杜比全景聲Dolby Atmos和 DTS:X在技術上有什么區別?

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 都是基于對象的空間音頻格式,但它們在數學處理、編碼技術和揚聲器配置方面有所不同。無論哪種情況,它們都能提供 1930 年代一代人做夢也想不到的環繞聲。

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 代表了沉浸式音頻技術的前沿,為聽眾和觀眾提供遠遠超越傳統環繞聲格式的三維聲音體驗。與將音頻分配給固定聲道(例如左前或右后)的舊系統不同,Atmos 和 DTS:X 都遵循基于對象的音頻原理。這意味著每個聲音——無論是直升機、耳語還是腳步聲——都可以被視為一個獨立的對象,并放置在 3D 聲場中的任何位置。其結果是更高的精度、空間真實感和擴展的垂直維度,可實現頭頂效果,使電影場景和音樂表演更加包容和逼真。

雖然杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 的目標相似,但它們的實施和生態系統支持有所不同。杜比全景聲 (Dolby Atmos) 于 2012 年推出,在 Netflix 和 Disney+ 等流媒體平臺以及藍光版本和條形音箱的支持下,在商業影院和家庭娛樂領域獲得了更廣泛的采用。DTS:X 于 2015 年推出,是一種更靈活的替代方案,不需要特定的揚聲器布局,在設置和設計方面提供了更大的自由度。DTS:X 因其開放標準和與現有 DTS-HD Master Audio 揚聲器配置的兼容性而受到稱贊。然而,杜比全景聲 (Dolby Atmos) 在內容可用性和與設備的集成方面處于領先地位。了解這些格式如何處理和渲染音頻是欣賞其背后工程的關鍵,并且可以幫助消費者在選擇家庭影院設備或評估最新的沉浸式音頻體驗時做出明智的決定。

1. 編碼和壓縮

  • 杜比全景聲
  • 使用 Dolby TrueHD(無損)或 Dolby Digital Plus(有損)進行編碼。
  • 使用杜比數字 Plus 時,流媒體的比特率通常高達 768 kbps,藍光的比特率通常高達 1.5 Mbps。
  • 使用杜比 TrueHD,它可以在藍光上達到 18 Mbps。
  • 使用聯合對象編碼來減少數據冗余并優化空間精度。(有關聯合對象編碼的說明,請參閱注釋。
  • 使用 DTS-HD 主音頻(無損)或 DTS 核心(有損)進行編碼。
  • DTS-HD MA 支持高達 24.5 Mbps 的藍光比特率。
  • 使用自適應比特率編碼來有效管理基于對象的音頻。

2. 對象處理和揚聲器靈活性

  • 杜比全景聲
  • 支持多達 128 個對象,其中包含定義其在 3D 空間中的位置的元數據。
  • 在專業設置中,對象被分配給多達 64 個獨立揚聲器輸出。
  • 消費類應用至少需要 5.1.2 揚聲器布局。
  • DTS:X
  • 沒有嚴格的對象限制,但在消費者設置中通常與多達 32 個揚聲器輸出一起使用。
  • 不需要特定的揚聲器布局,可以適應不同的配置。
  • 使用神經映射動態定位聲音。(有關神經映射的解釋,請參閱注釋。

3. 說話人映射和處理

  • 杜比全景聲
  • 使用具有特定高度和環繞位置的固定揚聲器布局方法。
  • 執行基于矢量的平移,以跨揚聲器動態映射聲音對象。
  • 采用杜比環繞聲上混音器將非全景聲內容轉換為全景聲。
  • DTS:X
  • 使用自適應揚聲器重新映射來處理各種揚聲器配置。
  • 采用 DTS Neural:X Upmixer 來增強非 DTS:X 音頻。
  • 通常在揚聲器放置方面提供更大的靈活性。

4. 位深度和采樣率

  • 兩種格式都支持高達 24 位/96 kHz 的無損音頻,某些 DTS:X 軌道在特定應用中能夠達到 192 kHz。

5. 心理聲學和響度處理

  • 杜比全景聲 (Dolby Atmos) 應用響度歸一化和對話歸一化,以保持不同播放系統之間的一致性。
  • DTS: :X 允許在不影響混音其余部分的情況下調整對話級別。

總結

特征 杜比全景聲 DTS:X
編碼 杜比 TrueHD、杜比數字增強版 DTS-HD 主音頻、DTS 核心
最大比特率 18 Mbps (TrueHD)、1.5 Mbps (DD+) 24.5 Mbps
對象限制 128 個對象 沒有嚴格的限制
說話人映射 固定布局(例如,5.1.2、7.1.4) 靈活的映射
揚聲器輸出 最多 64 個(專業設置) 最多 32 個
上混 杜比環繞聲上混音器 DTS 神經:X

