从技术到产品应用的全面剖析 家用DolbyAtmos构建攻略(全)
2014-11-08   来源:影音中国   编者:李玮盛    查阅:

9月下旬,我们刚从美国CEDIA Expo 2014展会回来,编辑部就率先带来了第一手的新技术与产品的展会报道,引起了广泛关注与好评。而CEDIA Expo至今仍令我们几位编辑感到意犹未尽,其中使我们印象最为深刻的并非各
 9月下旬,我们刚从美国CEDIA Expo 2014展会回来,编辑部就率先带来了第一手的新技术与产品的展会报道,引起了广泛关注与好评。而CEDIA Expo至今仍令我们几位编辑感到意犹未尽,其中使我们印象最为深刻的并非各类激光或4K投影机新品的涌现,也不是各大智能中控品牌的崭新力作与理念,又或是众多实力强横的国外影音设计公司,而是无处不在的Dolby Atmos(杜比全景声)。要注意的是,这里所说的Dolby Atmos并不是指专业电影版本,而是家用版本。

    在展会之上,杜比实验室家庭影院领域总监Craig Eggers宣布正式推出家用版本的Dolby Atmos环绕声技术,指出这种全新的技术解决了以往家用环绕声技术无法营造出逼真的上方声场的难题,特别是通过独特的支持杜比全景声的新一代音箱技术,用户无需在天花设置扬声器也能够体验到全景声技术的魅力所在。与此同时,杜比正式将Dolby Atmos的技术与安装指南白皮书下放到英文版的官方网站上,我们终于可以更加详细地了解到Dolby Atmos技术的细节内容。本期,我们将会从技术到产品,全面剖析家庭Dolby Atmos技术的每一个细节,从技术特点、安装细则、相关AV放大器与音箱产品等多个角度为大家带来一个实用的家用杜比全景声的构建攻略。欢迎大家光临阿强家庭影院导购网!

杜比全景声    杜比最初是将Dolby Atmos技术应用在专业电影院之中,在中国各大城市,越来越多Dolby Atmos电影院不断出现,让影音爱好者能够亲身感受到这种革命史环绕声技术的魅力

首部拥有Dolby Atmos声轨的电影《Brave》在2012年中推出拉起了全景声的序幕    作为一种彻底改变专业电影院环绕音效的声音处理技术,Dobly Atmos称得上是环绕声技术的一大突破,如今正式进入家庭影院之中,我们可以通过支持Dolby Atmos的AV放大器与音箱系统来打造一个崭新的环绕声系统,也可以利用现有的系统进行升级以支持Dolby Atmos。同时,正是因为Dolby Atmos不同于以往环绕声技术的特点,使得内容创作者可以更精准地在家用的视听空间中表达出各种不同的声音场景与运动声音,还原出极佳的现场感与包围感。

   与其他不同的环绕声技术相比,Dolby Atmos的革命性在于取代了基于声道的环绕声系统。杜比是最早推出基于声道的环绕声技术的机构,在上世纪80年代就带来了4声道的Dolby Pro Logic环绕声技术,随后则引导家用环绕声技术从5.1声道走向7.1声道。但是当发展到9.1甚至11.1声道的时候,这种以声道为基础的环绕声处理技术所存在的问题就变得越来越明显了。而问题的关键则出自于内容方面,因为绝大多数的家庭影院环绕声音频内容都是由电影院的内容混音处理而成,最好的情况也只是7.1声道,多数情况下都是5.1声道。这就意味着如果要达到9.1或者11.1声道,则不得不对原有的环绕声音频内容进行分解与重新组合,但是这样出来的效果往往是不如理想的。而主要的限制因素则在于基于声道这一点上。在我们真实的生活中,声音的移动是独有的,同时也是相当复杂的,例如一只小鸟从树枝上飞下来的声音变化,在不同天空高度与位置绽放的烟花升空与爆炸的声音等等。对于声道式环绕声系统,简单地将小鸟飞落的声音变化表现为从左上方声道转移到右前方声道输出,并没有准确地反映出小鸟在下落时候的飞行轨迹,而在下落的过程中,小鸟可能做出了不同方向的转换,但是声道式的环绕声系统并没能准确地描述出这些声音细节,这就让聆听者丢失了不少的声音细节,使得我们的大脑不免会怀疑所看到的影像是否是真实的。    为了解决这一问题,杜比投入了大量的研究,在于改革电影院中现行的声道式环绕声系统,以解除电影创作者由于声道所造成的创作限制,尤其在三维立体空间之中诠释一个真实的声音,例如逼真地呈现出小鸟飞行过程中各种各样的复杂变化所带来的声音细节。杜比派遣实验室的工作人员、杜比技术工程师手把手地协助电影混音室创造出以Sound object(声音对象)为基础的Dolby Atmos声轨。在2012年6月,首部拥有Dolby Atmos声轨的电影《Brave》诞生了,随后的两年时间里,共有超过150多部的Dolby Atmos电影面世。

