Що таке Auro-3D або Тривимірний звук як він є

1. Історія
2. Від вуха до мозку
3. По каналах, по об'єктах
4. На кожному пристрої
5. Скільки потрібно колонок?
6. Для широкоформатних кінотеатрів і кіностудій

Зберегти і прочитати потім -

Термін «3D-звук» використовувався настільки часто в різній техніці, що зараз вже складно зрозуміти, що ж саме він означає. Це може бути і простий алгоритм розширення стерео, і, наприклад, бінауральна запис для навушників. Тому компанія Auro особливо підкреслює, що в її розумінні 3D-звук - це звук в трьох вимірах, коли схема розстановки колонок ведеться за трьома перпендикулярних осях (x, y, z), а запис і зведення робляться виходячи з такої розстановки системи. Про те, що діється всередині Auro-доріжок і чому бельгійська компанія вирішила відвоювати собі ринок у Dolby Atmos і DTS: X, і піде мова.

Історія

Все почалося з телефонного дзвінка в березні 2005 року. Німецький продюсер Том Хапке загорівся ідеєю зробити мікс в аудіоформаті 2 + 2 + 2, і запропонував зайнятися цим Вільфрід ван Балену (Wilfried Van Baelen), главі бельгійської студії Galaxy. Вільфрід спочатку поставився до ідеї скептично: ця конфігурація передбачала квадрофонічну схему з двома додатковими каналами, встановленими вище фронтальних, і здавалася виправданою в озвучці фільмів, але в чому ж виграє музика від двох додаткових фронтальних каналів, він не розумів. Ще не послухав класику в такому форматі.

Звук виявилася глибшою, прозоріше, об'ємніше, ніж в «площинний» конфігурації 5.1, і спонукав Вільфріда на експерименти. Так як альбом необхідно було записати в форматах 2 + 2 + 2, 5.1 і 2.0, він взяв за відправну точку схему 5.1 і додав до неї пару фронтальних каналів, однак після відчув дисбаланс: за фронтальну півсферу відповідали 6 каналів, в той час як за тилову - всього 2. Його рішення було простим - додати ще більше каналів, і так тили теж обзавелися додатковою парою спікерів, розташованих трохи вище. Конфігурація доросла до формату 9.1, але при цьому не втратила зворотної сумісності з форматом 5.1.

За словами Вільфріда, то, що він випробував, було порівняно з його першим знайомством з квадрофонічна звуком. Колонки дійсно зникли, з'явилося відчуття присутності на місці, де проводився запис.

Цей експеримент і поклав початок п'ятирічної історії розробки формату Auro 3D.

Від вуха до мозку

Вільфрід став вивчати принципи роботи слухового апарату, щоб зрозуміти, чому ж від додавання додаткового звукового вимірювання у нього настільки сильно змінилося сприйняття звуку і звідки виникло це відчуття занурення. У підсумку він дізнався, що таке всеосяжне враження створює дифузне поле за спиною.

Як відомо, при зведенні в стерео дуже часто використовується прийом переходу звуку з одного каналу в інший, що створює ілюзію переміщення джерела в горизонтальній площині. Вільфрід, продовжуючи експерименти, захотів домогтися схожого ефекту у вертикальній площині, але не досяг успіху. Спочатку він вважав, що проблема в обладнанні, але все виявилося цікавіше: він почув бажаний ефект, схиливши голову набік і підійшовши ближче до колонок.

Суть в тому, що діаграма спрямованості людського слуху більше тяжіє до горизонтальної площини, і оскільки у людей немає вуха на потилиці, вертикальну складову ми відповідним чином обробити не можемо. У локалізації звуку людині допомагає різниця в рівні сигналів, різниця в часі сприйняття сигналу лівим і правим вухом і відбиті сигнали. Насправді 90% звуків, які сприймає людське вухо - тривимірні відображення вихідного сигналу. І знаходяться на рівні голови колонки відтворюють саме ті сигнали, які згодом відбиваються від статі.

По каналах, по об'єктах

Формат Auro-3D, на відміну від конкуруючих Dolby Atmos і DTS: X, що не об'єктно-орієнтована, а поканально. Для досягнення «огортає звуку» до двох верствам колонок - класичного і другого, розташованому під кутом 30 градусів до горизонту - Вільфрід додав третій, встановлений прямо над слухачем. Цей третій шар акустики отримав назву «глас Бога» і додав третій вимір в звук - висоту. Якщо в стандартних кінотеатральних конфігураціях, навіть в Dolby Atmos і DTS: X, слухач оточений сферичним шаром звуку, то в Auro-3D його як би обволікає повноцінна півсфера.

