζοντας την πολύ μεγάλη χωρητικότητα ενός DVD είναι εύλογο να αναρωτηθεί κανείς γιατί απαιτείται συμπίεση της ηχητικής πληροφορίας. Το DVD-A μπορεί να προσφέρει ένα μέγιστο bit rate της τάξης των 9.6 Μb/s. Αν και είναι σίγουρα πολύ μεγαλύτερο από το bit rate που προσφέρει το DVD-Video (6.144Mb/s), δεν είναι αρκετό για εξακάναλο ήχο ποιότητας 24bit/96kHz (ένα τέτοιο σήμα απαιτεί bit rate της τάξης των 13.8 Μb/s). Χρησιμοποιώντας την MLP είναι δυνατόν να μειωθεί το bit rate σε λιγότερο από το μισό με

27 αποτέλεσμα να αυξάνεται ο μέγιστος χρόνος που μπορεί να παιχθεί από 65 λεπτά σε τουλάχιστον 74 και να περισσέψει και χώρος για στατικές εικόνες, κείμενο και μενού και video. Στους πίνακες που ακολουθούν παρουσιάζονται τα παραπάνω στοιχεία πιο ενδεικτικά. Εφικτοί Ρυθμοί Δειγμάτων και Κβαντισμού Ρυθμός Δειγματοληψίας Κβαντισμός (bits) 1 ch 2 ch 3 ch 4 ch 5 ch 6 ch 44.1 or 48 khz 16 έως 24 LPCM ή MLP 96 or 88.2 khz 16 LPCM ή MLP 96 or 88.2 khz 20 ή 24 LPCM ή MLP MLP or 192 khz 16, 20 ή 24 MLP Μη εφικτό Down Mixing To DVD-A περιλαμβάνει ειδικά χαρακτηριστικά για downmixing των PCM καναλιών. Σε αντίθεση με το DVD-Video, όπου ο αποκωδικοποιητής είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο του mixing των 6 καναλιών σε 2, το DVD-A περιλαμβάνει πίνακες συντελεστών για τον έλεγχο του downmixing και για την αποφυγή συσσώρευσης έντασης λόγω της συγχώνευσης των καναλιών. Μέχρι 16 πίνακες μπορούν να οριστούν για κάθε Album και κάθε Track μπορεί να σχετιστεί με ένα πίνακα. Οι συντελεστές έχουν εύρος από 0dB μέχρι 60dB. Η τεχνική αυτή ονομάζεται SMART (System Managed Audio Resource Technique). Channel Groups Ο μέγιστος ρυθμός δεδομένων για μουσική πληροφορία είναι 9.6Mb/s, που σημαίνει ότι η συχνότητα δειγματοληψίας για πολυκάναλο ήχο περιορίζεται στα 96kHz ή λιγότερο. Για να γίνει καλύτερη χρήση του διαθέσιμου bandwidth, το πολυκάναλο DVD-A μπορεί να κωδικοποιηθεί σαν δύο ομάδες καναλιών (Channel Groups) με διαφορετικές παραμέτρους (δηλαδή διαφορετικούς ρυθμούς δειγματοληψίας και διαφορετικό κβαντισμό) για κάθε ομάδα. Ο πίνακας που ακολουθεί δείχνει τους τρόπους που μπορούν να συνδυαστούν οι διαφορετικές διαμορφώσεις. Να σημειωθεί ότι τα κανάλια μπορούν να ομαδοποιηθούν σε ομάδες των τριών (L, R και C) και πάνω. Συχνότητα Δειγματοληψίας (khz) Eπιλογές Ομαδοποίησης Καναλιών Ομάδα Καναλιών 1 Ομάδα Καναλιών 2 48/ / ή ή 44.1 Μέγιστο Bit Rate (Mbit/s) ή , 20 ή 16 Για συχνότητες δειγματοληψίας της τάξης των και 192 khz μπορούν να υπάρχουν μόνο μέχρι 2 κανάλια (στέρεο), οπότε στην περίπτωση αυτή μπορεί να υπάρχει μόνο μία ομάδα καναλιών.

