В окружении виртуального звука. Что такое трехмерный звук

Совсем недавно можно было наблюдать, как в мир коммерческих и домашних кинотеатров пришло стереокино, а сейчас на очереди уже стоит видео сверхвысокого разрешения 4K. От изображения не отстает и звук: в домашний кинотеатр пришло 3D Audio, полное звуковое окружение зрителя — не только в горизонтальной плоскости, но и в третьем измерении. В английском языке для этого применяется термин immersive, «погружающий».

Глас божий и другие аудиоканалы

Формат Auro-3D был представлен в мае 2006 года бельгийской компанией Galaxy Studios. Первым массовым фильмом, записанным в данном формате, стала лента Red Tails («Красные хвосты»), снятая в 2012 году Джорджем Лукасом. Принципиальное отличие Auro-3D от преобладавших на тот момент форматов Dolby Surround EX и DTS заключалось в том, что кроме традиционных каналов 7.1, расположенных в одной плоскости, разработчики предложили использовать третье измерение — то есть разместить акустические системы (АС) 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» — над головами слушателей, который символично назвали voice of god («глас божий»). Максимальное количество каналов (не стоит путать с количеством акустических систем) при этом достигло 13.1, то есть фактически стало в два раза больше, чем в применяемых тогда форматах 7.1 и 6.1. Внедрение верхних каналов позволило более точно передать ряд событий в звуковой дорожке фильма, таких как пролеты объектов над зрителями (шум вертолета или реактивного истребителя), атмосферные эффекты (завывание ветра, раскаты грома).

Если потолок расположен слишком низко, акустика будет слишком близко к зрителю. В этом случае Dolby рекомендует использовать специальные акустические системы, работающие «на отражение» от потолка — по утверждению компании, результат будет более качественным.

Объектный подход

Старейший игрок на рынке кинотеатрального звука, компания Dolby Laboratories, использует в своем новом формате Dolby Atmos два «слоя» акустических систем. Первый располагается вокруг слушателя по классической схеме, а второй на потолке — попарно слева и справа. Но самое главное — принципиально новый подход к микшированию саундтреков. Вместо привычного поканального сведения в студии используется метод «объектной» записи. Режиссер работает со звуковыми файлами, указывая место в трехмерном пространстве, откуда эти звуки должны воспроизводиться, когда и с какой громкостью. К примеру, если необходимо воспроизвести шум движущейся машины, то режиссер указывает время появления, уровень громкости, траекторию движения, место и время прекращения звучания «объекта».

Более того, из студии в кинозал звук попадает не в виде записанных дорожек, а как набор звуковых файлов. Эта информация обрабатывается процессором, который в реальном времени каждый раз просчитывает саундтрек фильма с учетом количества АС в зале, их типа и расположения. Благодаря точной калибровке нет привязки к какому-то «типовому» количеству каналов, и можно использовать в разных залах разное количество АС (каждый зал калибруется и настраивается индивидуально) — процессор сам просчитает, как и куда нужно отправить звук для получения оптимальной звуковой панорамы. Максимальное количество одновременно обрабатываемых звуковых «объектов» составляет 128, а количество одновременно поддерживаемых независимых АС — до 64.

Формат Dolby Atmos не привязан к конкретному количеству аудиоканалов. Звуковая картина формируется процессором в реальном времени из «объектов» и по «программе», составленной звукорежиссером фильма. При этом процессор учитывает точное расположение акустических систем, их тип и количество — все это заранее прописывается в настройках при калибровке каждого конкретного зала. Правда, как такой подход реализовать в домашнем кинотеатре, пока не совсем понятно.

Профессионалы и любители

Вслед за появлением в коммерческих кинозалах оба формата трехмерного звука начали завоевание домашнего рынка. Auro-3D стартовал чуть раньше, несколько производителей домашней электроники представили первые процессоры и ресивер с поддержкой формата еще в начале 2014 года. Dolby Laboratories не заставила себя долго ждать, и в середине сентября прошлого года представила весьма доступные решения на базе недорогих ресиверов. Кроме того, в начале 2015 года еще один крупный игрок, американская компания DTS, анонсировала свой формат трехмерного звучания — DTS: X (о котором известно пока только то, что он, как и Dolby Atmos, является объект-но-ориентированным и будет поддержан многими производителями бытовой электроники).