У об'єктної технології звукозапису кожне джерело звуку прописується окремо, а в поканального звук розподіляється між різними каналами, а потім вже підсумовується разом в колонках. Наприклад, під час запису звуку жвавої проїжджої частини в об'єктно-орієнтованому форматі не вдасться виділити самі рухомі об'єкти - машини, велосипеди, людей - для подальшого використання, не можна буде отримати відбитий від цих об'єктів тривимірний звук, так само як і прямий. У поканального системі ця проблема вирішена шляхом спрощення, і саме тут на сцену виходить вертикальна складова.

Третій шар колонок в Auro 3D створює навколо слухача «вертикальне стереополе», причому при будь-якій схемі розташування акустики в Auro 3D. Сам по собі третій шар не допомагає в локалізації - він допомагає у відтворенні пролітають над головою вертольотів, зорельотів і погодних ефектів, але людський слух мало сприйнятливий до вступників безпосередньо зверху звукам, так і в цілому звідти, зі стелі, приходить мало звукової інформації. В цьому винна еволюція: так склалося, що найчастіше на зорі людства небезпека виходила приблизно з того ж рівня, на якому перебувала людина, а не зверху, і саме тому мозок посилено обробляв відбиті від землі звуки.

Формат Auro 3D навіть у скороченій конфігурації, з меншою кількістю аудіослоев, здатний відтворити вертикальне позиціонування джерел звуку, і тому прекрасно адаптується до самих різних приміщеннях і системам. Крім того, Auro 3D є єдиним форматом 3D-звуку на ринку, що підтримує процес мастерингу, заснований на змішуванні всіх каналів, чого не вміють формати об'єктної записи. Фактично Auro 3D - єдиний формат на ринку для музики в 3D. При цьому в століття стислих ФОМАТ - MP3, AAC і інших - Auro 3D має якість 24 біт / 96 кГц.

На кожному пристрої

Технологія Auro-3D Engine включає в себе декодер Auro-Codec і апміксер Auro-Matic. За допомогою цих двох алгоритмів і досягається універсальність системи. Декодер розпізнає і декодує нативний звук в форматі Auro-3D, в той час як апміксер використовує алгоритм підвищує розподілу звуку з моно, стерео, 5.1 і 7.1 в Auro-3D, при наявності, звичайно, необхідної кількості каналів. Тобто фільми, вже записані на Blu-ray або навіть DVD, і музику, змонтовану в стерео, можна буде оцінити в новому, максимально тривимірному форматі.

Традиційно технологія апмікса використовує зміни в еквалізациі спектра і додає алгоритми відображень. При розробці Auro-Matic інженери не хотіли чути зайвих ревербераций або фазових неточностей, але хотіли передати звук максимально близько до того, як його чув і задумував автор. І розробили алгоритми, пов'язані з HRTF (Head Related Transfer Function) - технологією, яка враховує, як людське вухо сприймає звуки в природних умовах. Володарі iPhone і iPad можуть оцінити роботу алгоритму, ознайомившись з додатком Beautifyer (на жаль, не доступний в Росії).

Свого часу Auro-Technologies зіткнулася з цікавою проблемою: розробники обладнання не прагнули впроваджувати технологію Auro-3D через те, що не було відповідного контенту, а творці контенту не використовували Auro-3D формат через те, що його нема на чому було відтворювати. Тому компанія вирішила самостійно випустити ресивер, що підтримує Auro-3D, і з часом за нею підтяглися й інші. Зараз крім лінійки продуктів від компанії StormAudio все більше і більше виробників впровадили Auro-3D в своє AV обладнання: серед них Denon, Marantz, Steinway Lyngdorf, Macintosh, Trinnov, Theta Digital, StormAudio, ATI і Datasat.

Інтерфейс налаштувань інсталяції Auro-3D в процесорі Trinnov Altitude 32

Крім домашніх і недомашніх кінотеатрів і аудіосистем Auro-3D зайняв місце і в автомобільній промисловості. Спільно з компанією Continental розробники створили в автомобілі унікальну вбудовану систему тривимірного звуку, і перші автомобілі, обладнані системою Auro-3D, побачать світ у 2017 році. Звуковий поле такого плану змінює атмосферу для водія, дозволяє йому розслабитися і відчути себе комфортніше, і навіть, на думку деяких, нібито розширюють простір салону. Як вважає Вільфрід, при прослуховуванні музики в 3D наш мозок менше напружується, ніж при обробці стереофонограм - звідси і додатковий комфорт.

Автомобіль Porsche Panamera з встановленою системою від Burmester, яка вміє працювати з Auro-3D-звуком

Зараз вже є близько 200 альбомів, записаних у форматі Auro 9.1, а зовсім небагато - в форматі 10.1, з використанням найвищого каналу. Область використання цього каналу досить специфічна - він потрібен для відтворення саме тих звуків, які лунають безпосередньо зверху, а в музиці розташованих над слухачем об'єктів зазвичай не буває. Навіть записи живих концертів не потребують «голосі Бога», тому як в концертних залах, як правило, менше відображень. Серед двох сотень альбомів у форматі 9.1 зустрічаються не тільки класичні композиції, але також і джаз, і рок, і популярні виконавці, і навіть танцювальна музика.

