Введение

Компания Dolby Laboratories, Inc. (часто сокращаемая до Dolby Labs и известная просто как Dolby) — британско-американская технологическая корпорация, специализирующаяся на шумоподавлении в аудио, кодировании/сжатии звука, пространственном аудио и технологиях HDR-изображения. Dolby лицензирует свои технологии производителям потребительской электроники.

История

Dolby Labs была основана Рэем Долби (1933–2013) в Лондоне, Англия, в 1965 году. В том же году он изобрел систему Dolby Noise Reduction – метод обработки аудиосигнала для снижения фонового шипения на кассетных записях. Его первый патент на эту технологию был подан в 1969 году, спустя четыре года. Данный метод впервые был использован компанией Decca Records в Великобритании. Впоследствии другие компании начали приобретать технологию Dolby A301, представлявшую собой профессиональную систему шумоподавления, применяемую в записи, кинопроизводстве, на радиовещательных станциях и в сетях связи. Среди этих компаний – BBC, Pye, IBC, CBS Studios, RCA и Granada. В 1976 году штаб-квартира компании была перенесена в Соединенные Штаты (Сан-Франциско, Калифорния). Первым продуктом Dolby Labs стал модуль Dolby 301, включавший в себя Dolby Noise Reduction Type A – систему шумоподавления на основе компандера. В дальнейшем фильмы стали использовать шумоподавление Dolby на всех предварительных миксах и мастерах, однако на копиях для проката применялась обычная оптическая звуковая дорожка. Фильм «Callan» (1974) стал первым, использующим Dolby-кодированную оптическую звуковую дорожку. В 1975 году Dolby выпустила Dolby Stereo, которая, помимо увеличения количества аудиоканалов, включала в себя систему шумоподавления (Dolby Stereo фактически могла содержать дополнительные центральный и окружающие каналы, матрицированные из левого и правого). Фильм «Lisztomania» (1975) стал первым фильмом с Dolby-кодированной стереооптической звуковой дорожкой, хотя в нем использовался только метод кодирования LCR (левый, центр, правый). Первый полноценный саундтрек LCRS (левый, центр, правый, окружающий звук) был закодирован в фильме «Звезда родилась» в 1976 году. Менее чем за десять лет 6000 кинотеатров по всему миру были оснащены звуковой системой Dolby Stereo. Dolby немного модифицировала систему для домашнего использования и представила Dolby Surround, которая извлекала только канал окружающего звука, и более продвинутую Dolby Pro Logic, являвшуюся домашним аналогом театральной Dolby Stereo. Dolby разработала цифровую схему сжатия окружающего звука для кинотеатров. Dolby Stereo Digital (ныне просто Dolby Digital) впервые была использована в фильме 1992 года «Бэтмен возвращается». Внедренная на рынок домашних кинотеатров как Dolby AC 3 с выходом на лазерном диске «Clear and Present Danger» в 1995 году, эта технология не получила широкого распространения среди потребителей, отчасти из-за необходимости дополнительного оборудования для ее использования, пока она не была принята в качестве части спецификации DVD. Dolby Digital теперь используется в стандарте HDTV (ATSC) в США, DVD-плеерах и многих спутниковых и кабельных телевизионных приставках. Dolby разработала цифровую схему сжатия окружающего звука для телесериала «Симпсоны». 17 февраля 2005 года компания стала публичной, разместив свои акции на Нью-Йоркской фондовой бирже под тикером DLB. 15 марта 2005 года Dolby отметила свое 40-летие на фестивале ShoWest 2005 в Сан-Франциско. 8 января 2007 года Dolby объявила о выпуске Dolby Volume на Международной выставке потребительской электроники. 18 июня 2010 года Dolby представила Dolby Surround 7.1 и оснастила кинотеатры по всему миру акустическими системами 7.1 для обеспечения театрального 7.1 окружающего звука. Первым фильмом, выпущенным в этом формате, стала «История игрушек 3» от Pixar, за которой последовало еще пятьдесят релизов, использующих этот формат. В настоящее время около 80% выпускаемых фильмов по умолчанию микшируются в Dolby Surround 7.1. В апреле 2012 года Dolby представила Dolby Atmos – новую кинематографическую технологию, добавляющую верхние звуковые каналы, впервые примененную в мультфильме Brave от Pixar. В июле 2014 года Dolby Laboratories объявила о планах по внедрению Atmos в домашние кинотеатры. Первым телешоу, использующим эту технологию на диске, стала «Игра престолов». 24 февраля 2014 года Dolby приобрела Doremi Labs за 92,5 миллиона долларов наличными, плюс дополнительные 20 миллионов долларов в виде условного вознаграждения, которое может быть получено в течение четырехлетнего периода. В мае 2019 года Dolby приняла решение добавить Dolby Atmos в сотни новых песен музыкальной индустрии. В мае 2020 года Dolby запустила платформу для разработчиков Dolby.io, предназначенную для предоставления разработчикам самообслуживания доступа к технологиям Dolby через публичные API. Это позволяет любому человеку или организации, независимо от размера, интегрировать в свои веб-сайты, приложения, игры и т.д. такие функции, как улучшение медиа и транскодирование, пространственное аудио, высококачественная видеосвязь и потоковое вещание с низкой задержкой.