Между тем, коммерческое и домашнее кино в некоторых аспектах имеют серьезные отличия. Бобины с кинопленкой ушли в далекое прошлое, и в кинопрокате в настоящее время практически повсеместно используются цифровые копии фильмов. Саундтрек к фильму «выходит» из сервера в виде потока цифрового аудио с высоким битрейтом и практически без сжатия. Серверы, на которых хранятся фильмы, могут передавать до 16 цифровых каналов таких данных параллельно.

Самый популярный носитель для домашнего кино — Blu-ray диск. Как правило, он содержит саундтрек, записанный в одном из двух самых популярных форматов — DTS HD Master Audio или Dolby True HD. Встречаются и диски, записанные с использованием старых кодеков DTS и Dolby Digital со звуком 2.1 (лево-право и LFE). Если дорожка к фильму изначально была записана в студии в формате 5.1 или 7.1, перенести ее на диск довольно просто, отличие лишь в дополнительной компрессии данных, связанной с ограниченной емкостью цифрового носителя. А как же будут адаптироваться новые форматы Auro-3D и Dolby Atmos при переносе их из профессионального кино в домашний кинозал?

Путь домой

Для Auro-3D перенос будет практически «бесшовным». Если фильм изначально записан в студии в формате 13.1 или 11.1, ровно с таким же количеством каналов он и будет переноситься на диски Blu-ray. Для обратной совместимости в Auro-3D используется специальный алгоритм, который умеет «дописывать» верхние каналы в кодек DTS HD MA, официально поддерживающий максимум 7.1 каналов — например, в левый канал инкапсулируется информация для верхнего левого канала, в центральный — для верхнего центрального и т. д. Если в ресивере или процессоре есть поддержка декодирования кодека Auro-3D, то он «вынет» вложенную информацию и подаст ее на соответствующие каналы. Если нет — просто декодирует данные как обычную дорожку 7.1, пропустив «лишнюю» информацию. Таким образом, диск с фильмом в формате Auro-3D в любом случае будет корректно прочитан любым современным плеером и распознан любым из процессоров или ресиверов, поддерживающих DTS HD MA. А если процессор или ресивер обладает встроенным декодером Auro-3D, то на выходе можно получить саундтрек из 9.1, 11.1 или даже 13.1 каналов. Существует и возможность «апмиксинга» (upmixing) — процессор, умеющий работать с Auro-3D, может пересчитать даже обычную двухканальную стереозапись, скажем, в 13.1.

В Auro-3D используется трехслойное расположение акустических систем и более традиционный подход с многоканальной записью звука. Это обеспечивает отличную обратную совместимость стандарта с текущими форматами и переносимость на домашние системы.

Ситуация с Dolby Atmos в домашнем кинотеатре намного более сложная: процессор в реальном времени обсчитывает довольно большой поток данных и выдает звук на соответствующие акустические каналы (с учетом того, сколько их в конкретной инсталляции). На текущий момент спецификациями Dolby Atmos для домашнего применения предлагается использовать конфигурации АС от 5.1.2 до 7.1.4, где первая цифра — это количество «обычных» каналов: левый-центр-правый-боковые-тылы, вторая — это канал низкочастотных эффектов, а третья — так называемые «верхние» каналы (overhead). При этом единственный процессор для коммерческого применения (Dolby CP850) стоит более миллиона рублей, а стоимость домашних ресиверов с поддержкой Atmos начинается всего от 30−40 тысяч. Тем не менее даже для самых доступных по цене домашних ресиверов заявлены и декодирование, и поддержка «апмиксинга», хотя как именно это сделано, не совсем понятно.

