Component - för entusiaster av ljud och bild.

Ljudformat för HD DVD och Blu-ray, en sammanfattning

En av de absolut vanligaste frågorna på forumet handlar om de ljudformat som kommer med HD DVD och Blu-ray, vilka spelare som klarar vad, vilken receiver som kan avkoda vad och inte, samt vilka anslutningar som fungerar eller krävs osv.

Detta är en enkel sammanfattning av de vedertagna principer som gäller för respektive format och hur man kan få ljudformaten tillgängliga med den receivern/försteg man använder. Sammanfattningen aspirerar inte på att vara fullkomlig. Förenklingar förekommer frekvent för att undvika att fastna i detaljer. Istället är förhoppningen att läsaren snabbt kunna hitta den grundläggande information han/hon letar efter.

För att artikeln skall ge något i praktisk bemärkelse krävs att man kan skaffar sig information om vad eventuella spelare och receiver/försteg klarar respektive inte klarar. Den informationen finns hos återförsäljare och leverantörer, denna artikel tar inte upp specifika produkter och dess egenskaper.

Vilka format används och vilka är obligatoriska och inte?
Med ”obligatorisk” menas att det är ett krav att spelaren kan hantera formatet. Där det inte står obligatoriskt betyder det att spelaren för HD DVD respektive Blu-ray inte har ett krav att kunna hantera formatet. Utvecklingen i dagsläget går dock mot att spelarna klarar alla format internt.

HD DVD
Följande format kan användas för multikanalsljud på en HD DVD skiva:

PCM (obligatoriskt)
Dolby Digital (obligatoriskt)
DTS (obligatoriskt)
Dolby Digital Plus (obligatoriskt)
DTS-HD High Resolution
DTS-HD Master Audio
Dolby TrueHD (obligatoriskt som avkodning för 2-kanaler)

Blu-ray
Följande format kan användas för multikanalsljud på en Blu-rayskiva;

PCM (obligatoriskt)
Dolby Digital (obligatoriskt)
DTS (obligatoriskt)
Dolby Digital Plus
DTS-HD High Resolution
DTS-HD Master Audio
Dolby TrueHD

Som åskådliggörs ovan är inte HD DVD och Blu-ray helt lika när det kommer till kraven för vad spelaren obligatoriskt ska klara av att hantera. Det finns dessutom andra skillnader som att ett givet ljudformat, tex Dolby Digital, inte är exakt lika implementerat i respektive HD DVD och Blu-ray med avseende på vilka informationsflöden (bitrate) som stöds. I själva verket finns det en hel del undantag och allt är inte lika trivialt som man först kan tro.


Vad använder jag mig av för överföringsmetod för de olika ljudformaten?
Vi tittar på hur man överför ljudformaten ovan från sin HD DVD/Blu-ray till sin receiver/försteg och på lite mer detaljer runt formaten i sig.

Observera att bara för att möjligheten för överföring finns tekniskt, betyder inte det automatiskt att en given produkt behöver stödja den specifika överföringsmetoden. Att en överföringsmetod inte stöds behöver inte betyda att det blir helt tyst, vissa format har funktioner så att ett format med lägre bitrate kan överföras med metoden. Se under respektive format för mer information.

PCM kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar, via S/PDIF (dock enbart 2-kanaler), via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar. PCM kräver ingen avkodning då det redan är färdigt för att kunna behandlas digitalt.

Dolby Digital kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar, via S/PDIF, via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar. Sker överföringen via HDMI har man två möjligheter, dels kan spelaren själv göra avkodningen och skicka formatet vidare som PCM-format, eller så väljer man att skicka signalen som bitstream för avkodning i receiver/försteg.

Dolby Digital har en begränsad bitrate på 448 kbps för HD DVD och 640 kbps på Blu-ray.

DTS kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar, via S/PDIF, via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar. Sker överföringen via HDMI har man två möjligheter, dels kan spelaren själv göra avkodningen och skicka formatet vidare som PCM-format, eller så väljer man att skicka signalen som bitstream för avkodning i receiver/försteg.

DTS har en begränsad bitrate på 1,5 mbps på både Blu-ray och HD DVD.

Dolby Digital Plus kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar (kräver avkodning och D/A-omvandling i spelaren samt att spelaren har analoga 5.1/7.1-utångar).

