PCM audio je základný spôsob, akým digitálne zariadenia premieňajú zvuk na čísla a späť. Tento článok vysvetľuje, ako fungujú vzorkovanie, bitová hĺbka a PCM formáty, ako sa šíria cez HDMI, ARC, eARC, optické a koaxiálne linky, a ako sa PCM porovnáva s bitstream a komprimovanými kodekami, s podrobnými tipmi na nastavenie a informáciami o PCM zvuku.
Základy PCM zvuku
PCM audio je formát digitálneho audio signálu, kde je zvuk reprezentovaný ako súvislý prúd numerických vzoriek. Tieto vzorky sú konečnou formou používanou digitálno-analógovými prevodníkmi (DAC) na produkciu zvuku pre reproduktory alebo slúchadlá.
Keď zariadenie vydáva PCM zvuk, znamená to, že akýkoľvek komprimovaný alebo kódovaný formát už bol dekódovaný a zvuk je doručený ako surové digitálne vzorky. To robí z PCM bežný a kompatibilný výstupný formát naprieč televízormi, prehrávačmi médií, hernými konzolami a audio prijímačmi.
Ako PCM Audio premieňa zvuk na digitálne čísla
PCM zvuk premieňa hladkú zvukovú vlnu na digitálne dáta v jasných, opakovateľných krokoch. Zvuk sa meria, prevádza na čísla a potom ukladá alebo odosiela, aby mohol byť neskôr prehrávaný ako audio.
• Vzorkovanie - Analógový zvukový signál sa meria v pravidelných časových intervaloch.
• Kvantovanie - Každé meranie sa zaokrúhli na najbližšiu úroveň na pevnej digitálnej škále.
• Kódovanie - Zaokrúhlené hodnoty sa zapisujú ako binárne čísla, ktoré môžu digitálne zariadenia ukladať alebo prenášať.
Nastavenia vzorkovacej frekvencie zvuku a hĺbky bitu v PCM
| Typ nastavenia PCM | Spoločné hodnoty | Čo to ovplyvňuje |
|---|---|---|
| Vzorkovacia frekvencia | 44,1 kHz | Najvyšší tón, ktorý zvuk dokáže udržať |
| Vzorkovacia frekvencia | 48 kHz | Udržiava zvuk v súlade s videom |
| Vzorkovacia frekvencia | 96–192 kHz | Detailnejší zvuk a viac priestoru na úpravy |
| Bitová hĺbka | 16-bitový | Rozdiel medzi tichými a hlasnými zvukmi (približne 96 dB) |
| Bitová hĺbka | 24-bitový | Širší rozsah od mäkkého po hlasné (približne 144 dB) |
Typy a varianty formátov PCM zvuku
Lineárny PCM (LPCM)
Lineárny PCM je najbežnejšou formou PCM zvuku v domácich systémoch. Kroky medzi digitálnymi úrovňami sú rovnomerne rozmiestnené, čo udržiava signál jednoduchý a jasný. Tento formát sa používa pre televízny zvuk, Blu-ray, herné konzoly a väčšinu prehrávania hudby. Keď zariadenie ukazuje PCM alebo LPCM, takmer vždy to znamená tento typ.
μ-law a A-law PCM
μ-law a A-law PCM menia spôsob, akým sú digitálne kroky rozdelené. Menšie zvuky majú viac detailov, zatiaľ čo hlasnejšie zvuky vyžadujú menej krokov. Tento štýl sa často vyskytuje v telefónnych sieťach a systémoch hlasovej komunikácie, kde je hlavným cieľom jasná reč.
DPCM a ADPCM
DPCM (diferenciálny PCM) a ADPCM (adaptívny diferenciálny PCM) fungujú tak, že ukladajú rozdiel medzi vzorkami namiesto celej hodnoty. Tým sa znižuje množstvo dát, pričom zvuk zostáva dostatočne čistý pre reč a jednoduchý zvuk v systémoch s nízkou šírkou pásma.
PCM režimy audio kanálov a úrovne kvality
| PCM režim | Kanály | Typické rozlíšenie | Kde to vidíš |
|---|---|---|---|
| Mono PCM | 1 | 8–16-bit / 8–48 kHz | Reč a jednoduché systémové zvuky |
| Stereo PCM | 2 | 16-bitové / 44,1–48 kHz | Hudobné stopy a zvuk TV |
| Multikanálový PCM | 5.1 / 7.1 | 16–24-bit / 48–96 kHz | Priestorový zvuk pre filmy a hry |
| PCM vo vysokom rozlíšení | 2–8 | 24-bitové / 96–192 kHz | Vysoko detailná hudba a produkčný zvuk |
PCM audio aplikácie
PCM zvuk v televízoroch a set-top boxoch
PCM zvuk sa vytvára vo vnútri televízorov a set-top boxov po tom, čo dekódujú prichádzajúci signál. Zvuk sa najprv premení na PCM predtým, než sa dostane do zabudovaných reproduktorov alebo audio výstupov.
