Dolby Atmos, DTS: X, IAMF — что такое пространственный звук и как он рабо­тает

Пространственным звук называется, если можно отследить его источник в трех измерениях.

Например, заметить, как птичья трель в фильме перемещается из верхнего правого угла вниз и налево, а потом и вовсе за спину.

Чтобы магия пространственного аудио случилась, потребуется продвинутая аудиосистема и контент в определенном формате.

Я расскажу про все этапы этого пути: от теоретической части и отличий технологий друг от друга до обустройства комнаты и бюджета, который потребуется выделить на такой звук.

Пространственным звуком, или spatial audio по-английски, называют звуковую дорожку, которая имеет не только привычные обычной акустике каналы, но и объекты — источники звука с координатами в пространстве и возможностью перемещаться.

Важно не путать пространственный звук c просто «объемным», который по-английски называют surround sound. Это технологии двух разных поколений, которые различаются не только эффектом, но принципом создания и воспроизведения.

Объемный звук окружает слушателя в одной плоскости и не может реалистично передавать движение объектов по вертикали.

Для него требуются системы формата 5.1 или 7.1 — несколько динамиков спереди и сзади от зрителя плюс сабвуфер для создания мощного баса. На такой системе голоса персонажей в диалогах будут идти с разных сторон и можно будет определить, в какую примерно сторону улетел вертолет, промелькнувший на экране.

Аудиодорожку для фильмов в старых «объемных» форматах вроде Dolby Digital или DTS заранее нарезают на отдельные потоки для каждой из колонок. Например, когда в кадре слева направо проезжает экипаж, звук в левом канале угасает, а в правом нарастает, чтобы создать ощущение движения.

Поэтому на обычном телевизоре без дополнительных колонок кино обычно звучит плохо: баланс нарушается и либо речь слишком тихая, либо часть окружающих звуков или музыки куда-то пропадает.

Пространственный звук работает иначе. Это «умный» цифровой формат, в котором звуки в фильме обрабатываются и дорожками, и отдельными объектами. Поэтому в профессиональной среде пространственный звук порой называют объектно ориентированным — в противоположность традиционному дискретному.

Звукорежиссер создает на компьютере трехмерное пространство, в котором происходит сцена фильма, и размещает в нем людей, машины, звуки окружения. Все это упаковывается в контейнер  , а декодирующий процессор вашего компьютера, телевизора или проектора в кинозале «понимает», сколько у фильма каналов и как они расположены.

Исходя из этого процессор «расставляет» объекты по сцене максимально приближенно к тому, как их расположил звукорежиссер. При помощи хитрых алгоритмов система сама соотносит расстановку ваших динамиков с местом, откуда идет звук, и распределяет его между колонками оптимальным образом.

Пространственный звук вроде Dolby Atmos или DTS: X может работать и на динамиках телевизора, и на простой стереосистеме из двух колонок по бокам от экрана. Все звуки будут слышны корректно, но погружения вы не почувствуете.

Настоящий пространственный звук — это очень дорого и трудозатратно. Под него нужно оборудовать отдельную комнату, которую ни для чего другого использовать не выйдет.

Кинозал для истинного пространственного звука нужно очень дотошно проектировать:

1. Определить углы для изображения и всех источников звука.
2. Найти правильное положение для главного зрителя — такое, чтобы «доставали» все динамики.
3. Смонтировать звукоизоляцию по периметру помещения.
4. Акустически оформить зал — повесить на стены особые поглощающие и рассеивающие звук панели, которые обеспечивают акустический комфорт, высокую четкость и объем звуковых образов.

Это не говоря о десятках, а порой и сотнях метров акустического кабеля, стойках для электроники, усилителей и источников, системе охлаждения и вентиляции и тысяче более мелких нюансов. Поэтому превращение комнаты в кинозал лучше доверить профессиональным настройщикам.

Пространственный звук должен идти сверху, снизу, с боков, спереди и сзади. То есть для полноценного эффекта требуется минимум восемь, а лучше 12 колонок, расставленных по всей комнате.

