Dolby Laboratories (Долби Лабораторис) — американская компания, специализирующаяся на технологиях обработки и кодирования аудиоданных, а также системах многоканального объемного звука.
В наши дни большая часть пользователей связывает бренд Dolby с кинотеатральными системами объемного звука, однако компания начала свою деятельность с разработки профессиональных систем шумопонижения (СШП).
Dolby Laboratories (Dolby Labs) была основана американцем Рэем Долби (Ray Dolby) в 1965 году. На момент создания собственной компании Долби обладал несколькими учеными званиями и багажом опыта, накопленного в ходе собственных исследований и работы в компании Ampex.
Рэй Долби
Изначально предприятие Рэя Долби располагалось в Лондоне, а в 1976 году штаб-квартиру перенесли в Сан-Франциско (США). На первых этапах в Dolby, помимо ее основателя, работало всего несколько инженеров. Сегодня штат разросся до нескольких сотен сотрудников (по данным на 2015 год, в Dolby Labs работало более 1 800 человек).
Система шумопонижения Dolby NR
В год основания фирмы Рей Долби изобрел систему понижения шума известную как «Dolby NR» (патент был получен в США спустя несколько лет). Первая версия СШП — Dolby A — была разработана исключительно для профессионального использования. Впервые этой СШП воспользовалась компания Decca Records. Позже, в 1967 году Dolby Labs занялась созданием упрощенной системы Dolby B для бытовых магнитофонов.
Dolby A
Суть разработки заключалась в минимизации фоновых «шипящих» шумов при воспроизведении аудиозаписей на магнитных лентах. Основой стал метод компандирования: динамический диапазон аудиоматериала намеренно сжимается при записи, определенные частоты записываются с повышенной громкостью, а во время воспроизведения декодер экспандирует динамический диапазон, снижая амплитуду нужных частот и уровень шума.
Уже в 1968 году система Dolby B использовалась в катушечных магнитофонах KLH. Тремя годами позже на рынке появились первые кассетные деки с декодерами Dolby B, а в США и Великобритании началось массовое производство кассет с записями по системе Долби. К началу 70-х Dolby Labs стала лицензиаром для десятков компаний, использовавших СШП Dolby в своих продуктах.
KLH Model 40
Развитие технологий привело к появлению более продвинутых бытовых СШП: в 1981 году была представлена система Dolby С, в 1990 — Dolby S. Эти версии Dolby NR оказались более эффективными, но массового распространения не получили.
Проблема Dolby C заключалась в том, что этот формат практически в обязательном порядке требовал нового специализированного оборудования. Звучание кассет Dolby C на магнитофонах без специальных схем было некачественным.
Встроенные же декодеры Dolby B не справлялись с задачей. Соответственно, потребители не хотели слушать музыку в плохом качестве, и большинство не были готово к приобретению проигрывателей нового поколения.
Dolby SR
Система Dolby S позволяла добиться небывалого для компакт-кассет качества звука. Кроме того, эта СШП оказалась более совместимой с магнитофонами Dolby B (искажений было существенно меньше, чем в случае с Dolby S). Однако Dolby S появилась слишком поздно — к тому времени рынок уже завоевали CD.
Помимо вышеперечисленных систем понижения шумов, в 1986 году Рей Долби разработал систему Dolby FM (шумоподавление для радиовещания) и профессиональную систему Dolby SR. Этот формат пришел на смену Dolby A. В начале 90-х SR-технологию использовали тысячи студий звукозаписи.
Dolby SR
Также Dolby SR применялась в кинематографе. Сложность этого профессионального метода не позволяла внедрить его в обычную потребительскую технику, но для студий Dolby SR стала стандартом.
Решение проблемы с системой «Dolby Labs».
Немного вкратце о сути самой проблемы.
Звуковое кодирование в цифру, применяемое в формате «Compact Disc» (импульсно-кодовая модуляция 16-бит), позволяла получить диапазон динамики в 96 Дб. Достигается это для каждого канала выбором 16-битовых слов с частотой 44,1 кГц для передачи или хранения с суммированием звуковых данных.
Если число каналов достигает больше двух, очень сильно вырастает объем информации и при уже созданных технологиях, записать или передать информацию без потерь просто невозможно. В связи с этим в первую очередь нужно было придумать эффективный алгоритм кодирования цифрового звука, максимально уменьшая или сжимая (лучше и то, и другое) потоки информации, оставляя незатронутым при этом исходное качество звучания. Работающие системы по этому алгоритму, получили название «перцептуальных» (термин «перцептуальный» в нашем случае нужно понимать как «основанный на особенностях слухового восприятия у человека»).
Самый первый вариант системы, получила название «Dolby АС-1», была разработана в 1985 году для использования в цифровом спутниковом радиовещании (DBS) крупной Австралийской корпорации радиовещания. Конечно благодаря невысокой цене декодера, «АС-1» была примененина в различных сервисных функциях DBS, таких как «система кабельного радиовещания» и спутниковых сетях связи. Скорость передачи информационных данных составила 220-325 кБ/с на канал и от самой системы. Информация потока данных обладает не в абсолютным уровнем аудио сигнала, а всего на всего его изменением от выборки к выборке — называемая ADM (Адаптивная Дельта Модуляция).
