Ćwiczenie 2
Udźwiękowienie filmu – mastering do formatu 5.1
Opracowanie: Piotr Odya
1. Wprowadzenie
Przy tworzeniu dźwięku dookólnego do filmu można kierować się pewnymi zasadami. Do kanałów tylnych z reguły podaje się dźwięki otoczenia oraz dźwięki publiczności. Tym samym uzyskuje się wrażenie otaczania widza dźwiękami. W niektórych przypadkach kanały tylne wykorzystywane są w sposób nieco bardziej złożony. Dla przykładu w filmie „Angielski Pacjent” realizator stanął przed zadaniem ciszy pustyni. Zdecydowano więc umieścić dźwięki otoczenia we wszystkich kanałach, a następnie stopniowe usunąć je z kanałów tylnych. Ta zmiana obrazu dźwiękowego powoduje wytworzenie u widza założonego wcześniej wrażenia [16].
W kanałach tylnych z rzadka umieszcza się dyskretne źródła dźwięku. Jest to głównie spowodowane koniecznością zachowania kompatybilności ze starszymi systemami dźwiękowymi: stereofonicznymi i monofonicznymi. Należy także uwzględnić fakt, że dyskretny dźwięk pojawiający się z boku lub z tyłu słuchacza, może u niego wywołać chęć spojrzenia na źródło tego dźwięku [6]. Coraz większe rozpowszechnienie systemów 5.1 oraz możliwości zapisu współczynników downmixingu powoduje, że zasada ta jest często łąmana.
Kanały tylne bardzo często służą realizatorom do realizacji efektu przemieszczania źródła dźwięku z jednego kanału do drugiego. Gdy jednak głośniki ustawione są zgodnie z
zaleceniami ITU, kąt między głośnikami tylnymi wynosi około 110-120. Traktując to jako
swoistą bazę stereofoniczną nie sposób zwrócić uwagi, że jest to zdecydowanie więcej niż
zwykle w takim przypadku zalecane 60 [4]. Efektem jest tworzenie się dziury dźwiękowej
pomiędzy głośnikami tylnymi. Nie jest ona jednak zbyt odczuwalna, gdy ruchy źródeł dźwięku są wystarczająco szybkie. Bardziej kompleksowe rozwiązanie tego problemu nie jest zaś takie proste. Musiałoby ono polegać bądź na zmianie ustawienia głośników, bądź tez dodaniu kolejnych kanałów. W praktyce wybrano to drugie rozwiązanie –w ten sposób powstały systemy 6.1 firm Dolby i DTS. Wykorzystują one kanał centralny tylny reprodukowany przez minimum dwa głośniki umieszczone między dotychczasowymi głośnikami tylnymi. Z kolei w przypadku przesuwania dźwięku między kanałami przednimi i tylnymi (i odwrotnie) należy zwrócić na mogące zaistnieć różnice barwy, wynikające przede wszystkim z faktu używania w systemach matrycowych głośników tylnych o zawężonym pasmie.
Kanały lewy i prawy przedni są wykorzystywane do praktycznie tych samych zadań jak w przypadku klasycznej stereofonii. Dodanie jednak głośnika centralnego ułatwiło nieco pracę realizatorom dźwięku. To co do tej pory było po prostu ustawiane w centrum panoramy stereofonicznej, może być teraz podawane do kanału centralnego. Poza tym obecność
KATEDRA SYSTEMÓW MULTIMEDIALNYCH
T
ECHNOLOGIA NAGRAŃ
II
głośnika centralnego umożliwia wykreowania w praktyce dwóch baz stereofonicznych: między głośnikiem lewym i centralnym oraz między głośnikiem centralnym a prawym. Oprócz tego głośnik centralny służy do przekazywania dialogów i wszelkich komentarzy (z drobnymi wyjątkami).
Przy tworzenie dźwięku dookólnego należy również panować nad właściwą proporcjami między kanałami przednimi i tylnymi. Nie może się zdarzyć, by kanały tylne dominowały nad przednimi. Uwaga widza będzie tym samym odwracana od ekranu [4].
