杜比全景声Dolby Atmos是什么？杜比音效和天空声道深入解析

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杜比全景声Dolby Atmos到底是什么？你需要什么设备与环境才能体验杜比全景声？杜比（Dolby）声称：Dolby Atmos 是自「环绕声以来电影院音讯领域最重大的发展」。这项技术不仅改变了关于家庭剧院视听的商业市场，甚至也渐渐涵括到传统音乐欣赏领域。沐尔依照台湾现况与实务经验来作说明。

% j% C( ?/ L3 K4 L杜比全景声简单来说，就是从环绕音效进一步发展出立体环绕音效，也就是天空声道。从现实环境中，我们可以很容易理解，例如飞机呼啸而过的声音，如果是从前方发出，那根本无法符合现实经验。因此在天花板加入喇叭，并且正确地发出飞机飞翔、鸟叫声这些现实环境中应该是具有高度的声音，从而让声音更逼真。

不过谈到杜比全景声，事实上应该要从影音内容、设备、环境等层面来说明。我们先来了解什么是杜比全景声。

什么是杜比全景声（Dolby Atmos）？
杜比全景声出现已经历时十年，它是由美国杜比实验室（Dolby Laboratories Inc.）在2012年发表的环绕声音技术，这项技术将声音设计从2D提升到3D的形式。它在5.1和7.1环绕声设置上进行了扩展，增加了天空声道的环绕声效果，简单地说，就是从环绕音效变成立体环绕音效。这方面的历史演进可以看这部官方影片：
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) i- l0 S% r4 d# _3 S3 o5 L除了以往常见的前、中、后扬声器，杜比全景声在头顶也配有扬声器，能透过64 个独立扬声器产生声音内容，并同时传送多达128 个声道的声音资讯，相较于以往杜比5.1 或7.1 声道更为细致，尤其是更能模拟出飞机飞过头顶这类的空中音效；全景声技术不仅带给观众更佳的观影享受，也让电影混音师拥有更多设计与变化空间。
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从声道中释放声音
传统的环绕音轨必须将所有声音限制在典型家庭剧院的5.1 或7.1 声道中。例如，如果一个场景需要直升机起飞，则直升机飞起的声音必须，也只能分配给特定的声道并与其他声音混合在一起。虽然那架直升机在影像中是跨海峡移动，但它的声音并不能飞到你上方，只能从扬声器设置定义的少数预定位置听到，而不是您在现实生活中听到的那样。
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相比之下，杜比全景声（Dolby Atmos）将声音从声道中解放出来。它是第一种电影音频格式，其中声音作为单独的实体存在，称为音频物件（audio objects）。在杜比全景声（Dolby Atmos）中，任何声音——直升机、汽车在拐角处发出的刺耳声音、悦耳的鸟叫声——都可以作为独立的音频对象存在，不受声道限制。

它们可以精确地放置和移动到您房间的任何地方，包括头顶，在三维空间中在您上方和周围流动。更进一步的描述，如果直升机从后方空中飞越头顶，然后在眼前坠毁到地面，那么直升机的声音就能够从后方的喇叭移动到天花板喇叭，然后再前方的喇叭发声。
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使用杜比全景声（Dolby Atmos），有128 个音轨可以运用。其中10 个用于创建环绕音，而其余118 个用于各种音频物件，每个音频物件都包含元数据（metadata），让相容设备可以将之处理为正确的声音。这样的设计能够让基本的10 个环绕音满足5.1、7.1 声道，当遇上不支援Dolby Atmos 的设备时，仍然可以播放基本的音效，若设备支援Dolby Atmos，再让额外的Atmos 元数据将添加到混音中。

