งาน CES 2001 ครั้งที่ผ่านมา มีข่าวคราวความคืบหน้าจากค่าย Dolby Laboratories ยักษ์ใหญ่แห่งระบบเสียงเซอร์ราวด์ ได้ส่งระบบถอดรหัสรูปแบบใหม่ล่าสุดเข้ามาในตลาดวงการภาพยนตร์และการบันทึกเสียง ในชื่อ Dolby Pro Logic II ซึ่งเมื่อสังเกตจากชื่อก็ทราบดีแล้วละว่า นี่ไม่ใช่ระบบเสียงใหม่เอี่ยมอ่องอันใด แต่เป็นพัฒนาการที่ 2 ของระบบ Pro Logic เดิมๆ ที่ออกมาหลายปี ซึ่งบทความนี้แปลและเรียบเรียงจากเอกสารชื่อ Dolby Surround Pro Logic II Decoder ที่เขียนโดย Roger Dressier และค่อนข้างมีศัพท์เทคนิครวมอยู่หลายคำ เนื่องจากเป็นบทความเชิงวิชาการ ขอได้ติดตามกันเลยครับ

เบื้องต้น

การถอดรหัสสัญญาณแบบเซอร์ราวด์เป็นกรรมวิธีประมวลผลสัญญาณอินพุทจาก 2 แชนแนลผ่านตัวกลางให้ได้สัญญาณเอาท์พุทหลายแชนแนลจะว่าไปแล้วก็ไม่มีอะไรใหม่ เมื่อครั้งที่ Dolby Surround Pro Logic เปิดตัวในปี 1987 ก็จะนำเสนอเทคโนโลยีที่เคยปรากฏก่อนหน้านี้มาดัดแปลงใช้ความนิยมของ Pro Logic เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ถึงปี 1990 ซึ่งยังเป็นบรรทัดฐานต่อการพัฒนาระบบดิจิตอลเซอร์ราวด์ฟอร์แมทใหม่ๆ ในอนาคตด้วย

การก้าวเข้ามาของฟอร์แมทดิจิตอลทำให้สัญญาณต้นกำเนิด(source) ไม่จำกัดด้วยเส้นทางที่ตามตัวเพียงเส้นทางเดียว สัญญาณคลื่นพาห์ RF ในการทำมัลติเพล็กซ์ สามารถขยายเป็นสัญญาณดิสครีต 5.1 แชนแนลตามมาตรฐานปัจจุบัน เมื่อ Dolby Digital กำเนิด, สามารถให้การเชื่อมโยงสนามเสียงได้ยอดกว่า ซึ่งมันก็ยังใช้การองค์ประกอบลำโพงแบบ "3/2" ที่ระบบ Pro Logic สร้างใช้มาก่อนแล้ว ท้ายที่สุดแล้ว Dolby Digital ก็ถูกนำมาใช้กับฟอร์แมทดีวีดีในปัจจุบัน และคาดการณ์ถึงอนาคตข้างหน้าว่าจะยังแพร่หลายต่อไป

ผู้สร้างภาพยนตร์มักบันทึกเสียงระบบดิสครีต 5.1 แชนแนล ลงบนฟิล์ม ตามมาตรฐานการผลิตและวางจำหน่ายแผ่นดีวีดี แต่กับแผ่นภาพยนตร์เก่าๆ ที่มิกซ์เสียงมาในระบบ Dolby Surround ก็ถูกนำกลับมาทำใหม่ในรูปแบบ 5.1 แชนแนล ซึ่งให้ประสบการณ์การฟังสนามเสียง, ทิศทางและการเชื่อมโยงเสียงจะได้รับการปรับปรุงใหม่ให้ดีขึ้น นอกจากนี้ระบบเสียง 5.1 แชนแนลยังได้พัฒนาขยายไปสู่ระบบการแพร่ภาพของทีวีดิจิตอลหรือดาวเทียมขณะที่ฟอร์แมทดีวีดีออดิโอก็จะยกระดับการฟังและการบันทึกเสียงให้ดีขึ้นอีกเช่นกัน

