王宇菲 传新科技

杜比实验室（Dolby）由Ray Dolby博士于1965年创建。他在美国设立的杜比实验室，先后发明了杜比降噪系统，杜比环绕声系统等多项技术，对电影音响和家庭音响产生了巨大的影响。杜比全景声（Dolby Atmos）是由杜比实验室研发，于2012年4月24日发布的全新影院音频平台。它突破了传统意义上5.1、7.1声道的概念，能够结合影片内容，呈现出动态的声音效果，更真实地营造出由远及近的音效；配合顶棚加设音箱，实现声场包围，展现更多声音细节，提升观众沉浸式体验的观影感受。

杜比全景声最初在影院得到应用，将影院的杜比5.1环绕声升级为杜比全景声。杜比全景声目前在全球已得到广泛的普及。有70多个国家已在影院安装了杜比全景声；很多世界著名的电影著名导演都在他们的电影中使用过杜比全景声； 2017年奥斯卡最佳音效奖影片《血战钢锯岭》，最佳动画长片奖《疯狂动物城》等影片均使用了杜比全景声技术；全球已有2700多块银幕已经或承诺安装杜比全景声，650多部影片宣布使用了杜比全景声，150多个混音工作室在使用杜比全景声。在国内，已有400多块银幕安装了杜比全景声，采用该技术制作的影片也已陆续上映。

时至今日，影院音效设计师仍不得不将独立音效混合到多个声道以便制作音轨。如果需要某一场景（例如，直升机起飞），则须将该音效分配给某一声道并与其他音效进行混合。虽然直升机可在不同声道中穿梭，但却无法飞临你的上空。你无法如同现实中一般听到直升机呼啸而过。

杜比全景声是首个基于音频对象而非声道的音频格式。借助杜比全景声，无论是直升机的声音、汽车鸣笛声还是孩子的叫喊声均可作为独立的音频对象而存在，且不受声道的限制。你可以将其置于任意位置或随意移动，包括头顶的任意区域。

基于对象的音频描述声音的方法与扬声器的设置/布局和位置无关，其空间位置的准确性、一致性和分辨率为声音设计师、混录师和导演提供了新的可能性。声音设计师、混录师和导演可专注于阐述故事本身，可在某一场景中将音效置于其本应自然出现的位置，而非被迫将其置于多个声道从而影响其艺术追求。不同的音效将在一个三维空间内移动，无论是在你的头顶还是身边飘过却总能相得益彰，同时借助视觉画面将你带入具备全新高度和真实度的场景。

杜比全景声技术不仅在影院得到了广泛应用，还可应用于广播电视的综艺节目、音乐节目、体育节目。无论是影院、家中还是途中，杜比全景声适用于任意回放环境。

杜比全景声其实早已进入我们的家庭，在市面上就能够买到杜比全景声编码的蓝光版电影、电视剧光盘。好莱坞最先发行杜比全景声编码的蓝光版电影光盘，后来很多电视剧，包括热播的美剧、英剧也采用了杜比全景声编码。还有很多机构自制的网剧、音乐会、演唱会、体育比赛和现场的综艺节目，都发行了杜比全景声编码的光盘。体育比赛是杜比全景声的一个最热门的应用，借助杜比全景声技术，在家庭观看时可如同身临其境般地体验到体育比赛现场自然逼真的的气氛。大家看VOD点播的时候，可以选择有杜比全景声标识的节目，感受杜比全景声带来的强大全新聆听体验。

杜比全景声进入家庭需要解决三个问题，一是怎么听？家庭如何才能收听杜比全景声；二是怎么播？广播电视工作者如何把杜比全景声的节目传到家庭；三是怎么做？传统的音频工艺制作流程加入杜比全景声制作后，我们的技术系统如何改变。

1 ）杜比全景声到家庭-怎么听？

图1 杜比全景声 一种全新的诠释声音的方法

图2 杜比全景声到家庭的终端接收

图2 展示的是杜比全景声到家庭的终端接收。最左边是接收流媒体推送节目的笔记本、机顶盒等家庭接收终端，由接收终端对杜比全景声解码后，再将解码后的音频信号送至家庭的AV功放。如果没有功放，可以通过笔记本接收杜比全景声，通过笔记本的内置解码芯片或者软件就可以实现一个虚拟的全景声效果。

杜比全景声还音具有很大的灵活性，最多可以支持34只扬声器，最少为2只扬声器。采用34只扬声器还音时，24个扬声器定位于地面的位置，10个扬声器定位于头顶的位置。全景声内容会自动分配到配置好的扬声器中，无论终端扬声器怎样设置，制作端只需要制作一个全景声版本。扬声器越多，意味着解析力越高，定位越精准。

节目内容与扬声器的数量不再相关，无论扬声器数量多少都能获得完美呈现。家庭影院在传统的5.1声道环绕声基础上，顶部增加2个声道就构成了5.1.2声道，顶部增加4个声道就构成了5.1.4声道。图3是家庭杜比全景声还音的扬声器布置图。

家庭用户可以独立安装头顶扬声器，在条件允许的情况下，对扬声器没有特殊要求，现有的全频带扬声器都可以用于头顶扬声器，对于天花板的声学反射条件不是很好的房间适用于这种方案。

图3 家庭杜比全景声还音的扬声器布置

图4 独立安装头顶扬声器案例

此外，家庭用户可以选用Dolby 授权的扬声器技术（Dolby Enabled Speakers），让消费者轻松跨入杜比全景声的世界。设备连接时，将Dolby enabled speaker 连接到支持杜比全景声的AVR后面独立的“HEIGHT”接口，可以得到不是虚拟的体验。头顶的声音从独立的HEIGHT输出，独立的顶部声像向上投射到具有良好反射的天花板上，家庭用户收听由天花板反射回来的音源。