Dolby Atmos 的商业实践
4 m- B, v, g3 t0 z/ j3 d世界上第一部使用杜比全景声技术的电影是由皮克斯动画制作的《勇敢传说》；今日在台湾很多戏院配备有杜比全景声，而全景声的混音技术正是由音效大师杜笃之引进台湾，由他担任混音师、魏德圣导演的《KANO》，则是第一部以全景声制作的国片。
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「KANO」创下多项国片影史纪录，邀请到音效大师杜笃之亲自催生首部杜比全景声（Dolby Atmos）国片，耗时5个月创作完美成果。国外Dolby Digital公司还慎重派人来台进行技术上的交流
2019 年12 月，串流音乐服务Tidal（使用E-AC3）和亚马逊音乐采用了杜比全景声（Dolby Atmos for Music）格式的更新换代。
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森海塞尔Sennheiser 在拉斯维加斯举行的2019 年CES上推出了一款名为AMBEO soundbar的内置杜比全景声（Dolby Atmos）技术的全新条形音响，条形音响利用对房间反射特性来模拟5.1.4 音效。
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. O( o, i1 L0 ?6 U( _目前影音串流Netflix、Disney+、Vudu、Apple TV+、Amazon Prime Video 和HBO Max（仅适用于电影）等流媒体服务也提供支援杜比全景声的内容。

简化的杜比全景声
: M3 }. ~+ L7 H5 U) S# P+ [: P杜比全景声顶级电影院最多可以使用400 个扬声器，但是在家庭环境中，你不太可能拥有容纳这种系统的空间。因为杜比简化了数量，给了实质的建议：在系统中增加2 个或4 个吸顶扬声器，这将在原本主要落地式、书架式喇叭摆放在前置左/右扬声器（3.1或4.1 ）或左/右前置和后置/环绕声扬声器（5.1或7.1）之上，增加嵌入在天花板或是安装在墙壁上的喇叭，成为5.1.2 或是5.1.4、7.1.2 或7.1 .4。最简单的Dolby Atmos 设置是3.1.2，最专业的是24.1.10。
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# I" d" g( [% B8 \+ b, s" }6 ?由于带宽有限和处理能力不足，家庭剧院中的全景声运作与电影院不同。影音数据将会以空间编码（spatially-coded）方式，额外以子流（sub-stream）储存到Dolby TrueHD 或Dolby Digital Plus 中，或以元数据储存在Dolby MAT 2.0、LPCM 类格式中。当家庭剧院设备支援全景声，可以使用空间编码的对象物件子流来混合音频，进而传送正确的音讯到正确的扬声器中，实现杜比全景声。
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! k! l) j- Y' J9 B1 X家用杜比全景声
. W4 X& g. A# i# M$ k, B: h! V家用中完整的杜比全景声是如下图的建议配置，但不可否认的问题是，现实中的房间不见得能够一切符合图中的状况，除此之外的问题就是预算。如图的配置至少要10 颗以上的喇叭，这对于一般家庭来说，是相当昂贵的阵容。而真正的客厅多半是沙发靠墙，因此位于聆听者左右大约只能摆放在90 度的位置，也就是像7.1.4 图中的配置方式，但左后与右后方的喇叭则无空间放置。

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为了解决这些现实中的空间限制，因此安装了杜比全景声系统后，通常会对房间进行校准，从而使音响可以将声音和语音准确地从「放置」正确位置发出。而Atmos 系统中的天空声道，择可选用反射式、吊顶式等不同的喇叭发声。

当然如果不具备在天花板孔安装吸顶扬声器的条件也没有关系，因为有一种模拟的技术，Atmos 扬声器套件将向上发射的单体合并到其前置扬声器中，从而使声音从天花板反射回并指向您的聆听位置，以产生伪高音效果。 Pioneer 是在2014 年展示完整Atmos 扬声器组合S-73A 的公司之一，此后陆续有Klipsch、Focal、Jamo、Elac 等品牌加入。
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已经有环绕声扬声器的朋友可以选择独立的Atmos 喇叭，它们位于现有的左右前置或后置扬声器上方，例如Klipsch的R-26FA 和R-14SA。


杜比对于喇叭的摆置提供了说明的指南，但是英文版，有兴趣的朋友可以下载了解：
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% V1 L: v7 R: p杜比全音效房间设置指南
考虑到电影院式的安装对于大多数人来说不是实际的解决方案，因此制造商开发了切实可行，而且大部分家庭可负担得起的技术与机种。其中最重要的就是需要AV 扩大机能够解码Atmos 音轨。在过去的几年中，大多数进入市场的扩大机都支持这种格式，哪怕是入门级的设备。