Еще один не очень ясный момент заключается в том, что для правильного обсчета звукового поля необходимо знать точное местоположение всех акустических систем. В коммерческом кинотеатре этот вопрос решается калибровкой аппаратуры, а вот в домашних ресиверах, насколько известно, такой возможности не предусмотрено. Как в таком случае решается вопрос о получении дома полноценного звучания Atmos «как в кино», пока неясно. Правда, формат пока еще не обрел окончательные черты. Несколько производителей процессоров премиум-класса даже отложили выпуск обновлений с поддержкой Dolby Atmos из-за изменений в алгоритме обработки сигнала, вносимых, по их словам, разработчиками Dolby. Так что можно предположить, что в последующих обновлениях Dolby может внести коррективы в процесс обработки звука и/или калибровки системы под конкретное расположение акустических систем.

Вопросы совместимости

Поскольку Auro-3D использует традиционный метод поканального сведения, а Dolby и DTS — объектно-ориентированный монтаж звука, переконвертировать один формат в другой невозможно. Кроме того, построить домашний кинотеатр, умеющий правильно работать со всеми форматами, тоже непросто. Проблема совместимости заключается в различных требованиях к установке акустических систем. В Dolby Atmos используется два «слоя» акустики, а в Auro-3D — три. Можно было бы предположить, что саундтрек Dolby Atmos может быть воспроизведен через часть АС для проигрывания 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 проблемой для проектировщиков и инсталляторов домашних кинозалов (информации по расположению акустики DTS: X пока нет).

Перспективы

Несмотря на все неясности описания Dolby Atmos, нужно признать, что этот формат имеет больший потенциал, чем Auro-3D. Во‑первых, объектно-ориентированный подход к записи однозначно более перспективен, чем традиционный поканальный. Во вторых, поддержка Dolby Atmos в массовых моделях AV-ресиверов таких фирм, как Yamaha, Pioneer, Onkyo, Integra, Denon, доступна «в базе», в то время как лицензию на Auro3D придется покупать как опциональное программное обновление за $199, что ощутимо для бюджетных моделей.

В более дорогом сегменте процессоров для построения домашних кинозалов о поддержке всех форматов 3D Audio заявили и такие производители, как Trinnov Audio и Datasat Digital, работающие в том числе и на коммерческом кинорынке. Их опыт может весьма благотворно сказаться на реализации Dolby Atmos для домашнего кинотеатра: например, Trinnov для калибровки своих процессоров использует уникальный трехмерный микрофон, позволяющий точно определить место каждой АС в пространстве и применять эти данные для дополнительной коррекции звукового поля.

Редакция благодарит журнал avreport.ru за помощь в подготовке статьи.

По умолчанию Windows Sonic for Headphones отключена, но вы можете включить её для виртуального объемного звука. Эта опция доступна и на Xbox One.

Как включить Windows Sonic

Вы можете легко включить или отключить эту функцию с помощью значка звука в области уведомлений . Щелкните правой кнопкой мыши значок динамика, выберите пространственный звук и выберите Windows Sonic for Headphones , чтобы включить его. Выберите Выключить здесь же, чтобы отключить Windows Sonic.

Если Вы не видите здесь или на панели управления опции для включения пространственного звука, значит ваше звуковое устройство не поддерживает его. Например, эта опция будет недоступна при использовании встроенных динамиков ноутбука.

Вы также можете получить доступ к этой функции из Панели управления . Чтобы запустить его, перейдите на Панель управления → Оборудование и звук → Звук .

Дважды щелкните устройство воспроизведения, для которого требуется включить Windows Sonic , перейдите на вкладку Пространственный звук и выберите Windows Sonic for Headphones в раскрывающемся списке.

Вы также можете включить Dolby Atmos для наушников в том же выпадающем меню. Это аналогичная технология пространственного звука для наушников, но она использует технологию Dolby и требует покупки в приложения для разблокировки.

Вы также можете включить или отключить параметр на вкладке пространственный звук.

На консоли Xbox One этот параметр находится в меню Система → Настройки → Экран и звук → Аудиовыход . Выберите Windows Sonic для наушников под Headset audio.