28 Στο Σχήμα 3. που ακολουθεί παρουσιάζονται οι τρόποι με τους οποίους είναι δυνατόν να διαμοιραστούν τα κανάλια στις δύο ομάδες. Στο σχήμα αυτό ισχύουν οι εξής συντομογραφίες : L και R : Αριστερό και Δεξί κανάλι C : Κεντρικό κανάλι S : Surround Ls και Rs : Αριστερό και Δεξί surround κανάλι Lfe : Εφέ χαμηλής συχνότητας (subwoofer) Σχήμα 3. Προστασία Περιεχομένου. Αρχικά, η επιλεγμένη προστασία περιεχομένου που είχε επιλεγεί για το DVD-A ήταν η CSS II. Με την εμφάνιση όμως του DeCSS λογισμικού για το DVD-Video, κρίθηκε αναγκαίο να εισαχθούν διαφορετικές διαδικασίες για την προστασία του περιεχομένου του δίσκου. Οι IBM, Intel, MEI και Toshiba (4C Group) ανέπτυξαν μια μέθοδο με το όνομα Content Protection for Pre-Recorded Media (CPPM) η οποία χρησιμοποιεί κλειδιά των 56bit, σε αντίθεση με τα 40 bit κλειδιά του CSS, και την C2 (Cryptomedia Cipher) για την κρυπτογράφηση του περιεχομένου. H μέθοδος αυτή επιτρέπει σε μια «πειραγμένη» συσκευή αναπαραγωγής να απορριφθεί χρησιμοποιώντας ένα Media Key Block (MKB), το οποίο περιέχει ένα πολύ μεγάλο αριθμό από κλειδιά. Σε κάθε licenced αποκωδικοποιητή έχουν ανατεθεί κάποια set από μοναδικά device κλειδιά που του επιτρέπουν να διαβάσει από τον DVD-A δίσκο το Media Key (που χρησιμοποιείται για την κρυπτογράφηση του μουσικού περιεχομένου). Μόνο έτσι είναι δυνατή η αποκρυπτογράφηση του δίσκου ώστε να αναπαραχθεί επιτυχώς το περιεχόμενο του. Οποιαδήποτε συσκευή αναπαραγωγής μπορεί να απορριφθεί από μελλοντικούς δίσκους μέσω

29 του MKB. Τα ΜΚΒs είναι μοναδικά για κάθε DVD-A τίτλο και νέα MKBs πρέπει να χρησιμοποιούνται κάθε τρεις μήνες ώστε να είναι δυνατή η απόρριψη συσκευών. Σχήμα 4. Πέρα από την προαναφερθείσα προστασία, οι DVD-A τίτλοι προστατεύονται και από μια μέθοδο ενσωμάτωσης ενός ειδικού σήματος μέσα στο ηχητικό περιεχόμενο. Είναι το ψηφιακό υδατογράφημα (digital watermark) που χρησιμοποιείται για να αναγνωριστούν τα μουσικά κομμάτια και να ενεργοποιηθούν ή όχι οι διαδικασίες προστασίας αντιγραφής. Γίνεται χρήση τεχνολογιών επεξεργασίας σήματος ώστε να ενσωματωθεί στο ηχητικό σήμα μια ψηφιακή υπογραφή και προαιρετικά κλειδιά κρυπτογράφησης στο μουσικό περιεχόμενο σε μορφή μη ακουστού θορύβου. Έτσι το υδατογράφημα θα πρέπει να μείνει ανέπαφο όταν το περιεχόμενο του δίσκου μετατρέπεται σε αναλογική είσοδος. Με τον τρόπο αυτό οι συσκευές αναπαραγωγής μπορούν να αναγνωρίσουν αντεγραμμένο υλικό και να αρνηθούν να το αναπαράγουν. Τεστ έχουν αποδείξει ότι ο θόρυβος που αντιστοιχεί στο υδατογράφημα δεν γίνεται αντιληπτός, αν και έχουν υπάρξει φορές που άτομα χαρακτηρισμένα στα σχετικά ως "golden-eared listeners" τον έχουν καταλάβει. Το υδατογράφημα (που ονομάζεται Verance από το όνομα της εταιρείας επινόησης του) περιέχει 72bits πληροφορίας που περιλαμβάνουν 4 CCI (Copy Control Information) bits και 8 Usage Identifier bits κάθε 15 δευτερόλεπτα συν 60 Content Identifier bits κάθε 30 δευτερόλεπτα. Η πληροφορία αυτή χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση την διανομής και χρήσης της μουσικής και για να ελεγχθεί η πρόσβαση και χρήση του περιεχομένου. Έξτρα Χαρακτηριστικά. Το DVD-A εκτός από το μουσικό περιεχόμενο μπορεί να περιέχει και επιπλέον δεδομένα που περιλαμβάνουν στατικές εικόνες, μενού πλοήγησης στο δίσκο και προαιρετικά video. Οι στατικές εικόνες (αναφέρονται ως Audio Still Video - ASV - ), γράφονται στον δίσκο σε ένα ξεχωριστό αρχείο. Κάθε στατική εικόνα είναι ένα MPEG-2Intra-frame και μπορεί, προαιρετικά να συνοδεύεται και από μια υποεικόνα για ένα μενού. Μέχρι περίπου 20 εικόνες προφορτώνονται στην μνήμη του player πριν να αρχίσει η αναπαραγωγή της μουσικής ή μεταξύ των μουσικών κομματιών όταν επιτρέπεται mute (βλέπε Σχήμα 5.). Οι εικόνες μπορούν να εμφανίζονται είτε σαν ένα slide show είτε ο χρήστης έχει την δυνατότητα να πλοηγηθεί σε αυτές. Οι μεταβάσεις από εικόνα σε εικόνα μπορεί να περιλαμβάνουν κάποιο εφέ cut, fade, dissolve και wipe.