Далее появилась «Dolby АС-2»: в который был улучшен алгоритм цифрового кодирования. «АС-2» нужна для профессионального использования и применения в момент передачи данных между звукозаписывающими студиями в режиме реального времени. Dolby АС-2 является также и сердцем системы «Dolby DSTL», которая используется между радиостанциями для связи. Скорость передаваемых данных составляет 128-192 кБ/с на аудиоканал.
AUDIO CODEC AC3 (5.1) И потом появилась третья по счету система «Dolby АС-3» — это перцептуальная система цифрового кодирования, созданная «Dolby Labs». Система АС-3 основана на комбинации психоакустических методов в области цифровой обработки звука с последними достижениями. Также благодаря этой системе появилась идея в развитии системы аналогового перцептуального обработки звучания — «Dolby Professional» и систем шумоподавления которые применяются в быту. Полученные результаты после экспериментов «Dolby Labs» с шумоподавляющими системами, стали основой эффективного алгоритма сжатия данных: чем больше шум квантования тем меньше бит используется для описания звукового сигнала и наоборот.
Nретья по счету система Dolby АС-3.
«Шум квантования» — при кодировке в цифровой системе возникает из-за погрешности аналогового сигнала в момент определения реального уровня. Большая разрядность квантования уменьшает погрешность и различные шумы, чем разрядность выше тем лучше.
Сам по себе алгори отлично воспринимается психоакустическим восприятием звука человеком. Звуковой спектр сигнала каждого канала делится на несколько более узких полос частоты с разной шириной. Полосы оптимизированы по ширине, учитывая различные чувствительности человеческого уха к звучанию на разной частоте. Учитывая это и также с спектральный состав с динамическим диапазоном фонограммы и данные между полосами распределяются.
Так сказать в процессоре АС-3 зашита модель восприятия звука человеком позволяя проц. АС-3 изменять избирательность частоты (насколько позволяет временное разрешение) и объема данных, используемых для описания звукового сигнала в каждой полосе, по субъективным ощущениям достаточно для сведения под ноль маскирования шума. Если шум квантования в сигнале не способен сам по себе замаскироваться, то он обладает большим битовым числом (БИТ) т.е. – это позволяет уменьшать или совсем устранять шумы квантования, сохраняя тем самым качество звучания оригинальным. Следовательно, система «Dolby АС-3» представляет собой по существу одну и N-го числа разновидностей систем «селективного шумоподавления (СШ)» (СШ заключается в различных обработках сигнала в разных полосах частоты. Более известные системы селективного шумоподавления это «Dolby С» и «Dolby S»).
Точно таким же образом распределение данных происходит и между каналами: информационный объем для каждого канала различается. Алгоритм построен так, что, чем больше выделяется количество данных для кодирования каналов, где в реальности звук более насыщен, маскируя шум в других каналом сильным звуком в одном канале. Простыми словами «АС-3», чтобы сократить объем данных несущественную информацию просто отбрасывает или элементы звука, которые ухо человека не распознает. Для каждого канала, зависимость объема передаваемой информации и характерных черт сигнала составляет важнейшую отличительную черту алгори от конкурирующих алгори, «ATRAC» и пр…).
Dolby Stereo и Dolby Surround
К середине 70-х шумопонижающие и эквализационные технологии Dolby уже использовались не только в музыке, но и в кино. 1975 и 1976 годы стали ключевыми для компании — в это время Dolby Labs переехала в Сан-Франциско, и тогда же появился кинотеатральный формат Dolby Stereo.
Впервые фонограмма с таким звуком была задействована в фильме 1976 года «Звезда родилась», однако «звуковой» фурор произвел фильм 1977 года — «Звездные войны. Эпизод IV: Новая надежда».
Система Dolby Stereo в своем первоначальном виде представляла собой четырехканальную конфигурацию: фронтальные левый и правый каналы, канал.
Существовало два основных типа кинопленки со звуком Dolby Stereo. Сначала появилась 70-мм пленка, которая позволяла разместить до шести треков магнитной фонограммы. Этот тип пленки использовался впоследствии не часто ввиду высокой стоимости. Распространение получила 35-мм пленка с оптической фонограммой.
Треки на пленку 35 мм наносили с помощью специальной технологии кодирования, а в кинотеатрах использовались процессоры Dolby, выполнявшие роль декодеров. На выходе получался полноценный 4-канальный звук.
Формат Dolby Surround стал прародителем всех домашних систем Dolby. Эта ранняя упрощенная версия объемного звука Dolby для бытовых аудиосистем стала использоваться в 1982 году, когда появились первые видеомагнитофоны нужного уровня.
Как и в случае с Dolby Stereo, технология декодирования использовала 4-канальную фонограмму, но выходных каналов было всего три (левый, правый и окружающий, созданный на основе L/R-сигнала).
В 1987 году домашний Surround-звук усовершенствовали до Dolby Surrond Pro Logic (или просто «Dolby Pro Logic»). Обновленный формат с новым названием также предполагал использование кодирования в студии и процессора для последующего декодирования, но отличие заключалось в том, что Pro Logic-система позволяла получить не три канала на выходе, а четыре: левый, правый, центральный и окружающий.
Процессоры Pro Logic, помимо преобразования (апмикса) сигнала, умели обрабатывать его для более натуралистичного точного звучания, сравнимого с коммерческим кинотеатром.