Что такое пространственный звук

Это такие же данные, которые получает Dolby Atmos, поэтому Windows Sonic обеспечивает полную поддержку Dolby Atmos в последних версиях Windows 10. В сочетании с приемником и акустической системой с поддержкой Dolby Atmos, Вы будете слышать звуки, словно они исходят из трехмерного пространства – как по вертикали, так и по горизонтали – для улучшения эффекта объемного звучания .

Так, например, если звук идет сверху и справа, относительно вашей позиции в кино, телешоу или видеоигре, потолочный динамик на правой стороне будет издавать этот звук громче и раньше.

Приложение Dolby Access из магазина Windows поможет вам настроить звук домашнего кинотеатра Dolby Atmos на ПК с Windows 10.

Как работает пространственный звук в наушниках

Пространственные данные будут полезны только в том случае, если у вас есть система Dolby Atmos, которая действительно может их использовать. Даже если у вас есть традиционная система объемного звучания 7.1, вы просто получаете нормальный объемный звук с восемью каналами аудио – семь динамиков плюс сабвуфер.

Однако, эти позиционные данные могут обеспечивать пространственный звук в любой паре наушников. Вам просто нужно включить либо «Windows Sonic для наушников», либо «Dolby Atmos для наушников». Оба работают аналогично, но версия Dolby использует технологию Dolby и требует покупки приложения, в то время как Windows Sonic использует только технологию Microsoft и поставляется бесплатно с Windows 10 и Xbox One.

Когда Вы включаете одну из этих функций, ваш ПК с ОС Windows (или Xbox One) будет смешивать звук с использованием позиционных данных, обеспечивая виртуальный пространственный звук . Итак, если вы играете в игру, и звук идёт сверху вашего персонажа и справа, звук будет смешиваться до того, как он будет отправлен в ваши наушники, чтобы вы услышали этот звук как сверху, так и справа.

Эти функции пространственного звука работают только с приложениями, которые предоставляют пространственные данные для Windows.

Как насчет виртуального объемного звука 7.1

При включении Windows Sonic для наушников функция Включить виртуальный объемный звук 7.1 на панели управления звуками также будет включена. На консоли Xbox One эта функция называется Использовать виртуальный объемный звук .

При включенном 7.1-канальном объемном звуке Windows будет использовать 7.1-канальное объемное звучание в видеоиграх или фильмах, а также смешать их со стереозвуком с учетом положения предметов перед отправкой в ​​наушники, то есть объемный звук 5.1 также будет работать.

Чтобы правильно использовать эту функцию, вам необходимо настроить игру или видеоплеер для вывода объемного звука 7.1, даже если вы используете наушники. Ваши наушники будут функционировать как виртуальное устройство объемного звучания 7.1.

Но, в отличие от настоящего объемного звука , вы по-прежнему используете стандартную пару стереонаушников с двумя динамиками – по одному для каждого уха. Тем не менее, виртуальный объемный звук обеспечивает более качественное позиционирование звуковых сигналов, которые особенно полезны при игре на ПК или Xbox.

Функция виртуального объемного звука работает со всеми приложениями, обеспечивающими звук 7.1. Многие игры и фильмы, которые не обеспечивают пространственный звук, имеют поддержку объемного звука 7.1, поэтому это совместимо со многими другими приложениями.

Скрытый в глубине Windows 10 Windows Sonic — это современная технология для создания виртуального объёмного звука в играх и при просмотрах фильмов . Давайте разберемся как активировать эту функцию.

Обновление Creators принесло множество новых функций операционной системе Windows 10. Некоторые из этих новых функций получили много внимания и стали широко известны, но некоторые другие совсем не так популярны и до сих пор остаются в тени. Так обстоит дело с новой функцией формата Sonic For Headphone Spatial Sound , которая по сути является эмулятором объемного звука для наушников.

Новый формат пространственного звука в «Creators Update» в первую очередь предназначен для расширения возможностей звуковых возможностей с помощью HRTF (head related transfer function) , встроенных в Microsoft HoloLens. Эта технология отлично работает с любыми стереонаушниками хорошего качества.