30 Σχήμα 5. Οι εικόνες είναι συμβατές είτε με NTSC είτε με PAL συστήματα. Συνήθως πάντως προτιμάται το NTSC, για λόγους συμβατότητας μιας και οι περισσότεροι Ευρωπαϊκοί players μπορούν να χειριστούν και τα δύο συστήματα ενώ οι Αμερικάνικοι μόνο τo NTSC. Επίσης και πάλι για λόγους συμβατότητας με τις κανονικές (4:3) και widescreen (16:9) απεικονήσεις περιλαμβάνονται και οι δύο εκδοχές των εικόνων. Πέρα από τις εικόνες είναι δυνατόν να συμπεριληφθούν και άλλα στοιχεία. Κείμενο μπορεί να αναγράφει τα ονόματα των καλλιτεχνών, διευθύνσεις Internet, στίχους κ.ά. Στατικό κείμενο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καλύψει όλο το περιεχόμενο, ενώ δυναμικό κείμενο είναι κατάλληλο για πληροφορίες όπως είναι οι στίχοι που αλλάζουν κατά την μουσική παρουσίαση. Video clips που ακολουθούν την DVD-Video προδιαγραφή μπορούν επίσης να συμπεριληφθούν. Το μουσικό μέρος του video μπορεί να παρουσιαστεί και χωρίς το video. Μενού και πλοήγηση μπορούν να συμπεριληφθούν όπως και στους DVD-Video δίσκους. Παρόλα αυτά υπάρχουν κάποιοι περιορισμοί. Μπορούν να υπάρχουν μόνο δύο τύποι μενού σε ένα DVD-A δίσκο. Το κυρίως μενού που παρέχει ένα πλήρες σύνολο εντολών και το μενού επιπέδου κομματιού που επιτρέπει απλά scrolling μπρος - πίσω. 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