Produkcja dźwięku dla potrzeb kina czy telewizji musi uwzględniać również inny bardzo ważny czynnik: obecność obrazu. Wydaje się, że podstawową regułą która powinna być spełniona w większości przypadków jest brak zmian obrazu dźwiękowego przy zmianach ujęć kamery. Łamanie tej reguły może powodować u widzów wrażenia braku naturalności dźwięku. W niektórych przypadkach (np.: transmisje sportowe) pewne odstępstwa od tej reguły mogą być uczynione, wymagane jest jednak uprzednie wykonanie eksperymentów na grupie testowej. Nie można bowiem wykluczyć, że po pewnym okresie przejściowym widzowie zaakceptują taki sposób realizacji dźwięku.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę ściągający wpływ obrazu na dźwięk. Prowadzone eksperymenty wykazały bowiem, że obraz może wpłynąć w dość znaczny sposób na lokalizację źródła dźwięku [9] [11] [12]. Istnieje także duża współzależność między jakością obrazu a postrzeganą jakością dźwięku. Wykazały to zarówno liczne eksperymenty prowadzone między innymi przez Woszczyka i Becha [2] [3] [14], jak i obserwacje realizatorów dźwięku [6].
Mimo pojawienia się wraz płytą Blu-ray wielu nowych formatów kodowania dźwięku, nadal najpopularniejszym pozostaje Dolby Digital (AC-3). Jego zaletą jest praktycznie pełna kompatybilności strumieni dźwiękowych DD dla płyty DVD-Video oraz Blu-ray
Kodowanie materiału do formatu Dolby Digital wymaga zastosowania kilku podstawowych reguł, które wymieniono poniżej:
- pozostawienie co najmniej dwóch sekund cyfrowej ciszy (digital black) na początku pliku. Dzięki temu systemy odtwarzające mają dość czasu na rozpoczęcie dekodowania. - kodowanie materiału wielokanałowego z przepływnością bitową 448 kbit/s (ew.
384kbit/s, jeżeli sygnał wideo wymaga większej przepływności) dla DVD-Video bądź nawet 640kbit/s dla Blu-ray, materiału stereo z przepływnością bitową 192-224 kbit/s, materiału monofonicznego z przepływnością 64-96kbit/s
- częstotliwość próbkowania materiału źródłowego powinna wynosić 48kHz
- materiał źródłowy powinien być możliwie najlepszej jakości (wykorzystanie przy kodowaniu maksymalnej możliwej długości słowa).
- optymalne dobranie kompresji i normalizacji dialogów dla danego materiału.
- kodowanie kanału LFE tylko w przypadku, kiedy istnieje materiał źródłowy dedykowany dla tego kanału.
- zachowanie kodu czasowego.
- sprawdzanie efektów kodowania z wykorzystaniem profesjonalnego dekodera Dolby Digital.
2. Przygotowanie dźwięku wielokanałowego
Płyta Blu-ray wydaje się być następcą płyty CD, jeżeli chodzi o możliwość zapisu dźwięku wysokiej jakości. Płyta DVD-Video takiej możliwości nie dawała ze względu na konieczność stosowania kompresji stratnej w przypadku dźwięku 5.1. Formaty DVD-Audio i SACD z kolei okazały się zbyt drogie dla przeciętnego użytkownika i szybko zniknęły z rynku. Oznacza to jednocześnie, że warto tak przygotować dźwięk, by możliwości
oferowane przez płytę Blu-ray w pełni wykorzystać. O ile edytory dźwięku są dość często wyposażone w narzędzia do edycji dźwięku 5.1, to problemy pojawią się na kolejnych etapach. Oprogramowanie pozwalające na kodowanie dźwięku do formatów Dolby Digital czy DTS (zwłaszcza w wersjach bezstratnych) jest bardzo drogie.
Można jednak poradzić sobie używając posiadanych przez Katedrę aplikacji komercyjnych oraz oprogramowania darmowego.
2.1. Dźwięk wielokanałowy w programie Samplitude
Program Samplitude Pro umożliwia tworzenie dźwięku wielokanałowego w bardzo wygodny sposób, z możliwością zmiany położenia źródła dźwięku za pomocą ruchów myszy także w trakcie odtwarzania danej ścieżki dźwiękowej.
Po uruchomieniu programu Samplitude należy wybrać opcję tworzenia nowego projektu wielościeżkowego – opcja New Multi track Project (VIP) z menu okna startowego lub File -> New Virtual Project z menu aplikacji. Pojawi się wówczas okno, w którym będzie można ustawić parametry tworzonego projektu. W przypadku projektu pozwalającego na tworzenie dźwięku wielokanałowego należy ustawić opcje tak, jak przedstawiono to na rys. 1. Oczywiście, można podać większą liczbę ścieżek (track-ów) niż domyślne 6. Zresztą w każdej chwili, już w trakcie prac nad projektem, istnieje możliwość dodania kolejnych ścieżek.
Rys. 1. Ustawienia projektu do tworzenia dźwięku wielokanałowego w programie Samplitude Pro
Poszczególne pliki tworzące projekt można dodawać na konkretne ścieżki poprzez wybór z menu (File -> Load / Import, w ten sposób można także dodać plik wideo w formacie AVI) lub poprzez użycie skrótu klawiaturowego w.
