杜比全景声(Dolby Atmos)是由杜比实验室研发,于2012年4月24日发布的全新影院音频平台。它突破了传统意义上5.1、7.1声道概念,能够结合影片内容,呈现出动态的声音效果。
首先,杜比全景声(Dolby Atmos)是基于声音对象(Audio Object),而非声道的家庭影院系统。这种次世代环绕立体声覆盖影院后,不像传统的左右声道,它将从四面八方的喇叭中传出声音来,包括头顶和脚下,也就是说脚步声将从脚下传来而雨声将从头顶落下。
杜比全景声(Dolby Atmos)的技术灵感在于,新的混合音频将包含声源指向线索的元数据,所以特定的混音喇叭倒不那么重要了,例如门铃声并不是来自含糊的“左后方声道”,而是由这一声音中包含的信息来引导其从某几个特定的喇叭发出声来,这些步骤都是通过后期处理得来的。
Auro-3D是Auro Technologies和GalaxyStudios的CEO Wilfried Van Baelen在2005年所创立的环绕声格式,并由著名的比利时投影机生产商及解决方案提供商Barco与Galaxy Studio共同推广的一项环绕声技术。其中,Galaxy Studio主力负责开发,Barco则负责硬件技术上的支持。
Auro-3D在5.1和7.1声道原有的基础上加入上方环绕声道以及天花环绕声道,从而组成三层式环绕声音箱的布局,而这些上层环绕声道能够令我们的大脑产生一个自然的三维空间声音体验,从而达到3D环绕声音响效果的目的。换一种理解方式就是,这个基于声道的音频格式被设计成3个空间轴:宽度、深度和高度,而不是传统环绕声的两个轴。随着高度的变化,Auro-3D摆放更多的扬声器来增强沉浸式电影观赏体验,将环绕声的2D平面扩展到一个全自然的3D声音体验。
Auro-3D扬声器布置
多声道重放制式把如何更精准地在银幕内及银幕外实现声像定位作为争论的焦点。Dolby Atmos更是索性打破了所有的声音重放都要基于声道的传统,全新定义了独立的“声音对象”(Object)这一概念,即在放影端增加一个解码处理器,它可以利用声音对象自身所携带的定位信息去调用本地影院所对应的扬声器。声音对象并不属于任何一个物理意义上的声道。通过这一方式,任意一只环绕扬声器都可以单独发声,从而能够更精确地摆放声音位置。
例如,当银幕上的人物与银幕外的人物对话时,银幕上人物的视线离开银幕进入房间,录音师可以利用Dolby Atmos精确地使处在那条视线上的扬声器出声,环绕扬声器可单独发声,而且这种效果对于在影院中的每一位观众都是同等的。对于Dolby Surround 5.1或Dolby Surround 7.1的观众来说,那个银幕外的声音位置则一定程度上取决于自身的坐席位置。
显然,Dolby Atmos这种能力的额外好处还在于,当银幕外发出的是一声枪响,或是一根管子喷出蒸汽的“丝丝”声时,只有其中一只扬声器发声要比整个扬声器组发声的效果来的真实。
Dolby Atmos扬声器布置
尽管从概念上讲,Dolby Atmos可以将环境声同样定义为声音对象,只不过其定位信息调用了一组(或多组)扬声器,但实际操作中,把环境声编入某个虚拟声道明显会更方便一点。显然,Dolby Atmos并没有完全抛弃声道,它使用了“ 音床”(Bed Stem)这一概念。“音床”是基于物理声道的辅助母线。
Dolby Atmos解码器可以将音频解码为单独的“声音对象”,亦或是属于某一“音床”的信号,然后再根据影院的情况,将“音床”和“声音对象”配置为Dolby Atmos,甚至Dolby Surround 5.1、Dolby Surround 7.1、 Dolby Surround 9.1等。看起来,Dolby Atmos使用“声音对象”这一概念进行声像定位是革命性的。
Dolby Atmos家用化
不过,Auro-3D对此有不同的看法。首先,Auro-3D认为这个方案并不实用。例如,从银幕飞向观众席的音效往往是做高速运动的,这一过程极为短暂,人脑几乎没有时间感受这类高速运动过程的精确轨迹。因此,对于观众而言,基于声道的重放还是基于声音对象的重放区别不大。