มีผู้คนจำนวนไม่น้อยที่นิยมระบบเสียงเซอร์ราวด์และต้องการที่จะได้เสียงเซอร์ราวด์จากซอฟท์แวร์ที่ไม่ใช่ระบบเวอร์ราวด้วย ไม่ใช่เฉพาะกับโฮมเธียเตอร์เท่านั้น เครื่องเสียงรถยนต์, คอมพิวเตอร์ และหูฟังเองก็มีความต้องการนำมาใช้เช่นกัน Dolby Pro Logic II จึงกำเนิดมาเพื่อรองรับการใช้ที่หลากหลาย

ทำไมต้องมีเทคโนโลยีถอดเซอร์ราวด์แบบใหม่ในปี 2000

การปรับปรุงในเรื่องภาพและเสียงถูกสร้างและส่งมอบให้แก้ผู้บริโภคนั้น มีการปรากฎให้เห็นเสมอในหลายปีที่ผ่านมา ระบบ VHS Hi - Fi คือมาตรฐานเสียงแบบใหม่ สำหรับ VCR ระบบสเตอริโอ และเครื่องบันทึกเทป, ส่วน DVD ก็เป็นฟอร์แมทใหม่สำหรับการเก็บบันทึกภาพยนตร์ที่เข้ามาอย่างรวดเร็ว และดิจิตัลทีวีจะเข้ามาแทนฟอร์แมทการแพร่ภาพทั่วโลกแบบอนาล็อกเดิมๆ ในที่สุด ซึ่งทั้งหมดสามารถส่งมอบคุณภาพเสียงสูงอย่างที่ระบบสเตอริโอไม่เคยทำได้มาก่อน

การพัฒนาเหล่านี้ควบคู่ไปกับการพัฒนาเทคโนโลยีการเข้ารหัสระบบเซอร์ราวด์ โดยให้ Pro Logic II กำหนดประสิทธิภาพการถอดเมทริกซ์เซอร์ราวด์ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สิ่งที่คงอยู่กลับคืนมาได้อย่างยิ่งใหญ่ และพร้อมรังสรรค์ระบบดอลบี้เซอร์ราวด์ใหม่ๆ ขึ้นต่อไป

การแข่งขันระบบดีโค้ดใหม่ๆ จึงจำเป็นต้อง :

• ตอบรับย่านการตอบสนองความถี่ของภาพยนตร์และดนตรีได้กว้าง
• ปรับปรุงระบบเสียง 5.1 แชนแนลเดิมให้มีมาตรฐานสูงขึ้น
• เหมาะสมต่อการเล่นกลับสำหรับโฮมเธียเตอร์, คอมพิวเตอร์, มือถือและหูฟัง
• ผลต่อราคาของอุปกรณ์ทางอนาล็อกและดิจิตอล
• ใช้งานง่าย

ทั้งหมดนี้ Pro Logic สามารถตอบสนองความต้องการให้ได้ การถอดรหัสของซาวด์ แทร็คระบบ Dolby Surround ยังคงรักษาหลักการและความถูกต้องไว้เช่นเดิม ทางอุตสาหกรรมภาพยนตร์เองก็คาดหวังจาก Pro Logic ที่ให้คึวามรู้สึกใหม่ๆ จากสนามเสียงที่ได้ยิน ซึ่งระบบเซอร์ราวด์เมทริกซ์เดิมไม่เคยมี

ณ เวลานี้ Dolby ให้การถอดรหัสระบบเสียงรอบทิศที่มีประสิทธิภาพเทียมเท่า ซึ่งให้มวลบรรยากาศที่เก็บซ่อนภายในการบันทึกเสียงดนตรี ตามธรรมชาติได้ออกมาอย่างสมบูรณ์ ผู้ฟังสามารถวาดการวางตัวในอากาศออกเป็น 3 มิติได้ชัดเจนกว่า 2 มิติที่ราบเรียบ ซึ่งไม่ได้ช่วยพัฒนาสนามเสียงให้ดีกว่าเดิม นอกจากนี้ยังช่วยแก้ปัญหาเรื่องจุด " Sweet Spot" อันดับแคบที่ประสบในระบบสเตอริโออีกด้วย

มีอะไรข้างใน?