В 1989 году Рей Долби и Йоан Аллен (Ioan Allen), вице-президент и один из ведущих инженеров Dolby Labs, получили «Оскары» за вклад в развитие кинотеатрального звука.
Что такое звуковая система Dolby Surround?
Система объемный звук это техника, которая в основном заключается в умении улучшить качество воспроизведения звука конкретного источника звука, какими бы они ни были дополнительные каналы из динамиков.
В целом эта система отвечает за проецировать звук в радиусе 360 градусов в двухмерной горизонтальной плоскости, в то время как звук, получаемый через экранные каналы, находится только перед слушателем.
Все это характеризуется изложением определенной позиции по отношению к слушателю, что позволяет звуковые эффекты для правильной работы . Кроме того, все это предлагает фиксированная перспектива звукового поля людям, которые придерживаются позиции, уже определенной системой. Эти причины воли увеличить восприятие звукового пространства за счет использования звукового местоположения.
Эта система работает для всех звуков, будь то игры, смартфоны, портативные устройства и особенно для кинотеатров , претендент таким образом, лучшее качество звука и лучшая перспектива для слушателей.
Цифровая эпоха: Dolby Digital
В 1991 появился полностью дискретный формат Dolby Digital (кодек AC-3). До середины 90-х стандарт носил название «Dolby Stereo Digital». В основе этой технологии лежали МДКП-преобразование и алгоритмы сжатия данных.
Оптическая фонограмма Dolby Digital (DD) отличалась несколькими независимыми каналами (до шести каналов в конфигурации 5.1). Впервые DD-звук зрители смогли услышать в 1992 году на премьере фильма «Бэтмен возвращается». В качестве носителя все еще использовалась кинопленка 35 мм, но метод нанесения оптических звуковых дорожек AC3 был изменен.
Dolby Digital
Для захвата оптической информации были созданы специальный сканер и процессор, который трансформировал оптическую фонограмму в битовый поток для последующего декодирования и многоканального воспроизведения.
В 1995 году звук Dolby Digital пришел в домашние кинотеатры. Первым релизом с цифровой объемной DD-аудиозаписью стал LaserDisc с фильмом «Прямая и явная угроза».
Dolby Digital Plus
Новый формат 1991 года получил развитие в целом семействе DD-стандартов: Dolby Digital EX, Dolby Digital Live, Dolby Digital Plus, Dolby Digital Surround EX, Dolby Digital Recording, Dolby Digital Cinema, Dolby Digital Stereo Creator.
Наиболее значимым кинотеатральным достижением тех лет компания Dolby Labs считает формат Dolby Digital Surround EX (1999 год), ставший расширенной 6.1-канальной версией обычного Dolby Digital. К созданию этого стандарта инженеров Dolby подтолкнула киноиндустрия, нуждавшаяся в системах, способных создавать еще более «трехмерные» звуковые эффекты.
Dolby Digital Surround EX
Участие в разработке Dolby Digital Surround EX принимал режиссер Джордж Лукас. В фильме «Звездные войны. Эпизод I. Скрытая угроза» стандарт использовали впервые.
В бытовом секторе данный формат не получил распространения (домашние AV-системы в большинстве случаев оснащались декодерами Dolby Digital и — позже — Dolby Digital Plus), однако в свое время был выпущен ряд DVD-релизов по вселенной «Звездных войн» со звуком Surround EX.
Среди важных событий 90-х годов, вошедших в историю компании Dolby Laboratories, стала награда от Академии кинематографических искусств и наук (A.M.P.A.S) за создание формата Dolby Digital. Также для Dolby Labs историческим событием считается первая прямая HDTV-трансляция (1998 год) со звуком Dolby Digital 5.1.
2000-е: развитие Pro Logic и появление Dolby True HD
В первой половине нового десятилетия Dolby Labs сконцентрировалась на усовершенствовании алгоритмов увеличения каналов. Так появились Pro Logic II (DPL II) и Pro Logic IIx (DPL IIx). Суть обеих систем заключалась в преобразовании двухканального сигнала в многоканальный.
Pro Logic IIz
Технология DPL II (2000 год) позволяла получить из стереофонического сигнала звук формата 5.1. Более продвинутая технология DPL IIx (2002 год) преобразовывала стерео в 5.1, а полноценный Surround 5.1 — в 7.1-звук. Оба алгоритма поддерживали специальные режимы: «кино», «музыка», «игры» и др.
В 2009 году появилась еще одна версия Pro Logic — IIz. Этот формат обладал возможностью апмикса стерео и объемного звука 5.1/7.1 до 9.1-канальной системы.
В феврале 2005 года Dolby Laboratories стала открытой акционерной компанией. Акции компании стали доступны на Нью-Йоркской фондовой бирже под торговым кодом DLB. В том же 2005 году инженеры компании представили финальные версии объемных форматов Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD.
В основе DD Plus лежали звуковые дорожки EAC3 (Enhanced AC-3) с увеличенным битрейтом и, соответственно, итоговым качеством звучания. Формат сделали обратно совместимым с обычным Dolby Digital, поэтому домашние процессоры прошлых поколений могли обрабатывать сигнал DD Plus. Фонограммы в этом 7.1-канальном формате с 2006 года используются для дисков Blu-Ray.
