PCM-ääni on perustapa, jolla digitaaliset laitteet muuttavat äänen numeroiksi ja takaisin. Tässä artikkelissa selitetään, miten näytteenotto, bittisyvyyttä ja PCM-muotoja käytetään, miten ne kulkevat HDMI-, ARC-, eARC-, optisten ja koaksiaalilinkkien kautta sekä miten PCM vertautuu bittivirtaan ja pakattuihin koodekeihin, tarjoten vaiheittaisia asennusvinkkejä ja tietoa PCM-äänestä.
PCM:n äänen perusteet
PCM-ääni on digitaalinen äänisignaaliformaatti, jossa ääni esitetään jatkuvana numeeristen näytteiden virtana. Nämä näytteet ovat viimeinen muoto, jota digitaali-analogiset muuntimet (DAC) käyttävät äänen tuottamiseen kaiuttimille tai kuulokkeille.
Kun laite lähettää PCM-äänen, se tarkoittaa, että pakattu tai koodattu formaatti on jo purettu, ja ääni toimitetaan raakana digitaalisena näytteinä. Tämä tekee PCM:stä yleisen ja yhteensopivan lähtömuodon televisioiden, mediasoittimien, pelikonsolien ja äänivastaanottimien välillä.
Kuinka PCM Audio muuttaa äänen digitaalisiksi numeroiksi
PCM-ääni muuttaa tasaisen ääniaallon digitaaliseksi dataksi selkein, toistettavina askelin. Ääni mitataan, muutetaan numeroiksi ja tallennetaan tai lähetetään, jotta se voidaan myöhemmin toistaa äänenä.
• Näytteenotto – Analoginen äänisignaali mitataan säännöllisin aikavälein.
• Kvantisointi – Jokainen mittaus pyöristetään lähimmälle tasolle kiinteällä digitaalisella asteikolla.
• Koodaus – Pyöristetyt arvot kirjoitetaan binäärilukuina, jotka digitaaliset laitteet voivat tallentaa tai lähettää.
PCM:n ääninäytteenottotaajuuden ja bittisyvyyden asetukset
| PCM-asetustyyppi | Yleiset arvot | Mihin se vaikuttaa |
|---|---|---|
| Näytteenottotaajuus | 44,1 kHz | Korkein äänikorkeus, jonka ääni voi pitää |
| Näytteenottotaajuus | 48 kHz | Pitää äänen linjassa videon kanssa |
| Näytteenottotaajuus | 96–192 kHz | Yksityiskohtaisempi ääni ja lisätilaa editointiin |
| Bittisyvyys | 16-bittinen | Ero pehmeiden ja kovien äänien välillä (noin 96 dB) |
| Bittisyvyys | 24-bittinen | Laajempi pehmeästä kovaan -taajuusalue (jopa noin 144 dB) |
PCM-äänityypit ja formaattivaihtoehdot
Lineaarinen PCM (LPCM)
Lineaarinen PCM on yleisin PCM-äänimuoto kotijärjestelmissä. Digitaalisten tasojen väliset vaiheet ovat tasaisesti sijoitettuja, mikä pitää signaalin yksinkertaisena ja selkeänä. Tätä formaattia käytetään TV-ääneen, Blu-rayhin, pelikonsoleihin ja useimpiin musiikin toistoihin. Kun laite näyttää PCM:n tai LPCM:n, se tarkoittaa lähes aina tätä tyyppiä.
μ-laki ja A-laki PCM
μ-laki ja A-laki PCM muuttavat digitaalisten askelten sijoittamista. Pienemmät äänet saavat enemmän yksityiskohtia, kun taas kovemmat äänet vaativat vähemmän askelia. Tätä tyyliä löytyy usein puhelinverkoista ja puheviestintäjärjestelmistä, joissa selkeä puhe on päätavoite.
DPCM ja ADPCM
DPCM (differentiaalinen PCM) ja ADPCM (Adaptive differential PCM) tallentavat näytteiden välisen erotuksen, eivät koko arvon. Tämä vähentää datamäärää samalla kun ääni pysyy tarpeeksi selkeänä puhetta ja yksinkertaista ääntä varten matalan kaistanleveyden järjestelmissä.