PCM zvuk v Blu-ray a DVD prehrávačoch
Blu-ray a DVD prehrávače môžu prenášať lineárny PCM (LPCM) cez HDMI. To umožňuje prehrávačovi dodávať pripravený digitálny zvuk priamo na televízor alebo prijímač.
PCM zvuk v herných konzolách a PC
Herné konzoly a PC miešajú zvuky z hier, hlasového chatu a systémových upozornení do jedného PCM streamu. Tento PCM signál je potom odoslaný cez HDMI, USB alebo audio konektory.
PCM zvuk v streamovacích zariadeniach a aplikáciách
Streamovacie boxy a aplikácie dekódujú komprimované audio formáty vo vnútri zariadenia. Po dekódovaní zvuk vychádzajú ako PCM do digitálno-analógového prevodníka.
PCM zvuk v porovnaní s komprimovanými kodekami
| Funkcia | PCM Audio (PCM / LPCM) | Komprimované kodeky (Dolby Digital, DTS, AAC, MP3) |
|---|---|---|
| Kompresia | Bez kompresie: plný signál zachovaný ako digitálne vzorky | Zvuk je komprimovaný; Dáta sú zabalené, aby sa ušetrilo miesto |
| Veľkosť dát | Väčšia veľkosť dát pre rovnakú dĺžku zvuku | Menšia veľkosť dát pre rovnakú dĺžku zvuku |
| Strih / Mixovanie | Dá sa upravovať a mixovať priamo ako digitálny zvuk | Najprv som sa zmenil na PCM pred úpravou alebo mixovaním |
| Typická úloha | Finálny prehrávací signál odoslaný do DAC a reproduktorov | Formát používaný na ukladanie a odosielanie zvuku na diskoch, súboroch a streamoch |
| Použitie v TV menu | Zobrazené ako "PCM" alebo "LPCM" v nastaveniach audio výstupu | Zobrazené ako "Bitstream", "Dolby", "DTS" alebo názvy kodekov |
PCM zvuk vs bitstream v nastaveniach TV a prijímača
PCM možnosť
• Zdrojové zariadenie najskôr dekóduje zvuk a odosiela ho ako PCM vzorky.
• Pasuje do mnohých soundbarov a televízorov nastavených na stereo alebo viackanálový PCM zvuk.
• Môže pomôcť predchádzať problémom, keď niektoré zariadenia nezvládajú správne určité formáty bitstreamu.
Bitstream možnosť
• Zdrojové zariadenie posiela komprimovaný Dolby alebo DTS zvuk namiesto PCM.
• AV prijímač alebo soundbar sa stará o dekódovanie signálu.
• Užitočné, keď prijímač podporuje formáty ako Dolby TrueHD, DTS-HD alebo Atmos a chcete tieto funkcie.
PCM audio cez HDMI, ARC, eARC, optické a koaxiálne
| Typ spojenia | Podpora PCM | Typický limit kanála |
|---|---|---|
| HDMI | Stereo a viackanálový PCM zvuk | Až 7.1 kanálov |
| HDMI ARC | Stereo PCM a nejaké priestorové vysielanie z TV | Často 2.0 PCM |
| HDMI eARC | Stereo a viackanálový PCM s plnou šírkou pásma | Až do 7,1 PCM a vyššie |
| Optický (Toslink) | Stereo PCM audio | 2.0 PCM |
| Koaxiálny digitálny | Stereo PCM a niektoré komprimované audio | 2.0 PCM |
PCM zvuk vo vnútri bežných typov súborov
• WAV (.wav) - Bežné na Windows a mnohých ďalších systémoch. Často obsahuje 16-bitový alebo 24-bitový lineárny PCM zvuk.
• AIFF (.aiff) - Podobné WAV a často používané na čistý LPCM zvuk na Macu a v audio práci.
• Raw PCM (.pcm, .raw, .l16, .l24) - Jednoduché PCM dáta s malým alebo žiadnym hlavičkou, používané na testy a nízkoúrovňové audio úlohy.
• CD Audio - Ukladá 44,1 kHz, 16-bitový stereo PCM na každej stope disku.
• Video kontajnery (.m2ts, .mkv a ďalšie) - Môžu uchovávať LPCM audio stopy spolu s Dolby alebo DTS stopami v jednom video súbore.
Problémy s PCM zvukom a rýchle opravy
Žiadny zvuk pri výbere PCM
• Nastavte výstup zvuku TV na PCM, nie Dolby alebo DTS.
• Skontrolujte, či je na soundbare alebo prijímači zvolený správny vstup.
• Skúste iný HDMI alebo optický kábel, ak stále nie je žiadny zvuk.
Možnosť 11.2 PCM sa nezobrazuje v menu
• Vypnite akýkoľvek špeciálny zvukový režim, ktorý by mohol zablokovať zvukový výstup.
• Hľadajte nastavenia ako "Auto", "Pass-through" alebo "Digital Audio Out".
• Meniť tieto nastavenia, kým sa neobjaví PCM ako možnosť.