Також формат захопить і мобільні пристрої. У поєднанні з бінауральної технологією Auro-3D для мобільних пристроїв зможе створювати тривимірний імерсивні звук відразу в смартфоні і передавати його в навушники: система здатна як декодувати оригінальний Auro-3D контент, так і відтворити всю стереофонтеку, фільми та інші медіафайли в звуковому форматі Auro- 3D за допомогою апмікса.

Інтерфейс програми Wwise з опціями для роботи з Auro-3D-звуком

Окремо стоять відеоігри. Технологія Auro-3D дозволить створювати звукові ландшафти, які подарують гравцям зовсім інші відчуття. Компанія уклала партнерство з Audio-Kinetics і впровадила формат в програму Wwise для створення звуку для комп'ютерних ігор. Версія AuroWwise підтримує 3D-звук для інтерактивних засобів масової інформації та ігор, зберігаючи при цьому всі функціональні можливості. Першою грою в форматі Auro-3D стане Get Even, яка вийде навесні 2017 року. З колонками, правда, на думку Вільфріда, таке звучання все одно не зрівняється.

Скільки потрібно колонок?

Для домашніх кінотеатрів мінімальна рекомендована конфігурація - 9.1, оптимальне рішення - 11.1, а в особливо великих залах слід скористатися Auro 13.1. Місця необхідно стільки ж, скільки і для оптимального розміщення систем 5.1 і 7.1. Розробники протестували роботу Auro-3D в самих різних приміщеннях - з високою стелею, низькою стелею, в сухий і вологому середовищі, і зрозуміли, що система виявилася дійсно гнучкою.

Зараз вже з'явився новий формат AuroMax - це гібридний, канальний і об'єктно-орієнтований формат, який використовує конфігурацію від 20.1 до 26.1. Формат AuroMax - спільна розробка компаній Auro-Technologies, Barco і Iosono, і використовується в повноцінних кінотеатрах. У домашніх кінотеатрах, на думку розробників, необхідність в такій максимальній конфігурації немає, але слово замовника - закон. Правда, місця буде потрібно ще більше, ніж на 13.1-канальну версію.

На думку Вільфріда, навіть мільйон колонок не зможе відтворити навколишній світ натурально - наші вуха занадто розумні для того, щоб їх можна було так обдурити. Тому мета Auro-3D - не задіювати якомога більше каналів, а навпаки, домогтися максимально огортає звучання з найменшим числом динаміків. Тому й не варто намагатися вмістити в невеликому кінотеатрі 26.1-канальну конфігурацію - в ній просто не буде сенсу, ефект від додаткових каналів не перекриє витрачених на установку сил, нервів і грошей. Краще обійтися 11.1-канальної версією.

Для широкоформатних кінотеатрів і кіностудій

У 2011 році Вільфрід почав партнерство з бельгійським виробником відеоустаткування Barco. Ця фірма стала використовувати системи Auro-3D в своєму обладнанні для кінотеатрів, і в тому ж році вперше встановила систему Auro 11.1. Першим фільмом в такому форматі стала стрічка «Red Tails», знята Джорджем Лукасом. Зараз по всьому світу системами Auro 11.1 by Barco і AuroMax обладнано понад 550 кінотеатрів.

У Росії на сьогоднішній день таким звуком оснащені головний прем'єрний кінозал «Жовтень» і 27 кінотеатрів в Москві та інших містах. Устаткування Auro-3D вже встановлено в двох студіях - «Піфагор» і «Нева-Фільм». Всього понад 100 студій по всьому світу створюють і дублюють фільми в форматі Auro-11.1 by Barco.

Перш за все, формат гарний тим, що для студій і кінотеатрів обходиться дешевше. Офіційний сайт Auro-3D вказує такі плюси:
• Відсутність плати за ліцензію
• Мінімальний обсяг зусиль по поширенню
• Можливість використовувати створений контент в цьому форматі на системах Auro- 11.1 by Barco
• Зручний перехід від DCP до еквівалентного якості на Blu-ray
• Простота подальшого перетворення
• Можливість запису в форматі Auro-11.1 by Barco безпосередньо на знімальному майданчику
• Відсутність необхідності в додатковому мастерингу DCP і ключах
• Додаткові канали кодуються безпосередньо в майстер 5.1 (7.1)
• Повна сумісність з міксом в 5.1 (7.1)
• Не потрібно витрачати час на додаткову перезапис в іншому форматі
• Можливість використовувати функцію «up mix» для готових фільмів у форматі стерео, 5.1, 7.1 для відтворення в Auro-11.1 by Barco

Підготовлено за матеріалами журналу "Stereo & Video", квітень 2017. www.stereo.ru