Недавно я начал изучать эту новую функцию на своем компьютере, просматривая отличные фильмамы жанра Sci-Fi на Netflix. Я подключил свою беспроводную игровую гарнитуру Creative Sound Blaster Tactic3D Rage, включил функцию пространственного звука Windows Sonic для наушников, поднял громкость и был потрясен потрясающим звуком спецэффектов и музыки в фильмах, которые я смотрел.

Не пропустите:

Формат Windows Sonic Spatial Sound действительно отлично работает как с играми, так и с фильмами. И в некоторой степени это даже работает с вашей цифровой музыкой.

Что такое пространственный звук?

Dolby Atmos для наушников

В Windows 10 у вас есть выбор, какой алгоритм создания виртуального объёмного звука использовать:

• Dolby Atmos — платный вариант, нужно заплатить $14.99 за его использования;
• Windows Sonic — бесплатный вариант, технология разработана в Microsoft.

Какую из этих двух технологий выбрать — решаете только вы. Скажу лишь, что бесплатный вариант от Microsoft даёт очень хороший результат и огромной разницы между Windows Sonic и Dolby Atmos вы не услышите, хотя, повторю, решать вам.

Описание Windows Dev Center говорит, что функция Spatial Sound в Creators Update поддерживает Dolby Atmos для наушников. Чтобы эта функция активировалась вам нужно установить приложение Dolby Access, которое вы должны загрузить из Windows Store. Вы можете скачать его на 30 дней бесплатно, но для полноценного использования вам нужно купить право пользования за $14,99. Аудио и видео демонстрации, которые поставляются с пробным приложением Dolby Access, удивительны, я рекомендую вам послушать их собственными ушами.

Наушники для Sonic Spatial Sound

Почему я так настаиваю на том, чтобы наушники были хорошими? Всё просто — только хорошие наушники могут создать достаточно объёмную звуковую картину и обеспечить необходимый уровень детализации звука. Конечно, вы можете подключить к компьютеру абсолютно любые наушники, но в простых и дешевых моделях вы просто не услышите разницу, или звук для вас может стать даже хуже, чем был до этого.

Настройка Windows Sonic для наушников

Настройка звукового интерфейса Windows Sonic для наушников проста. Проверьте ваше версию Windows 10, у вас обязательно должно быть установлено глобальное обновление Creators Update.

Для начала подключите к компьютеру наушники. Если вы не подключаете наушники перед началом настройки, у вас не будет доступа функция Sonic Spatial Sound.

После подключения наушников щелкните правой кнопкой мыши на значок «Динамики» на панели задач. В контекстном меню выберите Пространственный звук (Нет), как показано на рисунке выше.

Когда вы выберете «Пространственный звук», вы увидите диалоговое окно «Свойства динамиков» с выбранной вкладкой «Пространственный звук», как показано на рисунке выше.

Чтобы продолжить, нажмите стрелку вниз и выберите Windows Sonic для наушников, как показано на рисунке выше.

Когда вы это сделаете, вы увидите, что флажок «Turn On 7.1 Virtual Surround Sound » установлен автоматически, как показано на рисунке выше. Этот параметр позволяет обеспечить надлежащую многоканальную обработку, так что звук, который вы услышите в гарнитуре, будет воспринимается как более объёмный и точный в позиционировании.

Проверка эффектов от включения функции Windows Sonic

Ну, а теперь самое интересное — проверка эффективности работы виртуального объёмного звука. Помните, чтобы функция Windows Sonic работала, ей нужен материал. Это значит, что если вы хотите получить объёмный звук при просмотре фильмов, убедитесь, что фильм имеет аудиодорожку 5.1 или 7.1. Если у фильма будет обычная стереодорожка 2.0 вы не получите заветного объёмного звука.

Тоже самое касается игр, если звуковой движок игры поддерживает вывод звука в формате 5.1 или 7.1, тогда у вас всё будет хорошо, но некоторые игры на это не способны, и поэтому функция Windows Sonic будет в них бесполезна. Но ради спокойствия могу сказать, что 95% современных игр прекрасно умеют отдавать звук в формате 5.1, так что включайте Windows Sonic и вперед — в бой!