Dolby TrueHD
Dolby TrueHD стал первым форматом Dolby Labs на основе звука, сжатого без потерь (используется алгоритм MLP от компании Meridian). Данный стандарт получил поддержку качества до 24 бит/192 кГц с битрейтом до 18 Мбит/с.
Большинство контента в Dolby TrueHD по сей день создается с фонограммами на шесть или восемь каналов, однако формат поддерживает до 16 каналов. Фильмы на Blu-ray используют 5.1- или 7.1-канальные фонограммы Dolby TrueHD.
Вторая половина нулевых стала для Dolby Labs периодом активного развития с коммерческой точки зрения. Компания учавствовала в международных выставках, внедряла свежие технологии в продукцию партнеров и открывала новые офисы в Азии.
Dolby Surround 7.1
В 2010 году в коммерческих кинотеатрах появился звук Dolby Surround 7.1. Основой этого 8-канального формата был Dolby Digital 5.1. Первым фильмом в новом формате стала «История игрушек 3: Большой побег» от Disney и Pixar.
В наши дни практически все идущие в прокат фильмы обладают фонограммой Dolby Surround 7.1, однако большинство кинотеатров воспроизводят стандартный звук Dolby Digital 5.1 из-за ограниченных возможностей оборудования.
Dolby Atmos
В 2012 году был представлен кинотеатральный формат нового поколения — Dolby Atmos. Эта новая технология оказалась прорывом как для самой Dolby Labs, так и для всей индустрии. Большинство производителей AV-аппаратуры и акустических систем запустили специальные линейки Atmos-продуктов, рассчитанных на работу с этим форматом.
Dolby Atmos
Dolby Atmos — это технология объемного звука, которая базируется не на каналах, а на аудиообъектах. Кинотеатральная (или домашняя) система Dolby Atmos распределяет все источники звука согласно их положению, заданному звукорежиссером. Dolby Atmos способна обрабатывать одновременно до 128 объектов-дорожек и распределять их на 64 выходных канала. В домашней версии Dolby Atmos возможно использование до 30 дискретных каналов, включая потолочные.
Базовый слой фонограммы (Bed Layer) записывается в Dolby TrueHD. Звуковые объекты представляют собой WAV-файлы с метаданными. Atmos-процессор работает не только с декодированием звука 7.1, но и одновременно просчитывает объекты, добавляя их к базовому слою.
Dolby Atmos
Минимальная конфигурация, необходимая для получения звука Atmos — это 5.1.2-канальная система с двумя высотными каналами. На начальных этапах сама Dolby Labs рекомендовала сетапы от 7.1.2 и 7.1.4, однако возможны и другие более сложные конфигурации с 32 или 34 каналами.
Также читайте наши материалы о технологии Dolby Atmos:
https://stereo.ru/to/k77s5-dekodiruem-dolby-atmos-doma-resheniya-ot-cirrus-logic-analog-devices-i
https://stereo.ru/to/itbpa-chto-takoe-dolby-atmos-ili-mnogokanalnyy-zvuk-bez-kanalov
Что такое Dolby Atmos на смартфонах? Или поговорим о широкой сцене в наушниках
Последнее обновление:2 месяца назад
Оценка этой статьи по мнению читателей: 4.9
(197)
Люди делятся на два типа. Первые, покупая более дорогую и качественную вещь, начинают наслаждаться ею. Вторые — страдать.
Если вы хорошо понимаете первых, наверное, вам повезло. Я, к сожалению, могу рассказать только о вторых. У таких людей радость от покупки хорошей вещи быстро сменяется невыносимой мыслью о том, что в природе существует еще более качественная вещь.
Ведь если разница между наушниками за 20 и за 100 долларов была настолько впечатляющей, то каким же будет звук в модели за $600?
Однако мир устроен не так прямолинейно. Порой, для получения удовольствия от более качественных вещей, необходимо меняться самому, чтобы научиться обращать внимание на то, чего раньше никогда не замечал.
Если вам нравится кофе с сахаром, то, добавляя всё больше и больше сахара, в какой-то момент вы полностью испортите напиток. И чтобы развивать свой вкус дальше, вам нужно переключиться со сладости на что-то другое — аромат, консистенцию, послевкусие и т.д.
То же касается и звука. Если в наушниках за $20 не было никакого баса, а в наушниках за $100 вы ощущаете низкие частоты даже телом, то увеличив бюджет еще в 10 раз, вы уже не получите в 10 раз больше баса. Это просто физически невозможно — вы ограничены длиной базилярной мембраны собственного внутреннего уха.
Поэтому приходится обращать внимание на другие вещи и потом вы начинаете понимать, что хороший звук — это не только бас, но и детализация, тональный баланс и, конечно же, сцена!
Сцена — это именно то, что желает услышать в своих наушниках каждый человек, увлекающийся качественным звуком. Чтобы музыка чудесным образом перенеслась из головы в окружающее пространство, чтобы создалось впечатление, будто вы слышите живое выступление на сцене, а не заткнули уши амбушюрами и вся музыка громыхает только внутри слухового канала.
Как же этого добиться? Покупать что-то вроде Sennheiser HD800 за $1000 и дорогой усилитель, а затем пытаться услышать сцену на самых качественных аудиозаписях?
Я предлагаю другой вариант, более технологичный. И сегодня мы поговорим о сцене и технологии Dolby Atmos, доступной на многих современных смартфонах, которая работает с любыми наушниками.