Самая простая схема расстановки колонок — 5.1.2. Они распределены так:

1. Одна центральная колонка прямо под экраном.
2. По две колонки по бокам спереди и сзади.
3. Две колонки на потолке над экраном.
4. Один сабвуфер в любом месте комнаты для мощного баса.

Рекомендованная профессионалами схема состоит из 12 динамиков — к 5.1.2 добавляется еще две потолочные колонки сзади и две боковые на уровне головы зрителя где-то между экраном и диваном. Аудиорежиссеры сводят дорожки в фильмах именно под схему 7.1.4.

В серьезных частных кинозалах количество каналов может быть значительно выше, например 13.8.8, то есть 13 каналов окружающего звучания, восемь сабвуферов и восемь потолочных каналов. Все они, кроме сабвуферов, используются для воссоздания траектории бесшовного перемещения звуков-объектов именно так, как это задумал композитор или звукорежиссер.

Подробнее про разные схемы акустики и принцип работы колонок я рассказываю в отдельном тексте.

Дешевый и простой способ услышать пространственный звук — в наушниках. Всего два динамика, плотно прислоненные к ушам, могут создать полноценную и объемную звуковую сцену. Правда, с друзьями или даже вдвоем кино так смотреть не очень-то комфортно. Подробно о наушниках я расскажу в отдельном пункте.

В тексте я описываю пространственный звук на колонках, так как сложностей и особенностей с ним намного больше.

Технологией я называю стандарт сжатия  многоканального звука в фильме или игре. Выбор технологии важен, но не из-за разницы в звучании: она неразличима для большинства людей.

Дело в количестве контента: для одной из технологий он доступен только на дисках, а другую используют еще и на стримингах или цифровых магазинах вроде iTunes. Диски высокого качества в России доставать с каждым годом все труднее, поэтому более распространенные в цифровой дистрибуции стандарты я считаю предпочтительными.

Dolby Atmos — первая всемирно известная объектная система обработки звука, то есть когда его источники моделируются в программе, похожей на 3D-редактор, а не сводятся на пульте звукорежиссера. Впервые Atmos использовалась в мультфильме «Храбрая сердцем» 2012 года. Ценители звука восторженно приняли премьеру, и со временем технология перешла из кинозалов в домашние кинотеатры.

Сейчас Dolby Atmos доступна в большинстве телевизоров и даже на смартфонах. Разумеется, эти устройства не создают эффект объема своими крошечными динамиками. Имеется в виду, что они могут корректно взаимодействовать с продвинутой акустикой и воспроизводить фильмы со звуком в таком формате.

Самый важный козырь — количество и доступность контента. Фильмы и сериалы с дорожками Dolby Atmos встречаются даже на российских стримингах.

Самые требовательные энтузиасты ругают стандарт за низкий битрейт  — 768 Кбит/с. В теории из-за него звук получается не идеально чистым, на очень дорогой акустике можно расслышать артефакты сжатия. Но в «зону риска» здесь попадают только искушенные владельцы систем за десятки миллионов рублей.

DTS-X вышла в 2015 году, через три года после Atmos. Принцип работы у нее похожий.

Системы от DTS традиционно дружелюбнее к потребителю и по некоторым параметрам лучше. Скажем, битрейт DTS: X вдвое выше, чем у Atmos. С поддержкой «железом» тоже нет проблем, 90% современных телевизоров, AV-ресиверов и саундбаров поддерживают DTS: X.

Так же, как и в Dolby Atmos, в аудиосистеме для DTS: X может не быть потолочных колонок. Можно ограничиться парой задних, которые будут посылать часть звуков в потолок.

Одна из основных фишек технологии — контроль над расположением звуковых объектов в сцене. На практике это чаще всего делает речь в диалогах громче и четче.

Главный недостаток — услышать DTS: X можно только в фильмах на дисках Blu-Ray. А найти и достать нужный фильм может быть тяжело даже в США.