Oneskorenie synchronizácie pier medzi PCM zvukom a obrazom
• Použite ovládanie "audio delay" alebo "lip sync" na televízore alebo prijímači.
• Upravujte oneskorenie postupne, až kým hlasy nezodpovedajú pohybu úst na obrazovke.
PCM znie tichšie ako Dolby alebo DTS
• Zvýšte hlavnú hlasitosť počas počúvania v PCM a považujte to za normálnu úroveň.
• Vypnúť režimy hlasitosti alebo boostu, ktoré ovplyvňujú iba Dolby, DTS alebo iné formáty bitstreamu.
Keď bitstream funguje lepšie ako PCM zvuk
Bitstream výstup je často preferovaný pri používaní pokročilých priestorových formátov ako Dolby Atmos alebo DTS:X, kde AV prijímač alebo soundbar vykonáva objektové renderovanie zvuku. Niektoré pripojenia, ako optické alebo staršie HDMI linky, tiež obmedzujú viackanálovú šírku pásma PCM, čo robí komprimované bitstreamové formáty praktickejšími.
V mnohých zostavách PCM najlepšie funguje na každodenné sledovanie TV a prehrávanie zmiešaného obsahu, zatiaľ čo bitstream je selektívne povolený pre filmy alebo hry, ktoré využívajú špecializované priestorové spracovanie.
Kontrolný zoznam PCM audio nastavenia pre TV a domáce kino
Výber vhodného pripojenia pre PCM zvuk
Použite HDMI alebo eARC pre viackanálový PCM zvuk. Používajte optické konektory pre stereo PCM a základné soundbarové zostavy.
Zladiť výstup PCM s vaším audio zariadením
Nastavte televízor alebo zdrojové zariadenie na PCM výstup. Zapnite bitstream len vtedy, keď AV prijímač explicitne podporuje a zobrazuje požadovaný formát.
Nastavte vzorkovacie frekvencie PCM vhodné pre obsah
Používajte 48 kHz PCM pre televízne programy, hry a video streamovaný obsah. Dovoľte zariadeniam na prehrávanie hudby používať ich natívne vzorkovacie frekvencie, ak je to možné.
Overiť konfiguráciu PCM kanála na každom zariadení
Uistite sa, že televízor alebo zdroj nie je obmedzený len na PCM 2.0, keď HDMI spojenie a prijímač podporujú viackanálový PCM, napríklad 5.1 alebo 7.1.
Úprava funkcií spracovania zvuku
Vypni nadmernú kompresiu dynamického rozsahu. Vylepšenie reči alebo zvukové režimy zapnite až po potvrdení správnych PCM úrovní a vyváženia kanálov.
Otestujte PCM nastavenie pomocou známeho obsahu
Hrajte známe scény s jasným dialógom, hudbou a zvukovými efektmi. Používajte jednu zmenu po druhej a zachovávajte konfiguráciu, ktorá znie najprirodzenejšie.
Záver
PCM audio je v centre televízie, hudby, hier a streamovania, premieňajúc zvuk na čisté digitálne vzorky pre DAC, reproduktory a slúchadlá. Poznanie nastavení PCM, formátov, kanálov a prepojení, a kedy je bitstream vhodnejší, pomáha udržiavať stabilné prehrávanie a uľahčuje vyhľadávanie chýb.
Často kladené otázky [FAQ]
Zvyšuje PCM zvuk oneskorenie zvuku?
PCM samo o sebe pridáva veľmi málo oneskorenia. Väčšina zvukového oneskorenia pochádza z dodatočného spracovania v televízore alebo prijímači, nie z PCM.
Ako odhadnem veľkosť PCM audio súboru?
Vynásobte: vzorkovacia frekvencia × bitová hĺbka × počet kanálov × sekundy, potom vydelte 8, aby ste získali bajty. Vyššie rýchlosti, bitová hĺbka a viac kanálov zväčšujú súbory.
Čo znamená 0 dBFS v PCM zvuku?
0 dBFS je najvyššia úroveň, ktorú PCM dokáže udržať. Čokoľvek nad 0 dBFS sa zostrihne a skresľuje, takže zvuk zostáva o pár dB pod touto hranicou.
Je PCM vždy bezstratový zvuk?
PCM je sám o sebe bezstratový, ale ak bol zdrojom MP3, AAC alebo iný stratový kodek, stratené dáta sa pri konverzii na PCM nevracajú.
Aký je rozdiel medzi 24-bitovým PCM a 32-bitovým float audio?
24-bitový PCM používa pevné celočíselné hodnoty v stanovenom rozsahu. 32-bitový float môže reprezentovať tichšie detaily a dočasné vrcholy nad 0 dBFS počas mixovania bez orezávania.
Ako sa prenáša PCM zvuk v systémoch s viacerými miestnosťami?
PCM sa posiela ako digitálne prúdy cez Ethernet alebo Wi-Fi. Niektoré systémy posielajú surový PCM, iné komprimovaný zvuk a konvertuje sa na PCM pri každom reproduktore na prehrávanie.