Поверьте, подавляющее большинство тех, кто слышал об этой технологии и даже якобы пользовался ею, на самом деле не имели такого опыта.
Что такое Dolby Atmos? Или зачем эстету очередной «улучшайзер» звука
Если вы почитаете сообщения на форумах или комментарии на популярных ресурсах, то быстренько найдете ответ на поставленный вопрос. Звучать он будет как-то так:
- Dolby Atmos — это программа-эквалайзер, которая задирает басы и высокие частоты, чтобы дешевые китайские наушники звучали более интересно.
- Dolby Atmos — это технология для кинотеатров, не имеющая никакого отношения к музыке, тем более, высокого качества!
- Dolby Atmos — это хорошая технология, для работы которой нужны десятки колонок. О каких смартфонах и наушниках может идти речь?
- Dolby Atmos — это очередная «улучшалка» звука для не разбирающихся в теме. Она изменяет оригинал до неузнаваемости, превращая его в какую-то кашу из звуков и дешевых 3D-эффектов.
Одним словом, такая себе революция в области звука… Но, к счастью, все эти ответы не имеют никакого отношения к правильному.
Да, Dolby Atmos — это прежде всего объемный звук. То есть, звук, который можно почувствовать впереди или позади себя, а можно и вовсе услышать что-то прямо над головой. Но неужели весь смысл технологии Dolby Atmos (и ее отличие от объемного звука 5.1) заключается именно в дополнительных динамиках, размещенных на потолке?
Конечно же, нет. Главное и принципиальное отличие Dolby Atmos от всего, что было раньше — это объектно-ориентированный звук. При записи звука в Dolby Atmos мы имеем те же аудиодорожки (гитара, барабаны, вокал и пр.), что и при записи обычного стерео или объемного звука 5.1. Но в Dolby Atmos дополнительно появляется понятие объектов Atmos.
Можно не просто записать гитару, но и создать связанный с этим звуком объект в пространстве, у которого есть свои конкретные координаты и ряд других свойств. То есть, помимо аудиодорожек, любая запись в формате Dolby Atmos содержит так называемые метаданные — набор объектов и их описание.
Например, если вокалист ходит по сцене, аудиофайл будет содержать не только дорожку с его голосом, но и связанный объект, в метаданных которого будет записан весь «маршрут передвижения» по виртуальной сцене.
Dolby Atmos — это не объемный звук 5.1
В этом и состоит основное отличие данной технологии. Если в объемном звуке 5.1 все аудиодорожки жестко прописываются в 5 каналов (например, такой-то звук должен прозвучать в левой передней колонке, а такой-то — в задней правой), то в Dolby Atmos все аудио-объекты вообще не привязаны к каналам или колонкам.
Во время воспроизведения музыки система с Dolby Atmos строит виртуальную сцену в зависимости от того, сколько колонок у нее есть в распоряжении. Так как Dolby Atmos знает реальное местоположение каждого звукового объекта без привязки к каналу или колонке (это прописано в файле с музыкой), то система может попытаться воссоздать виртуальную сцену с любым количеством колонок.
Если вы подключите к устройству с Dolby Atmos 30 колонок, тогда система задействует каждую из них для максимально реалистичного воссоздания сцены. Если у вас есть только 5 колонок — Dolby Atmos попытается «визуализировать» все звуковые объекты, используя это количество акустики, ведь дорожки не привязаны к конкретным колонкам и у системы есть «свобода» выбирать оптимальное «расположение» звука.
Это и есть революция в области объемного звука — переход от классической идеи с каналами (колонками) к понятию объектов, которые можно попытаться «визуализировать» на любом доступном количестве колонок.
Dolby Atmos на смартфонах. Или что делать, когда «колонок» не тридцать, а только две
Итак, Dolby Atmos — это высокое качество звука (для тех, кто понимает — вплоть до частоты дискретизации 192 кГц и глубины звука 24 бита) с объектами Atmos, в метаданных которых четко прописано реальное расположение каждого источника звука в пространстве.
Проблема лишь в том, что мы говорим о смартфонах и подключаемых к ним наушниках, зачастую беспроводных. Зачем нам все эти объекты Atmos, если звук будет идти все равно в стерео, как и любая другая обычная запись?
Прежде, чем ответить на этот вопрос, сразу скажу, что Dolby Atmos превосходно работает не только с проводными, но и с беспроводными Bluetooth-наушниками. Я еще вернусь к этому моменту чуть позже, так как он влечет за собой другие вопросы.
А теперь хорошенько подумайте, возможно ли чисто теоретически сделать так, чтобы человек в наушниках отчетливо услышал звук, скажем, в метре слева от себя или в двух метрах позади себя? А над головой? То есть, звук идет только с левого и правого наушников, но слушатель уверен, что это не так — он отчетливо слышит его над головой.
Если вы уверены, что это невозможно, тогда задайте себе последний вопрос — как же тогда вы слышите все звуки в реальном мире и ощущаете их со всех сторон? Ведь у вас не тридцать ушей, а всего два уха — обычная «стерео-система». Откуда бы звук ни исходил, он в итоге попадет только в левое и правое ухо. И, тем не менее, вы с закрытыми глазами определяете, идет ли звук сверху или справа.