31 Blu-ray Disc Ο δίσκος Blu-ray (επίσης γνωστός ως BD) είναι ένας οπτικός δίσκος υψηλής πυκνότητας που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ψηφιακών πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένου υψηλής ευκρίνειας βίντεο. To όνομα του προέρχεται από το μπλε-ιώδες λέιζερ που χρησιμοποιείται για να διαβάσει και να γράψει αυτόν τον τύπο οπτικού δίσκου. Τον Φεβρουάριο του 2002, οι κορυφαίες εταιρίες κατασκευής οπτικών μέσων αποθήκευσης ανάπτυξαν τα Blu-ray Disk (BD) και ανακοίνωσαν τα χαρακτηριστικά τους γνωρίσματα όπως η υψηλή χωρητικότητα τους σε ίδιο τύπο αποθήκευσης με αυτόν των CD/DVD. Πριν τον Μάιο του 2002, η έκδοση 1.0 των Blu-ray Disc (BD) κυκλοφόρησε στην αγορά και τον Απρίλιο του 2003 η Sony προώθησε στην Ιαπωνική αγορά την πρώτη συσκευή εγγραφής ΒD, ενώ τον Ιανουάριο του 2006, ο συνεταιρισμός των Blu-ray Disc παρέδωσε στην αγορά την έκδοση 2,0 για επανεγγράψιμα BD. Το BD είναι ένα πλήρως επανεγγράψιμο μέσο αποθήκευσης και στο οποίο επιτρέπεται η εγγραφή μέχρι 25GB ή μέχρι 2 ωρών υψηλής ευκρίνειας βίντεο, στην μία όψη του BD (στην μία πλευρά το δίσκου). Τα BD έχουν διάμετρο όσο είναι αυτή των DVD/ CD (12cm), και χρησιμοποιείται για την ανάγνωση και εγγραφή, λέιζερ διαμέτρου 405 νανομέτρων ( μέτρων!). Οι συσκευές ανάγνωσης και εγγραφής BD διπλής επίστρωσης θα μπορούν να γράφουν μέχρι και 50GB (25GB / όψη) Παρόλο που η συμβατότητα με τα DVD/CD δεν χρειάζεται να συμπεριληφθεί στις προδιαγραφές των Blu-ray, εντούτοις είναι κάτι που μπορεί εύκολα να επιτευχθεί. Ούτως ή άλλως, όπως έχει ανακοινωθεί όλες οι συσκευές BD υποστηρίζουν όλα τα format των DVD/CD. Μία από τις βασικές εφαρμογές των BD είναι η αποθήκευση υψηλής ευκρίνειας Video, όπου τα τελευταία απαιτούν τεράστιο όγκο αποθήκευσης. Τα σημερινά DVD εγγραφής δεν μπορούν να εγγράψουν μεγάλα ποσά δεδομένων (4.7 GB/DVD) και επομένως να γράψουν υψηλής ευκρίνειας Video. Ωστόσο στα BD μπορεί να γίνει εγγραφή 2 ωρών υψηλής ευκρίνειας Video ή 13 ωρών με format συνηθισμένων Ταινιών! Και όλα αυτά σε BD μονής επίστρωσης, φανταστείτε ότι στα διπλής επίστρωσης θα αποθηκεύεται η διπλάσια πληροφορία.

32 Τα BD v1.0 κυκλοφορούν με τα ακόλουθα format ΒD- ROM μόνο για ανάγνωση με προεγγράψιμο περιεχόμενο BD-R. Εγγράψιμό για δεδομένα Η/Υ BD-RW Επανεγγράψιμο για δεδομένα Η/Υ 1 ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ

33 Super Audio CD (SACD) Εισαγωγικά Όταν κατά την δεκαετία του '80 εισήχθη η ψηφιακή ηχογράφηση στο χώρο της μουσικής, δόθηκε η δυνατότητα να αναπτυχθεί ένα ψηφιακό format εγγραφής απαλλαγμένο από τον θόρυβο και τις παραμορφώσεις των αναλογικών μέσων αναπαραγωγής. Για την ψηφιακή ηχογράφηση αναπτύχθηκε μια μέθοδος γνωστή ως PCM (Pulse Code Modulation). Παρά τα πλεονεκτήματα του ψηφιακού φορμά ηχογράφησης και αναπαραγωγής, δεν είναι δυνατόν να προκύψει ένα απόλυτα πιστό ηχητικό ψηφιακό σήμα ιδιαίτερα σε ότι αφορά τα λιγότερο θορυβώδη περάσματα, όπου ο στόχος είναι να μεταφερθεί το feeling της ατμόσφαιρας κατά την διάρκεια της παράστασης. Σε μια προσπάθεια να προσεγγιστεί όσο το δυνατόν πιστότερα το αναλογικό σήμα, έχει αρχίσει να αναπτύσσεται μια μέθοδος γνωστή ως DSD (Direct Stream Digital) στην εξέλιξη της οποίας βασίζεται το Super Audio CD που εισάγεται από τις εταιρείες Philips και Sony (δημιουργούς και του αρχικού CD). Το Super Audio CD (SACD από εδώ και στο εξής) ενσωματώνει μια σειρά από νέες τεχνολογίες, οι κυριότερες από τις οποίες θα παρουσιαστούν στις επόμενες παραγράφους. Direct Stream Digital (DSD) κωδικοποίηση πηγής Από την εισαγωγή της μεθόδου PCM για ηχογράφηση έχουν γίνει αρκετές αυξήσεις στον ρυθμό δειγματοληψίας και στο bit rate προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του ηχογραφημένου ψηφιακού ηχητικού σήματος. Παρόλα αυτά, οι βελτιώσεις που μπορούν να επιτευχθούν πάντα θα περιορίζονται από το γεγονός του φιλτραρίσματος που πρέπει να γίνει. Κάθε PCM σύστημα απαιτεί απότομα φίλτρα στην είσοδο που θα αποκόπτουν εντελώς κάθε σήμα στο μισό (ή και παραπάνω) της συχνότητας δειγματοληψίας. Για παράδειγμα, στο απλό CD η συχνότητα δειγματοληψίας που χρησιμοποιείται είναι 44.1 kηz, οπότε τα φίλτρα εισόδου πρέπει να περάσουν 20kHz audio και να απορρίψουν οτιδήποτε παραπάνω από την συχνότητα αυτή. Επίσης εισάγεται θόρυβος επανακβαντοποίησης (re-quantization noise) από την πολυβάθμιδη υποδειγματοληψία των ψηφιακών φίλτρων που χρησιμοποιούνται κατά την ηχογράφηση και την πολυβάθμιδη υπερδειγματοληψία των ψηφιακών φίλτρων κατά την αναπαραγωγή. Το πρόβλημα αυτό αποτελεί την πηγή έμπευσης της μεθόδου Direct Stream Digital. Βασικά αποτελεί ένα νέο τρόπο σύλληψης που εξαλείφει την υποδειγματοληψία και υπερδειγματοληψία των υπάρχοντων διαδικασιών. Όπως και στα PCM συστήματα, το