即便有些运动缓慢的音效,基于声音对象的重放也确实精准地描绘了其运动轨迹,但同时,观众的注意力也被吸引到了银幕以外,而这恰恰正是大多数混音师所努力避免出现的状况。其次,Auro-3D还认为这个方案并不好用。一般来讲,影院的银幕扬声器无论从频段响应还是声压级上来说,都会大大优于环绕扬声器。于是,当把一个银幕上的声音移出银幕时,那可不是单独调用一只环绕扬声器就能搞定的事了。
Auro-3D音效
Dolby Atmos显然也注意到了这种情况。Dolby Atmos的方法是:通过改进对环绕声扬声器的频率响应管理,使一个全频声音对象在移出银幕时,音色不致有太大变化。而当一个大响度声音对象移出银幕且其功率要求已超出单只环绕扬声器的极限时,Dolby Atmos会自动把这个声音对象扩散到附近的若干只环绕扬声器上,以保证其响度一致。
Auro-3D家用化,让环绕声实现立体感
Auro-3D则进一步认为,此种重放已和基于声道的方式差别不大,何况,当调用若干只扬声器时,其功率管理、相位管理会变得极为复杂,增加了成本,还不一定能达到好的效果;具体到每家影院的音响设备也是千差万别的。
Dolby Atmos或Auro-3D都认为自己的3D制式与现存的电影混录制作流程及设备能够达成令人满意的兼容性。Dolby Atmos首先关注到电影制作端。经过几十年的实践,电影混录棚已形成了固有的工作流程及工作习惯,Dolby Atmos充分尊重这些传统,通过在音频工作站上加载一个插件,使录音师可以延用原来的声像定位及编辑技术,即可以在装备Dolby Surround 5.1系统的混录棚中,实现对声音对象及音床的编辑。
所有声音对象及音床的矢量信息,既可以在调音台上编辑,也可以在工作站中编辑。这些带有矢量信息的声音元素经杜比“编解码母版处理器”(Rendering and MasteringUnit,RMU)解码后传送至监听设备。同时,RMU还将所有的声音元素合成为母版,这个母版包含Dolby Atmos文件,也包含Dolby Surround 5.1或Dolby Surround 7.1文件。该母版通过DCP(Digital Cinema Packaging,数字院线文件包)格式发送至影院。
Dolby Atmos部分混录流程图
Auro-3D则认为,Dolby Atmos所发送的DCP并不符合SMPTE标准,不能被影院现有的处理器解码。DolbyAtmos需要为影院放映端增加一个处理器,以8组AES数字音频接口和现有设备连接,这样经过解码的全景声声道就可以在现有的Dolby Surround 5.1或Dolby Surround7.1还音系统中重放。
另一方面,对于那些装备了DolbyAtmos的影院,新的解码器可以将最多128个包含“声音对象”及“音床”的声道进行解码,对其中的“音床”做些延时及频率调整,然后发送给最多64路扬声器。而Auro 11.1并不存在硬件上的障碍,其编码器是一个软件插件,它可以运行于绝大多数常用的苹果或PC环境的数字音频工作站(例如:Pro Tools、Nuendo等)上 ;Auro-3D解码器则能够作为固化的软件升级嵌入到现有的媒体服务器中,并且也将能够运行于大多数最新型的服务器以及媒体模块中。
Dolby Atmos制作和重放
Dolby Atmos继而额外地依据当地影院不同的情况,进行个别的校正。通过对全景声声道进行智能解码,尽量照顾到影院的扬声器布局及其中每一只扬声器的音色特征,达到优化声音效果的目的。此外,对于那些装备有环绕低音扬声器的影院来说,通过Dolby Atmos亦可达到使用小功率环绕扬声器达到大功率扬声器效果的目的。
Auro-3D则指出,一部电影的声音元素成千上万,混录时需要经过预混和终混。录音师经常会为把某个声音元素保存为“声音对象”(这样会占用128个定义声道中的一个)或直接将其编入某个“音床”而烦恼。其次,对影院的个别校正产生了更多的不确定性,使得电影录音师很难兼顾到最终音响效果。
而Auro 11.1编解码器能够将所有的音频标准格式(立体声、5.1环绕声 以及Auro 11.1)嵌入到一个单一的、标准的5.1 PCM(PulseCode Modulation,脉冲编码调制)数据流中,即使对于没有配置Auro 11.1 系统的放映商,这个数据流也能够在任何5.1 环绕声系统中重放。而对于那些已配置了Auro11.1 系统的放映商,解码器将从5.1 PCM 数据流中解码出嵌入其中的上层声道信息,还原成原始的Auro 11.1。