ในโลจิกของการถอดรหัสก่อนหน้านี้, รวมถึงใน Pro logic วงจรควบคุมเราจะมองที่ความสัมพันธ์ของระดับแรงดัน และเฟสระหว่างสัญญาณอินพุท ข้อมูลนี้ส่งผ่านไปยังเอาท์พุทสเตจในเมทริกซ์ เพื่อปรับ VCA(ขยายที่ปรับค่าด้วยแรงดัน) ควบคุมระดับสัญญาณที่ไม่แต่งเฟส (Antiphase Signal) สัญญาณนี้จะม่รับสัญญาณรบกวนข้ามแชนแนล (Crosstalk Signal) ผลที่ได้จากการยกระดับการแยกเชนแนลนี้ เรียกว่า การออกแบบประเภทป้อนข้างหน้า

Pro Logic II ก็มองที่สัญญาณอินพุทเหมือนกัน และเซอร์โวทั้งหมดให้แมทช์กับค่าระดับแรงดัน การแมทช์สัญญาณเสียงถูกส่งโดยตรงไปยังเมทริกซ์สเตจ เพื่อประมวลเอาท์พุทแชนแนลต่างๆ เนื่องจากสัญญาณเอาท์พุทเสียงที่เหมือนกันนั้นใช้การป้อนเอาท์พุทของเมทริกซ์กลับมาก เพื่อทำการควบคุมลูปเซอร์โว เรียกว่า การออกแบบลอจิกป้อนกลับ

หลักการควบคุมแบบป้อนกลับมีสั้นทางสำคัญเช่นระบควบคุมทางอนาล็อกชั้นสูง เช่นเดียวกับการลดสัญญาณรบกวนของ Dolby ซึ่งมันจะปรับปรุงความเที่ยงตรงและคุณสมบัติไดนามิกให้เหมาะสมสม การประกอบรวมของการป้อนกลับรอบลอจิกจะควบคุมให้เกิดประโยชน์เรื่องความเที่ยงตรงและไดนามิกสัญญาณ

ทำงานอย่างไร?

เพื่อที่จะเข้าใจระบบการถอดรหัสสัญญาณ จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งที่เราจะทราบการแปลงสัญญาณจากแหล่งกำเนิดทั้ง 4 สัญญาณ มาให้เหลือเพียงสองช่องสัญญาณ ซึ่งจากภาพเราจะใช้อักษรย่อเป็น Lt และ Rtg

ในกรณีนี้เราจะมีแหล่งสัญญาณสี่แหล่งสัญญาณสี่แหล่งคือ ซ้าย กลาง ขวา และเซอร์ราวด์หลัง (L,C,R,S) แหล่งสัญญาณ ซ้าย,ขวา จะถูกส่งตรงไปยัง Lt และ Rt โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณ ในขณะที่ช่องสัญญาณกลาง ( C ) จะถูกแบ่งออกเท่าๆ กัน และส่งต่อไปยัง Lt และ Rt โดยมีการลดระดับสัญญาณลง 3 dB ส่วนในช่องสัญญาณเซอร์ราวด์หลัง ระดับสัญญาณจะถูกลดลง 3 dB เช่นกัน แต่ก่อนที่ถูกแบ่งและส่งไปยังช่องสัญญาณ Lt และ Rt เท่าๆ กัน สัญญาณจะถูกเปลี่ยนเฟสไป 90 องศา เมื่อเทียบกับช่องสัญญาณ Lt และ Rt โดยช่องสัญญาณเซอร์ราวด์ (S) นี้จะมีขั้ว (Polarites) ในทิศทางตรงกันข้าม

โดยหน้าที่หลักของตัวแปลงสัญญาณระบบ (Pro Logic และ Pro Logic II) จะทำหน้าที่รักษาช่องสัญญาณ ดังตัวอย่างในบทพูดภาพยนตร์ ให้ยังคงอยู่ ณ ช่องสัญญาณที่เราต้องการไม่ให้เกิดการรั่วไหล (Lealing) ของสัญญาณเกิดขึ้นที่ลำโพงเซอร์ราวด์หลัง โดยกระบวนการ (Pro Logic และ Pro Logic II) ทั้งสองนี้จะเป็นตัวควบคุมให้เกิดขึ้น ณ ช่องสัญญาณกลาง (Center Chanel) หรือเกิดขึ้นระหว่างลำโพงกลาง และลำโพงซ้ายหรือขวา หรือแม้กระทั้งเกิดขึ้นพร้อมๆ กันทั้งสามส่วนคือ ซ้าย กลาง และขวา ยกตัวอย่างเช่นในบทพูดในภาพยนตร์ซึ่งตำแหน่งของเสียงเกิดขึ้นระหว่างลำโพงกลางและลำโพงทางด้านขวา ( Professor Pro Logic ) จะทำการส่งสัญญาณที่มีระดับสัญญาณเท่ากัน ไปยังลำโพงกลาง และลำโพงทางด้านขวา ดังในรูปที่ 1 ซึ่งวงจรที่เกิดขึ้นใหม่ในระบบต่อสัญญาณแบบ Pro Logic II นี้ สิ่งที่เราได้เพิ่มเติมจากระบบเก่าพอสรุปได้ ดังต่อไปนี้