34 αναλογικό σήμα μετατρέπεται πρώτα σε ψηφιακό μέσω μιας 64x oversampling delta-sigma κωδικοποίησης. Το αποτέλεσμα είναι ένα 1-bit ψηφιακό audio σήμα. Αντί το σήμα αυτό να υποβιβαστεί άμεσα σε PCM κώδικα, η Direct Stream Digital μέθοδος καταγράφει το bit αυτό απευθείας. Στο Σχήμα 1 φαίνονται συγκριτικά οι δύο μέθοδοι από την εγγραφή ως την αναπαραγωγή : Σχήμα 1. Ο delta-sigma αναλογικός - σε - ψηφιακό κωδικοποιητής βασικά αποτελείται από έναν ολοκληρωτή, ένα κβαντιστή 1-bit και ένα μονοπάτι αρνητικής ανατροφοδότησης (Σχήμα 2). Σχήμα 2. Το πλάτος του αναλογικού σήματος εισόδου αναπαριστάται από την πυκνότητα των παλμών εξόδου. Η πυκνότητα των παλμών εξόδου αυξάνει όσο αυξάνει το πλάτος του σήματος εισόδου (Σχήμα 3). Σχήμα 3. Οι πολύ υψηλοί λόγοι σήματος προς θόρυβο που απαιτεί η DSD στην audio μπάντα επιτυγχάνονται τυπικά μέσω ενός 5ης τάξης delta-sigma κωδικοποιητή. Αυτοί αποτελεσματικά μετατοπίζουν τον θόρυβο σε υψηλότερες συχνότητες, έξω από την audio μπάντα (noise shaping - Σχήμα 4).

35 Σχήμα 4. Τα καλύτερα 30ips μισής ίντσας αναλογικά συστήματα εγγραφής μπορούν να καταγράψουν συχνότητες μέχρι 50 khz. Το DSD μπορεί να αναπαραστήσει αυτό με απόκριση συχνότητας από DC μέχρι 100kHz. Για να καλύψει την δυναμική περιοχή μιας καλής αναλογικής κονσόλας μίξης, η ισχύς του residual θορύβου κρατείται στα -120dB μέσα στην ακουστική μπάντα. Σχήμα 5. Multi - Channel Disc Η μη απολεστική μέθοδος κωδικοποίησης Direct Stream Transfer (DST), καθιστά εφικτή την αποθήκευση σε ένα δίσκο λεπτών τόσο stereo όσο και και πολυκάναλου περιεχομένου. Ξεχωριστές περιοχές του δίσκου αφιερώνονται στο στερεοφωνικό και στο πολυκάναλο περιεχόμενο, παρέχοντας έτσι την ευελιξία στους καλλιτέχνες να παρέχουν δύο διακριτά mixes του ίδιου περιεχομένου σε ένα δίσκο. Επιπρόσθετα, μια επιπλέον περιοχή δεδομένων κρατείται για επεκτάσεις του format που θα καταστήσουν μελλοντικά εφικτή την συμπερίληψη έξτρα πληροφορίας όπως στίχοι, credits και εικόνες. Σχήμα 6. Ο πολυκάναλος ήχος που υποστηρίζεται από το SACD δίνει την δυνατότητα πιστής καταγραφής της ακουστικής ενός συναυλιακού χώρου. Παρόλα αυτά τα διακριτά surround κανάλια, που είναι εντελώς ξεχωριστά από τα κύρια μπροστινά κανάλια, μπορούν θεωρητικά