; `. {) e1 ]2 r! W对于希望获得杜比全景声好处而又不想要为整个房间布线（或重新布线）的麻烦的人，或者对于空间较小或无法安装天花板的扬声器的人来说，还可以选择支援杜比全景声的Soundbar，台湾称为声霸（或称条形音箱），在大陆俗称回音壁。

  D) j/ o% w: E$ @尽管每个制造商在从单个设备播放杜比全景声声音时倾向于采取不同的方法，但启用杜比全景声的始终包括一组向上倾斜的控制器，以实现与天花板上反射的高度相同的声音。
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& W8 {; Y0 C3 I* p杜比全景声虚拟化音效
没有Atmos 扬声器设置或声霸，就没有Atmos 音效吗？杜比为了让技术更普及，因此设计即使缺少足够的喇叭，也能够「模拟」Atmos 体验，这就是模拟音效。
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这种技术简单来说就是将杜比全景声的成本和复杂性降低，以符合市场实际需要，这就是虚拟化杜比全景声声音。这种技术是利用心理学、声学等原理，将声音进行设计，然后透过音频晶片来处理这方面的指令，当声音经过晶片处理后，就能够模拟出很像立体环绕音效。只要有配备模拟音效的设备，即使喇叭只有一对，就能模仿杜比全景声的效果。

该技术的工作原理是，在将高音筛检程式混音到头顶音讯组件之前，先将其放到听众面前的扬声器上。杜比（Dolby）说，这些滤波器「模拟人耳赋予从头顶上方传来的声音的自然频谱提示……已特别注意均衡相关的滤波器，以使音讯的音质在聆听环境中的任何地方都保持自然」。支援多种输出配置。例如，使用2到7个声道来营造2个或4个头顶扬声器的感觉。

您拥有的扬声器越多，虚拟化的杜比全景声系统声音就越逼真，仅使用2 声道立体声配置，您甚至可以获得该技术的精妙音轨，这也是某些设备声称内置的扬声器能提供杜比全景声声音的原因。

4 w+ g3 G3 V4 Y4 T+ z虚拟化的杜比全景声系统与真实透过多颗喇叭营造的效果仍然有一定差距，但是如果预算有限、空间小，您也可以体验模拟杜比全景声声音的一些美妙效果。
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! L* l& V7 C- ], g! R支援杜比全景声的影片
* E/ A8 d5 f0 c$ ~: S# ~: j杜比全景声现在已经制作了许多电影，其中第一部是2012 年迪士尼‧皮克斯（Disney Pixar）的《勇敢传说Brave》。而且，越来越多的电影都也发布了Ultra HD 4K Blu-ray。好莱坞的所有主要制片厂现在都在支援该光碟（迪士尼是最后一个），例如《银翼杀手2049 Blade Runner 2049》、《罗马Roma》、《疯狂的麦克斯狂怒之路Mad Max: Fury Road》、 《艾丽塔：战斗天使Alita: Battle Angel》、《复仇者联盟4 Avengers: Endgame》。
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! ^9 F/ l+ M2 o- O* O杜比（Dolby）和奥迪（Odeon）也已在英国开设了第一家杜比影院。新命名的Odeon Luxe 莱斯特广场是第一个。它可容纳800 个座位的礼堂，其中包括不少于400 个Dolby Atmos 扬声器和Dolby Vision技术。价格最低每张票10 英镑左右，最好的座位甚至高达40 英镑。
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& ~. W) B5 C8 e9 r2 w7 ZOdeon Luxe：Odeon 在伯明翰推出的杜比影院，每个座位都是剧院里最好的！

5 h6 ^% t. Z) c- p+ w( F无所不在的Dolby Atmos
% o1 {5 ?/ F! z除了光碟外，在大多数主要的流媒体服务上都可以找到杜比全景声标题。即使电视支援此技术，例如Netflix、索尼的Bravia 系列的Android 电视、苹果4K电视和微软的Xbox One X、三星4K 电视（2017或更高版本）。
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Apple TV +提供的大多数标题（包括大多数Apple 原始作品）都支援Dolby Atmos。而且，Apple TV商店在任何地方都提供最大数量的Atmos影音资源。
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* a& d- o8 i) n- r3 u7 H. z6 y只要你拥有必要的影音设备，迪士尼串流媒体服务就可以在Atmos 中播放大量电影，包括《星球大战》的所有影片。除电影外，直播体育节目（主要是橄榄球）的广播还提供给BT 顶级Total Entertainment 套装或Sky Q 的订户，以及许多PC 和主机游戏，包括Gears of War 4，Battlefield 1和Shadow of the Tomb Raider等等都支持。