Dolby Atmos
由专业电影院进入到家庭之中

Dolby Atmos的独到之处

    Dolby Atmos终于从专业电影院走入家庭影院之中,尽管还有很大的不同,但基本还为此了声音对象的概念。电影制作者与混音师可以通过杜比独有的内容创造软件对整个三维声音场景中的每一个声音对象进行细节编辑    Dolby Atmos系统的最低配置包括5个地面音箱加上2个上方声场音箱,右图为最高配置24个地面音箱加上10个上方声场音箱

    Dolby Atmos的独到之处在于其引入了声音对象的概念,需要注意的是它并没有完全放弃声道,只是在声道上引入了声音对象使得环绕声更具真实感与包围感。在专业电影院之中,Dolby Atmos是将9.1声道的Bed audio基础音频加上最多118种同时发生的声音对象所组成的一个极具包围感的声音场景。在这个场景之中的各种不同声音的具体位置与移动都能被更真实地诠释出来。电影制作者与混音师可以通过杜比独有的内容创造软件对每一个声音对象进行细节编辑,包括整个三维声音场景之中。在最后的混音之中,这些声音对象还将会加上metadata元数据,以表达声音对象的特性,包括它的位置与移动的信息。这就是Dolby Atmos独有的制造方式,对于以往的电影音轨的制作有了极大的改变。

Dolby Atmos编辑器

    现在,Dolby Atmos正式进入家庭影院之中,我们已经能够打造出一套完整支持Dolby Atmos的家庭影院环绕声系统。家用的Dolby Atmos电影,无论是蓝光碟片还是数字流媒体,在混音制造过程中电影的每一个声音均为一个声音对象。这也就意味着,这些电影内容并没有一个指定的具体声道设置,不会像以往的蓝光碟片那样告诉你音轨部分是采用5.1声道还是7.1声道。这种以声音对象为基础的音频信号将会根据你所使用的扬声器数量与放置位置而最大限度地优化环绕声的效果,包括由5个放置在地面的音箱和两个能提供头顶声音的音箱所组成的5.1.2系统,以及由24个地面音箱和10个头顶音箱所组成的24.1.10系统,需留意中间的.1代表系统中的超低音音箱。如果你所播放的内容还是采用传统的基于声道的5.1或者7.1音轨,也可以通过Dolby Atmos的环绕声处理器将其扩展为能够兼容Dolby Atmos的环绕声音箱系统。

 

    目前,Dolby Atmos已经能够兼容Dolby TrueHD与Dolby DigitalPlus这两种蓝光碟片中的音轨格式,例如在Dolby TrueHD无损音频压缩格式中,加入了一条第四子码流通道,用于放置无损的采用完全声音对象混音的编码信号。换句话而言,就是你很快就会找到采用Dolby TrueHD高清无损压缩的Dolby Atmos音频的蓝光碟,或者采用Dolby DigitalPlus高清压缩的Dolby Atmos广播电视音频信号。现有的蓝光机与高清机顶盒都能播放Dolby Atmos的电影,无需要通过固件升级就能将Dolby Atmos音频信号以源码传输至相对应的Dolby Atmos家庭影院放大器进行解码处理。如果放大器不支持Dolby Atmos解码处理也没有关系,将会以传统的5.1或者7.1的音频信号输出。另外,传输Dolby Atmos信号也不需要更换更高级别的HDMI线材,现有的HDMI高速线材就能完整支持。