Как же вам это удается!?
Голова, отбрасывающая тень на ухо
Никакого пространственного звука не существует. Нет звука сверху или снизу, нет звука справа или слева. Есть только два уха, которые слышат немножко разный звук, в зависимости от того, откуда он издается.
Предположим, что кто-то хлопнул в ладоши справа от нас. Любой человек определит, что звук отчетливо слышится справа. Почему? Потому что мозг произвел определенные вычисления и затем проиграл для нашего воображения красивый трехмерный звук, слышимый как бы с правой стороны.
Для этих вычислений наш мозг использовал в основном 3 переменные:
Разница во времени
Когда мы хлопнули справа, то звук от хлопка вначале попал в правое ухо, а через несколько миллисекунд — в левое. Эта разница очень важна для точной локализации звука в пространстве.
Разница в громкости
Интенсивность (громкость) звука в правом ухе будет намного выше, чем в левом, если источник звука находится справа. Таким образом, мозг сравнивает не только задержку по времени, но и разницу в громкости.
Искажение тембра
Вернемся к хлопку. Несмотря на кажущуюся простоту, это очень сложный звук, состоящий из самых разных частот. Любой звук, даже одна конкретная нота, содержит в себе множество частот. Если нота ля — это частота 440 Гц, то в зависимости от того, кто или что будет воспроизводить эту ноту, звук будет содержать массу дополнительных частот (гармоник).
Именно по этим дополнительным частотам (гармоникам) мы и определяем конкретный инструмент или голос конкретного человека.
Если звук доносится справа, тогда в правое ухо попадают все частоты и правым ухом мы слышим максимально естественный тембр. Но затем на пути звука появляется преграда — наша голова, которая становится как бы звуковым барьером или фильтром. Некоторые волны просто гасятся головой и уже не доходят до левого уха. Мы говорим, что голова отбрасывает акустическую тень.
Мозг учитывает все эти и многие другие нюансы, включая данные, получаемые от глаз, и только потом строит правильную звуковую сцену.
Но если всё так просто, почему тогда мы не можем обмануть мозг наушниками? Вносить те же естественные искажения звука в одно ухо, делать звук громче или тише в разных ушах, а также посылать один и тот же сигнал в оба наушника с небольшой задержкой? В общем, делать всё, чтобы мозг «рисовал» объемную сцену?
В реальности для этого нам даже делать ничего не нужно со звуком, достаточно просто записать его на вот такой необычный микрофон:
В каждом ухе этой искусственной головы спрятаны студийные микрофоны высокого качества. Вам остается лишь установить голову в настоящей студии. Звук естественным образом будет попадать в один микрофон раньше, чем в другой, а голова — отбрасывать акустическую тень.
Здесь важны все детали — даже форма ушной раковины играет очень важную роль (она немного изменяет в том числе звуки, доносящиеся сзади). Звук, отражаясь от ее изгибов и завитков, будет по-разному попадать в каждое ухо в зависимости от местоположения источника.
Получается, у нас теперь есть звуковой сигнал для левого и правого уха, который бы мы слышали, если бы на самом деле находились в студии звукозаписи или на сцене. Дело остается за малым — отправить этот сигнал в наши реальные уши. Для этого достаточно использовать обыкновенные наушники. Они будут проигрывать звук, уже записанный с учетом всех задержек, искажений тембра и разницы в громкости, обусловленных анатомическими особенностями головы. А наш мозг будет строить объемную картину.
Такие записи существуют и называются они бинауральными. Можете прямо сейчас надеть любые наушники, закрыть глаза и включить эту классическую демонстрацию бинаурального звука — «виртуальную парикмахерскую»:
Конечно, 3D-эффект будет зависеть от качества наушников и в более дорогих моделях сцена будет реалистичней. Но заметить разницу со стерео-звуком можно даже в самых дешевых наушниках.
И теперь мы подошли к основной сути Dolby Atmos для смартфонов!
Dolby Atmos, смартфон, наушники и передаточная функция головы
Итак, Dolby Atmos на смартфоне делает следующую вещь. Система получает файл, в котором помимо аудиодорожек хранятся метаданные объектов Atmos в пространстве. Теперь система может воссоздать сцену на любом количестве колонок.
Но если мы слушаем Dolby Atmos в наушниках (проводных или Bluetooth), система создает бинауральный звук.
Например, в файле есть объект гитара, который находится впереди чуть правее от вас, местоположение объекта записано в метаданных формата Dolby Atmos. В этом же файле есть и аудиодорожка гитары.
Если бы эта гитара на самом деле находилась в метре от вас, чуть правее, как бы изменялся звук, попадая в правое и левое ухо? Как бы на него влияла форма головы, туловище, поза человека? В какое ухо этот звук попадал бы раньше и насколько?
На все эти вопросы можно дать ответ с определенной точностью, пользуясь только математическими расчетами. То есть, можно рассчитать движение звуковой волны с учетом расстояния, формы головы, расположения ушей и их формы.
Собственно, именно это и делают алгоритмы Dolby Atmos. Они применяют к звуку упомянутой гитары передаточную функцию головы или HRTF-функцию. Именно эта сложная математическая функция описывает то, как изменяется звук по пути от источника к каждому уху.
