Zwykle w systemie kina domowego dekodowanie zapisanej ścieżki dźwiękowej przejmuje wzmacniacz lub amplituner, chociaż bywa że dekodery dźwięku dookólnego wbudowane są w odtwarzacz   Blu-ray/DVD lub sieciowy HDD.

Dolby True HD, DTS Master Audio - Kodeki Blu-ray. 

Onkyo - amplitunery kina domowego i sprzęt stereo

Wstęp. Ścieżka dźwiękowa filmu, w zależności od zastosowanej technologii i nośnika może być nagrana stereofonicznie lub w jednym z kilku systemów dźwięku przestrzennego (surround). Zwykle w systemie kina domowego dekodowanie zapisanej ścieżki dźwiękowej przejmuje wzmacniacz lub amplituner, chociaż bywa że dekodery dźwięku dookólnego wbudowane są w odtwarzacz   Blu-ray/DVD. Ponieważ sposobów kodowania dźwięku jest wiele, wzmacniacz musi być wyposażony w kilka dekoderów, przynajmniej tych najbardziej rozpowszechnionych.

Pioneer - amplitunery kina domowego

DOLBY

1. Dolby Surround Dolby ProLogic
Spotyka się też nazwy Dolby Pro Logic, ProLogic lub Dolby Stereo. Jest to jeden z pierwszych, jeszcze analogowy, system zapisu dźwięku wielokanałowego. Jako nośnik mogą być użyte taśmy magnetyczne a transmisja radiowa czy telewizyjna nie sprawia problemów. Informacje zapisane są na stereofonicznej ścieżce dźwiękowej. Jego zaletą jest to, że dźwięk zapisany w tym systemie może być odtwarzany tak na zwykłym zestawie stereofonicznym jak i czterokanałowym. Informacja oryginalna zapisana jest za pomocą tzw. kodowania macierzowego na dwóch ścieżkach stereofonicznych, a później podczas odtwarzania, za pomocą procesora, rozdzielana na cztery kanały: 2 kanały główne, centralny i 1 tylny surroundowy (efektowy). Wprawdzie jako tylne efektowe pracują dwa głośniki, ale zasilane są jednym sygnałem - są połączone równolegle. Wadami tego sposobu kodowania jest ograniczone pasmo przenoszenia tylnego kanału surround do 7 kHz, brak niezależności każdego kanału, analogowy, czyli podatny na zniekształcenia sposób zapisu dźwięku a także brak wydzielonego kanału basowego, co jest istotne podczas oglądania filmów z efektami dźwiękowymi.  System ten spotyka już tylko w starszych nagraniach.

2. Dolby Pro Logic II

Jest rozwinięciem systemu Dolby Pro Logic. W przeciwieństwie do innych, nowo powstałych systemów odtwarzania dźwięku wielokanałowego, system Pro Logic II nie wymaga specjalnych nagrań i jest kompatybilny zarówno z analogowymi nagraniami Dolby Pro Logic, jak i normalnymi nagraniami stereofonicznymi z muzyką. Zasadnicza różnica w stosunku do starej wersji systemu polega na zastosowaniu doskonalszego algorytmu kodowania/dekodowania matrycowego. W wyniku tego procesu otrzymujemy z dwóch kanałów nośnika nie cztery, a pięć ścieżek dźwiękowych. Ponadto kanały tylne mają pełne pasmo akustyczne, a nie - jak to ma miejsce w Dolby Pro Logic - ograniczone do 7 kHz. Efektem jest polepszona przestrzenność i lokalizacja dźwięku oraz większa stabilność źródeł dźwięku. DTS poszedł śladem firmy Dolby i stworzył analogiczny system DTS Neo, który dzieli sygnał aż na 7 kanałów. Oba systemy pracują w dwóch trybach - kinowym, który rozkodowuje dane zapisane w starszym systemie Dolby Pro Logic, i w muzycznym, który uprzestrzennia klasyczne utwory stereofoniczne.