Аналоговое звуковое шумоподавление

Dolby A: профессиональные системы шумоподавления для аналоговых магнитных лент и кассет. Dolby NR/B/C/S: системы шумоподавления для потребительского использования, предназначенные для кассет и аналоговых магнитных лент. Dolby SR (Spectral Recording): профессиональная четырехканальная система шумоподавления, используемая с 1986 года, которая улучшает динамический диапазон аналоговых записей и передач до 25 дБ. Dolby SR используется звукорежиссерами и инженерами постпродакшна, телерадиокомпаниями и другими профессионалами в области звука. Она также является эталоном в аналоговом звуке кинофильмов и сегодня присутствует почти во всех 35-миллиметровых кинопленках. В фильмах с цифровыми звуковыми дорожками SR-дорожка используется в кинотеатрах, не оборудованных для цифрового воспроизведения, и служит резервной копией в случае проблем с цифровой дорожкой. Dolby FM: система шумоподавления для FM-радиовещания. Dolby FM была опробована несколькими радиостанциями, начиная с WFMT в 1971 году. Она использовала Dolby B в сочетании с предварительным усилением 25 микросекунд. Небольшое количество моделей тюнеров и ресиверов предлагалось со встроенным необходимым декодером. Кроме того, появились несколько моделей кассетных дек, которые позволяли использовать внутренний декодер Dolby B в линейном тракте, что позволяло применять его для трансляций Dolby FM. Система не получила распространения и к 1974 году начала приходить в упадок. Dolby HX Pro: система, используемая в высококлассных магнитофонах для увеличения динамического диапазона. Смещение записи уменьшается по мере увеличения высокочастотной составляющей записываемого сигнала, и наоборот. Она не влияет на сам записываемый звук и не требует специального декодера. Теоретически, любая кассета, записанная с использованием HX Pro, будет звучать лучше на любой деке. Dolby Advanced Audio: технология Dolby Surround Sound, блокирующая предпочтительный уровень громкости, оптимизирует звуковые характеристики для конкретных моделей ПК и позволяет увеличивать громкость встроенных динамиков без искажений.

Обработка звука

Dolby Headphone: реализация виртуального объемного звучания, имитирующая звук 5.1 в стандартной паре стереонаушников. Dolby Virtual Speaker: имитирует звук 5.1 в системе из двух стандартных стереодинамиков. Dolby Volume: снижает перепады громкости. Dolby Mobile: версия технологии объемного звучания Dolby, разработанная специально для мобильных телефонов, в частности HTC Desire HD, LG Arena и LG Renoir. Dolby Audio Plug-in for Android: API, поставляемый в виде библиотеки Java, позволяющий разработчикам Android использовать технологию Dolby Digital Plus, встроенную в мобильные и планшетные устройства, такие как серии Fire HD, Fire HDX и Samsung Galaxy Tab 3. Dolby Voice: аппаратные и программные продукты для веб-конференций корпоративного уровня.

