ドルビーデジタル

ドルビーデジタル（中国語名：杜比数字）は、ドルビーラボラトリーズが開発した非可逆デジタルオーディオ符号化方式であり、その基本ビットストリームはAC-3とも呼ばれる。1～5つのフルレンジチャンネルと、オプションの低周波効果チャンネルを伝送できるため、1.0、2.0、5.1チャンネルの番組でよく使用される。AC-3の符号化および復号化プロセスは、後にATSCやETSIなどの標準規格に採用された。

杜比数字は、まず映画上映において商業的に利用され始め、1992年に公開された『バットマン・リターンズ』は、このシステムを早期に採用した映画の一つである。35mmフィルム版では、デジタルデータがパーフォレーションの間に記録されると同時に、アナログの光学サウンドトラックも保持されていた。デジタル領域が読み取れない場合、上映システムはアナログ音声トラックに切り替えることができる。家庭用メディア版では、AC-3のビットストリームがDVD、放送ストリーム、またはファイルコンテナに直接書き込まれ、フィルム上の物理的な記録方式は採用されていない。

AC-3は、聴覚モデルに基づく可逆変換符号化を採用している。音声は短時間のスペクトル係数に分割され、エンコーダはマスキング効果と利用可能なビットレートに基づいて量子化精度を割り当て、指数、尾数、および制御情報を同期フレームとして構成する。デコーダは連続したPCMを復元できるが、符号化前のデータをビット単位で復元することはできない。突発的な音を処理するため、符号化プロセスでは変換ブロックの長さを変更し、周波数分解能と時間分解能のバランスを調整することができます。基本仕様では、32、44.1、48 kHzのサンプリングレートおよび32 kbit/sから640 kbit/sまでのさまざまな固定ビットレートがサポートされています。DVD-Videoの5.1chドルビーデジタルでは384または448 kbit/sが一般的であり、Blu-rayでは最大640 kbit/sを使用できます。高いビットレートはエンコーダーにより多くのデータ予算を提供しますが、最終的な結果は、チャンネル数、番組内容、エンコーダーのバージョン、およびマスター処理の影響も受けます。

5.1chにおける「0.1」は、音量や物理的なスピーカーの数に基づいて計算された10分の1のチャンネルではなく、帯域幅が制限された低周波エフェクトチャンネルを表しています。AC-3 では、3/2、2/1、デュアルモノラルなど、さまざまなエンコードモードもサポートされています。ビットストリーム内のチャンネルモードは、エンコードされたチャンネルの構成方法を示しており、実際の再生機器は出力設定に基づいて、ステレオまたはモノラルにダウンミックスすることができます。

杜比数字には、オーディオデータとともに伝送されるメタデータが含まれています。dialnormは番組のセリフの基準レベルを示すために使用され、ダイナミックレンジ制御パラメータはさまざまな再生環境に合わせて圧縮カーブを提供し、センターおよびサラウンドのダウンミックス係数は、マルチチャンネル番組を少ないチャンネル数に変換する際の比率に影響を与えます。これらのパラメータは、ロスレスまたはロスィーの特性を変更することはありませんが、同じビットストリームであっても、機器の設定によって再生レベルやダイナミックレンジの表現が異なってしまいます。

DVD-Videoは、Dolby Digitalを広く使用されている基本的なオーディオシステムに組み込んでおり、デジタルテレビ、衛星放送、ゲーム機でもAC-3が広く採用されてきました。Blu-rayプレーヤーはDolby Digitalをデコードでき、互換性のあるオーディオトラックを最大640 kbit/sというより高いレートで保存することができます。圧縮ストリームは、S/PDIFまたはHDMIを介して外部デコーダーに送信できるほか、再生機器内でPCMに変換することも可能です。

Dolby Digital PlusはE-AC-3エンコーディングを採用しており、AC-3を基盤として拡張された別のフォーマットであり、より柔軟なフレーム構造、より高いビットレート、最大7.1チャンネルの独立したチャンネルを提供します。E-AC-3に対応したシステムは、規定の変換や互換性メカニズムを通じて旧式の機器に対応できますが、AC-3デコーダーはE-AC-3の拡張データをそのまま直接理解することはできません。パッケージやメディア情報に記載されている「DD」、「AC-3」、「E-AC-3」、「DD+」は、それぞれ区別して認識する必要があります。

Dolby TrueHDはロスレス符号化を採用しており、ロス有りのDolby Digitalとは異なる圧縮方式です。一部のBlu-rayリリースでは、TrueHDのメインオーディオトラックとは別に、Dolby Digital互換のオーディオトラックが用意されています。これは、単一のストリーム内でロス有りのコアとロスレスの拡張部分を組み合わせる構造が一般的なDTS-HD Master Audioとは異なります。また、Dolby AtmosはAC-3の別名でもありません。家庭用Atmosは通常、Dolby TrueHD、Dolby Digital Plus、または空間メタデータをサポートするその他のフォーマットを通じて提供されます。