Auro-3D vs Dolby Atmos – будет ли битва форматов или всё, что вы хотели знать про 3D Audio, но боялись спросить

Раз в несколько лет в индустрии домашнего аудио-видео происходят серьезные изменения, связанные с появлением новых форматов. Что касается видео, то за последнее время индустрия пережила один состоявшийся опциональный апгрейд - в мир коммерческих и домашних кинотеатров пришло 3D Video.

В настоящее же время, судя по всему, происходит смена поколения FullHD на 4K. Телевизоры и проекторы 4K становятся все более и более доступными, наконец-то официально принят (и, что более важно, начал появляться в устройствах) стандарт HDMI версии 2.0, анонсировано новое поколение blu-ray дисков. Аудиоиндустрия не отстает, и 2014 год стал годом появления форматов 3D Audio на домашнем рынке. Для тех, кто не совсем в курсе, напомним, что форматы 3D Audio подразумевают полное звуковое окружение зрителя в кинотеатре - не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. В английском языке для определения новых ощущений от прослушивания саундтреков в 3D применяется слово immersive, которое может быть переведено как «вовлекающий».

Достигаются эти ощущения благодаря применению дополнительных «слоев» акустических систем, которые располагаются над головой зрителя. Стоит заметить, что в коммерческой киноиндустрии два 3D Audio формата существуют уже несколько лет и их названия наверняка хоть раз да слышал любой из посетителей недавно открывшихся кинотеатров. Это формат Dolby Atmos от компании Dolby Labs, которая является пионером и имеет лидирующие позиции в индустрии кинотеатрального звука, и формат Auro-3D, продвигаемый в профессиональной киноиндустрии совместными усилиями компаний Auro-3D (а точнее, бельгийской Galaxy Studios и лично изобретателем формата - Wilfried von Baelen) и Barco (которой принадлежат права на марку Auro-3D на коммерческом кинорынке). Довольно прогнозируемо, вслед за появлением в студиях пост-продакшн и коммерческих кинозалах, оба формата начали проникновение на домашний рынок. Здесь формат Auro-3D немного вырвался вперед, производители Datasat Digital и Storm Audio представили первые процессоры и ресивер с поддержкой данного формата еще в начале 2014 года в Амстердаме - на выставке ISE 2014, но компания Dolby не заставила себя долго ждать, и на осенней выставке CEDIA 2014, прошедшей в середине сентября в Денвере, США, выстрелила залпом из всех орудий, организовав помимо своего собственного демо-стенда на выставочном showfloor, еще 5 - 7 стендов с компаниями-партнерами, такими как Integra/Onkyo, Denon/Marantz, Trinnov и т.д. Стоит отметить, что стенд, демонстрирующий Auro-3D, был только один — на оборудовании Datasat Digital. Таков предварительный расклад сил на сентябрь 2014 года.

Теперь давайте попробуем разобраться, чем отличаются эти форматы, и как же дальше жить любителю домашнего кино, который хочет иметь систему, отвечающую требованиям этих форматов, а также, можно ли построить систему, совместимую с обоими?
 
Формат Auro-3D

Начнем с небольшого экскурса в мир коммерческих кинозалов и студий, поскольку корни "домашних" версий Atmos и Auro-3D лежат именно там. Формат Auro-3D официально был представлен в мае 2006 года в Париже на AES Convention. Первым фильмом, записанном в данном формате, стала лента Red Tails, снятая в 2012 году Джорджем Лукасом.

Принципиальное отличие Auro-3D от существовавших на тот момент форматов Dolby Surround EX и DTS заключалось в том, что кроме традиционных каналов 7.1, расположенных, по большому счету, в одной плоскости, Wilfried von Baelen предложил использовать третье измерение - то есть разместить акустические системы не просто вокруг слушателя, но и сверху, вторым «слоем», под углом в 30 градусов к фронтальным акустическим системам и каналам окружающего звучания. Дальнейшее усовершенствование формата привело к появлению еще одного "слоя" - самого верхнего, который назвали символично - voice of god (глас божий) и разместили над головами слушателей, закончив превращение плоскости в полусферу. Максимальное количество каналов (не стоит путать с количеством акустических систем) при этом достигло 13.1, то есть фактически стало в два раза больше чем оригинальные 7.1 и 6.1, используемые, к примеру, в большинстве кинотеатров на территории РФ в данный момент. Внедрение верхних каналов позволило более точно передать ряд событий в звуковой дорожке фильма, таких как пролеты объектов над зрителями (шум вертолета или реактивного истребителя), впечатляющие атмосферные эффекты (завывание ветра, раскаты грома, звук дождя) и т.д.