1. Dolby Digital AC-3 (Dolby Digital Audio Coding 3) 

Jest to powszechnie obowiązujący, cyfrowy system kodowania dźwięku firmy Dolby. W tym systemie zapisywany jest dźwięk na płytach DVD. System ten pracuje na 5. niezależnych, zapisanych cyfrowo pełno zakresowych kanałach i 1 basowym (system 5.1). Na kanale basowym zapisano dźwięk o częstotliwości poniżej 200 Hz. Dźwięk jest silnie skompresowany, aż 12-krotnie. Rozwinięciem DD 5.1 jest Dolby Digital Ex 6.1 (Matrix) oraz 7.1. W systemie 6.1 dodano głośnik tylny centralny [na rysunku z lewej]. Do tego głośnika podawany jest zsumowany, odpowiednio zakodowany sygnał, powstały z "wyłowienia" z kanałów tylnych efektowych. Dzięki zastosowaniu tej matrycowej (jak w Dolby Pro Logic) metodzie kodowania ilość danych nie zwiększa się mimo wzrostu informacji i jako podstawa służy technika 5.1 kanałowa. Jednak dość szybko okazało się, że wprowadzenie za plecy słuchacza głośnika centralnego może powodować pojawianie się niestabilnego pola dźwiękowego. Dźwięk może pojawiać się nie z tyłu lecz w środku a nawet z przodu głowy słuchającego. Dlatego pojawił się ósmy kanał i technika 7.1 [na rysunku z prawej, poniżej]. Oprócz istniejących pięciu głośników (i szóstego subwoofera) dodano dwa tylne centralne, które zasilane są jak w systemie 6.1 sygnałem powstałym z sumowania matrycowego. Ważnym jest fakt, że dzięki zastosowaniu sumowania matrycowego ProLogic, zarówno nagrania w formacie 6.1 jak i 7.1 mogą być bez problemu odtwarzane za pomocą dekodera Dolby Digital 5.1, oraz odwrotnie - nagrań w formacie 5.1 można słuchać z użyciem Dolby EX. Okablowanie które obsługuje Dolby Digital AC-3: Toslink, Coaxial SPDIF, HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.  

2. Dolby Digital Plus (DD+)

To rozszerzony format Dolby Digital AC-3.  Oferuje większy bitrate (1.7 Mbit/s w stosunku do 640kbit/s w DD), wydajniejszą kompresję, co przekłada się na lepszą jakość dźwięku oraz możliwość przeniesienia ścieżki 7.1 (opcjonalnie). DD+ jest opcjonalnie obsługiwany nawet przez odtwarzacze Blu-ray. W przypadku braku obsługi, odtwarzacz odczyta wyłącznie bazowy format Dolby Digital AC-3. Okablowanie, które obsługuje Dolby Digital Plus: HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.  

Kable HDMI 2.0 - Lindy

3. Dolby TrueHD

To najnowszy kodek ze stajni Dolby, określany mianem bezstratnego (lossless) ale skompresowanego. Bezstratny oznacza, że dźwięk odtwarzany jest w dokładności „bit do bita”w stosunku do oryginalnie masterowanej ścieżki dźwiękowej. Teoretycznie więc Dolby TrueHD zapewnia jakość identyczną jak PCM zajmując przy tym mniej miejsca. TrueHD jest w stanie pomieścić do 8 pełnych kanałów o całkowitym bitrate 18.0 Mbit/s. Kodek ten poradzi sobie także z samplowaniem na poziomie 24bit/192kHz. Okablowanie, które obsługuje Dolby Digital TrueHD: HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.