PCM-äänikanavatilat ja laatutasot
| PCM-tila | Kanavat | Tyypillinen resoluutio | Missä näet sen |
|---|---|---|---|
| Mono PCM | 1 | 8–16-bittinen / 8–48 kHz | Puhe- ja yksinkertaiset järjestelmääänet |
| Stereo PCM | 2 | 16-bittinen / 44,1–48 kHz | Musiikkiraidat ja TV-ääni |
| Monikanavainen PCM | 5.1 / 7.1 | 16–24-bittinen / 48–96 kHz | Surround-ääni elokuville ja peleille |
| Korkearesoluutioinen PCM | 2–8 | 24-bittinen / 96–192 kHz | Korkea yksityiskohtainen musiikki ja tuotantoääni |
PCM-äänisovellukset
PCM-ääni televisioissa ja digibokkeissa
PCM-ääni luodaan televisioiden ja digiboksien sisällä sen jälkeen, kun saapuva signaali puretaan. Ääni muutetaan PCM:ksi ennen kuin se menee sisäänrakennettuihin kaiuttimiin tai äänilähtöihin.
PCM-ääni Blu-ray- ja DVD-soittimissa
Blu-ray- ja DVD-soittimet voivat lähettää lineaarista PCM:ää (LPCM) HDMI:n kautta. Tämä mahdollistaa soittimen toimittaa valmiin digitaalisen äänen suoraan televisioon tai vastaanottimeen.
PCM-ääni pelikonsoleissa ja PC:issä
Pelikonsolit ja PC:t yhdistävät pelien äänet, äänichatin ja järjestelmähälytykset yhdeksi PCM-lähetykseksi. Tämä PCM-signaali lähetetään sitten HDMI-, USB- tai ääniliitännöiden kautta.
PCM-ääni suoratoistolaitteissa ja sovelluksissa
Suoratoistolaitteet ja sovellukset purkavat pakattuja ääniformaatteja laitteen sisällä. Dekoodauksen jälkeen ne lähettävät äänen PCM-muodossa digitaali-analogimuunninvaiheeseen.
PCM-ääni verrattuna pakattuihin koodekkeihin
| Ominaisuus | PCM Audio (PCM / LPCM) | Pakatut koodekit (Dolby Digital, DTS, AAC, MP3) |
|---|---|---|
| Pakkaus | Ei pakkausta: koko signaali säilytetään digitaalisina näytteinä | Ääni on pakattu; Data on pakattu tilan säästämiseksi |
| Datan koko | Suurempi datakoko samalla äänen pituudella | Pienempi datakoko samalla äänen pituudella |
| Editointi / Miksaus | Voidaan muokata ja miksata suoraan digitaalisena äänenä | Muuttui ensin PCM:ksi ennen editointia tai miksausta |
| Tyypillinen rooli | Viimeinen toistosignaali lähetetään DAC:lle ja kaiuttimille | Formaatti, jota käytetään äänen tallentamiseen ja lähettämiseen levyille, tiedostoille ja striimeille |
| Käyttö TV-valikoissa | Näytetään äänilähtöasetuksissa "PCM" tai "LPCM" | Näytetään nimillä "Bitstream", "Dolby", "DTS" tai koodekin nimet |
PCM-ääni vs bitstream TV- ja vastaanottimen asetuksissa
PCM-vaihtoehto
• Lähdelaite purkaa äänen ensin ja lähettää sen PCM-näytteinä.
• Sopii moniin soundbareihin ja televisioihin, jotka on säädetty stereo- tai monikanavaiselle PCM-äänelle.
• Voi auttaa välttämään ongelmia, kun jotkut laitteet eivät käsittele tiettyjä bittivirtamuotoja hyvin.
Bitstream-vaihtoehto
• Lähdelaite lähettää pakattua Dolby- tai DTS-ääntä PCM:n sijaan.
• AV-vastaanotin tai soundbar huolehtii signaalin purkamisesta.