Обработка видео

Dolby Contrast обеспечивает улучшенный контраст изображения на ЖК-экранах с LED-подсветкой посредством локального затемнения. Perceptual Quantizer (PQ), опубликованный SMPTE как SMPTE ST 2084, является функцией передачи, позволяющей отображать видео с высоким динамическим диапазоном (HDR) с уровнем яркости до 10 000 кд/м² и совместимой с цветовым пространством Rec. 2020. 27 августа 2015 года Ассоциация потребительской электроники объявила о медиапрофиле HDR10, использующем цветовое пространство Rec. 2020, SMPTE ST 2084 и 10-битную глубину цвета. 2 августа 2016 года Microsoft выпустила обновление Windows 10 Anniversary Update, поддерживающее формат HDR10 с функцией передачи PQ (ST 2084) и цветовым пространством Rec.2020. Dolby Vision – это формат мастеринга и доставки контента, аналогичный медиапрофилю HDR10. Он поддерживает как высокий динамический диапазон (HDR), так и широкую цветовую гамму (ITU R Rec. 2020 и 2100) на всех этапах – от создания и производства контента до передачи и воспроизведения. Dolby Vision включает в себя электрооптическую функцию передачи Perceptual Quantizer (SMPTE ST 2084) и поддерживает дисплеи с максимальной яркостью до 10 000 нит (4 000 нит на практике). Он также обеспечивает разрешение до 8K и глубину цвета до 12 бит (с обратной совместимостью с существующими 8-битными и 10-битными дисплеями). Dolby Vision может кодировать колориметрическую информацию мастер-дисплея с использованием статических метаданных (SMPTE ST 2086) и динамических метаданных (SMPTE ST 2094 10, формат Dolby) для каждой сцены или кадра видео. Примеры Ultra HD (UHD) Dolby Vision доступны на телевизорах, мониторах, мобильных устройствах и в кинотеатрах. Контент Dolby Vision может быть доставлен на дисках Ultra HD Blu-ray, через традиционное вещание, OTT и онлайн-сервисы потокового видео. Метаданные Dolby Vision могут передаваться через интерфейс HDMI версий 1.4b и выше. Он также поддерживает цветовое пространство IPTPQc2, аналогичное ICtCp. Dolby Vision IQ – это обновление, предназначенное для оптимизации контента Dolby Vision в соответствии с яркостью в помещении. ICtCp обеспечивает улучшенное цветовое представление, разработанное для высокого динамического диапазона (HDR) и широкой цветовой гаммы (WCG). Улучшенная постоянная яркость является преимуществом для операций обработки цвета, таких как цветовая субдискретизация и отображение цветового охвата, где изменяется только цветовая информация.

Живой звук

Dolby Lake Processor – с 2009 года все продукты Lake находятся в собственности Lab Gruppen. За прошедшие годы Dolby разработала несколько систем пространственного звучания. Их различия описаны ниже.

Системы окружения с матрицей Долби

Декодер Кодер Год Описание Каналы Dolby Stereo Dolby MP Matrix 1975 Использование в кинотеатрах с оптической технологией. Использует Dolby A для шумоподавления. 4:2 кодируется для 35-мм пленки и 2:4 декодируется обратно в 4.0 с помощью Dolby Stereo Processor. Дискретный 6-трековый магнитный вариант для 70-мм пленки. FL FR с C и MonoSurround, обработанные матрицей Dolby Surround. 1982 Потребительский вариант Dolby Stereo. Оригинальный декодер использовал простую пассивную схему L R с задержкой и фантомным центральным каналом для декодирования в 3 канала. FL FR и MonoSurround, обработанные матрицей. Dolby Stereo SR Dolby MP Matrix 1986 Добавление шумоподавления Dolby SR к Dolby Stereo для повышения четкости и динамического диапазона. FL FR с C и MonoSurround, обработанные матрицей. Dolby Pro Logic 1986 Modern1987 Эталонный активный матричный декодер 2:4 (кат. № 150) для Dolby Stereo и Dolby Surround. Точно декодирует Lt/Rt для восстановления 4.0-канального объемного звучания LCRS. FL FR с C и MonoSurround, обработанные матрицей. Dolby Pro Logic II N/A 2000 Преобразует (upmixes) не кодированный стереосигнал в Surround 5.1. Также может использоваться для декодирования Dolby Surround для воспроизведения в формате 5.1. Потребительские декодеры часто включают режимы "Кино", "Музыка" или "Игра". FL FR C SL SR SUB Dolby Pro Logic IIx N/A 2002 Расширение PLII. Улучшает стерео, Dolby Surround и Dolby Digital 5.1 до 6.1 или 7.1. Декодирует Dolby Digital EX до 6.1 или 7.1. Сохраняет режимы "Кино", "Музыка" или "Игра" в потребительских продуктах. FL FR C SL SR SUB Левый задний и правый задний каналы. Dolby Pro Logic IIz N/A 2009 Расширение PLIIx. Декодирует Stereo, Dolby Surround или дискретные сигналы 5.1/6.1/7.1 до 7.1 с высотой или полного 9.1 с добавлением фронтальных каналов высоты. Последний декодер, выпущенный под брендом Dolby Pro Logic. L, C, R, Lss, Rss (боковые каналы объемного звучания), Lrs, Rrs (задние каналы объемного звучания), LFE, Lvh и Rvh. Dolby Surround (2014) N/A 2014 В 2014 году Dolby вновь представила термин Dolby Surround. Теперь этот термин относится к новому декодеру/преобразователю частотной области. Dolby Surround является полной заменой Pro Logic; он принимает стерео (дискретный или матричный), 5.1 и 7.1 сигналы для воспроизведения в широком диапазоне выходных конфигураций, включая конфигурации с высотными каналами.