1. DTS. Jest to konkurencyjny do systemu Dolby, system dekodowania wielokanałowego dźwięku zaproponowany przez firmę, NuOptix Inc. Początkowo był używany w kinach, gdzie ścieżka dźwiękowa zapisana jest na płycie CD a jej odczytywanie jest synchronizowane specjalnym kodem zapisanym na taśmie filmowej. System ten został zaadaptowany dla potrzeb kina domowego. Bazuje na identycznej ilości kanałów jak AC-3 (5.1), lecz dźwięk jest skompresowany tylko w stosunku 4:1. Jego przewaga nad Dolby AC-3 wynika właśnie z mniejszej kompresji, co daje dźwięk bardziej wierny, o większej ilości szczegółów. Odpowiedzią firmy DTS na format Dolby Digital EX jest DTS Discrete, (DTS 6.1) za którym stoi ta sama idea uczynienia pola dźwiękowego za głową słuchacza jeszcze bardziej realistycznym. Dodano tylny głośnik centralny, lecz do jego zasilania, używa się dodatkowego, w pełni niezależnego kanału. Dzięki temu nie występują przesłuchy międzykanałowe i ograniczenia dynamiki, jak w przypadku systemu DD Ex. Okablowanie które obsługuje Dolby Digital AC-3: Toslink, Coaxial SPDIF, HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.

2. DTS-HD High Resolution

Kodek konkurencyjny do DD+. Stanowi rozszerzenie podstawowego DTS i oferuje większy bitrate (6.0Mbit/s), więcej kanałów (do 7.1) oraz lepsze samplowanie ścieżki (nawet do poziomu 24bit/96kHz). Zasada odtwarzania jest analogiczna jak w przypadku DD+. Jeśli odtwarzacz Blu-ray/DVD nie posiada tego kodeka pozostaje nam cieszyć się dźwiękiem o oznaczeniu tylko DTS. Okablowanie, które obsługuje DTS-HD High Resolution: HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.  

3. DTS-HD Master Audio

Kodek, który powstał jako odpowiedź na Dolby TrueHD. Aczkolwiek istnieje między nimi kilka zasadniczych różnic. DTS-HD Master jest kodekiem, który zajmuje więcej miejsca na dysku Blu-ray. Z drugiej strony, zawiera w sobie wydzieloną ścieżkę podstawą DTS. W Dolby TrueHD nie zastosowano takiego zabiegu, co oznacza, że każda płyta Blu-ray musi dodatkowo posiadać podstawową, oddzielną ścieżkę Dolby Digital. Czyli de facto, w praktyce oszczędności miejsca nie odczujemy. DTS-HD Master audio oferuje najwyższą przepustowość spośród wszystkich stratnych kodeków – jest to aż 24.5 Mbit/s. Podobnie jak Dolby TrueHD jest w stanie samplować dźwięk do poziomu 24bit/192kHz. Okablowanie, które obsługuje DTS-HD Master Audio: HDMI, wielokanałowy przesył analogowy z odtwarzacza do amplitunera.

Procesor kina domowego - Onkyo

Wyprocesorowana przestrzeń

Dźwięk dookólny, zakodowany w którymś z powyżej opisanych systemów dekodowany jest za pomocą dekoderów, następnie wzmacniany w wielokanałowym wzmacniaczu i podawany na kilka głośników. Ale to nie wszystko. Producenci wielokanałowych systemów prześcigają się w pomysłach jak przekształcić nasz pokój w iluzję sali kinowej, a widzom dać wrażenie pełnego uczestnictwa w akcji odtwarzanego filmu czy koncertu muzycznego. Aby uzyskać specjalne efekty, dźwięk po zdekodowaniu poddawany jest specjalnej obróbce cyfrowej na układzie zwanym Cyfrowym Procesorem Dźwięku (DSP - Digital Sound Procesor). Kupując wzmacniacz czy amplituner kina domowego dowolnej firmy, będziemy mieli do dyspozycji wiele trybów DSP, które "wyprocesorują" nam imitację akustyki kina, kościoła, teatru, dyskoteki, stadionu, czy inną, dopasowaną do konkretnej sytuacji przestrzeń dźwiękową. W uzyskaniu doskonałych efektów pozycję liderów przejęły dwie firmy: Yamaha z sytemem Cinema DSP i Sony z DCS. Inne firmy produkujące zestawy kina domowego korzystają z licencji lub stosują własne, często równie doskonałe rozwiązania. Aby uzyskać doskonałą przestrzeń dźwiękową można użyć jeszcze innej metody - THX.