Zmiany położenia źródła dźwięku w panoramie wielokanałowej dokonuje się za pomocą specjalnego edytora, który wywołuje się przez kliknięcie prawym przyciskiem myszy na danej ścieżce i wybranie z listy opcji Pan/Surround Editor. Powinno się wówczas pojawić na ekranie okno jak na rys. 2.
Rys. 2. Okno ustawiania panoramy dźwięku wielokanałowego w programie Samplitude Pro
Rysunek pokazujący schematyczne położenie źródła dźwięku w panoramie 5.1 może się różnić w zależności od wybranego trybu pracy – opcja Mode (lewy dolny róg okna). Wydaje się, że najlepsze wyniki uzyskuje się dla trybu Sound field – Mode.
W oknie tym można także ustawić, czy niskie częstotliwości z danej ścieżki mają być filtrowane do kanału LFE (opcja LFE). Należy ostrożnie postępować z tą opcją, aby uniknąć sytuacji, w której np. część dialogów zostanie wmiksowana do kanału LFE. Za pomocą opcji Only to LFE można skierować dźwięki z danej ścieżki wyłącznie do kanału LFE.
Za pomocą opcji Pan-Setup… można dokonać szczegółowych parametrów dźwięku, w tym sposobu rozchodzenia się (wybrzmiewania) – rys. 3.
Za pomocą opcji Setup (prawy dolny róg okna) można sprawdzić, na które kanały karty dźwiękowej kierowany jest dźwięk z poszczególnych ścieżek oraz włączyć filtr LFE (opcja LFE-Filter -> Active) i w razie potrzeby zmienić kształt i parametry filtra LFE.
Najważniejsza z punktu widzenia tworzenia dźwięku wielokanałowego jest jednak opcja Automation (prawa strona okna przedstawionego na rys. 2), które włączenie (On) powoduje, że jeżeli źródło dźwięku jest przesuwane w trakcie odtwarzania (Play/Stop w lewym dolnym rogu okna) za pomocą myszki, to wszystkie te ruchy są zapamiętywane (rejestrowane) i będą powtarzane przy kolejnych odtworzeniach. Pozwala to na uzyskanie chociażby efektu fly-by (przelotu między głośnikami).
Po przygotowaniu poszczególnych ścieżek dźwiękowych należy je wyeksportować za pomocą opcji Tools -> Track Bouncing… W oknie, które pojawi się na ekranie należy ustawić opcje jak na rys. 4. Szczególnie ważne jest, by dźwięk został wyeksportowany do pojedynczego pliku WAVE. Ułatwi to późniejsze wykorzystanie tak przygotowanego pliku (kodowanie do 5.1 lub umieszczenia na płycie Blu-ray). Ustawienie więcej niż 24 bitów rozdzielczości może spowodować problemy z dalszym wykorzystaniem tak przygotowanego dźwięku.
Rys. 4. Okno ustawiania parametrów eksportu dźwięku wielokanałowego
2.2. Dźwięk wielokanałowy w programie Adobe Audition
Tworzenie dźwięku wielokanałowego w programie Adobe Audition jest możliwe wyłącznie w trybie Multitrack. Po wczytaniu na kolejne ścieżki plików dźwiękowych (poprzez np. użycie prawego przycisku myszy i wybranie opcji Insert -> Audio) należy z menu wybrać opcję View -> Surround Encoder… lub użyć skrótu CTRL+E. Pojawi się wówczas okno przedstawione na rys. 5.
Rys. 5. Okno edytora dźwięku dookólnego programu Adobe Audition
W oknie Track List ( ) znajduje się lista wszystkich wykorzystywanych ścieżek w
projekcie ścieżek. Wybór ścieżki następuje poprzez zaznaczenie jej myszą. Zaznaczenie kolejnych ścieżek za pomocą x w kwadracie przy nazwie ścieżki powoduje, że będą one odtwarzane i brane pod uwagę w wynikowym miksie. Należy zwrócić uwagę, że na liście znajduje się także ścieżka - wyjście Master – należy o tym pamiętać przy tworzeniu miksu wielokanałowego. W większości wypadków ścieżka ta powinna zostać odznaczona (brak x w kwadracie na lewo od nazwy ścieżki), w przeciwnym wypadku nastąpi niepożądane sumowanie się dźwięków (z kolejnych ścieżek i dodatkowo z wyjścia Master).
W oknie Surround Panner ( ) można ustawić źródło dźwięku w panoramie 5.1 używając
myszy. W oknie Track Options ( ) można za pomocą listy rozwijanej Panning
Assignment ustawić konkretne położenie danej ścieżki, a także zmienić jej poziom.
