OTOCZENI: DOLBY ATMOS i 360º REALITY AUDIO
Czyli coś o systemach surround i słuchawkach

⌈ Marzenie o tym, aby dźwięk nie był płaskim przedstawieniem rzutowanym przez głośniki przed nami istnieje odkąd istnieją urządzenia do jej reprodukcji, a nawet dłużej. Dopiero niedawno powszechną praktyką stało się publikowanie płyt jednocześnie w stereo i multichannel. I to nie tylko do odsłuchu przez kolumny, ale również przez słuchawki. I właśnie o dźwięku surround przez słuchawki jest poniższy tekst. ⌋

ARZENIE O TYM, ABY DŹWIĘK OTACZAŁ SŁUCHACZA jest częścią historii muzyki. Rozmieszczone w różnych miejscach kościoła części organów, umieszczane przez kompozytorów sekcje muzyków i śpiewaków w różnych miejscach sal koncertowych, zabiegi reżyserów spektakli muzycznych, a współcześnie również obecność kolumn głośnikowych wokół sal koncertowych – wszystko to miało przybliżyć do ideału, jakim było „zanurzenie” nas w dźwięku. Miało przenieść nas w inną rzeczywistość.

▌ SURROUND

TAK SIĘ JEDNAK SKŁADA, że przełom w tej dziedzinie przyniosło kino, medium o dziesiątki tysięcy lat młodsze od muzyki. Nazywany z angielska surround sound, a tłumaczony w polskiej prasie specjalistycznej jako „dźwięk wielokanałowy”, „dźwięk dookolny” i „dźwięk przestrzenny”, albo po prostu „dźwięk surround”, dodał do obrazu efekty specjalne, także te dochodzące do widzów zza ich głowy. Scena muzyczna musiała na swój czas czekać znacznie dłużej, bo do początku lat 70. Dźwięk kwadrofoniczny (ang. Quadrophonic) był systemem – ja byśmy dzisiaj powiedzieli – 4.0, czyli czterokanałowym, z dwoma dodatkowymi kolumnami za miejscem odsłuchowym.

⸜ Studio Dolby Atmos – Blackbird Studio w Nowym Jorku • foto Blackbird Studio

Pomysł ten nie wypalił, ponieważ konkurowało z sobą kilka niekompatybilnych systemów, niewielu klientów chciało mieć w domu cztery kolumny, a większość nagrań była nastawiona na efekty, a nie na muzykę. W kinie dźwięk dookólny zrobił jednak oszałamiającą karierę, i jak tylko było to możliwe, przeniesiono go w warunki domowe. Powstałe w ten sposób „kino domowe” z kinem miało wiele wspólnego, ale sprzedawało się dobrze. Dźwięk ewoluował w nim podobnie, jak w prawdziwym kinie, to jest zwiększając liczbę kanałów, przechodząc z zapisu analogowego na cyfrowy, ustalając schemat 5.1, poszerzony następnie do 7.1, jako „obowiązujący”.

Wszystko to, o czym piszę powyżej było logiczną konsekwencją dążenia do ustalenia solidnej „stereofonii”, rozumianej jako „sferyczny” dźwięk. Zmieniały się techniki, liczba kanałów itp., jednak jądro, to jest otoczenie słuchacza kolumnami, przez które puszcza się monofoniczne ścieżki, było niezmienne. Tęsknota za dźwiękiem surround dotknęła również tych którzy słuchali jej za pomocą słuchawek. Kwadrofoniczne modele okazały się jednak niepraktyczne i choć próby ponawiane były zadziwiająco często – nic z tego nie wyszło.

Odsłuch przez słuchawki miał już bowiem wypracowaną metodę przekazywania dźwięku „w sferze”, a przynajmniej w sposób dookólny – chodzi o dźwięk BINAURALNY (więcej o tej technice w artykule Binaural. 120 lat w królestwie słuchawek, HF № 140, 1 grudnia 2015, TUTAJ). W momencie, w którym smartfony przejęły funkcje odtwarzaczy muzycznych, a młodzi ludzie zaczęli masowo korzystać ze słuchawek wydawało się, że oto idą złote czasy dla dźwięku binauralnego. Tak się nie stało. Wydaje się, że trudności związane z rejestracją i obróbką tego typu sygnału odstręczyły od tego pomysłu głównych aktorów, czyli serwisy streamingowe.

Kiedy wydawało się, że z dźwięku „przestrzennego” za pomocą słuchawek nic już nie będzie, nadeszła kolejna wielka zmiana w kinie domowym, która w pewien sposób już zmieniła ten stan rzeczy. Mowa o DOLBY ATMOS. Jest to najnowszy system kodowania dźwięku firmy Dolby Laboratories, w którym do pięciu lub siedmiu (lub dziewięciu) kanałów ustawionych w planie poziomym, dodano kanały w planie pionowym. Pomysł sam w sobie nienowy. Już w roku 1970 swoją instalację dźwiękową Kugelauditorium zaprezentował Karl Stockhausen, a w roku 1973 pionier systemu Ambisonics, Michael Gerzon zasugerował praktyczne rozwiązanie problemu za pomocą czterech kanałów.