• Hyödyllistä, kun vastaanotin tukee formaatteja kuten Dolby TrueHD, DTS-HD tai Atmos, ja haluat nämä ominaisuudet.
PCM-ääni HDMI-, ARC-, eARC-, optis- ja koaksiaalitaajuuksilla
| Yhteystyyppi | PCM-tuki | Tyypillinen kanavarajoitus |
|---|---|---|
| HDMI | Stereo- ja monikanavainen PCM-ääni | Enintään 7.1-kanavat |
| HDMI ARC | Stereo PCM ja osa surround-ohjelmasta, jotka lähetetään televisiosta | Usein 2.0 PCM |
| HDMI eARC | Täyden kaistanleveyden stereo ja monikanavainen PCM | Enintään 7.1 PCM ja korkeammat |
| Optinen (Toslink) | Stereo PCM -ääni | 2.0 PCM |
| Koaksiaalidigitaalinen | Stereo PCM ja hieman pakattua ääntä | 2.0 PCM |
PCM-ääni yleisissä tiedostotyypeissä
• WAV (.wav) – Yleinen Windowsissa ja monilla muilla järjestelmillä. Sisältää usein 16- tai 24-bittistä lineaarista PCM-ääntä.
• AIFF (.aiff) – Samankaltainen kuin WAV ja käytetään usein puhtaassa LPCM-äänessä Macilla ja äänityössä.
• Raaka PCM (.pcm, .raw, .l16, .l24) – Yksinkertainen PCM-data, jossa on vähän tai ei lainkaan otsikkoa, käytetty testeihin ja matalan tason äänitehtäviin.
• CD Audio – Tallentaa 44,1 kHz, 16-bittisen stereo-PCM:n jokaiselle levyn raidalle.
• Videokontit (.m2ts, .mkv ja muut) – Voidaan pitää LPCM-ääniraitoja yhdessä Dolby- tai DTS-raitojen kanssa yhdessä videotiedostossa.
PCM-ääniongelmat ja pikakorjaukset
Ei ääntä, kun PCM valitaan
• Aseta TV:n äänilähtö PCM:ään, ei Dolby- tai DTS-tilaan.
• Tarkista, että oikea tulo on valittu soundbarissa tai vastaanottimessa.
• Kokeile toista HDMI- tai optista kaapelia, jos ääntä ei vieläkään kuulu.
PCM-vaihtoehto ei näy valikossa
• Sammuta kaikki erityiset äänitilat, jotka voisivat lukita äänen ulostulon.
• Etsi asetuksia kuten "Auto", "Pass-through" tai "Digital Audio Out".
• Muuta näitä asetuksia, kunnes PCM ilmestyy vaihtoehtona.
Huulten synkronointiviive PCM-äänen ja videon välillä
• Käytä TV:n tai vastaanottimen "audio delay" tai "lip sync" -ohjausta.
• Säädä viivettä vähitellen, kunnes äänet vastaavat suun liikkeitä näytöllä.
PCM kuulostaa hiljaisemmalta kuin Dolby tai DTS
• Nosta päääänenvoimakkuutta kuunnellessasi PCM:ää ja käsittele sitä normaalina tasona.
• Poista käytöstä äänenvoimakkuus- tai boost-tilat, jotka vaikuttavat vain Dolby-, DTS- tai muihin bittivirtamuotoihin.
Milloin Bitstream toimii paremmin kuin PCM-ääni
Bittivirran ulostuloa suositaan usein edistyneissä surround-formaateissa, kuten Dolby Atmosissa tai DTS:X:ssä, joissa AV-vastaanotin tai äänipalkki suorittaa objektipohjaista äänirenderöintiä. Jotkin yhteydet, kuten optiset tai vanhemmat HDMI-yhteydet, rajoittavat myös monikanavaista PCM-kaistanleveyttä, mikä tekee pakatuista bittivirtaformaateista käytännöllisempiä.
Monissa asetuksissa PCM toimii parhaiten päivittäiseen TV:n katseluun ja sekoitetun sisällön toistoon, kun taas bittivirta on valikoitu elokuvissa tai peleissä, jotka hyötyvät erikoistuneesta surround-prosessointista.