DTS Virtual:X. Псевдо-DTS: X, которая в теории воссоздает диапазон системы 7.1.4 на обычной 5.1. Но это не пространственная технология, а программная обработка звука, так что чудес от виртуальной версии ждать не стоит.

IAMF, Immersive Audio Model and Formats. Свежий стандарт от альянса Open Media, в который входят Apple, Google, Intel, Microsoft, Mozilla, Netflix, Nvidia и Samsung. Технологию представили в ноябре 2023 года, а к концу 2024 обещают реализовать ее в телевизорах и колонках Samsung.

Ни технических деталей, ни поддерживаемых стримингов для нового формата пока не анонсировали. По аналогии с кодировкой видео AV1, которую развивает тот же альянс, стоит ждать поддержку IAMF на Netflix и YouTube, а также в Amazon Prime Video, Disney Plus и Apple TV+. Но когда и в каком количестве появится подходящий контент — неизвестно.

В некотором смысле Open Media приближает пространственный звук к массовому потребителю. Судя по заявлениям, стандарт обещает высокое качество звука даже на базовой акустике и в сложных условиях вроде поточного воспроизведения при низкой скорости интернета.

Для имитации пространственного звука подойдет любой сертифицированный для Dolby или DTS саундбар или система колонок 5.1. Понять это можно по характеристикам устройства или значкам технологий. Часто они нанесены прямо на корпус.

Чаще всего аудиосистемы с приличной имитацией объема стоят 40—100 тысяч рублей.

«Настоящий» пространственный звук без компромиссов требует большого комплекта оборудования. Оно должно быть сертифицировано для Dolby Atmos, DTS: X или обеих экосистем одновременно:

1. Ресивер или процессор — «мозг» домашнего кинотеатра. Он объединяет все 12 и более колонок и распределяет между ними звуковые потоки. Также он нужен, чтобы подключить внешнюю акустику к телевизору или проектору.
2. Набор динамиков. Есть готовые наборы 5.1.2 с сертификацией Atmos и X, но можно просто купить 8—12 подходящих по характеристикам колонок и собрать систему из них.

Итого комплект акустики с усилителем по всем актуальным стандартам пространственного звука обойдется в 866 тысяч рублей. И это не считая телевизора или проектора с экраном и работ по установке и настройке оборудования. Самостоятельно в обычной гостиной за вечер такую систему не собрать.

Если хочется приблизиться к качественному пространственному звуку, но денег на полноценную 7.1.4-систему пока не хватает, начать можно и с 5.1. Полный комплект с теми же колонками, но в 5.1-схеме и с более простым ресивером обойдется примерно в 200 тысяч.

В музыкальной индустрии сложно придумать что-то радикально новое. Поэтому все стандарты пространственного звука в наушниках опираются на уже существующие технологии — Dolby Atmos или DTS: X — и добавляют к ним что-то свое.

Все существующие технологии объемного и пространственного звука перечислить не получится, их несколько десятков. В разделе коснусь основных.

Технология работы. Несмотря на меньшее количество динамиков — два против 12, — наушники вполне могут создавать реалистичный эффект объема и точно размещать источники звука в пространстве.

Это, конечно, не «настоящий» пространственный звук, а ловкая программная симуляция. Компьютер, смартфон или игровая приставка накладывают на двухканальный звук особые фильтры и эффекты, которые обманывают наше восприятие. Этот эффект называется HRTF, и открыли его еще в 1908 году.

Упрощенно это работает так: если сделать звук более глухим, добавить особый вид искажения и воспроизвести его с разной громкостью в левом и правом наушнике, то человеческий мозг безошибочно определит его как идущий сзади слева и сверху. А если наложить другой эффект, тот же звук будет «идти» спереди и немного правее центра. Хотя на самом деле наушники никуда не двигаются.