Ciekawe, ale sygnał informujący o wysokości danego źródła dźwięku był pomyślany i następnie rozwijany w kręgach związanych z odtwarzaniem muzyki. Dopiero w 1999 roku Tomlinson Holman zademonstrował system “10.2”, przeznaczony do kina, z dwoma przednimi kanałami z informacją o „wysokości”, czyli w osi ‘y’. W audio swoją szansę widział belgijski inżynier Wilfried van Baelen, który w 2005 roku opracował system znany jako 2+2+2, a z czasem rozwinął go do Auro3D, z którego korzysta dziś kilka firm, w tym 2L.

Nic nie może się jednak równać z mocą, z jaką postrzeganie „sferycznego” dźwięku wprowadził system Dolby Atmos. Jest to system inny niż niemal wszystkie poprzednie – za wyjątkiem Ambisonic. Opiera się on bowiem na „obiektach” a nie „kanałach” – to tzw. system object-based (wszystkie pozostałe są systemami typu channel-based). Chodzi o to, że o ile w pozostałych systemach każdy kanał ma osobną ścieżkę monofoniczną, z pogłosami stereo pomiędzy stereofonicznymi parami i opóźnieniami między frontem i tyłem, o tyle w Atmos wszystkie kanały są w jakiejś relacji z pozostałymi i można mówić o realnym umieszczaniu obiektu w przestrzeni.

▌ SŁUCHAWKI

WSZYSTKO TO, O CZYM POWIEDZIELIŚMY dotyczy odsłuchu przez kolumny. A co ze słuchawkami? Jeszcze w 2008 roku inżynier audio Joern Nettingsmeier w pracy zatytułowanej The Why and How of With Height Surround Sound pisał:

Słuchawkowe systemy binauralne mogą dostarczyć perfekcyjnie przekonywającą iluzję wysokości ze znakomitą jakością, ale systemy „head tracking” dla wymaganej trzeciej osi nie są jeszcze szeroko dostępne, a w dodatku do osiągnięcia perfekcyjnych rezultatów wymagane są indywidualne pomiary HRTF dla każdego słuchacza.

O ile dopasowanie dźwięku do indywidualnej budowy ucha (owo HRTF) wciąż jest nierozwiązanym problemem, o tyle systemy służące do odtwarzania muzyki przestrzennej, wraz z informacją o wysokości, są już dostępne i to właściwie dla każdego. „Game changerem” okazało się wprowadzenie plików Dolby Atmos do oferty przez serwis stremingowy Apple Music. 12 czerwca tego roku, na konferencji WWDC 2021 Apple ogłosiło program „spatial audio", a dyrektor firmy Eddy Cue powiedział, że to jak „przejście na obraz HD w telewizji”.

⸜ Tidal oferuje pliki Dolby Atmos już od ponad roku

O ile sam system znany był od lat, od lat dostępne są również systemy w rodzaju Dolby Surround, które z materiału stereofonicznego „tworzyły” przestrzenny, to tym razem jest inaczej. Oto bowiem z dobrodziejstw Dolby Atmos może korzystać każdy, kto ma smartfon. Nawet mój, już leciwy Samsung A41, po aktualizacji oprogramowania może takie pliki odtwarzać. Dostępne są one, dla przykładu, w serwisie Tidal –swoją decyzję ogłosił on już 2 lipca 2020 roku (więcej TUTAJ; dostęp: 24.09.2021).

Wprawdzie nowości Dolby Atmos nie wyświetlają się na głównym ekranie, ale w menu zaznaczono sobą zakładkę dla albumów zakodowanych w ten sposób. A jest ich naprawdę sporo i wybór jest szeroki, ponieważ pochodzą z dwóch głównych źródeł – Universal Music Group oraz Warner Music Group.

Rynek ten wydaje się na tyle atrakcyjny, że swoją ofertę przedstawiła również firma Sony, dysponująca katalogami, między innymi, Columbia Records. Jej inżynierowie opracowali system dookólny o nazwie 360º Reality Audio. Pliki zakodowane przestrzennie w tym formacie można znaleźć w serwisach Deezer, Tidal i nugs.net, jak i Amazon Music HD. Tidal ukazuje ją obok Dolby Atmos, w menu. W przeciwieństwie do tego ostatniego mówimy tu o klasycznym dźwięku surround, bez informacji o wysokości. Ale jest coś, czego konkurent nie ma.

⸜ Podobnie, jak w Dolby Atmos, tak i w 360º Reality Audio dźwięk dochodzi do nas w osi X-Y oraz Z • foto Sony

Pamiętacie państwo o problemach z HRTF? Head Related Transfer Function mówi o tym, w jaki sposób dźwięk jest zmieniany przez kształt naszych uszu i w ogóle głowy – każdy z nas inaczej go odbiera. Aby dźwięk przestrzenny w słuchawkach był jak najbardziej wiarygodny, sygnał powinien zostać zakodowany tak, aby idealnie zgadzały się wszystkie parametry. W praktyce to niemożliwe, dlatego kodując Dolby Amos robi się to uśredniając wiele pomiarów. Sony robi to nieco lepiej. Oferuje bowiem specjalną aplikację Headphones Connect, w której wykonujemy zdjęcie naszych uszu, a wprowadza do dekodera 360º Reality Audio poprawki, które dopasowują sygnał specjalnie dla nas (więcej TUTAJ; dostęp: 24.09.2021).