并不复杂,但有不少值得注意的地方

Dolby Atmos家庭影院系统基本构建攻略

 


   构建Dolby Atmos系统必须具备的四大条件

●一个能够播放Dolby Atmos音频内容的信号源设备。绝大部分现有的蓝光播放设备与高清机顶盒都能胜任

●一台兼容Dolby Atmos的AV放大器或前级处理器

●需要有重现头顶上方声场的扬声器

●扬声器必须能够承受长时间大声压的电影播放需求。现有的大部分家庭影院音箱系统都能用于组建Dolby Atmos系统

Dolby Atmos信号源方面的注意事项

必须具有源码输出
   目前主流的绝大部分蓝光播放机都能输出DolbyAtmos音轨,但要注意HDMI输出应该选择源码输出,关闭SecondaryAudio输出功能

信号源系统对于整个Dolby Atmos系统而言是最为关键的因素,一方面我们可以选择能够播放Dolby Atmos编码内容的蓝光播放机,另外一方面我们还可以选择一些支持以源码将Dolby Atmos的内容输出至AV放大器之中的游戏设备、蓝光播放机或者高清流媒体播放设备。其中支持通过HDMI端口输出Dolby Atmos源码信号是关键。此外,还需要关闭蓝光播放机设置当中的SecondaryAudio输出功能。
对于Dolby Atmos解码完全依靠于AV放大器

整个系统的核心部分

AV放大器或前级处理器是Dolby Atmos音频解码与处理之中扮演关键角色
   现阶段对于Dolby Atmos音频解码与处理完全是依靠AV放大器或前级处理器,绝大部分的日系与少数的欧美品牌都已经推出了能够支持Dolby Atmos解码的机型,部分品牌还支持将较早前推出的机型通过软件升级来实现对Dolby Atmos的支持。如果大家想了解一下自己的AV放大器能否支持Dolby Atmos,最简单的方法就是看看放大器的HDMI输出端子是否达到1.4或以上标准,如达到的话很大程度会支持Dolby Atmos的软件升级。

除此之外还需要留意,能够支持Dolby Atmos的AV放大器都有带有Height(上方声道)的喇叭输出端子,在Dolby Atmos系统之中是通过此喇叭输出端子来连接头顶上方的扬声器或者Dolby Atmos兼容的上方声场扬声器。如果你想使用四个上方声场的扬声器,必须留意放大器的背面是否带有4个上方声场的喇叭输出端子。
   但采用了兼容Dolby Atmos的AV放大器之后,绝大部分的机型都需要进入用户菜单中进行设置,通过放大器选定上方声场扬声器的类型或者具体的位置,而有一些放大器能够通过麦克风进行自动检测设定。这个步骤是非常重要的,以确保Dolby Atmos独有的声音对象能够准确地呈现。另外,低频管理器的设备也要同样正确设置以保证系统中重现出理想的低频效果,尤其要注意上方声场低频延伸的设置。

上方声场体验是体现Dolby Atmos三维立体感的关键

不同寻常的三维空间感来自Dolby Atmos系统中的上方声场

    ITU-R BS.775-3标准的5.1或者7.1声道的环绕声音箱系统设置

Dolby Atmos之所以能够带给你不同寻常的三维空间感,最主要的来源是上方声场。对于要重现上方声场,杜比为家庭影院设计带来了全新的思路。针对Dolby Atmos的家庭影院系统,你可以有多个不同的扬声器搭配选择,并不需要一定要彻底更换目前所使用的家庭影院音箱系统。大部分家庭影院音箱系统的设计,都会采用1只超低音音箱搭配5只或7只指向人耳高度或以上的扬声器,同时也能输出大声压,满足电影重放过程中需要的长时间稳定运行的要求。这些扬声器都能满足建立Dolby Atmos系统的要求。而任何能够准确重现立体声音效的扬声器都适合用于还原声音对象。