Наушники с поддержкой технологии. Воспроизведение Dolby Atmos доступно на любых наушниках — проводных, беспроводных, охватывающих и вставных. Индивидуальные особенности воспроизведения высоких, низких и средних частот у конкретной пары влияют на результат, но основная нагрузка ложится на программную обработку.

Обработка звука в Dolby Atmos предустановлена на игровых консолях Xbox и смартфонах от Samsung, Realme, Huawei, Tecno и других производителей. На компьютере с Windows 10 или 11 технологию можно включить при помощи бесплатного приложения — Dolby Access. Для передачи пространственного звука на колонки достаточно включить соответствующий режим. А вот для симуляции объема в наушниках придется оплатить лицензию.

Apple Spatial Audio задействует гироскоп и акселерометр, встроенные в фирменные наушники AirPods. Благодаря датчикам смартфон или Макбук не только симулирует расположение звуков в пространстве, но и вращает сцену относительно головы слушателя. То есть источники звука останутся на своих виртуальных местах, если вы отвернетесь.

Наиболее ярко этот эффект реализован в наушниках AirPods Pro или Max. Если включить альбом Билли Айлиш Happier Than Ever в сервисе Apple Music, можно почувствовать себя на живом выступлении. Все инструменты и голос вокалистки будут идти с разных позиций и придерживаться своих мест на «сцене».

THX Spatial Audio аналогична Spatial Audio от Apple, но доступна на топовых устройствах Sony и Razer. У других производителей технология тоже может встречаться, но платить за лицензию пока что готовы не все.

Технология поддерживает симуляцию схем вплоть до 7.1. В наушниках позиционирование звуков хорошо различимо, а вот на саундбарах скорее напоминает маркетинговую уловку.

При желании позиция слушателя калибруется в приложении для компьютера. Можно регулировать громкость каналов, а также настраивать отдельные пресеты для разных приложений, чтобы в CS2 лучше слышать топот оппонентов, а в VLC смотреть фильмы в лучшем качестве.

Расстановка колонок для Dolby Atmos и DTS: X идентична. Поэтому неважно, на какой экосистеме вы остановились, — следовать можно подробнейшим рекомендациям с сайта Dolby.

На них позиции и поворот колонок указаны вплоть до градуса — можно отмерять хоть транспортиром.

Габариты комнаты. Специалисты советуют разворачивать 5.1.2 в комнате с потолками не ниже 2,4 м, шириной не менее 3 м и длиной не менее 3,5 м.

Необычный способ подобрать размеры комнаты для кинозала — воспользоваться золотым сечением. Высота, ширина и длина ее должны относиться друг к другу как 1: 1,6: 2,56. В комнате таких размеров получится минимизировать наложение звуков друг на друга и преобладание одних частот над другими. Также рассчитать размеры комнаты можно с помощью профессионального калькулятора, который учитывает даже температуру в помещении.

Напольные и полочные колонки располагают на уровне ушей сидящего человека — спереди, сзади и, опционально, по бокам. Обычно расстояние до ушей должно быть не менее метра, а высота — 1,2 метра от пола.

Потолочные колонки должны находиться на высоте не менее 2,4 м.

Сабвуфер ставят на пол на расстоянии от стен и мебели. Качественная и мощная система «достанет» до вас басами и с другого конца комнаты.

В идеальном кинозале для пространственного звука сабвуферов должно быть два, четыре или восемь — спереди и сзади поровну. Делается это для того, чтобы с помощью настроек ресивера или процессора добиться ровного покрытия помещения низкими частотами и избежать отражения басовых волн.

Идеальная басовая волна должна однократно проходить через слушателя и не возвращаться к нему. В помещении же бас отражается от стен и волны встречаются в зале, формируя зоны подъема и провала. Задача заднего массива сабвуферов — поймать фронтальную волну и не дать ей отразиться.

Кино и сериалы. Контент с поддержкой Dolby Atmos ищите на Окко, Apple TV+, Amazon Prime Video, Netflix, Paramount+, Max и Disney+.