Notera att överföring med HDMI kan ske på två sätt, dels om spelaren har en Dolby Digital Plus avkodare och sedan kan skicka signalen som PCM via HDMI (1.1 el högre) för behandling av receiver/försteg. Dels kan spelaren skicka formatet icke avkodat som bitstream för avkodning i receiver/försteg för avkodning, detta kräver dock att både spelare och receiver/försteg måste vara HDMI 1.3 eller högre.

Överföring kan alltså inte ske med S/PDIF, då extraheras enbart ett Dolby Digital-spår som är 640 kbps för HD DVD. Man kan uppmärksamma att detta är det enda sättet att lyssna till Dolby Digital med en bitrate på 640 kbps som annars är begränsat till 448 kbps på HD DVD-formatet. Dolby Digital Plus är inte obligatoriskt på Blu-ray, som av en följd till det måste en skiva som innehåller ett Dolby Digital Plus-spår, även innehålla ett ljudspår med Dolby Digital för att det inte skall bli helt tyst på de spelare som saknar avkodare för Dolby Digital Plus.

Dolby Digital Plus har en begränsad bitrate på 1,7 mbps på Blu-ray respektive 3 mbps på HD DVD.

För mer ingående studier om vad som skiljer Dolby Digital Plus på Blu-Ray och HD DVD se ”Dolby Audio Coding for Future Entertainment Formats” och speciellt avsnittet ” Unique Aspects of Dolby Digital Plus on Blu-ray Disc vs. HD DVD”.

DTS-HD High Resolution kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar (kräver avkodning och D/A-omvandling i spelaren samt att spelaren har analoga 5.1/7.1-utångar).

Överföring med HDMI kan ske på två sätt, dels om spelaren har en DTS-HD HR avkodare och sedan kan skicka signalen som PCM via HDMI (1.1 el högre) för behandling av receiver/försteg. Dels kan spelaren skicka formatet icke avkodat som bitstream för avkodning i receiver/försteg för avkodning, detta kräver dock att både spelare och receiver/försteg måste vara HDMI 1.3 eller högre.

Överföring kan alltså inte ske med S/PDIF, då extraheras enbart ett DTS-spår som är 1500 kbps för båda HD-DVD och Blu-ray som kan tas emot av i princip alla receivers/försteg med S/PDIF-ingång.

DTS-HD High Resolution har en begränsad bitrate på 3 mbps på HD DVD och 6 mbps på Blu-ray.

DTS-HD Master Audio kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar (kräver avkodning och D/A-omvandling i spelaren samt att spelaren har analoga 5.1/7.1-utångar).

Överföring med HDMI kan ske på två sätt, dels om spelaren har en DTS-HD MA avkodare och sedan kan skicka signalen som PCM via HDMI (1.1 el högre) för behandling av receiver/försteg. Dels kan spelaren skicka formatet icke avkodat som bitstream för avkodning i receiver/försteg för avkodning, detta kräver dock att både spelare och receiver/försteg måste vara HDMI 1.3 eller högre.

Överföring kan alltså inte ske med S/PDIF, då extraheras enbart ett DTS-spår som är 1500 kbps för båda HD DVD och Blu-ray.

DTS-HD Master Audio har en begränsad bitrate på 18 mbps på HD DVD och 24,5 mbps på Blu-ray.

Dolby TrueHD kan överföras, beroende på spelarens och receivern/förstegets anslutningar via HDMI (version 1.1 eller högre) och via analoga multikanalsutgångar (kräver avkodning och D/A-omvandling i spelaren samt att spelaren har analoga 5.1/7.1-utångar).

Överföring med HDMI kan ske på två sätt, dels om spelaren har en Dolby TrueHD avkodare och sedan kan skicka signalen som PCM via HDMI (1.1 eller högre) för behandling av receiver/försteg. Dels kan spelaren skicka formatet icke avkodat som bitstream för avkodning i receiver/försteg för avkodning, detta kräver dock att både spelare och receiver/försteg måste vara HDMI 1.3 eller högre.

Överföring kan alltså inte ske med S/PDIF. Till skillnad från t.ex. DTS HD MA kan inte ett spår med lägre bitrate extraheras, istället finns det alltid ett Dolby Digital-spår på upp till 448 kbps för HD DVD respektive upp till 640 kbps för Blu-ray som kan tas emot av i princip alla receivers/försteg med S/PDIF-ingång.

Dolby True HD har en begränsad bitrate på 18 mbps för både HD DVD respektive Blu-ray.