PCM:n äänen asetusten tarkistuslista televisiolle ja kotiteatterille
Valitse sopiva liitäntä PCM-äänelle
Käytä HDMI:tä tai eARC:ia monikanavaiseen PCM-ääneen. Käytä optisia yhteyksiä stereo-PCM- ja perussoundbar-asetuksiin.
Sovita PCM-lähtö äänilaitteeseesi
Aseta televisio tai lähdelaite PCM-lähtöön. Ota bittivirta käyttöön vain, kun AV-vastaanotin tukee ja näyttää halutun muodon.
Aseta PCM-näytteenottotaajuudet sisällön mukaan
Käytä 48 kHz PCM:ää TV-ohjelmille, peleille ja videopohjaiselle suoratoistosisällölle. Salli musiikin toistolaitteiden käyttää omia näytteenottotaajuuksiaan, kun mahdollista.
Varmista PCM-kanavan konfiguraatio kussakin laitteessa
Varmista, ettei televisio tai lähde rajoitu PCM 2.0:aan, kun HDMI-yhteys ja vastaanotin tukevat monikanavaista PCM:ää, kuten 5.1 tai 7.1.
Säädä äänenkäsittelyominaisuuksia
Poista liiallinen dynaamisen alueen pakkaus käytöstä. Ota puheen vahvistus tai äänitilat käyttöön vasta, kun PCM-tasot ja kanavatasapaino on varmistettu.
Testaa PCM-asetus tutulla sisällöllä
Soita tunnettuja kohtauksia selkeällä dialogilla, musiikilla ja äänitehosteilla. Käytä yksi muutos kerrallaan ja pidä se kokoonpano, joka kuulostaa luonnollisimmalta.
Yhteenveto
PCM-ääni on TV:n, musiikin, pelien ja suoratoiston keskiössä, muuttaen äänen kirkkaiksi digitaalisiksi näytteiksi DAC-laitteille, kaiuttimille ja kuulokkeille. PCM-asetusten, formaattien, kanavien ja linkkien toimivuuden tunteminen sekä bittivirran parempi valinta auttaa pitämään toiston vakaana ja tekee vianetsinnästä suoraviivaisempaa.
Usein kysytyt kysymykset [UKK]
Lisääkö PCM-ääni äänen viivettä?
PCM itsessään lisää hyvin vähän viivettä. Suurin osa ääniviiveestä johtuu ylimääräisestä käsittelystä televisiossa tai vastaanottimessa, ei PCM:stä.
Miten arvioin PCM-äänitiedoston koon?
Kerro: näytteenottotaajuus × bittisyvyyttä × kanavien määrä × sekuntia, ja jaa sitten kahdeksalla saadaksesi tavuja. Korkeammat nopeudet, bittisyvyys ja enemmän kanavia tekevät tiedostoista suurempia.
Mitä 0 dBFS tarkoittaa PCM-äänessä?
0 dBFS on korkein taso, jonka PCM voi pitää. Kaikki, mikä painetaan yli 0 dBFS:n, leikittää ja vääristyy, joten ääni pysyy muutaman dB sen pisteen alapuolella.
Onko PCM aina häviötön ääni?
PCM itsessään on häviötön, mutta jos lähdekoodi oli MP3, AAC tai jokin muu häviöllinen koodekki, menetetty data ei palaudu, kun ne muunnetaan PCM:ksi.
Mikä on ero 24-bittisen PCM:n ja 32-bittisen float-äänen välillä?
24-bittinen PCM käyttää kiinteitä kokonaislukuarvoja tietyllä alueella. 32-bittinen float voi edustaa hiljaisempia yksityiskohtia ja tilapäisiä huippuja yli 0 dBFS miksauksen aikana ilman leikkausta.
Miten PCM-ääntä lähetetään monihuonejärjestelmissä?
PCM lähetetään digitaalisina virtoina Ethernetin tai Wi-Fin kautta. Jotkut järjestelmät lähettävät raakaa PCM:ää, toiset pakattua ääntä ja muuntavat PCM:ksi jokaisessa kaiuttimessa toistoa varten.
