杜比全景声Dolby Atmos和 DTS:X在技术上有什么区别?

杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 都是基于对象的空间音频格式,但它们在数学处理、编码技术和扬声器配置方面有所不同。无论哪种情况,它们都能提供 1930 年代一代人做梦也想不到的环绕声。

杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 代表了沉浸式音频技术的前沿,为听众和观众提供远远超越传统环绕声格式的三维声音体验。与将音频分配给固定声道(例如左前或右后)的旧系统不同,Atmos 和 DTS:X 都遵循基于对象的音频原理。这意味着每个声音——无论是直升机、耳语还是脚步声——都可以被视为一个独立的对象,并放置在 3D 声场中的任何位置。其结果是更高的精度、空间真实感和扩展的垂直维度,可实现头顶效果,使电影场景和音乐表演更加包容和逼真。

虽然杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 的目标相似,但它们的实施和生态系统支持有所不同。杜比全景声 (Dolby Atmos) 于 2012 年推出,在 Netflix 和 Disney+ 等流媒体平台以及蓝光版本和条形音箱的支持下,在商业影院和家庭娱乐领域获得了更广泛的采用。DTS:X 于 2015 年推出,是一种更灵活的替代方案,不需要特定的扬声器布局,在设置和设计方面提供了更大的自由度。DTS:X 因其开放标准和与现有 DTS-HD Master Audio 扬声器配置的兼容性而受到称赞。然而,杜比全景声 (Dolby Atmos) 在内容可用性和与设备的集成方面处于领先地位。了解这些格式如何处理和渲染音频是欣赏其背后工程的关键,并且可以帮助消费者在选择家庭影院设备或评估最新的沉浸式音频体验时做出明智的决定。

1. 编码和压缩

  • 杜比全景声
  • 使用 Dolby TrueHD(无损)或 Dolby Digital Plus(有损)进行编码。
  • 使用杜比数字 Plus 时,流媒体的比特率通常高达 768 kbps,蓝光的比特率通常高达 1.5 Mbps。
  • 使用杜比 TrueHD,它可以在蓝光上达到 18 Mbps。
  • 使用联合对象编码来减少数据冗余并优化空间精度。(有关联合对象编码的说明,请参阅注释。
  • 使用 DTS-HD 主音频(无损)或 DTS 核心(有损)进行编码。
  • DTS-HD MA 支持高达 24.5 Mbps 的蓝光比特率。
  • 使用自适应比特率编码来有效管理基于对象的音频。

2. 对象处理和扬声器灵活性

  • 杜比全景声
  • 支持多达 128 个对象,其中包含定义其在 3D 空间中的位置的元数据。
  • 在专业设置中,对象被分配给多达 64 个独立扬声器输出。
  • 消费类应用至少需要 5.1.2 扬声器布局。
  • DTS:X
  • 没有严格的对象限制,但在消费者设置中通常与多达 32 个扬声器输出一起使用。
  • 不需要特定的扬声器布局,可以适应不同的配置。
  • 使用神经映射动态定位声音。(有关神经映射的解释,请参阅注释。

3. 说话人映射和处理

  • 杜比全景声
  • 使用具有特定高度和环绕位置的固定扬声器布局方法。
  • 执行基于矢量的平移,以跨扬声器动态映射声音对象。
  • 采用杜比环绕声上混音器将非全景声内容转换为全景声。
  • DTS:X
  • 使用自适应扬声器重新映射来处理各种扬声器配置。
  • 采用 DTS Neural:X Upmixer 来增强非 DTS:X 音频。
  • 通常在扬声器放置方面提供更大的灵活性。

4. 位深度和采样率

  • 两种格式都支持高达 24 位/96 kHz 的无损音频,某些 DTS:X 轨道在特定应用中能够达到 192 kHz。

5. 心理声学和响度处理

  • 杜比全景声 (Dolby Atmos) 应用响度归一化和对话归一化,以保持不同播放系统之间的一致性。
  • DTS: :X 允许在不影响混音其余部分的情况下调整对话级别。

总结

特征 杜比全景声 DTS:X
编码 杜比 TrueHD、杜比数字增强版 DTS-HD 主音频、DTS 核心
最大比特率 18 Mbps (TrueHD)、1.5 Mbps (DD+) 24.5 Mbps
对象限制 128 个对象 没有严格的限制
说话人映射 固定布局(例如,5.1.2、7.1.4) 灵活的映射
扬声器输出 最多 64 个(专业设置) 最多 32 个
上混 杜比环绕声上混音器 DTS 神经:X