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 提供高度結構化的揚聲器放置和高效的編碼,而 DTS:X 則在揚聲器配置方面提供了更大的靈活性和潛在的更高比特率。

筆記:

DTS:X 神經映射是 DTS:X 生態系統中使用的一種空間音頻處理技術,用于動態調整基于對象的音頻以適應不同的揚聲器配置。它是 DTS:X 自適應揚聲器重新映射系統的一部分,即使用戶的揚聲器設置與參考布局不匹配,也能準確定位聲音對象。

DTS:X 神經映射的工作原理

  1. 揚聲器配置分析
  2. DTS:X 檢測可用揚聲器的數量、類型和物理排列。
  3. 與需要特定高度和環繞聲放置的杜比全景聲不同,DTS:X 可以使用任意揚聲器布局。
  4. 基于對象的處理
  5. DTS:X 神經映射不依賴固定通道,而是使用描述其在 3D 空間中的預期位置的元數據來處理音頻對象。
  6. 每個對象都有位置矢量,有助于確定其在聽眾揚聲器設置中的位置。
  7. 自適應重映射算法
  8. 如果揚聲器丟失或位置與參考布局不同,神經映射會智能地將聲音重新分配到附近的揚聲器。
  9. 該系統使用基于矢量的平移和心理聲學建模來保留混音的空間意圖。
  10. 高度虛擬化(如有必要)
  11. 如果缺少高度揚聲器,DTS:X 可以使用 HRTF(頭部相關傳遞函數)濾波器通過耳平揚聲器模擬頭頂效果。
  12. 這類似于杜比全景聲的虛擬高度處理,但通常更靈活。

與杜比全景聲 (Dolby Atmos) 揚聲器處理的主要區別

特征 DTS:X 神經映射 杜比全景聲
揚聲器布局 完全適應性強 固定的參考布局(例如,5.1.2、7.1.4)
對象處理 動態重新定位 使用預定義的揚聲器區域
揚聲器高度要求 自選 需要完全生效
虛擬化 使用 HRTF 解決缺失的高度通道 使用杜比高度虛擬化
上混兼容性 DTS Neural:X 可以增強非 DTS:X 內容 杜比環繞聲上混音器

DTS:X 神經映射的優勢

  • 更靈活的揚聲器放置(非常適合非標準房間設置)。
  • 與杜比全景聲 (Dolby Atmos) 相比,對不同家庭影院配置的適應性更好。
  • 無需專用高度揚聲器,讓更多用戶都能獲得身臨其境的聲音。
  • 改進了聲音對象的定位,即使缺少揚聲器也是如此。

這使得 DTS:X 神經映射對于標準杜比全景聲 (Dolby Atmos) 揚聲器布局(如 5.1.2 或 7.1.4)不可行的定制家庭影院安裝特別有用。

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 聯合對象編碼 (JOC) 是杜比全景聲 (Dolby Atmos) 通過杜比數字增強 (DD+) 傳輸時使用的一種有損音頻壓縮技術。它有效地將基于對象的音頻編碼為更帶寬友好的格式,用于流媒體和廣播,同時保持空間精度。

為什么要聯合對象編碼?

  • 杜比全景聲 (Dolby Atmos) 支持多達 128 個音頻對象,但單獨傳輸所有對象需要高帶寬。
  • 流媒體服務和杜比數字增強版 (DD+) 的比特率有限(流媒體通常為 384–768 kbps,藍光最高為 1.5 Mbps)。
  • JOC 將對象分組為“聯合編碼”信號,以減小數據大小,同時保持空間分辨率。

杜比全景聲 JOC 的工作原理

  1. 對象聚類和聯合編碼
  2. JOC 不是獨立編碼每個對象,而是根據相關對象的空間定位和頻率內容對其進行分組。
  3. 它應用了類似于 AAC(高級音頻編碼)中使用的感知編碼技術。
  4. 通道床編碼
  5. 群集對象被混合到基于通道的音頻床(通常為 5.1 或 7.1 通道)中。
  6. 對象元數據單獨編碼,以便在播放期間進行空間重建。
  7. 回放重建
  8. 在兼容杜比全景聲 (Dolby Atmos) 的設備上,編碼對象會使用元數據實時提取和重新定位。
  9. 如果設備不支持 Atmos,則回退到標準 5.1 或 7.1 播放。

比較:JOC 與無損杜比全景聲 (TrueHD)