1. การป้องกันการรบกวนระหว่างสัญญาณซ้ายขวา (Crosstalk Signal Levels) สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าระบบ Pro Logic เดิม
2. การตอบรับ (Response Time) สามารถทำได้อย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง อันยังผลให้เกิดสมดุลกันระหว่างช่วงจังหวะของบทแสดงที่รวดเร็วหรือหยุดนิ่ง

ซึ่งจากตารางดังกล่าวข้างต้น จะมีความแตกต่างอยู่ 2 กลุ่ม ที่เห็นได้ชัดของแหล่งสัญญาณระหว่าง Movie Soundtrack และ Music Recording โดยในส่วนของ Movie Soundtrack แหล่งสัญญาณจะถูกผสมและแสดงผลกลับออกมาในลักษณะหลายช่องสัญญาณ (Multi-Channel Environment) ซึ่งทำให้เกิดความสมจริงสมจังในขณะชมภาพยนตร์ภายในบ้าน (Home Theater System) โดยอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งเป็น Music Recording กลุ่มของแหล่งสัญญาณเหล่านี้จะไม่ใช้สัญญาณในช่องเซอร์ราวด์ในขณะทำการบันทึก และด้วยเหตุผลดังกล่าวนี้เอง รูปแบบของการกำหนดแหล่งสัญญาณในส่วนของภาพยนตร์หรือ Music Recording จะถูกทำการตั้งระดับช่องสัญญาณล่วงหน้าในระบบ Pro Logic II โดยที่ในส่วนของ Movie Soundtrack เราสามารถใช้ร่วมกับตัวถอดรหัสสัญญาณแบบอื่น เพื่อให้ได้มาซึ่งสนามเสียง (Sound Field) ในแบบต่างๆ เพื่อความสมจริงสมจังมากขึ้น โดยขึ้นอยู่กับลักษณะของภาพยนตร์ , ตำแหน่งการนั่งชม หรือตำแหน่งของการวางลำโพงที่ใช้

ซึ่งความสามารถอันนี้เองจะทำให้ผู้ใช้สามารถปรับแต่งสนามเสียงให้สอดคล้องกลมกลืนกันตั้งแต่ลำโพงด้านหน้าต่อเนื่องไปยังลำโพงเซอร์ราวด์ด้านหลัง หรือแม้กระทั่งสามารถปรับช่วงกว้างของสัญญาณช่องกลาง (Center Channel) ได้หลายรูปแบบไม่ว่าจะได้ยินจากลำโพงกลางเพียงตัวเดียว หรือได้ยินเฉพาะจากลำโพงจากลำโพงหน้าซ้ายและหน้าขวาเท่านั้นให้เกิดลำโพงกลางเสมือน (Center Image) ในแบบที่เรารู้จักในชื่อที่ว่า (Phantom Mode) หรือแม้กระทั่งการผสมผสานกันทั้งสามลำโพงด้านหน้า ซ้าย กลาง ขวา ซึ่งจะเป็นการเพิ่มคุณภาพในการผสมผสานของลำโพงเสียงกลางกับลำโพงเสียงกลางกับลำโพงซ้ายขวาให้มีความสมจริงมากขึ้น

ซึ่งหากเราดูจากโครงสร้างของวงจรทั้งสอง เราจะพบได้ว่าโครงสร้างหลักของวงจรทั้งสองจะมีคล้ายกันอย่างยิ่ง ดังรูปที่ 5 ที่แสดงด้านล่างหากเพียงว่าส่วนเพิ่มเติมอีกประการหนึ่งของระบบวงจรถอดสัญญาณแบบ Pro Logic II นี้จะเพิ่มความสามารถในการจัดการช่วงสัญญาณความถี่ต่ำ (Boss Managenment) โดยทำให้คลื่นความถี่ต่ำสามารถถูกควบคุมและสร้างขึ้นจากลำโพงหลักซ้ายขวา (Main Speaker) คู่เดิม