杜比全景声 (Dolby Atmos) 提供高度结构化的扬声器放置和高效的编码,而 DTS:X 则在扬声器配置方面提供了更大的灵活性和潜在的更高比特率。

笔记:

DTS:X 神经映射是 DTS:X 生态系统中使用的一种空间音频处理技术,用于动态调整基于对象的音频以适应不同的扬声器配置。它是 DTS:X 自适应扬声器重新映射系统的一部分,即使用户的扬声器设置与参考布局不匹配,也能准确定位声音对象。

DTS:X 神经映射的工作原理

  1. 扬声器配置分析
  2. DTS:X 检测可用扬声器的数量、类型和物理排列。
  3. 与需要特定高度和环绕声放置的杜比全景声不同,DTS:X 可以使用任意扬声器布局。
  4. 基于对象的处理
  5. DTS:X 神经映射不依赖固定通道,而是使用描述其在 3D 空间中的预期位置的元数据来处理音频对象。
  6. 每个对象都有位置矢量,有助于确定其在听众扬声器设置中的位置。
  7. 自适应重映射算法
  8. 如果扬声器丢失或位置与参考布局不同,神经映射会智能地将声音重新分配到附近的扬声器。
  9. 该系统使用基于矢量的平移和心理声学建模来保留混音的空间意图。
  10. 高度虚拟化(如有必要)
  11. 如果缺少高度扬声器,DTS:X 可以使用 HRTF(头部相关传递函数)滤波器通过耳平扬声器模拟头顶效果。
  12. 这类似于杜比全景声的虚拟高度处理,但通常更灵活。

与杜比全景声 (Dolby Atmos) 扬声器处理的主要区别

特征 DTS:X 神经映射 杜比全景声
扬声器布局 完全适应性强 固定的参考布局(例如,5.1.2、7.1.4)
对象处理 动态重新定位 使用预定义的扬声器区域
扬声器高度要求 自选 需要完全生效
虚拟化 使用 HRTF 解决缺失的高度通道 使用杜比高度虚拟化
上混兼容性 DTS Neural:X 可以增强非 DTS:X 内容 杜比环绕声上混音器

DTS:X 神经映射的优势

  • 更灵活的扬声器放置(非常适合非标准房间设置)。
  • 与杜比全景声 (Dolby Atmos) 相比,对不同家庭影院配置的适应性更好。
  • 无需专用高度扬声器,让更多用户都能获得身临其境的声音。
  • 改进了声音对象的定位,即使缺少扬声器也是如此。

这使得 DTS:X 神经映射对于标准杜比全景声 (Dolby Atmos) 扬声器布局(如 5.1.2 或 7.1.4)不可行的定制家庭影院安装特别有用。

杜比全景声 (Dolby Atmos) 联合对象编码 (JOC) 是杜比全景声 (Dolby Atmos) 通过杜比数字增强 (DD+) 传输时使用的一种有损音频压缩技术。它有效地将基于对象的音频编码为更带宽友好的格式,用于流媒体和广播,同时保持空间精度。

为什么要联合对象编码?

  • 杜比全景声 (Dolby Atmos) 支持多达 128 个音频对象,但单独传输所有对象需要高带宽。
  • 流媒体服务和杜比数字增强版 (DD+) 的比特率有限(流媒体通常为 384–768 kbps,蓝光最高为 1.5 Mbps)。
  • JOC 将对象分组为“联合编码”信号,以减小数据大小,同时保持空间分辨率。

杜比全景声 JOC 的工作原理

  1. 对象聚类和联合编码
  2. JOC 不是独立编码每个对象,而是根据相关对象的空间定位和频率内容对其进行分组。
  3. 它应用了类似于 AAC(高级音频编码)中使用的感知编码技术。
  4. 通道床编码
  5. 群集对象被混合到基于通道的音频床(通常为 5.1 或 7.1 通道)中。
  6. 对象元数据单独编码,以便在播放期间进行空间重建。
  7. 回放重建
  8. 在兼容杜比全景声 (Dolby Atmos) 的设备上,编码对象会使用元数据实时提取和重新定位。
  9. 如果设备不支持 Atmos,则回退到标准 5.1 或 7.1 播放。

比较:JOC 与无损杜比全景声 (TrueHD)