Mer om de förlustfria ljudformaten Dolby TrueHD och DTS-HD Master Audio.
Dessa är avancerade ljudformat som kan reproducera den PCM-master (vanligtvis 24 bits/48 kHz) som mixaren tillsammans med skaparna av filmen försett filmbolaget med till 100 % . Det som matas in kodomvandlaren kommer ut i oförvanskad eller komprimerad form.

Den avgörande anledningen till att man inte helt enkelt lägger just detta PCM-spår direkt på skivan är av utrymmesskäl, det finns ingen anledning att göra det då de förlustfria formaten gör det exakt lika bra med den enda skillnaden att det tar mindre utrymme i anspråk. Detta utrymme kan t.ex. användas för att åstadkomma en bättre bild, eller för att innehålla extramaterial eller dylikt.

Eftersom dessa är ”bit för bit, identisk med mastern” så ska det vara exakt samma ljud på ett spår med Dolby TrueHD som på ett spår med DTS-HD MA, om de har matats med identisk PCM i enkodern vill säga.

Dolby TrueHD och DTS-HD Master Audio skiljer sig åt på flera punkter, dock inte ljudmässigt i teorin. Ett exempel är att den första inte har någon funktion för att mixa ner ljudspåret till en lägre bitrate, som tex Dolby Digital. Detta har man löst med att för varje TrueHD spår på Blu-ray så finns det alltid ett ackompanjerande Dolby Digitalspår (som dock kan vara dolt i skivmenyerna). På HD DVD-spelare är Dolby TrueHD-avkodning standard och behöver således inget extra spår med Dolby Digital såvida producenten av skivan inte finner det lämpligt.

DTS-HD Master Audio har en sådan extraheringsfunktion, så något extraspår i DTS behövs inte således, utan en 1,5 mbps ström med DTS erhålls om man saknar dekoder för DTS-HD Master Audio i sin utrustning.

Vad är skillnaden mot ljudspåren jämfört med DVD?
Det den här sammanfattningen inte tar upp på djupet är hur mixningen genomförs med sekundära och primära ljudspår för tex PiP-funktioner. I dagsläget är detta i sin linda, speciellt gällande Blu-ray och vi får säkert anledning att återkomma med detta i ett tillägg senare, när tekniken och implementeringen mognat en aning.

Dock kan man säga att när dessa funktioner kommer att fungera som det är tänkt, är skillnaderna stora i fråga om hur ljudet hanteras från det vi är vana vid med DVD. På DVD behöver man t.ex. helt separata ljudspår för saker som att språket ändras eller regissörens kommentarer till filmen. Detta är utrymmeskrävande och en process som i mångt och mycket försvinner med de nya formaten.

På HD DVD för att ta det exemplet så kan skivor som är mixade i så kallad ”Advanced mode” helt enkelt, i realtid, byta ut enbart centerkanalens ljud till ett spår med ett annat språk. På samma sätt så behövs inte ett helt nytt ljudspår för filmmakarens kommentarer till filmen, detta kan således mixas in utanpå det normala ljudspåret.

De båda förlustfria formaten Dolby TrueHD och DTS-HD Master Audio är båda skyddade av hård kryptering. För att förstå hur de fungerar så kan man tänka på dem som ZIP-filer, dvs all data finns kvar men hårdare komprimerad. När du packar upp ZIP-filen så finns allt data där i en bit-för-bit kopia av filen som du packade.

Problemet med en ZIP-fil är att för att göra förändringar i den packade filen (t ex ett Word-dokument) måste man packa upp den, sedan ändra i dokumentet och spara ändringen, för att sedan packa ner den igen. Det går alltså inte att ändra i originalfilen utan att först packa upp den.

För att förstå hur en ljudprocessor hanterar dataströmmar så tittar vi på formaten Dolby Digital och DTS vars dekodrar funnits i produkter för multikanalsljud i c:a 10 år. Det första en receiver gör när man skickar den en vanlig DD eller DTS dataström som PCM är att packa upp den till en linjär PCM ström (LPCM) - detta för att kunna hantera kanalinformation och lägga på t ex bass-management och kanalfördröjningar osv.