Procesory kina domowego - Onkyo

Cinema DSP

Firma Yamaha korzysta z własnego programu pomiarowego mierzącego i rejestrującego charakterystykę poszczególnych sal i klubów. Za pomocą specjalnych mikrofonów rejestrowany jest dźwięk bezpośredni i akustyczną odpowiedź sali. Później analizowane są zależności i określane położenie i siła "wirtualnego źródła dźwięku". Yamaha chwali się że przebadała dziesiątki znanych miejsc i sal koncertowych. Dokładną akustykę tych sal w naszym pokoju możemy uzyskać dzięki specjalnym cyfrowym procesorom dźwięku DSP wbudowanych we wzmacniacz czy amplituner Yamahy. Posiadacz amplitunera Yamahy ma, w zależności od klasy cenowej, do dyspozycji większą lub mniejszą ilość trybów DSP, tryby Hi-Fi symulujące różne pola akustyczne, układy Virtual Cinema, tworzące dźwięk surround za pomocą tylko zestawów przednich itp. Ma także możliwość zbudowania własnego trybu DSP dzięki różnym modyfikacjom jak zmiana poziomów głośności każdego kanału, czas opóźnienia każdego kanału, ustawienia wielkości głośników, wielkości pomieszczenia i wielu innych parametrów Przenieść kino do domu Uzyskanie w domu efektów dźwiękowych takich jak w "prawdziwym" kinie nie jest łatwe. Inne są rozmiary sali kinowej, inna ilość głośników, moc aparatury itp. Pomiary dźwięku występującego w kinie wykazały, że można wyróżnić trzy pola dźwiękowe, oddziałujące na widza: przednie, lewe tylne i prawe tylne. Pozostało więc dopasować działanie DSP do kinowych założeń. Tak właśnie powstał projekt Tri-Field Cinema DSP (Trzy Pola Kina DSP), kreujący przedni plan z dialogami, muzyką, przednimi efektami, oraz dwa silne pola efektowe, lewe i prawe, ulokowane za słuchaczem. By stworzyć dla komputera DSP odpowiednie rozkazy (algorytmy), ustalono drogą pomiarową, wzorce dla wszystkich trzech pól. Tri-Field Cinama DSP używane jest w przypadku dźwięku kodowanego za pomocą DD AC-3 i DTS. W przypadku dźwięku kodowanego za pomocą Dolby Pro Logic powstają tylko dwa pola dźwiękowe, a system nazwany jest Cinema DSP. Aby uzyskać pożądane efekty, Yamaha proponuje użycie dodatkowych głośników przednich, ustawionych za głośnikami głównymi, powyżej nich. W nowszych systemach, gdzie dźwięk koduje się na siedmiu a nawet ośmiu kanałach, jakość pola dźwiękowego jest jeszcze lepsza, a uzyskane efekty bardziej realistyczne.