特征 杜比全景声 JOC (DD+) 杜比全景声 TrueHD
压缩类型 有损 无损
比特率 384–768 kbps(流媒体),高达 1.5 Mbps(蓝光) 高达 18 Mbps
最大扬声器通道数 7.1 + 对象元数据 多达 64 个分立通道
最佳用例 流媒体、广播 蓝光、高端家庭影院
对象处理 联合编码对象,在播放时重建 完全独立的对象

联合对象编码的优点

  • 在低比特率网络(例如 Netflix、Disney+)上启用杜比全景声 (Dolby Atmos)
  • 高效带宽利用,同时保持基于对象的定位
  • 向后兼容 5.1/7.1 系统

局限性

  • 与 TrueHD Atmos 相比,空间精度较低
  • 由于联合编码而减少物体分离
  • 并非完全无损

JOC 允许杜比全景声 (Dolby Atmos) 高效流式传输,而无需大量带宽,但为了获得最高保真度,杜比 TrueHD(无损全景声)仍然是最佳选择。

杜比全景声 (Dolby Atmos) 即将登陆您的家庭影院。

®杜比全景声 (Dolby Atmos) 开始强势进入音乐专辑,提供远远超越传统立体声的巨大、身临其境的声场。随着越来越多的艺术家和流媒体平台采用这种格式,很明显 Atmos 在高保真音乐领域有着广阔的未来。对于发烧友来说,这意味着将我们的系统扩展到高端双声道设置之外。采用具有七个或更多通道的家庭影院配置可能很快就会成为充分体验电影和高端音乐录音的必要条件。

Schola Cantorum,Tone Bianca Sparre Dahl,“圣母赞美诗”

挪威 2L (https://www.2l.no/) 有很多多声道音乐专辑,包括杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS。他们几年前就开始这样做,我最喜欢的专辑是《圣母赞美诗》,音乐由本杰明·布里顿、弗朗西斯·普朗克、莫里斯·杜鲁弗莱、埃里克·惠特克、莫滕·劳里森、马丁·厄德高、凯尔·莫克·卡尔森、安东·布鲁克纳、谢尔盖·拉赫玛尼诺夫、阿尔沃·帕特、奥拉·杰洛、安德鲁·史密斯和特隆德·克维尔诺创作。这张专辑在 56 年获得格莱美提名th奖。它具有 DTS 5.0 多声道声音。一旦你听到原生多声道音乐,你就会被迷住。还有一些 7 声道环绕的专辑。

截至 2025 年,出现了几种新的音频格式,支持 4 声道(四声道)音频及更高版本,旨在增强身临其境的聆听体验。以下是最显着发展的概述:

1. 杜比 AC-4

杜比 AC-4 是一种下一代音频格式,旨在跨各种平台(包括广播、流媒体和移动)提供高品质声音。它支持传统的基于声道的音频以及基于对象的音频,允许灵活渲染到不同的扬声器配置,包括 4 声道设置。AC-4 提供了更高的压缩效率,以大约是其前身杜比数字 Plus 的一半的比特率提供同等的音频质量。

2. MPEG-H 3D 音频

MPEG-H 3D Audio 由 ISO/IEC 运动图像专家组开发,是一种多功能音频编码标准,支持基于通道、基于对象和高阶 Ambisonics (HOA) 音频。它可以容纳多达 64 个扬声器通道和 128 个编解码器核心通道。MPEG-H 支持交互式和个性化的音频体验,允许听众调整对话级别和语言选择等元素。它已经在韩国和巴西等国家用于超高清电视广播。

3. Eclipsa 音频 (IAMF)

Eclipsa Audio 由谷歌和三星于 2025 年推出,是一种基于沉浸式音频模型和格式 (IAMF) 标准的开源空间音频格式。Eclipsa Audio 旨在作为杜比全景声 (Dolby Atmos) 等专有格式的免版税替代品,支持沉浸式音频体验,包括 4 声道配置。它可以精确控制声音位置、强度和空间反射。三星 2025 款电视和条形音箱是首批支持这种格式的设备之一。

4. 索尼 360 现实音频

索尼的 360 Reality Audio 是一种身临其境的音乐体验,它使用基于对象的空间音频技术将单个声音元素定位在 360 度声场中。虽然不限于 4 声道音频,但它可以在各种扬声器设置上渲染,包括四声道配置。这种格式主要用于音乐流媒体服务,基于 MPEG-H 3D 音频标准。