杜比还可为移动产品提供支持杜比全景声技术的硬件和软件。例如，Dolby Audio X芯片用于移动硬件产品（手机、平板），已经集成应用于联想、乐视等诸多厂商的产品中；Dolby Audio for Mobile Application软件用于移动应用（Mobile APP），可以通过耳机欣赏并体验杜比全景声Dolby Atmos的效果。

小米电视已经内置杜比全景声的解码功能，华为笔记本的音频输出可支持杜比全景声的重放，很多厂家传统的AV功放也支持杜比全景声的技术。家庭用户用支持杜比全景声技术的设备，在家里就可以欣赏有杜比全景声标识的节目。

2 ）杜比全景声到家庭-怎么播？

广播电视媒体把杜比全景声的节目传到家庭，涉及电视广播中实现杜比全景声的几个关键技术：Spatial coding 空间编码技术、Dolby Digital Plus JOC（Joint Object Coding）和Dolby ED 2两种编码格式以及Object Metadata对象元数据。

Spatial coding空间编码可以对多达128声道的完整全景声混音进行处理，包括9.1声道的音床，118个对象音频（9.1bed，118个object），输出指定数量的object对象音频；经过空间编码处理之后的声音在渲染时，仍然能够获得与原始电影模板一样的效果。

对杜比5.1环绕立体声，我们采用的是Dolby E信源编码格式，后来升级到Dolby Digital信源编码格式，再后来是Dolby Digital Plus信源编码格式。到了杜比全景声时代，与Dolby E对应的信源编码格式是Dolby ED2，与Dolby Digital Plus对应的信源编码格式是Dolby Digital Plus JOC。

Dolby ED2编码在现有Dolby E 基础上设计，每个AES对携载8个声道，可以被现有Dolby E解码器解码。Dolby ED2采用20bit量化，现有支持Dolby E 直通的设备同样可以直通ED2；Dolby ED2与视频帧同步，加入Objet Audio Metadata（对象元数据），多个ED2音频可编组传输用于支持更多的音频，通常是2对ED2-16声道+Metadata 。Dolby ED2的帧结构见图5。

图5 Dolby ED2的帧结构

杜比全景声Dolby Digital Plus JOC编码则要在Dolby Digital Plus编码中附加JOC对象元数据，用于对音频对象的解码。

Object Metadata 对象元数据的主要用途是：描述基于对象的音频内容的组成部分；负责交付的元数据描述了怎样还原对象音频；描述每一个对象的属性（包括空间位置、媒体分类）。基于对象的音频元数据可以用在以下编码：Dolby Digital Plus、Dolby TrueHD、Dolby MAT、Dolby E、AC4。杜比全景声到家庭端的制作传输链路见图6。

图6中DD+JOC为Dolby Digital Plus JOC的缩写。杜比全景声的传输播出有传统的线性播出和VOD点播两种方式。

（1）传统的线性播出方式

①直接编码为DD+JOC；②ED2转码为DD+JOC；③使用实时编码器与视频封装为TS。

图7是传统线性播出方式数字音频传输流程框图。电视媒体转播车音频经PCM编码输出，经回传编码、播出编码后传输至家庭接收数字机顶盒。

（2）VOD点播方式

①直接编码为DD+JOC；②使用文件编码器与视频封装为MP4、TS等文件格式；③通过VOD服务器进行点播。

3 ）杜比全景声到家庭-怎么做？

图6 杜比全景声到家庭端的制作传输链路

图7 传统线性播出数字音频传输流程框图

电视媒体的音频技术人员制作杜比全景声需要相关的制作设备并制定相关的工作流程。图8是RMU渲染服务器，用于杜比全景声的渲染与母版编码，有Cinema影院版和Home家庭版。

图8 RMU 渲染服务器

图9 是杜比全景声的声像控制插件和监听软件工作界面。

图9 杜比全景声的声像控制插件和监听软件工作界面

杜比全景声现场直播流程见图10。

图10 杜比全景声现场直播流程

还有直播监听工具DP590，DP590的功能包括对象音频的渲染、杜比全景声的监听、下变换仿真监听、元数据写入；DP591杜比全景声编解码器，支持DD+JOC 和ED2编码，可以直接做 ED2 到DD+JOC 的转码；DP580参考解码器，可对外来的杜比全景声信号解码，对直播的杜比全景声信号进行质量监控。

对电视媒体制作杜比全景声的几点建议：

（1）在电视转播车、演播室、后期制作机房和质量控制环节要有一个好的杜比全景声的监听环境。

（2）要确保元数据端到端的完整链路。

（3）要确保链路上设备对编码格式音频的兼容性。不需要每一个相关设备都要支持编解码功能，但是需要能够对编辑音频做“透明传输”，确保加解嵌器/编解码器等设备对编码格式音频的兼容性。

（4）要有完备的质量监控系统，可以检查码流的正确性和混音的质量。

图11 中影数字制作基地杜比全景声案例

图12 上海立鼎影业杜比全景声案例

图13 CCTV中国电视剧制作中心杜比全景声制作系统案例

以下是我们做的一些杜比全景声的实际案例。杜比全景声已在世界大型体育赛事转播中得到应用。例如里约奥运会，杜比和奥运会转播公司合作，进行了赛事转播杜比全景声信号的传送。我们也和央视合作，做过欧洲杯4K超高清赛事电视转播的杜比全景声传输的实验。

杜比全景声内容已经可以在家庭中呈现。除了影视剧内容外，音乐、体育、综艺等节目采用杜比全景声制作也会使聆听体验有很大的提升；蓝光盘、OTT直播和OTT点播中都有杜比全景声内容的提供；播放终端对于杜比全景声的支持已经非常全面，包括家庭影院、Soundbar、电视机和移动终端。