36 να χρησιμοποιηθούν για να ηχογραφήσουν οποιοδήποτε περιεχόμενο επιθυμεί ο καλλιτέχνης ή ο παραγωγός. Από ηχητικά εφέ, ηχητικές ανακλάσεις από πίσω ή άλλες πρωτότυπες τεχνικές ηχογράφησης. Από την άλλη, παλιότερες 3 - κάναλες ή 4 - κάναλες ηχογραφήσεις μπορούν να επανακυκλοφορήσουν σε πιστά αντίγραφα σε SACD format. Ένα τυπικό πολυκάναλο SACD σύστημα αναπαραγωγής περιλαμβάνει ένα πολυκάναλο player, ένα πολυκάναλο ενισχυτή και τον απαιτούμενο αριθμό ηχείων. Στο (Σχήμα 7) που ακολουθεί τα πέντε ηχεία τοποθετούνται τυπικά σε ένα κύκλο γύρω από τον ακροατή, σύμφωνα με τις ITU προτροπές και το έκτο κανάλι χρησιμοποιείται για την ενίσχυση των χαμηλών συχνοτήτων (sub-woofer). Σχήμα 7. Τεχνολογίες Προστασίας Περιεχομένου Το SACD προσφέρει πέντε γραμμές προστασίας ενάντια στην παράνομη αντιγραφή του περιεχομένου του. Κάθε μία από τις γραμμές αυτές θέτει διαφορετικά εμπόδια σε κάθε προσπάθεια πειρατείας και λειτουργεί ανεξάρτητα έτσι ώστε ακόμα και αν κάποια από αυτές «σπάσει», οι υπόλοιπες συνεχίζουν να προστατεύουν το περιεχόμενο του δίσκου. Η πρώτη γραμμή «άμυνας» συνίσταται στην αδυναμία των σύγχρονων CD-ROMs των υπολογιστών να διαβάσουν δεδομένα από ένα SACD δίσκο. Η δεύτερη γραμμή «άμυνας» εξασφαλίζει ότι ακόμα και να έχει αντιγραφεί ένα SACD, αυτό δεν μπορεί να διαβαστεί. Η επόμενη γραμμή συνίσταται στην δυσκολία και το κόστος του hacking του scrambling ενός SACD και στο γεγονός ότι αυτό θα πρέπει να γίνεται για κάθε τίτλο ξεχωριστά. Επίσης οι λεπτομέρειες του scrambling συστήματος δεν αποκαλύπτονται ποτέ. Συγκεκριμενοποιώντας τις παραπάνω αναφερθείσες τεχνολογίες : - Ιnvisible Watermark : η «αόρατη» υδατογραφία καλείται επίσης και PSP-PDM (Pit Signal Processing - Physical Disc Mark). Το PSP-PDM είναι πολύ δύσκολο να γραφτεί σε ένα εγγράψιμο δίσκο. Μπορεί να χειριστεί μόνο με SACD licenced εξοπλισμό. Το PSP-PDM χρησιμοποιείται για τον έλεγχο αναπαραγωγής (η παρουσία του είναι απαραίτητη για να ξεκινήσει η αναπαραγωγή ενός SACD δίσκου). Επίσης το PSP-PDM χρησιμοποιείται για έλεγχο πρόσβασης στο περιεχόμενο (μέρος του κλειδιού descrambling