    杜比建议原有的5.1或者7.1声道的环绕声音箱系统的设置应该以ITU-R BS.775-3标准为基础。所有扬声器在理想状况下都应该与聆听位置处于相等的距离,如果不能实现应该利用放大器当中的距离设置来调整时间延迟。所有扬声器都应该处于相同的高度,常规高度为3.9英尺,也就是1.2米的高度,大约为坐在位置上聆听者耳朵位置的平均高度。其中特别强调,后环绕扬声器的高度应该与前方扬声器的高度一致,如果受到房间设计的限制而无法实现,那么后环绕的扬声器应该高于前方的扬声器,但不应高出前方扬声器高度的1.25倍,否则将会影响上方声场的重现。

两种不同的上方声场的设置方式

    头顶音箱对于声音的辐射范围要较高的要求,另外对于其频响范围也有一定要求,并非一般吸顶音箱所能达到
   来自头顶的上方声场是Dolby Atmos与以往环绕声技术相比的重要优势,而为了提高Dolby Atmos系统在房间安装方面的兼容性,杜比提供了多种不同的解决上方声场建立的方式。其中一种简单易行的解决方法就是在天花上安装头顶音箱。大多数高性能、全频且有宽扩散特性的头顶音箱都能胜任。

    需要注意的是,由于Dolby Atmos在录制的过程中是采用分离式全频声音对象的方式,能够游走于整个三维音场空间中的任意位置。因此,头顶音箱的高频延伸应该尽可能与其他音箱接近,同时头顶音箱必须有一个宽阔的高频辐射角度,以充分包围更大的空间范围,尽量复制Dolby Atmos电影院的声学环境。同时,头顶式音箱应该为全频式音箱为佳。
   在安装这种头顶音箱的时候也需要根据其声音辐射范围的不同而进行一定的调整,如果头顶音箱的离轴扩散角度达到45°以上,频带为100Hz-10kHz或更宽,就可以采用垂直向下的安装方式。对于声音扩散范围较窄的头顶音箱,建议必须具有一定的高频指向性的调整方式,将高音单元指向主要的聆听区域。头顶音箱的安装高度应该至少两倍于人耳的高度,也就是在2.4米或以上的高度。另外,为了提升声音质量,减少不必要的音频反射,还需要在四周墙面、地面和天花做出针对性的吸声或扩散处理以减少不必要的声音发射所带来的影响。

    在天花上安装音箱并不适合所有使用者,毕竟要在天花上重新布线与固定就是一个不小的难题。于是,杜比就通过心理声学与声音原理研发出了一种能够在家用环境(主要是空间高度并不高的情况下)创造出头顶声音效果的扬声器。这种特殊的上方声场音箱并不需要安装在天花之上,而是设置在地面,通过声音从天花上反射的原理来创造出非常接近头顶音箱的效果,被称为Dolby Atmos enabled speakers(能实现Dolby Atmos效果的音箱)。

Dolby Atmos enabled speakers上方声场反射音箱的原理
集成式的上方声场音箱

独立的上方声场音箱模块,需要搭配普通音箱使用

 

    在结构上来看,这种特殊的音箱可以分为两大类,一类是集成式音箱,在传统的音箱箱体中拥有前方的高中低音单元以及上方声场单元,并且喇叭接线柱也分为前方与上方两组输入。另外一类就是独立的上方声场音箱模块,仅仅内置上方声场单元,通过连接在普通的音箱上就能组建Dolby Atmos系统。但是这种情况下必须注意对这个上方声场音箱单元进行低频管理控制,一般情况下这些音箱都并非全频输出的。此外也建议大家搭配同一品牌的上方声场音箱模块,以保证整套系统都有着相同的音色。

两种头顶音箱的比较与选择

杜比建议尽量选择安装四只上方声场音箱来获取更准确的包围感与细节效果    集成式的上方声场音箱连接方面与一般音箱有所不同

究竟这两种上方声场的设置方式,独立的头顶音箱与上方声场音箱,哪一种更适合普通家庭使用?杜比在这方面做了不少的研究。对于全新的上方声场音箱,杜比认为相比独立的天花音箱,能够产生根据扩散性而获得的头顶声音,与我们平常所听到的头顶上方的声音更加接近。如果家里的天花高度本来就比较矮,再加上安装头顶音箱要利用到架子,音箱到地面的距离就更低了。这样的话,头顶音箱发出的声音就会更加直接,缺少扩散性,不利于整个包围感的建立。因此在这种环境下,上方声场音箱则是一个更好的解决方案,上方声场的扩散性会更为出色。这点也得到了专业混音师和专家的同意。我们在最近的CEDIA展会上,曾经在杜比所搭建的Dolby Atmos房间中听过上方声场音箱的表现,上方声场的扩散性确实要远远强于独立的头顶音箱。