特征 杜比全景聲 JOC (DD+) 杜比全景聲 TrueHD
壓縮類型 有損 無損
比特率 384–768 kbps(流媒體),高達 1.5 Mbps(藍光) 高達 18 Mbps
最大揚聲器通道數 7.1 + 對象元數據 多達 64 個分立通道
最佳用例 流媒體、廣播 藍光、高端家庭影院
對象處理 聯合編碼對象,在播放時重建 完全獨立的對象

聯合對象編碼的優點

  • 在低比特率網絡(例如 Netflix、Disney+)上啟用杜比全景聲 (Dolby Atmos)
  • 高效帶寬利用,同時保持基于對象的定位
  • 向后兼容 5.1/7.1 系統

局限性

  • 與 TrueHD Atmos 相比,空間精度較低
  • 由于聯合編碼而減少物體分離
  • 并非完全無損

JOC 允許杜比全景聲 (Dolby Atmos) 高效流式傳輸,而無需大量帶寬,但為了獲得最高保真度,杜比 TrueHD(無損全景聲)仍然是最佳選擇。

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 即將登陸您的家庭影院。

®杜比全景聲 (Dolby Atmos) 開始強勢進入音樂專輯,提供遠遠超越傳統立體聲的巨大、身臨其境的聲場。隨著越來越多的藝術家和流媒體平臺采用這種格式,很明顯 Atmos 在高保真音樂領域有著廣闊的未來。對于發燒友來說,這意味著將我們的系統擴展到高端雙聲道設置之外。采用具有七個或更多通道的家庭影院配置可能很快就會成為充分體驗電影和高端音樂錄音的必要條件。

Schola Cantorum,Tone Bianca Sparre Dahl,“圣母贊美詩”

挪威 2L (https://www.2l.no/) 有很多多聲道音樂專輯,包括杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS。他們幾年前就開始這樣做,我最喜歡的專輯是《圣母贊美詩》,音樂由本杰明·布里頓、弗朗西斯·普朗克、莫里斯·杜魯弗萊、埃里克·惠特克、莫滕·勞里森、馬丁·厄德高、凱爾·莫克·卡爾森、安東·布魯克納、謝爾蓋·拉赫瑪尼諾夫、阿爾沃·帕特、奧拉·杰洛、安德魯·史密斯和特隆德·克維爾諾創作。這張專輯在 56 年獲得格萊美提名th獎。它具有 DTS 5.0 多聲道聲音。一旦你聽到原生多聲道音樂,你就會被迷住。還有一些 7 聲道環繞的專輯。

截至 2025 年,出現了幾種新的音頻格式,支持 4 聲道(四聲道)音頻及更高版本,旨在增強身臨其境的聆聽體驗。以下是最顯著發展的概述:

1. 杜比 AC-4

杜比 AC-4 是一種下一代音頻格式,旨在跨各種平臺(包括廣播、流媒體和移動)提供高品質聲音。它支持傳統的基于聲道的音頻以及基于對象的音頻,允許靈活渲染到不同的揚聲器配置,包括 4 聲道設置。AC-4 提供了更高的壓縮效率,以大約是其前身杜比數字 Plus 的一半的比特率提供同等的音頻質量。

2. MPEG-H 3D 音頻

MPEG-H 3D Audio 由 ISO/IEC 運動圖像專家組開發,是一種多功能音頻編碼標準,支持基于通道、基于對象和高階 Ambisonics (HOA) 音頻。它可以容納多達 64 個揚聲器通道和 128 個編解碼器核心通道。MPEG-H 支持交互式和個性化的音頻體驗,允許聽眾調整對話級別和語言選擇等元素。它已經在韓國和巴西等國家用于超高清電視廣播。

3. Eclipsa 音頻 (IAMF)

Eclipsa Audio 由谷歌和三星于 2025 年推出,是一種基于沉浸式音頻模型和格式 (IAMF) 標準的開源空間音頻格式。Eclipsa Audio 旨在作為杜比全景聲 (Dolby Atmos) 等專有格式的免版稅替代品,支持沉浸式音頻體驗,包括 4 聲道配置。它可以精確控制聲音位置、強度和空間反射。三星 2025 款電視和條形音箱是首批支持這種格式的設備之一。

4. 索尼 360 現實音頻

索尼的 360 Reality Audio 是一種身臨其境的音樂體驗,它使用基于對象的空間音頻技術將單個聲音元素定位在 360 度聲場中。雖然不限于 4 聲道音頻,但它可以在各種揚聲器設置上渲染,包括四聲道配置。這種格式主要用于音樂流媒體服務,基于 MPEG-H 3D 音頻標準。