37 αποδιαμόρφωσης)) είναι κρυμμένο στο PSP-PDM. - Content Access Control : το DSD περιεχόμενο είναι διαμορφωμένο χρησιμοποιώντας το SACD cipher. Ο κρυπτογραφικός αλγόριθμος του SACD είναι ένας σύγχρονος stream cipher. Η γεννήτρια του key-stream που χρησιμοποιείται σε αυτόν τον stream cipher βασίζεται σε ελεγχόμενους από το ρολόι καταχωρητές ολίσθησης. Ο αλγόριθμος κρυπτογραφησης είναι βελτιστοποιημένος για να επιτυγχάνεται υψηλή απόδοση σε hardware. Ο αλγόριθμος αυτός χρειάζεται 2 κλειδιά για την αποδιαμόρφωση του σήματος : 1. το PSP-PDM κλειδί που είναι κρυμμένο στο δίσκο 2. τις «αρχικές τιμές», ένα κλειδί που είναι κρυμμένο στο IC (Integrated Circuit Ολοκληρωμένο Κύκλωμα). Η τιμή αυτών των κλειδιών δεν είναι διαθέσιμη έξω από ένα μεμονωμένο IC και δεν μεταδίδεται ανάμεσα σε ICs. - SACD mark : Disc Access Control : το SACD mark αποκρύπτει ορισμένες παραμέτρους του δίσκου. Τα drives χρειάζονται αυτήν την πληροφορία πριν μπορέσουν να ξεκινήσουν την ανάγνωση του δίσκου. Έτσι ένα μη-συμμορφωμένο με το standard drive δεν θα μπορέσει να πάρει καθόλου πληροφορία από οποιονδήποτε SACD δίσκο. - Playback Control : η DSD αναπαραγωγή επιτρέπεται μόνο όταν το PSP mark βρεθεί. Σχήμα 8. Tύποι SACD Δίσκων Το SACD προσφέρεται σε τρεις διαφορετικές παραλλαγές. Ο Δίσκος Μιας Στρώσης (Single Layer Disc) ο οποίος περιέχει ένα υψηλής πυκνότητας στρώμα, ο Δίσκος Δύο Στρώσεων (Dual Layer Disc) που περιέχει δύο στρώσεις υψηλής περιεκτικότητας για έξτρα χρόνο εγγραφής και τέλος ο Υβριδικός Δίσκος (Ηybrid Disc) που περιέχει ένα στρώμα υψηλής πυκνότητας και ένα standard CD στρώμα που επιτρέπει την αναπαραγωγή του δίσκου σε οποιοδήποτε συμβατικό CD player. Σχήμα 9.

38 Ένας full-loaded δίσκος είναι ένας υβριδικός δίσκος και μπορεί να περιλαμβάνει μια σειρά από χαρακτηριστικά που εικονίζονται στο σχήμα που ακολουθεί. Όλες οι άλλες παραλλαγές δίσκων μπορούν να θεωρηθούν υποσύνολα του δίσκου αυτού. Σχήμα 10. Super Bit Mapping Direct Η καταναλωτική αγορά κυριαρχείται από συστήματα αναπαραγωγής που σχετίζονται με το CD. Η κυριαρχία αυτή του CD οδηγεί στην απαίτηση για κάποια τεχνολογία που να μετατρέπει τα 1-bit DSD σήματα σε 16-bit PCM για διανομή σε CD. H τεχνολογία αυτή καλείται Super Bit Mapping Direct. Θεωρητικά μια τέτοια μετατροπή (από 1bit/64fs σε 16bits/1fs) δεν είναι δύσκολη. Κάθε DAT εγγραφέας και A/D μετατροπέας περιλαμβάνουν κυκλώματα που κάνουν πάνω κάτω το ίδιο πράγμα. Η τεχνολογία Super Bit Mapping Direct εισάγεται για να γίνει η μετατροπή αυτή με τις μικρότερες δυνατές παραχωρήσεις στην ποιότητα του σήματος. Για να επιτευχθεί η ζητούμενη ποιότητα, η λύση είναι να φιλτραριστεί και να διαμορφωθεί το DSD σήμα σε ένα μόνο στάδιο. Έτσι τα requantizing σφάλματα που προκύπτουν ανάμεσα σε διαφορετικά στάδια μπορούν να εξαλειφούν. Το aliasing μπορεί να ελαχιστοποιηθεί και το ripple να μειωθεί. Η Sony έχει σχεδιάσει ένα ενός σταδίου FIR ψηφικό filter/noise shaper με συντελεστές. Αυτό αποτελεί τον επεξεργαστή πραγματικού χρόνου Super Bit Mapping Direct. Με το Super Bit Mapping Direct κύκλωμα μετατροπής δίνεται η δυνατότητα να προσεγγιστεί 20 με 24 bits ακρίβεια από ένα 16bit ψηφιακό audio σήμα και η DSD ηχογράφηση να γραφτεί σε CD με σαφέστατα καλύτερη ακουστική ποιότητα.

39 Σχήμα 11. Σχήμα ΕΠΑΛ ΠΕΡΑΜΑΤΟΣ