2 T) c- o! H! w杜比全景声手机
$ s/ s6 Y4 T0 A$ ?% x+ e杜比全景声可通过连接的耳机在例如Amazon Kindle Fire HDX 8.9（和两个联想型号）之类的平板电脑上工作，尽管它不会像声霸或环绕声系统那样令人身临其境。

平板电脑上的Atmos透过「双耳耳机渲染」和「基于物件的音讯」工作。双耳耳机渲染通过与热量有关的传递函数（HRTF）通过耳机产生环绕声。为了解释这是如何工作的，杜比举了一个汽车鸣喇叭的例子，如果向右鸣喇叭，则右耳会发出完整的声音，而左耳会发出较弱的声音，因为声音必须绕着头部传播。大脑会识别出差异，并告诉你向右看汽车是否在你附近。
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杜比（Dolby）颠倒了这一过程，从耳机中的单个扬声器创建虚拟环绕声，从而产生了声音来自你周围的声音。 「基于物件的音讯」是杜比全景声的基础。场景中的每种声音都有说明应该在扬声器配置中放置的位置的信息，杜比声称将这两种技术结合在一起，可以在移动平台上创建虚拟的环绕声体验。

至于相容的智慧手机，三星Galaxy S20，S10 +，S10和Note 9具有杜比全景声处理功能，可提供更宽广的声音体验。华为P20，P20 Pro和P30，Sony Xperia 1和OnePlus 7 Pro和8 Pro、Phone 11 和11 Pro 都支持杜比全景声。
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杜比全景声（ Dolby Atmos ）音乐
0 Q( N7 p, m  z2 ~: @- }杜比全景声不仅仅限于电影配乐，还越来越多地考虑到音乐。该格式可能是为电影中的环绕声而设计的，但同样进入了音乐界。自2015年下半年，带有Atmos 的第一张Blue-ray Audio 光碟问世以来，杜比全景声混合音乐就已经出现在光碟上，但大部分都以数位流的形式传输。
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杜比（Dolby）与环球音乐集团（Universal Music Group）在2019年达成合作伙伴关系，旨在完成数千首在杜比全景声中转化的歌曲，这些歌曲来自嘻哈、流行、摇滚、爵士和古典音乐等众多流派的艺术家。杜比全景声（Dolby Atmos Music）本质上是一种使用杜比全景声技术对歌曲进行混音的方式，并且在Tidal 和Amazon Music HD上可以找到越来越多的曲目。
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$ p* W  |) s5 b  [2 N% X3 p. W! J, }9 J德国唱片公司Mindmap 发布了由Fritz Hilpert 混合在Atmos（在Tidal 中可用）中的特殊沉浸式音讯编辑，后者被2017 年格莱美奖提名为「最佳3D环绕声专辑」。这款电子灵魂音乐汇集了国际知名电子音乐艺术家，例如位于柏林的电子二重奏Booka Shade。你可以在Dolby 的网站上查看这些版本的完整列表。
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6 p( l: C( d" [" Z- I伦敦的某个夜店甚至还配备了带有60 个扬声器的22 声道杜比全景声系统。现在，DJ拥有可以从面板上提升屋顶的工具，可以制作Atmos混音并进行即时编辑，以便轨道的某些元素可以在房间中移动。

杜比全景声（ Dolby Atmos ）的未来
那么，我们还想去哪里看Atmos？虚拟实境似乎是杜比比较关注的领域。在上述Atmos Height 虚拟化技术的支援下，该公司正在设计工具，以虚拟的体验提供Atmos音轨。

( T, e: H% Y- n& d) Q: b( N3 F毫无疑问，全面支援Atmos 和Vision 的杜比影院技术将越来越多。现在低阶和高阶的AV扩大机几乎都支持全景声，也有越来越多的喇叭组合或声霸可供选择。