Auro-3D подразумевает использование 3 «слоев» акустических систем

Количество фильмов, выпущенных на текущий момент в формате Auro-3D, составляет около 40, список релизов доступен на сайте www.barco.com (Компания Barco является партнером Auro-3D для коммерческого кинотеатрального направления, и именно под брендом Barco поставляются процессоры, умеющие обрабатывать саундтреки Auro-3D, в коммерческие кинозалы, а производятся они компанией Datasat Digital — это процессор AP24, только под брендом Barco).

Видеоролик, демонстрирующий особенности формата Auro-3D

Формат Dolby Atmos

Dolby Labs также использует в своем новом 3D Audio формате Atmos два «слоя» колонок. Первый «слой» располагается вокруг слушателя примерно на высоте его ушей, а второй «слой» акустических систем размещается на потолке – слева и справа. В желании произвести очередную революцию в кинематографе Dolby Labs пошла еще дальше, чем Galaxy Studios с Auro-3D, и в своем новом формате реализовала кроме трехмерного расположения акустических систем еще и принципиально новый подход к микшированию саундтреков. Компания предложила в принципе отказаться от привычного поканального сведения саундтрека в студии и перейти к объектному рендерингу звуковой дорожки "на месте".

Координаты и перемещение звуковых объектов в 3D пространстве задаются при записи саундтреков в Dolby Atmos простым перемещением джойстика

То есть, фактически, Dolby сняла с плеч звукорежиссера задачу по сведению разнообразного набора звуков и раскладыванию их на дорожки в студии и переложила эту задачу на кинотеатральный процессор. Иными словами, звукорежиссер просто выбирает файлы с записанными звуками – например, звуком проезжающей машины, шуршащей листвы, играющей музыки, смеющегося ребенка, капель дождя и т.д., и указывает место в пространстве, откуда эти звуки должны воспроизводиться, когда и с какой громкостью. К примеру, если необходимо воспроизвести шум движущейся машины, то режиссер указывает, откуда, куда и с какой скоростью перемещается виртуальный звуковой источник в 3-х мерном пространстве.

Видео записи звуковой дорожки в Dolby Atmos

Естественно, все записанные звуки синхронизируются с происходящим на экране. Но в кинозал контент попадает не в виде предварительно записанных дорожек, а в виде большого количества звуковых файлов и соответствующей информации о пространственно-временных координатах. Эта информация попадает в звуковой процессор, который точно знает, где расположены акустические системы (установленные и откалиброванные в процессе монтажа кинозала), и он уже сам просчитывает, куда и какую звуковую информацию нужно отправить. То есть, фактически, процессор в реальном времени еще раз просчитывает саундтрек фильма. Благодаря точной калибровке нет привязки к конкретному количеству каналов и можно использовать разное количество акустических систем - процессор сам "посчитает", как и куда нужно отправить звук для получения оптимальной звуковой панорамы.

Максимальное количество одновременно обрабатываемых «объектов» составляет 128, а количство одновременно поддерживаемых независимых акустических систем — до 64. Единственный процессор для коммерческого применения производится непосредственно компанией Dolby и называется Dolby CP850.

Также имеет смысл сказать несколько слов и о разнице в доставке контента между коммерческими кинозалами и домашним кино. В коммерческом кинопрокате в настоящее время практически повсеместно используются цифровые копии фильмов - бобины с кинопленкой ушли в далекое прошлое. В цифровом кинопрокате дорожка (или, более корректно говоря — поток аудио данных) к фильму "выходит" из сервера в PCM формате с высоким битрейтом и практически без сжатия. Сервер может передавать до 16 цифровых каналов таких данных параллельно. Нелишним будет отметить, что такие серверы производят всего несколько компаний в мире, например, Do-Re-Mi и Dolby.
 