    如果采用上方声场音箱,杜比建议尽量选择安装四只来获取更准确的效果,特别是用来描述一个上方飞行物体的声音时就更为明显。四个上方声场音箱中的其中两个应放置在前方左右声道扬声器的位置,另外两个则在后环绕扬声器的位置。如果只能使用两只上方声场音箱的话,建议放置在前方左右声道扬声器的位置上。要注意的是,上方声场音箱必须以成对的方式安装,不能只用一只,无论是在房间的前方还是后方。

    关于上方声场音箱,包括集成式和模块式,放置的高度都应该稍微高于坐在座椅上的人耳的高度,但是要避免高于墙面一半的高度。而与聆听位置的水平距离也应该至少在3英尺(大概0.9m)的距离,最好是在5英寸(1.5m)以上的距离。如果上方声场音箱放置的高度超出聆听者头部的位置,则可以考虑放置较近的距离。但是用模块式音箱时,要留意应该放置在主音箱和环绕音箱上方,或者0.9m以下的上方位置,并且要水平放置,同时保证单元朝向天花。
   使用上方声场音箱时要考虑的房间声学处理要点

为了达到最佳的性能,天花需要是平整的,不能有横梁或弧形,高度在14英尺(4.27米)以内,采用声学反射型物料,如干墙、塑料、银幕或其他坚硬的材料,并且不能有吸声材料。理想天花的高度应该在8-12英尺,也就是2.44-3.66米左右。对于四周墙面与地板应该采用吸声或扩散处理来解决不必要的反射声问题,以提升整体的声音质量与系统的性能。当采用上方声场反射式的音箱时,来自天花上方的第一次反射声是需要的,其他的反射声则应该避免。

使用现有的环绕声音箱系统需要注意的地方

    绝大多数现有的扬声器,包括落地箱、书架箱、挂墙式与入墙式音箱都能够通过搭配头顶扬声器或者上方声场音箱模块来实现Dolby Atmos。如果AV放大器或前级处理器能够支持使用更多的扬声器,就能够提供更加精确的物体位置与移动的声音。另外也需要再次强调,除了中置与后中环绕音箱,所有在Dolby Atmos系统中的音箱都必须成对出现。

    如果家中的环绕声音箱系统已经安装好了两个天花扬声器,杜比则建议可在后方使用两个上方声场的发射音箱来提升上方声场的细节与包围感,又或者在后方再安装两个天花扬声器。还有一种情况是,对于一些小型的视听室,由于空间有限往往后环绕音箱会安装在天花。如果将这个音箱系统升级为Dolby Atmos系统,就必须把原来的天花音箱变成头顶音箱,而环绕音箱则需要在人耳的高度位置上另外安装一对。如果没办法另外加环绕音箱,则只能在前方设置一对面向房间前方的头顶音箱或上方声场音箱。

Dolby Atmos系统采用全新的配置方式

    相对于传统的5.1与7.1声道的配置方式,Dolby Atmos系统拥有一个全新的扬声器系统配置方式,在5.1与7.1的后面加上了上方声场扬声器所使用的数量。例如7.1系统中使用了4只上方声场扬声器,这个系统就可以称作7.1.4。对于一个Hi-End的家庭影院系统,一个7.1.4系统将会获得更出色的聆听体验。当然,Dolby Atmos能够最高支持24.1.10这样的顶级系统配置。而需要注意的是,尽管许多AV放大器厂家都为旗下的机型配备了不止一路的超低音输出,但是Dolby Atmos技术只能产生一路LFE低频效果通道。而在配置中间的.1是AV放大器或前级处理器能够连接一个超低音音箱,如果能连接两个则为.2,与LFE通道并无直接关系。

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