Если бы мы взяли обычный mp3-файл или даже файл без сжатия в студийном качестве, технология Dolby Atmos не смогла бы ничего с ним сделать, так как в файле не описано расположение всех инструментов и вокалиста в пространстве. Нужен специальный формат с метаданными.
А когда такие данные есть, Dolby Atmos может создать реальную трехмерную сцену для прослушивания в наушниках, используя HRTF-функцию и бинауральный звук. Именно это и происходит при активации данной технологии на совместимом смартфоне.
Другими словами, Dolby Atmos, используя математику и заранее известное положение всех инструментов, так корректирует каждый звук, как он изменялся бы в реальности, если бы доносился к нашим ушам с учетом расстояния, формы головы и ушей, тела и пр.
Вопросов осталось слишком много… но и ответов — тоже!
Звучит всё очень убедительно, не так ли? Но, я уверен, что у некоторых читателей появились вопросы, особенно у тех, кто «пробовал» Dolby Atmos и совершенно не впечатлился этой технологией.
Что ж, давайте рассмотрим самые популярные из них, начав с наиболее неочевидного:
Откуда у Dolby Atmos взялась передаточная функция именно моей головы?
Действительно, даже приведенный выше пример бинауральной записи будет ощущаться каждым человеком по-разному, так как форма используемой при записи искусственной головы с ушами может очень сильно отличаться от формы вашей головы.
Я скажу даже больше. Если бы вам изменили форму ушей, какое-то время у вас были бы серьезные проблемы с локализацией звуков в пространстве. Мозгу потребовалось бы несколько недель, чтобы внести в свои расчеты все корректировки, связанные с новой формой ушей.
Ровно то же происходит и с Dolby Atmos. Технология применяет к звуковому сигналу HRTF-функцию среднестатистической головы и уха, без учета физиологических особенностей конкретного слушателя.
Поэтому, восприятие объема у каждого человека может немного отличаться. Особенно это касается детей.
Почему Dolby Atmos ощущается, как дешевый «улучшайзер» звука?
Скорее всего, вы пробовали опускать шторку на своем смартфоне и включать Dolby Atmos:
Но особого вау-эффекта не услышали. Даже наоборот, звук мог показаться неестественно обработанным, как если бы вы просто поигрались эквалайзером.
Так и должно было произойти, если вы прослушивали музыку в обычных форматах (mp3, aac и др.) или lossless-форматах. Ни один из них не использует динамические метаданные звуковых объектов. Такого понятия вообще не существует в мире классического стерео-звука.
Чтобы почувствовать эффект, нужен файл, в котором будут эти метаданные. Для этого используются кодеки Dolby Digital Plus и Dolby TrueHD. Во всех остальных случаях ни о каком полноценном Dolby Atmos и речи быть не может. Dolby Atmos — это, напомню, объектно-ориентированный звук и для него нужны звуковые объекты.
Поэтому у вас и сложилось ложное впечатление об этой технологии — вы просто ее не слышали.
К сожалению, недостаточно иметь только файл или приложение, способное доставить вам файл в формате Dolby Atmos. Смартфон должен иметь встроенный программный декодер Dolby Digital Plus или Dolby TrueHD. Поэтому, если смартфон не поддерживает Dolby Atmos, никакое приложение здесь не поможет.
В Netflix уже давно доступен звук в Dolby Atmos, но особой разницы нет!
Если вы смотрите на своем смартфоне Netflix с подпиской Премиум (Ultra HD), то вам действительно должен быть доступен формат звука в Dolby Atmos. Должен, но не доступен.
На момент написания этой статьи ни на одном смартфоне Netflix не поддерживает звук в Dolby Atmos, только видео в формате HDR (HDR10 или Dolby Vision).
Поэтому, попробовать Dolby Atmos в Netflix или других потоковых видео-сервисах пока невозможно.
Где же мне попробовать звук в формате Dolby Atmos?
Насладиться настоящим Dolby Atmos можно пока только в трёх приложениях (потоковых сервисах): Amazon Music HD, TIDAL и Apple Music. Первые два не доступны официально в странах СНГ:
Но вопрос решается просто. Вы можете легально использовать эти сервисы в любой стране, для чего нужно лишь зайти на сайт сервиса и зарегистрировать учетную запись, используя VPN. Все сервисы принимают карточки любого банка.
Apple Music — самый простой способ попробовать Dolby Atmos, здесь даже есть интересный аудиогид по технологии.
Протестировать Dolby Atmos можно вообще бесплатно, так как все сервисы предоставляют пробный период, после которого можно отказаться от подписки.
Я даже позволю себе порекомендовать вам альбом, с которого можно начать — MicroSinfonias от Sergio Vallin (например, композиция Donde Esta Mi Primavera):
Естественно, в будущем и другие потоковые сервисы будут поддерживать Dolby Atmos, но пока только так.
Дешевые наушники + Dolby Atmos = дорогие аудиофильские наушники?
К сожалению, это работает не так. Дешевые наушники с Dolby Atmos будут звучать гораздо хуже качественных наушников с Dolby Atmos. Впрочем, как и без Dolby Atmos.
Как мы уже разобрались, «сцена» строится благодаря небольшим отличиям в звуке в правом и левом наушниках. Но эти несоответствия должны быть вызваны исключительно самим источником звука, то есть, наушники не должны вносить никаких искажений в сигнал.