Из кинотеатра домой

В домашнем варианте, как известно всем любителям кино, в данный момент самым популярным и самым качественным легальным носителем является blu-ray диск. Как правило, blu-ray содержит картинку в формате Full HD (1920х1080 pixels) и саундтрек, записанный в одном из двух форматов высокого разрешения - DTS HD Master Audio либо Dolby True HD. Также встречаются диски со звуком, записанным с использованием старых кодеков (не high definition) DTS и Dolby Digital. Упомянутые форматы отличаются алгоритмами компрессии аудиоданных, максимальными уровнями скорости потока данных (bitrate) и количеством каналов – например, на недорогом диске за 300 рублей вы можете получить аудиодорожку в формате Dolby Digital со звуком 2.1 (лево-право и LFE), а на полноценном лицензионном диске за 1000-1500 рублей дорожка будет, скорее всего, в формате высокого разрешения Dolby True HD или DTS HD MA с количеством каналов 5.1 или даже 7.1. В любом случае, звук будет сжат по специальным алгоритмам, что отрицательно влияет на качество звука по сравнению с оригинальной несжатой дорожкой в формате PCM.

Ну а теперь, наконец, давайте посмотрим, как же будут адаптироваться новые форматы Auro-3D и Dolby Atmos при переносе их из мира профессионального кино в мир кино домашнего. Это самое интересное.

В случае с Auro-3D, перенос, что называется, бесшовный - если фильм изначально записан в студии в формате 13.1 или 11.1 - то ровно с таким же количеством каналов он и будет переноситься на blu-ray диски. Как именно будет осуществляться запись пока непонятно. Дата выхода первых дисков с фильмами на blu-ray с дорожкой в Auro-3D пока не известна, официальных данных на этот счет нет, хотя какое-то количество музыкальных дисков уже доступно. Но совершенно точно можно сказать, что если процессор или ресивер поддерживает формат Auro-3D, то он "вынет" информацию о дополнительных каналах и корректно ее обработает, если не поддерживает - она просто пройдет мимо и не будет обработана, обеспечив при этом «обратную совместимость» со старыми ресиверами и процессорами.

AV-процессор Storm Audio Auriga с поддержкой Auro-3D

То есть, диск с фильмом в формате Auro-3D в любом случае будет корректно прочитан любым из существующих blu-ray плееров и распознан любым из существующих процессоров или ресиверов, как минимум, в формате 5.1 или 7.1, а если процессор или ресивер обладает встроенным декодером формата Auro, то вы сможете получить на выходе саундтрек 9.1, 11.1 или даже 13.1. Существует и возможность "апмиксинга" (upmixing) - процессор, умеющий обрабатывать Auro-3D, может перекодировать саундтрек формата, скажем, 5.1 и подать на 11.1 систему.

В случае с Dolby Atmos в домашнем кинотеатре ситуация видится несколько более сложной, даже, наверное, намного более сложной. Несмотря на то, что Dolby не делает никаких различий при брендировании формата Atmos для домашнего и для коммерческого кино, разница есть, и она весьма значительна. Не вникая в такие технические детали, как требования к акустическим системам окружающего канала (каковые в "киношном" варианте должны быть либо полнодиапазонными, либо иметь сабвуферную поддержку для каждого из окружающих каналов), мы считаем, что основная проблема кроется в процессинге звукового поля. Как написано выше, основная работа по формированию корректного окружающего звучания в формате Atmos ложится на процессор обработки звука, который должен в реальном времени, получая лишь файлы со звуками и пространственно-временными координатами, в реальном времени обсчитать довольно большой поток данных и выдать его на те акустические каналы, которые находятся в его распоряжении - естественно, с учетом того, сколько их в конкретной инсталляции. На текущий момент спецификациями Atmos для домашнего применения предлагается использовать конфигурации АС от 5.1.2 до 9.1.4, где первая цифра - это количество "обычных" каналов - левый-центр-правый-боковые-тылы-и т.п., вторая - это канал LFE, а третья - это overhead - так называемые "верхние" каналы.