Внимательно следите за тем, в какую из версий подписки включен Dolby Atmos: обычно в базовых тарифах его нет. Дорожка высокого качества доступна не для всех сериалов и кино, ищите иконку Dolby Atmos в описании.

Также фильмы с Dolby Atmos доступны на Blu-Ray-дисках. Более того, звук у фильма с диска будет качественнее, так как там не такое агрессивное сжатие. С другой стороны, слепое тестирование показывает, что разница между двумя вариантами незаметна.

Еще смотреть фильмы с Atmos можно на игровых приставках от Microsoft — начиная с Xbox One технологию поддерживает Netflix, Vudu и Disney+.

В DTS: X найти контент гораздо сложнее: в основном он доступен на дисках, ни одного стриминга с его поддержкой пока нет.

На Disney+ есть несколько фильмов с поддержкой IMAX Enhanced Signature Sound — аналога технологии DTS. Но назвать это обилием контента все же нельзя.

Игры. Dolby Atmos поддерживают многие современные игры-блокбастеры. Вот примерный список, в него входят Baldur’s Gate 3, Hi-Fi Rush, The Last of Us Part I, Cyberpunk 2077. Однако разработчики небольших игр обычно экономят на создании сложных звуковых сцен и отчислениях за лицензию Dolby.

DTS: X имеет отдельное игровое ответвление для наушников, DTS Headphone: X, которое поддерживает небольшое количество игр и в целом работает идентично Dolby Atmos.

Музыка. Контент с поддержкой Dolby Atmos можно найти на Apple Music, Amazon Music и TIDAL HiFi. На сайте компании пишут, что в пространственном аудио доступны, например, треки BTS, Bad Bunny, ремастеры The Beatles и Queen, Бейонсе, Эда Ширана, Гарри Стайлза, Тейлор Свифт и The Weeknd.

Как и в случае с кино, DTS: X создавался не для стриминга, поэтому онлайн-аудиоконтента в этом формате найти не удастся.

Собрали аудиосистему, но пространственный звук не работает. Убедитесь, что пространственный звук поддерживается:

• телевизором;
• кабелем — нужен как минимум HDMI 2.0;
• ресивером — порой форматы оказываются капризными и аудио корректно воспроизводится только при подключении ресивера в eARC-выход на телевизоре;
• контентом — фильм взят с диска или включен на стриминге с поддержкой нужной технологии.

Аудио не сбалансировано, то есть из каких-то колонок звук громче, чем из других. Регулировать баланс динамиков проще всего через настройки ресивера — используя любые тесты громкости каналов. Включите ролик и крутите ручки в настройках, пока звук не сбалансируется.

Как правило, ресиверы среднего уровня уже имеют на борту систему автоматической калибровки звука Audissey — обращайте внимание на такие модели. В продвинутых ресиверах встречается система DIRAC — работу с ней лучше доверить профессионалам, но и возможностей там гораздо больше. Лучшие мировые частные кинозалы, как правило, оснащены «мозгом» Trinnov с максимальными возможностями по доводке звука.

Звук спотыкается и обрывается. Скорее всего, проблема в коммутации — кабелях или коннекторах. Проверьте провода, проложенные от колонок к ресиверу. Особенно в местах изгибов и там, где их могло что-то придавить.

Попробуйте отключать от системы по одной колонке и проверять, после какой проблема исчезнет.

1. Пространственный звук — тот, источник которого можно отследить в пространстве: спереди, сзади, сверху, снизу и по бокам от себя.
2. Комплект для воспроизведения такого звука на профессиональном уровне состоит из специального ресивера и минимум 12 колонок. Он обойдется больше чем в полмиллиона рублей.
3. Можно начать с качественной системы 5.1 — и со временем добавить к ней потолочные динамики.
4. Основных технологий пространственного аудио две — Dolby Atmos и DTS: X. В Dolby гораздо больше контента на стримингах, а у DTS более гибкие настройки — можно сделать речь персонажей в фильме громче.