Zaznaczenie opcji Pan Envelopes powoduje wyświetlenia w oknie linii pozwalających
na zmianę ustawień panoramy konkretnej ścieżki dla różnych punktów na linii czasu.
Ustawiając kursor w danym miejscu na linii czasu ( ), można zmienić położenie źródła
dźwięku w panoramie lewy-prawy (żółta linia) i w panoramie przód-tył (zielona linia).
Zmiany są automatycznie obrazowane w oknie . Analogicznie, zmieniając położenie
źródła dźwięku w oknie (dla danego położenia kursora), zmianom ulega położenia linii
panoramy w oknie . Niestety, nie jest możliwa zmiana ustawień panoramy w trakcie
odtwarzania pliku.
Nieco inaczej należy postępować, gdy konkretne ścieżki są już odpowiednio ustawione w panoramie (np. pochodzą z rejestratora zapisującego dźwięk z mikrofonów pracujących w technice 5.1 lub zostały przygotowane w programie Samplitude). Wówczas kolejne ścieżki trzeba przesunąć do prostokątów znajdujących się na obwodzie okręgu okna Surround Panner ( na rys. 5) lub ustawić odpowiednie opcje na liście Panning Assignment w oknie Track Options ( na rys. 5). Dla przykładu na rys. 6 pokazano ustawienie ścieżki trzeciej (Track 3) jako kanału prawego przedniego.
3 2 4 2 2 4 4 3 2 1 1 2 3 4
Rys. 6. Okno edytora dźwięku dookólnego dla ścieżek ustawionych w panoramie Po ustawieniu wszystkich ścieżek w panoramie należy wyeksportować tak przygotowany miks. W tym celu należy kliknąć na przycisk Export w prawej dolnej części okna Surround Encoder. Pojawi się okno przedstawione na rys. 7. Ponieważ docelowo przygotowywany dźwięk ma znaleźć się na płycie DVD-Video lub Blu-ray, konieczne jest:
- wyeksportowanie projektu jako jednego sześciokanałowego pliku;
- zapisanie dźwięku w formacie 16-bitowym, ew. dopuszczalny jest zapis w 24-bitach. Odpowiednie opcje zostały zaznaczone na rys. 7 na czerwono.
Wyeksportowany plik może zostać użyty jako ścieżka dźwiękowa płyty Blu-ray (authoring z użyciem programu tsMuxeR) lub zakodowana do formatu Dolby Digital w programie ProCoder 3.
2.3. Kodowanie do formatu Dolby Digital
Kodowanie dźwięku do formatu Dolby Digital możliwe jest np. z użyciem programu ProCoder 3. Aby możliwe było zakodowanie dźwięku do formatu 5.1, wejściowy plik dźwiękowy (*.wav)musi zawierać informację o wszystkich sześciu kanałach. Nie jest możliwe wczytanie sześciu pojedynczych plików *.wav.
Po uruchomieniu programu ProCoder na ekranie pojawi się okno przedstawione na rys. 8. Plik wejściowy można wczytać korzystając z klawisza Add. Informacje o pliku powinny się pojawić w oknie Source Parameters. Jest to widoczne na rys. 8.
Rys. 8. Okno główne programu ProCoder 3
Jeżeli parametry dźwięku są zgodne z oczekiwanymi, należy przejść na zakładkę Target i nacisnąć klawisz Add. Pojawi się wówczas okno pozwalające na wczytanie konkretnego presetu kodowania. W przypadku dźwięku AC-3 należy wybrać kategorię (okno Category) System i preset (okno Presets) AC3 Audio Exporter. Zilustrowano to na rys. 9.
Rys. 9. Okno wyboru presetu kodowania
Po wyborze presetu na ekranie powinno się pojawić okno pozwalające na ustawienie dodatkowych opcji kodowania – rys. 10. Na czerwono zaznaczono najważniejsze opcje. Proszę zwrócić uwagę, by opcja Automatic Gain Control była odznaczona. Nawet, gdy nie jest wykorzystywany kanał LFE, warto pozostawić zaznaczoną opcję LFE On. W przeciwnym wypadku wygenerowany zostanie plik 5.0, z którego dalszym przetwarzaniem mogą być problemy. Jeżeli chodzi o opcję Use LFE filter, to pełni ona rolę filtru dolnoprzepustowego zapobiegającego przekroczeniu częstotliwości 120Hz przez dźwięk w kanale LFE.
Rys. 10. Okno wyboru parametrów kodowania
Ostatnim krokiem jest przejście na zakładkę Convert i kliknięcie przycisku Convert. Zakodowany plik może być wykorzystany podczas kompilacji płyty DVD-Video bądź Blu-ray.