Другими словами, если мы подаем один и тот же сигнал на правый и левый динамики, они должны воспроизвести идентичный звук без малейшей разницы. Но в реальности всё гораздо печальнее. Чем ниже качество наушников, тем большей будет эта разница.
Оба динамика дешевых наушников могут иметь разную АЧХ. Например, правый динамик играет звук на частоте 100 Гц чуточку громче левого. И это только одна частота, а их всего около 20 тысяч! То есть, у нас уже есть примерно 20 тысяч шансов ухудшить «сцену», так как наушники будут искажать сигнал из-за своих конструктивных особенностей и низкого качества.
Посмотрите на АЧХ правого и левого динамика беспроводных наушников Apple AirPods Pro:
Мы видим, что левый динамик (синяя линия) какие-то частоты воспроизводит чуть тише правого (серая линия), а какие-то — заметно громче. Это уже будет влиять на сцену.
А вот график гораздо более дорогих Sennheiser Momentum True Wireless:
Мы видим практически полное совпадение двух графиков с незначительным расхождением под конец. Эти наушники при прочих равных смогли бы «нарисовать» сцену более точно, особенно с технологией Dolby Atmos, когда требуется передать мельчайшие отличия в звуковом сигнале.
Кроме того, есть еще один важный параметр, влияющий на «сцену» — это фазовое рассогласование динамиков. Сейчас мы не будем углубляться в эту тему, но просто посмотрите на график типичных недорогих наушников Sound Intone CX-05, которые многие блогеры оценили как «топ за свои деньги»:
На этом графике показана фазовая характеристика левого (синим цветом) и правого (красным цветом) наушников. В идеале эти линии должны полностью совпадать, то есть, фазовый отклик обоих динамиков должен быть идентичным, а не запаздывать или спешить.
Для сравнения посмотрите на ту же характеристику наушников Samsung Galaxy Buds Pro (наш обзор), которые я в основном и использую для прослушивания музыки в Dolby Atmos (обязательно с кодеком Scalable):
Думаю, не стоит объяснять, какие из этих двух моделей более реалистично «нарисуют» сцену.
Поэтому, к сожалению, технология Dolby Atmos не сможет превратить дешевые наушники в аудиофильские. Да, какой-то объем появится, но разница с более качественными наушниками будет просто ошеломительной.
Как Dolby Atmos будет передаваться по Bluetooth? Нужен ли специальный кодек с высоким битрейтом?
Поддержка специального кодека нужна на уровне приложения и смартфона, чтобы распаковать файл, достать оттуда информацию о каждой дорожке и всех звуковых объектах.
Затем система Dolby Atmos на смартфоне применяет к звуку HRTF-функцию, то есть, немного изменяет сигнал для левого и правого наушников и уже в конце смартфон использует любой поддерживаемый наушниками кодек (SBC, AAC, atpX и так далее).
То есть, вся «магия» происходит со звуком до отправки двух дорожек (для левого и правого динамика) на наушники. Поэтому звук в Dolby Atmos требует более высокого битрейта на этапе передачи от стримингового сервиса к смартфону.
А уже после обработки, более высокий битрейт не требуется, ведь мы имеем ровно те же две аудиодорожки, что и при прослушивании mp3, просто сами дорожки немного изменены (не искажены, как это делают «улучшайзеры», а именно изменены с учетом бинаурального звука).
А если слушать музыку без наушников?
Если вы поставите смартфон со стереодинамиками прямо перед собой где-то в полуметре, закроете глаза и включите композицию в Dolby Atmos, вы не сможете определить, где именно находится смартфон. Звуки будут доноситься буквально отовсюду.
Рекомендую начать проверку Dolby Atmos без наушников с композиции Final View From The Rooftops от London Elektricity:
Конечно же, в наушниках качество звука будет несравнимо лучше, но ощущение объема и сцены будет превосходным даже на динамиках смартфона.
Здесь уже невозможно обойтись только HRTF-функцией и бинауральным звуком, ведь динамики уже не изолированы друг от друга, как в случае с наушниками. Звук от каждого динамика будет попадать сразу в оба уха, что полностью разрушит трехмерную сцену.
Поэтому нужен еще один алгоритм под названием Crosstalk Cancelation, подавляющий такие перекрестные помехи. В результате мы получаем трансауральный стерео-звук, при котором каждое ухо слышит только свой канал (одну из колонок).
Именно это делает декодер Dolby Atmos, когда вы включаете соответствующий контент через динамики совместимого смартфона. Всё это настолько необычно, что при первом прослушивании мозг отказывается верить в происходящее.
Вместо выводов
В этой статье мне хотелось рассказать не только о технологии Dolby Atmos, но и о том, как вообще появляется сцена при прослушивании музыки в наушниках. Надеюсь, статья внесла немного ясности в этот вопрос и, возможно, заставила вас взглянуть на привычные вещи немного под другим углом.
Также еще раз хочу подчеркнуть, что не все наушники «одинаково полезны». Разница между дорогими и дешевыми моделями уходит далеко за пределы количества баса. Хотя, к сожалению, именно этот критерий является одним из основных при обсуждении и выборе наушников.
Алексей, глав. редактор Deep-Review
P.S.
Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное! Если вам понравилась эта статья, присоединяйтесь к нам на Patreon — там еще интересней!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии…
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?