5. 通用音頻 Volt 4 和 Volt 476P

對于創作者和制作人來說,Universal Audio 擴展了其 Volt 系列,推出了 Volt 4 和 Volt 476P,這兩款產品均為 4 通道 USB-C 音頻接口。這些設備提供高分辨率音頻轉換(24 位/192 kHz),并具有可切換的老式麥克風前置放大器模式,為四聲道和其他多聲道格式的錄音和混音提供了靈活性。

這些新興格式和工具標志著更加身臨其境和可定制的音頻體驗的日益增長的趨勢,對 4 聲道配置的支持在各種平臺和設備上變得越來越容易獲得。

結論

隨著杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 繼續塑造電影音頻的格局,它們的影響力現在正在擴展到環繞聲音樂的世界。對于電影來說,這兩種格式都提供了令人驚嘆的真實感和立體感,使聲音設計師能夠創造比以往更加身臨其境的環境。杜比全景聲 (Dolby Atmos) 在影院、流媒體服務和家庭音頻系統中得到更廣泛的采用,引領潮流。其固定的元數據和基于通道和基于對象的方法允許精確控制空間放置。相比之下,DTS:X 憑借其開放式架構和揚聲器布局獨立性采取了更靈活的道路,這在各種家庭設置中更加寬容。這兩種格式都成功地將電影音頻提升到了傳統環繞聲之外,盡管杜比在內容可用性方面的勢頭使其在消費者可訪問性方面具有優勢。®®

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 進入音樂領域代表了沉浸式聆聽的新領域。Apple Music 和 Tidal 等平臺發布的早期 Atmos 音樂引起了人們的關注,展示了歌曲如何以高度和空間包圍聽眾,而不僅僅是從左到右的立體聲成像。DTS:X Music 雖然仍在興起,但通過其適應性強的渲染提供了類似的潛力。然而,采用率仍然有限,生產工作流程仍在不斷發展。隨著音樂行業探索這些格式,聽眾教育和高質量的混音對于他們的成功至關重要。最終,這兩種技術都在突破音頻真實感的界限——隨著內容的擴展,聽眾無論是在觀看大片還是在聽自己喜歡的專輯,都可以期待更豐富、更具空間吸引力的體驗。

引用

杜比實驗室官方網站,https://www.dolby.com/

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 技術白皮書,“杜比全景聲 (Dolby Atmos) 家庭版” (PDF)

杜比開發者門戶,https://developer.dolby.com/

AES(音頻工程學會)論文,https://www.aes.org/

SMPTE(電影電視工程師協會)論文,https://www.smpte.org/

“沉浸式聲音:雙耳和多聲道音頻的藝術與科學”——作者:Agnieszka Roginska 和 Paul Geluso

“數字音頻原理”——作者:Ken C. Pohlmann

AVSForum Dolby Atmos 討論, https://www.avsforum.com/

杜比全景聲 (Dolby Atmos) 編碼指南(藍光、流媒體、游戲)

杜比實驗室官方對杜比數字加 JOC、professionalsupport.dolby.com

杜比 AC-4:下一代娛樂服務的音頻傳輸,professional.dolby.com

使用聯合對象編碼的沉浸式音頻交付,secure.aes.org

通過聯合對象編碼 (JOC) 高效交付沉浸式體驗,sigport.org

使用杜比全景聲 (Dolby Atmos) 進行空間編碼,YouTube

DTS:X 官方概述,https://dts.com/dts-x/

“歡迎來到 DTS:X – 開放、沉浸式和靈活的基于對象的音頻即將進入影院和家庭”,https://dts.com/insights/welcome-to-dtsx-open-immersive-and-flexible-object-based-audio-coming-to-cinema-and-home/

“DTS:X 和 DTS:X Pro 有什么區別?”,https://www.trinnov.com/en/blog/posts/what-is-the-difference-between-dts-x-and-dts-x-pro/

“了解 DTS:X 和杜比全景聲 (Dolby Atmos) 音頻格式”,https://www.sony.ie/electronics/support/articles/00155680

“DTS:X:杜比全景聲 (Dolby Atmos) 的沉浸式音頻替代品解釋”,https://www.cnet.com/tech/home-entertainment/dts-x-the-dolby-atmos-alternative-explained/

AES 工程簡報:“3D 聲音渲染系統之間互換性研究”,https://secure.aes.org/forum/pubs/ebriefs/?elib=18693

GDC Technology 的 DTS:X 沉浸式音頻解決方案,https://www.gdc-tech.com/cinema-solutions/cinema-audio/dts-x-immersive-audio-solution/

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