Различные конфигурации АС в домашних системах Dolby Atmos (слева направо): 5.1.2, 5.1.4, 7.1.2, 7.1.4

И тут стоит заметить, что единственный процессор для коммерческого применения - Dolby CP850 - стоит более миллиона рублей, а стоимость домашних AV-ресиверов с поддержкой Atmos начинается - сюрприз - всего от 20-30 тысяч. Возникает резонный вопрос - может ли сравниться по вычислительной мощности недорогой ресивер и очень дорогой процессор? Думаем, что нет…

Еще один важный момент заключается в том, что для правильного обсчета звукового поля в данном случае необходимо знать, где именно находится каждая акустическая система в кинотеатре, ибо плавные переходы в пространстве возможны только в том случае, если звук корректно распределяется между ними. Именно поэтому в коммерческом кинотеатре процессор CP850 может работать с массивами до 64 отдельных акустических систем, причем при его настройке и калибровке учитывается их расположение.

Dolby достаточно строго регламентирует расположение и ориентацию АС в домашних инсталляциях систем Atmos

Есть ли подобная система калибровки в  "домашних" устройствах Atmos? Насколько известно из текущих спецификаций "домашнего" Atmos, такой калибровки у недорогих ресиверов нет. Впрочем, нет ее и в весьма дорогих процессорах с поддержкой данного формата. Как же в таком случае можно говорить о получении дома полноценного звучания Atmos "как в кино"? Ответа на этот вопрос у нас пока нет, но учитывая то, что формат пока еще не обрел окончательные черты (например, многие недорогие ресиверы де-факто не получили программное обновление, которое “включит” поддержку Atmos и должны ее получить только к концу этого года), думаем что в последующих обновлениях прошивки Dolby может внести коррективы в процесс обработки звука и/или калибровки системы под конкретное расположение АС.

Акустические системы для 3D-звучания

Для применения в коммерческих кинотеатрах некоторые компании - производители профессионального оборудования разработали специальные версии акустических систем для верхних каналов. Они характеризуются высокими показателями звукового давления (и это очевидно, поскольку во многих кинозалах потолки довольно высокие) и расширенным вниз диапазоном рабочих частот (до 30-40 герц) благодаря применению драйверов НЧ диаметром 12 и даже 15 дюймов. Также применение такой акустики рекомендуется в боковых и в тыловых каналах - они должны воспроизводить НЧ не хуже, чем фронтальные АС, но с чуть меньшим звуковым давлением. Иначе для поддержки НЧ в тыловых и боковых каналах необходимо будет применять выделенные сабвуферы.

Dolby Atmos допускает использование специальных АС, работающих на отражение от потолка

В домашних инсталляциях 3D Audio систем используются традиционные громкоговорители для нижнего и среднего (в Auro-3D) слоев. Для верхнего (потолочного) слоя используется акустика специальной конструкции. Также в документации Dolby Atmos указывается возможность использования специальных акустических систем, работающих на отражение от потолка. Иными словами, эти колонки располагаются на фронтальных и тыловых громкоговорителях и излучают звук вверх под углом (благодаря специальной ориентации динамиков). Отражаясь от потолка, звук приходит к слушателю сверху, т.е. такая акустика призвана стать альтернативой потолочным громкоговорителям. Насколько удачной окажется эта альтернатива мы, вероятно, сможем оценить в ближайшее время.

Специальная АС для Dolby Atmos от компании KEF

АС от компании Triad для озвучивания двух звуковых «слоев» Dolby Atmos одновременно

Проблема совместимости форматов 3D Audio

Первая и самая главная проблема, как уже отмечено выше, — принципиальная разница в подходах к записи саундрека. Auro-3D использует традиционный метод поканального сведения и записи, Dolby – новое поколение «объектно-ориентированного» монтажа звука. Поэтому «переконвертировать» один формат в другой «просто так» — не получится.

Что касается построения домашних кинозалов, умеющих правильно работать и в Auro-3D, и в Dolby Atmos, то это, вероятно, наиболее сложный вопрос. И дело здесь даже не в процессорной части, ведь, к примеру, компании Datasat и Trinnov уже анонсировали будущие апгрейды своих домашних процессоров, которые обеспечат  поддержку и Auro-3D, и Dolby Atmos. Проблема совместимости заключается, прежде всего, в различных требованиях к установке акустических систем. В Dolby Atmos, как мы уже говорили, используется 2 «слоя» акустики, а в Auro-3D – три. Исходя из общих соображений, можно было бы предположить, что саундтрек, записанный в Dolby Atmos, в принципе, может быть воспроизведен через часть акустических систем, составляющих массив АС для воспроизведения Auro-3D, но вряд ли это будет корректно. Требования для расположения АС весьма жесткие у обоих форматов, а учитывая чувствительность к точному позиционированию для получения плавных переходов — это может стать головной болью для проектировщиков и инсталляторов домашних кинозалов.