3. Zadania
Używając programu Samplitude bądź Adobe Audition otwórz nowy projekt i połącz go z przygotowanym uprzednio plikiem wideo oraz wczytaj plik ze ścieżką dialogową. Dopasuj efekty dźwiękowe tak, by były zsynchronizowane z obrazem i dobiegały z odpowiednich kanałów. Zwróć uwagę na poziomy dźwięków dochodzących z poszczególnych kanałów. Czy dialogi nie są zagłuszane przez efekty? Czy dźwięki w kanałach tylnych nie są głośniejsze od tych dochodzących z głośników przednich?
Gotowy projekt zakoduj do AC-3 korzystając z programu Canopus ProCoder 3.0.
4. Sprawozdanie
1. Stwórz ścieżkę dźwiękowej do wybranego fragmentu filmu. Wykorzystaj
przygotowaną podczas poprzednich zajęć ścieżkę dialogową.
2. Opisz proces dodawanie efektów do materiału wizyjnego.
3. Na jakie trudności napotkałeś podczas tworzenia ścieżki?
5. Literatura
[1] F.J. Ampel, " Multi-channel Audio as an Immersive Environment", The Proceedings
of the AES 16th International Conference, pp. 401-408, Rovaniemi, Finland, 10-12 April 1999.
[2] S. Bech, “The Influence of Stereophonic Width on the Perceived Quality of an
Audio-Visual Presentation Using a Multichannel Sound System”, 102nd Audio Eng. Soc.
Conv., Munich, Preprint No. 4432, March 1997.
[3] S. Bech, V. Hansen, W. Woszczyk, “Interactions Between Audio-Visual Factors in a
Home Theater System: Experimental Results”, 99th
Audio Eng. Soc. Conv., New York, Preprint No. 4096, October 1995.
[4] F. Camerer, "Practical Surround-Sound-Production, Part 2: TV-Documentaries", The
Proceedings of the AES 19th International Conference, pp. 420-435, Shloss Elmau,
Germany, 21-24 June 2001.
[5] A. Fukada, K. Oshina, Y. Okamoto, "Surround Mixing Technique on a Dolby and
3-1 Discrete Quadrophonic Surround Sound for Live Broadcasting", 3-100th Audio Eng. Soc. Conv., Copenhagen, Preprint No. 4273, May 1996.
[6] T. Holman, "New Factors in Sound for Cinema and Television", J. Audio Eng. Soc.,
vol. 39, No. 7/8, pp. 529-539, 1991 July/August.
[7] C. Hugonnet, "A New Concept of Spatial Coherence Between Sound and Picture in
Stereophonic (and Surrounding Sound) TV Production", 103rd Audio Eng. Soc. Conv., New
York, Preprint No. 4539, September 1997.
[8] D.G. Kirby, N.A.F. Cutmore, J.A. Fletcher, "Programme Origination of 5-Channel
Surround Sound", 102nd Audio Eng. Soc. Conv., Munich, Preprint No. 4430, March 1997.
[9] S. Komiyama, "Subjective Evaluation of Angular Displacemnet between picture and
Sound Directions for HDTV Sound System", J. Audio Eng. Soc., vol. 37, No. 4, pp. 210-214, 1989 April.
[10] D. Meares, "High Quality Sound for High Definition Television", The Proceedings of
[11] P. Odya, A. Czyżewski, B. Kostek, "Determination of Influence of Visual Cues on
Perception of Spatial Sound", 110th Audio Eng. Soc. Conv., Amsterdam, Preprint No. 5311,
Netherlands, May 2001.
[12] P. Odya, T. Smoliński, "Badanie wpływu obrazu na percepcję dźwięku dookólnego z
wykorzystaniem algorytmów genetycznych", IX Sympozjum Reżyserii i Inżynierii Dźwięku ISSET 2001, pp. 204 - 209, Warszawa, Poland, 18 –20 October 2001.
[13] M.M. Sawaguchi, A. Gakumazawa, Y. Aida, "HDTV Drama Multichannel Sound
Production with 3-2/3-1/2 CH", 100th Audio Eng. Soc. Conv., Copenhagen, Preprint No. 4223, May 1996.
[14] W. Woszczyk, S. Bech, V. Hansen, “Interactions Between Audio-Visual Factors in a
Home Theater System: Definition of Subjective Attributes”, 99th
Audio Eng. Soc. Conv., New York, Preprint No. 4133, October 1995.
[15] Wielokanałowy dźwięk w kinie, FRT Pro, Nr 5, 1998.