Системы дискретного звукозаписи Dolby

Формат Основной кодек Год Описание Каналы Dolby Digital AC-3 1986 Современный 1992 Фильм 1995 Лазерный диск Дискретный кодировщик/декодер. Стереовыход может быть сгенерирован из 5 программных каналов с использованием кодирования Pro Logic. Это позволяет системам, ограниченным стереовыходом, передавать окружающий звук. L R C Ls Rs LFE Dolby Digital Surround EX AC-3 1999 6.1 или 7.1 Окружение посредством матричного кодирования каналов Ls/Rs в 5.1. Сохраняет обратную совместимость со стандартным цифровым форматом 5.1. Матричное декодирование может извлекать Cs (моноокружение) или Lrs, Rrs (стереоокружение) из сигналов Ls и Rs. Dolby TrueHD MLP 2006 Кодек сжатия без потерь; поддерживает частоту дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц и разрядность до 24 бит; поддерживает переменную скорость передачи данных до 18 Мбит/с; максимальная поддержка каналов – 16 каналов в текущей реализации. Более высокая скорость передачи данных, чем у Dolby Digital Plus. Поддержка каналов Blu-ray Disc – до восьми каналов аудио 96 кГц/24 бит; шесть каналов (5.1) – до 192 кГц/24 бит; и два-шесть каналов – до 192 кГц/24 бит, максимальная скорость передачи данных – до 18 Мбит/с. Dolby Digital Plus Enhanced AC-3 2006 Кодек сжатия с потерями; частота дискретизации 48 кГц, разрядность 20 бит; поддерживает скорость передачи данных от 32 кбит/с до 6 Мбит/с, масштабируемая, включая 768 кбит/с – 1,5 Мбит/с на оптических дисках высокой четкости (как правило) и 256 кбит/с для вещания и онлайн-трансляций. Поддержка от 1,0 до 7,1 каналов для современных медиа-приложений; расширяется до 16 каналов; дискретный. Обратная совместимость с Dolby Digital через соединение S/PDIF со скоростью до 640 кбит/с. Поддерживает метаданные Dolby. L R C Lss Rss LFE Lrs Rrs Dolby Surround 7.1 N/A 2010 Новый звуковой формат для киносаундтреков, добавляющий два дополнительных канала окружающего звучания. L, C, R, Lss, Rss (боковые каналы), Lrs, Rrs (задние каналы), LFE Dolby Atmos Cinema: SSLAC. Для потребителей: Dolby Digital Plus JOC, MLP, AC-4. 2012 Расширяет существующие форматы окружающего звучания, добавляя верхние каналы и аудиообъекты. Каждый аудиообъект состоит из монофонического аудиосигнала и метаданных, описывающих местоположение звука, размер и другие параметры управления рендерингом. Объектный рендерер преобразует аудиообъекты в сигналы выходных каналов. Использование аудиообъектов позволяет описать звук независимо от конкретной конфигурации акустических систем. Для кинопроката весь звук кодируется без потерь в формате PCM или SSLAC (Samplerate Scalable Lossless Audio Coding). Каналы звуковой дорожки для кино: L, R, C, LFE, Lss, Rss (боковые каналы), Lrs, Rrs (задние каналы), Lts, Rts (верхние каналы). Примечание: количество и предполагаемое расположение выходных каналов определяется при воспроизведении на основе доступных акустических систем.