Kable HDMI 2.0 - Monkey Cable

Digital Cinema Sound

System wirtualnego dźwięku przestrzennego opracowany przez koncern Sony, podobnie jak w przypadku DSP Yamahy, opiera się na wykorzystaniu cyfrowego procesora DSP, który modyfikuje rozkodowany sygnał audio uzyskany z systemów DD AC-3 lub DTS. Inżynierowie Sony zwrócili uwagę, że w instalacjach domowych najmniej naturalnie reprodukowane są efekty za słuchaczem. Dlatego właśnie na tym aspekcie skupiła się ich praca. W kinie za widzem, pracuje wiele głośników tworząc odpowiednie pole akustyczne, podczas gdy w domu są tylko dwa głośniki efektowe (przynajmniej w systemie 5.1). Ale można temu zaradzić stosując odpowiednie obliczenia dokonywane przez procesor DSP. Opracowanie tej techniki nazwano Digital Cinema Sound. Składają się na nią trzy etapy obróbki dźwięku. W pierwszym - Cinema Studio Reverbation - do ścieżki dźwiękowej dodawany jest pogłos obliczony na podstawie pomiarów dokonanych w rzeczywistych kinach czy salach koncertowych. W drugim - Virtual Multi-Dimension Mode - procesor dodaje sygnały symulujące wirtualne głośniki tylne. Możliwe jest wytworzenie do pięciu par takich głośników. Trzecim, ostatnim, krokiem jest proces nazwany Screen Depth Matching i polega na wirtualnym odsunięciu kolumn przednich za ekran telewizora. Oprócz wcześniej przygotowanych przez firmę wielu trybów DSP symulujących wirtualne sale koncertowe, kinowe itp., należące do wytwórni Sony Pictures, słuchacz (czy raczej widz) ma możliwość dokonania rozlicznych modyfikacji. Można ustawić wielkość kolumn, ich odległość od widza, zmienić ustawienie kolumn efektowych. Dzięki tym danym procesor tak reguluje czas opóźnienia, symuluje dźwięk odbity i rozproszony, by uzyskać jak najlepsze efekty. Widz ma także możliwość stworzenia dodatkowych, wirtualnych głośników efektowych, umieszczonych w miejscu przez niego wskazanym, a także uzyskanie dźwięku przestrzennego za pomocą tylko głośników przednich. Dla miłośników Hi-Fi firma przygotowała różne rodzaje pól stereofonicznych.

THX

System THX nie jest systemem kodowania dźwięku, czy uzyskania wysokiej przestrzenności dźwięku przez procesory, lecz zespołem norm, wymagań oraz standardów które powinien spełniać każdy składnik systemu kinowego, by odtworzyć dźwięk zgodny z założeniami jego twórców. Certyfikat THX określa normy jakie powinny być zachowane tak podczas produkcji filmu, jak i podczas jego odtwarzania. By uzyskać certyfikat THX producent musi wyprodukować zgodny z normami sprzęt odtwarzający (wzmacniacze, odtwarzacze DVD, kolumny), nośnik (płyta DVD, Laser Disc) a użytkownik powinien dostosować do tych norm akustykę pomieszczenia. Normy te dotyczą dźwięku uzyskanego z sytemu kodowania DD AC-3, DTS a także Pro Logic. Istnieją dwa standardy: THX Selekt, tańszy, oraz wysokiej jakości THX Ultra. Powstał także system norm dotyczący ośmiokanałowego odtwarzania (7.1) nazwany THX Surround EX, uzupełniony o dwa dodatkowe dipolowe kanały tylne. Z kolei normy THX Music określają sposób zapisu i odtwarzania muzyki w systemie wielokanałowym. Idea działania systemu THX opiera się w dużej mierze na zaprzęgnięciu akustyki pomieszczenia odsłuchowego do uzyskania pożądanych efektów. Zgodnie z założeniami THX, wszystkie głośniki pracują w paśmie powyżej 80 Hz, natomiast pasmo od 80 do 20 Hz obsługuje wysokiej klasy subwoofer, który musi wytwarzać ciśnienie akustyczne pozbawione zniekształceń do poziomu 105 dB. Głośniki przednie oraz centralny muszą mieć zawężoną charakterystykę promieniowania w płaszczyźnie pionowej tak, aby odbicia od sufitu i podłogi nie wpływały negatywnie na scenę dźwiękową. Według norm THX, ważną rolę pełnią głośniki efektowe. Muszą mieć konstrukcję dipolową, czyli promieniować dźwięk do przodu i do tyłu i w jak największym stopniu go rozpraszać. Zalecenia THX dotyczą także akustyki pokoju. Powinna ona "współpracować" z głośnikami, dlatego ważne jest, aby ściany były słabo wytłumione i odbijały dźwięk. Spełnienie tych wymagań pozwala na uzyskanie wysokiej jakości, końcowego efektu zgodnego z zamierzeniami twórców standardu. Posiadacze zestawu z certyfikatem THX nie są skazani na pracę wyłącznie według tych norm. Każdy bowiem wzmacniacz czy amplituner z certyfikatem THX ma jeszcze wystarczającą ilość różnych trybów DSP by móc wybrać ten najbardziej nam odpowiadający.