Процессор Trinnov Altitude 32 будет поддерживать оба формата – и Auro-3D и Dolby Atmos

О поддержке обоих форматов 3D-звучания в своих процессорах заявил и Datasat

Тем не менее, несмотря на все те противоречия и нестыковки, на которые мы обратили внимание при описании Dolby Atmos, нужно признать, что этот формат, по нашему мнению, имеет больший потенциал, чем Auro-3D. Во-первых, «объектно-ориентированный» подход к записи однозначно более перспективен, чем традиционный «поканальный». Не стоит также забывать и о том, что Dolby – это безоговорочный лидер. Количество фильмов со звуком в Dolby Atmos в разы больше, чем фильмов с Auro-3D. Более того, ознакомившись со списком релизов со звуком Auro-3D, можно придти к выводу, что компания по какой-то причине очень большое внимание уделяет азиатскому рынку – слишком уж много в этом списке индийских и гонконгских фильмов, которые вряд ли будут смотреть европейцы и американцы — дорожки к этим фильмам доступны только на языке оригинала.

AV-процессор Steinway Lingdorf с поддержкой и Auro-3D, и Dolby Atmos

Конечно, на данный момент, Dolby Atmos выглядит немного сыровато, но ситуация меняется. Поддержка Dolby Atmos анонсирована в массовых моделях AV-ресиверов таких фирм, как Yamaha, Pioneer, Onkyo, Integra, Denon — то есть это фактически 100% охват рынка в начальном, самом массовом сегменте, что крайне благотворно сказывается на его популяризации. В более дорогом сегменте о поддержке Atmos заявили Trinnov, Datasat Digital, и Storm Audio – все эти компании имеют продукты и подразделения, работающие на коммерческом кинорынке, и их опыт может весьма благотворно сказаться на реализации Atmos для домашнего применения путем внедрения дополнительных алгоритмов обработки звука — например, Trinnov в своих процессорах использует уникальный трехмерный микрофон, который может помочь процессору точно определить место каждой АС в пространстве и использовать эти данные для дополнительной коррекции звукового поля.
 

Поддержка Dolby Atmos уже реализована в достаточно массовых AV-ресиверах таких компаний, как Yamaha и Denon

Заключение

Несмотря на то, что Auro-3D на сегодняшний день выглядит более предпочтительным в плане качества звучания, очень похоже, что Dolby Atmos все же выигрывает соревнование на домашнем рынке 3D-аудио. За Dolby – армия бюджетных ресиверов, доступных на рынке уже сейчас. Auro такими же успехами похвастаться не может, и в чем проблема - не ясно, то ли это слишком дорогая стоимость лицензии, то ли сложность в реализации. По крайней мере, самая доступная модель ресивера, производящегося компанией Storm Audio, имеет стоимость выше 10'000 долларов. Но и в более дорогом сегменте процессоров компания Dolby не отстает — де-факто все компании, которые объявили о поддержке Auro-3D, сейчас объявили и о поддержке Atmos (и наоборот).
Интересная ситуация складывается и с контентом для домашнего рынка - первый Blu-ray c дорожкой Atmos уже можно приобрести на американском Amazon, это Трансформеры 4: Эра Истребления. До конца же года Dolby анонсировала выход еще нескольких десятков новых и популярных старых фильмов. Данных о первом фильме на Blu-ray в формате Auro-3D у нас пока нет. Пока в Auro-3D записываются музыкальные диски – так называемые Auro-3D Pure Audio.
Резюмируя все вышесказанное, можно сказать, что нас ждет очень интересный 2015 год, в котором интриги может добавить и небезызвестная нам всем компания DTS, которая также разрабатывает формат 3D-звучания, в основе которого тоже лежит объектно-ориентированный подход — DTS MDA (Multi Dimensional Audio), причем он будет распространяться как открытая платформа, но это уже совсем другая история, к которой мы надеемся вернуться в будущем.
 

Текст: Олег Люгин