▌ DŹWIĘK

PŁYTY ZAKODOWANE W DOLBY ATMOS i 360º Reality Audio dostępne są w Tidalu już od dłuższego czasu i niemal od samego początku słucham wybranych przez siebie albumów. Na potrzeby tego tekstu przez tydzień słuchałem wyłącznie w ten sposób, korzystając z, już wspomnianego, smartfona Samsung z zewnętrznym przetwornikiem cyfrowo-analogowym ALO AUDIO PILOT, z aplikacją USB AUDIO PRO, przez słuchawki LIME EARS PNEΠMA.

⸜ System z którym dokonałem odsłuchu

Wnioski płynące z tych odsłuchów są niejednoznaczne, a moje wrażenia mieszane. Przejście z nagrań stereo do przestrzennych, niezależnie od tego, w którym systemie, wiąże się z całkowitą zmianą perspektywy – to naprawdę dookólny dźwięk, który nas otacza ze wszystkich stron. Dźwięk musi być głośniejszy, ponieważ sygnał tego typu ma niższą amplitudę, ale po wyregulowaniu go – przygotowałem playlistę z tymi samymi utworami w stereo i surround – wszystko wraca do normy.

Pierwszych kilka płyt słuchało mi się rewelacyjnie. – „To jest wreszcie to!”, myślałem. Po jakimś czasie odsłuch płyty w Dolby Atmos i 360º Reality Audio stawał się dla mnie coraz większym wyzwaniem. Rzecz w tym, że nie da się tej muzyki słuchać „w tle”, relaksując się. Jest w tym przekazie tak wiele bodźców, że jesteśmy wciąż na najwyższych obrotach. Jest zresztą coś jeszcze. Miksy tego typu zmieniają sposób odbioru muzyki, ponieważ są artystycznie kompletnie odmiennym wydarzeniem niż album stereo.

Nie ma już „sceny dźwiękowej”, nawet jeśli przez słuchawki to scena wyobrażona, a wiele dźwięków dookoła nas, z dość daleko umieszczonym wokalem. Nie znalazłem ani jednego albumu, który pokazywałby głos blisko mnie. Można oczywiście argumentować, że tak właśnie odbieramy przestrzeń podczas koncertów – i to jest prawda. Zresztą właśnie jak „koncertowe” odbierałem niemal wszystkie płyty. Ale jest też tak, że kiedy nie ma najważniejszego elementu wydarzenia na żywo, to jest obrazu, dźwięk musi być ukształtowany inaczej. W innym przypadku po prostu brakuje dużego fragmentu rzeczywistości.

▌ PODSUMOWANIE

SKOŃCZYŁO SIĘ NA TYM, że od czasu do czasu słucham albumów zakodowanych przestrzennie, ale na co dzień korzystam z plików stereo. Problemem jest też to, że niemal wszystkie pliki tego typu mają rozdzielczość 16 bitów i próbkowanie 44,1 kHz. Znalazłem tylko jeden plik w wysokiej rozdzielczości. Chodzi zapewne o to, że wymagają one dużej mocy obliczeniowej smartfona i dokładanie mu dodatkowych informacji może być kłopotliwe. Ale dla mnie kłopotliwe jest właśnie to, że pliki nie są plikami hi-res.

⸜ System mikrofonów firmy Zoom służących do rejestracji dźwięku przestrzennego • foto Zoom

Czy coś z tego będzie w dłuższej perspektywie? trudno w audio o wiarygodne „przepowiednie”, kilka razy się już pomyliłem. Jeśli jednak miałbym na coś stawiać, to powiedziałbym, że obydwa systemy zostaną z nami na dłużej, być może na stałe. Co chwilę czytam w prasie branżowej PRO o kolejnych studiach „immersive”, czyli wyposażanych w systemy Dolby Atmos i jest coraz więcej albumów muzycznych w ten sposób zakodowanych. Kluczem zaś jest powszechny dostęp do tego typu plików dzięki serwisom streamingowym.

Dla perfekcjonistycznego audio jest to raczej „skok w bok” niż postęp, cokolwiek by o tym nie mówili ludzie zaangażowani w dźwięk przestrzenny. Problemem jest rozdzielczość plików, już o tym mówiłem, ale też coś jeszcze. Choć wiele albumów jest miksowanych specjalnie w tym celu, to znakomita większość zostanie tylko „dostosowana” przez automatyczne systemy, korzystając ze stereofonicznych plików. A to oznacza, że raz się uda, a często raczej nie. Dlatego też witam dźwięk otaczający mnie przez słuchawki z zainteresowaniem, ale bez większych emocji. Dźwięk „immersive” wcale mnie nie pochłonął… ■

WOJCIECH PACUŁA
redaktor naczelny