Wzmocnić i posłać dalej... Kiedy już dźwięk został zdekodowany i odpowiednio do naszej woli „wyprocesorowany”, wypadałoby go usłyszeć. W naszym wzmacniaczu czy amplitunerze znajduje się 5 lub więcej wzmacniaczy mocy, które podają wzmocniony sygnał na głośniki. Wzmacniacz/amplituner posiada także jedno lub dwa wyjścia subwooferowe, którym podawany jest sygnał kanału niskotonowego (poniżej 200 Hz lub 80 Hz w przypadku THX) do wejścia aktywnego subwoofera. Gdy oglądamy film pełen wspaniałych efektów dźwiękowych gdzie szybka akcja, wystrzały, wstrząsy zdarzają się raz po raz, to domyślamy się, że nasz wzmacniacz musi być bardzo wydajny, by wysłać odpowiednią dawkę prądu do kilku głośników naraz. Producenci, dla celów marketingowych bardzo "optymistycznie" podają moc wzmacniacza. Chwalą się, że posiada np. 5 x 100 W mocy ciągłej. I tak najczęściej jest. Ale przemilczają drobiazg - że owe 100 Wat mocy można uzyskać przy pracy jednego kanału. Już praca w systemie stereo zmniejsza moc oddawaną o kilka procent, a kiedy pracują wszystkie kanały naraz, moc każdego kanału spada drastycznie. I wina nie leży we wzmacniaczach, lecz w zasilaczu. Jego wydajność jest o wiele mniejsza niż moc wszystkich kanałów, bowiem transformator zasilający musiałby być monstrualnych rozmiarów i wagi. Producenci zakładają, że pełna moc na wszystkich kanałach potrzebna jest na tyle rzadko, by móc zainstalować zasilacz rozsądnych rozmiarów (i cenie). Oczywiście, we wzmacniaczach wysokiej klasy, gdzie liczy się jakość a cena nie gra roli, rzeczywiste parametry nie odbiegają od podanych.

Ostatnie regulacje. System kina domowego składa się z wielu elementów, które powinny być jeszcze odpowiednio ustawione i wyregulowane. Jeżeli nasz amplituner kina domowego posiada mikrofon i możliwość automatycznej regulacji, sprawa jest banalnie prosta. Ustawiamy mikrofon w miejscu wskazanym w instrukcji obsługi, włączamy automatyczną regulację... i możemy oglądać film. Jeżeli jesteśmy pozbawieni tych udogodnień, regulacji musimy dokonać ręcznie, a właściwie na słuch. Polega to na tym, że wzmacniacz generuje sygnał szumu w poszczególnych kanałach, a my mamy tak ustawić głośność, by szumy było słychać jednakowo w każdym kanale. Jeżeli mamy do dyspozycji miernik głośności, będzie on bardziej pomocny niż nasze zawodne ucho. W menu amplitunera/wzmacniacza ustawiamy także wielkość kolumn (małe - duże), czas opóźnienia dźwięku, itp. Takie regulacje są dość skomplikowane, bowiem współczesne wzmacniacze posiadają wiele rozbudowanych funkcji. Niezbędne jest tu postępowanie według instrukcji dołączonej do zakupionego sprzętu.