5. 通用音频 Volt 4 和 Volt 476P

对于创作者和制作人来说,Universal Audio 扩展了其 Volt 系列,推出了 Volt 4 和 Volt 476P,这两款产品均为 4 通道 USB-C 音频接口。这些设备提供高分辨率音频转换(24 位/192 kHz),并具有可切换的老式麦克风前置放大器模式,为四声道和其他多声道格式的录音和混音提供了灵活性。

这些新兴格式和工具标志着更加身临其境和可定制的音频体验的日益增长的趋势,对 4 声道配置的支持在各种平台和设备上变得越来越容易获得。

结论

随着杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 继续塑造电影音频的格局,它们的影响力现在正在扩展到环绕声音乐的世界。对于电影来说,这两种格式都提供了令人惊叹的真实感和立体感,使声音设计师能够创造比以往更加身临其境的环境。杜比全景声 (Dolby Atmos) 在影院、流媒体服务和家庭音频系统中得到更广泛的采用,引领潮流。其固定的元数据和基于通道和基于对象的方法允许精确控制空间放置。相比之下,DTS:X 凭借其开放式架构和扬声器布局独立性采取了更灵活的道路,这在各种家庭设置中更加宽容。这两种格式都成功地将电影音频提升到了传统环绕声之外,尽管杜比在内容可用性方面的势头使其在消费者可访问性方面具有优势。®®

杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 进入音乐领域代表了沉浸式聆听的新领域。Apple Music 和 Tidal 等平台发布的早期 Atmos 音乐引起了人们的关注,展示了歌曲如何以高度和空间包围听众,而不仅仅是从左到右的立体声成像。DTS:X Music 虽然仍在兴起,但通过其适应性强的渲染提供了类似的潜力。然而,采用率仍然有限,生产工作流程仍在不断发展。随着音乐行业探索这些格式,听众教育和高质量的混音对于他们的成功至关重要。最终,这两种技术都在突破音频真实感的界限——随着内容的扩展,听众无论是在观看大片还是在听自己喜欢的专辑,都可以期待更丰富、更具空间吸引力的体验。

引用

杜比实验室官方网站,https://www.dolby.com/

杜比全景声 (Dolby Atmos) 技术白皮书,“杜比全景声 (Dolby Atmos) 家庭版” (PDF)

杜比开发者门户,https://developer.dolby.com/

AES(音频工程学会)论文,https://www.aes.org/

SMPTE(电影电视工程师协会)论文,https://www.smpte.org/

“沉浸式声音:双耳和多声道音频的艺术与科学”——作者:Agnieszka Roginska 和 Paul Geluso

“数字音频原理”——作者:Ken C. Pohlmann

AVSForum Dolby Atmos 讨论, https://www.avsforum.com/

杜比全景声 (Dolby Atmos) 编码指南(蓝光、流媒体、游戏)

杜比实验室官方对杜比数字加 JOC、professionalsupport.dolby.com

杜比 AC-4:下一代娱乐服务的音频传输,professional.dolby.com

使用联合对象编码的沉浸式音频交付,secure.aes.org

通过联合对象编码 (JOC) 高效交付沉浸式体验,sigport.org

使用杜比全景声 (Dolby Atmos) 进行空间编码,YouTube

DTS:X 官方概述,https://dts.com/dts-x/

“欢迎来到 DTS:X – 开放、沉浸式和灵活的基于对象的音频即将进入影院和家庭”,https://dts.com/insights/welcome-to-dtsx-open-immersive-and-flexible-object-based-audio-coming-to-cinema-and-home/

“DTS:X 和 DTS:X Pro 有什么区别?”,https://www.trinnov.com/en/blog/posts/what-is-the-difference-between-dts-x-and-dts-x-pro/

“了解 DTS:X 和杜比全景声 (Dolby Atmos) 音频格式”,https://www.sony.ie/electronics/support/articles/00155680

“DTS:X:杜比全景声 (Dolby Atmos) 的沉浸式音频替代品解释”,https://www.cnet.com/tech/home-entertainment/dts-x-the-dolby-atmos-alternative-explained/

AES 工程简报:“3D 声音渲染系统之间互换性研究”,https://secure.aes.org/forum/pubs/ebriefs/?elib=18693

GDC Technology 的 DTS:X 沉浸式音频解决方案,https://www.gdc-tech.com/cinema-solutions/cinema-audio/dts-x-immersive-audio-solution/

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