Ljudet på de nya HD-formaten hanteras på ett helt annat sätt - där DVD behövde ett helt nytt ljudspår för varje språk som tidigare nämnts är det möjligt för HD DVD formatet att endast interaktivt byta ut de kanaler där t.ex. dialog ligger. Blu-ray kommer (förhoppningsvis) att erhålla samma funktionalitet så småningom i och med profilerna 1.1 och 2.0. Detta gör det alltså möjligt att hantera ljudet dynamiskt, och bestämma slutmixen av ljudet i hemmet.

Problemet är att detta kräver att de förlustfria formaten behöver slutmixas i källan (i det här fallet spelaren) då inte en ljudprocessor har möjligheten att ta emot allt data för att sedan göra mixen i receiver/försteg. Detta på grund av bland annat begränsningar i bandbredd och att det är rent opraktiskt i tekniskt avseende.



Alternativet är att skicka en förlustfri bitström som endast är mixade i ”basic mode”, dvs. ingen interaktivitet - vilket säkert är intressant för många, men inte varit tillverkarnas intention från början. I princip allt material för HD DVD är mixat i advanced mode, med möjlighet till interaktivitet. Detta kommer även att bli fallet för Blu-ray när de har lyckats att implementera BD Java i större utsträckning, men för närvarande är de flesta filmer på Blu-ray mixade i basic mode.

Det finns dock möjlighet att använda så kallade "Direct Digital Audio Mode", en möjlighet som några av de senaste HD DVD och även Blu-ray spelare har implementerat. Det innebär att man endast skickar den råa bitströmmen för de nya förlustfria formaten direkt för avkodning i en receiver eller ett försteg - även på skivor som är mastrat som advanced. Detta kommer dock att innebära att man inte får möjlighet till den interaktivitet som var tänkt, alltså att användaren i hemmet skall kunna avgöra vilken ljudmix han vill lyssna till på materialet.

Vid tiden för denna artikels publikation sker utvecklingen av både Blu-ray och HD DVD i en rasande takt, det innebär att informationen i viss mån är föränderlig. Så gott som dagligen konfronteras vi med ny information från såväl mjuk- som hårdvarutillverkare som ändrar på förutsättningarna. Med det sagt så är det fullt möjligt att artikeln innehåller vissa felaktigheter och att dessa felaktigheter blir större efterhand.

Därför vill jag uppmana läsaren att grundligt undersöka detaljer som ändras med tiden och ta kontakt med artikelförfattaren om direkta felaktigheter dyker upp under resans gång.

Ordlista
PCM, (Pulse Code Modulation) är en digital representation av en analog signal där omfattningen av signalen samplas i regelbundna intervaller och översätts sedan till symboler inom den digitala koden.

Birate, är antalet bitar som behandlas under en given tidsperiod, vanligtvis sekunder. En vanlig CD är normalt på 705,6 kbps (16 bitar/44,1 kHz som ger 44100x16 = 705600 bitar per sekund).

HDMI, (High-Definition Multimedia Interface) är en kontaktstandard för överföring av ljud och bild i digital form.

Analoga multikanalsutgångar, är de 5.1- eller 7.1-utgångar finns på vissa HD DVD eller Blu-ray spelare. Motsvarigheten hos mottagaren, det vill säga receivern eller förstget kallas multikanalsingångar. Normalt kopplar man dessa med RCA-kontakt, även kallad phono-kontakt.

Profile 1.0, 1,1, 2.0 osv avser den profil som en Blu-ray spelare kan ha enligt BR-ROM specifikationerna. Det finns 4 stycken profiler som alla kan spela upp information, den 4:e är kan enbart spela upp ljudinnehåll. De övriga är ”Profile 1.0” ”Profile 1.1” och Profile 2.0”. Skillnaderna är i all enkelhet att graden av funktioner ökar med högre siffra, se källhänvisning för mer information i detta avseende.

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format) är ett digitalt protokoll för obalanserad ljudöverföring . De kontakttyper som kan användas är RCA-, BNC- eller Toslink.

Tack
Till Roger Dressler och Pär Hörnell samt alla Component-medlemmar som bidragit med information och erfarenhet.

Källor
Dolby DD+ True HD Whitepaper (PDF)
Dolby DD+ Overview (PDF)
Dolby DD+ FAQ (PDF)
DTS-HD Whitepaper (PDF)
DTS-HD See how it works
DTS on bluray and hddvd
DTS-HD (PDF)

Wikipedia blu-ray
Wikipedia hddvd
Component ordlista


Skriven av:
Gustav Oscarsson

Publicerad: 2008-01-23
Uppdaterad: 2008-01-24