宋 碩

(北京電影學(xué)院聲音學(xué)院,北京 100088)

從2004 年Iosono和NHK22.2 多聲道系統(tǒng)的提出,到2009 年Iosono 系統(tǒng)安裝于電影混錄棚,針對(duì)影院的沉浸式音頻系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn),Auro-3D、Imm Sound等制式逐漸走進(jìn)人們的視野。直到2012年6月,隨著影片 《勇敢傳說(shuō)》 (Brave)的上映,杜比實(shí)驗(yàn)室才發(fā)布了自己的沉浸式音頻制式——杜比全景聲Dolby Atmos。雖然發(fā)布時(shí)間較晚,但在短短幾年的時(shí)間內(nèi),成為了發(fā)展最為迅速的沉浸式音頻制式。大約在2018年,杜比實(shí)驗(yàn)室推出了針對(duì)藍(lán)光制作、電視廣播等應(yīng)用范疇的家庭版全景聲混錄棚認(rèn)證服務(wù)。

北京電影學(xué)院聲音學(xué)院于2017年建設(shè)了三間家庭版全景聲混錄棚,采用矩形7.1.4方式音箱布局,參照標(biāo)準(zhǔn)為杜比實(shí)驗(yàn)室家庭版全景聲建設(shè)的相關(guān)建議,如圖1 所示。為了畫(huà)面還放的尺寸相對(duì)更大,畫(huà)面的還放選擇了激光投影+透聲銀幕的方式。

圖1 杜比家庭版全景聲矩形音箱布局方式①

1 配套工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

筆者對(duì)于家庭版全景聲混錄棚工藝設(shè)計(jì)的定位,希望能夠接近聲音學(xué)院全景聲電影混錄棚的系統(tǒng),系統(tǒng)架構(gòu)相對(duì)一致,便于維護(hù),因此首先確定了控制臺(tái)配合音頻工作站的基本架構(gòu)。

1.1 音頻工作站

音頻工作站方面,根據(jù)聲音學(xué)院教學(xué)需要,配備了Avid Protools Ultimate 和Steinberg Nuendo兩種數(shù)字音頻工作站。在音頻工作站接口方面,選擇了DAD AX32音頻接口。選擇此接口的原因,主要是看中它的靈活性。AX32除了自身帶有Digilink接口,可與Avid Protools HDX 音頻工作站板卡直接連接使用外,其自身音頻矩陣處理能力極強(qiáng),可同時(shí)對(duì)上千路音頻信號(hào)進(jìn)行輸入、輸出處理,帶有8個(gè)擴(kuò)展槽位,并且擴(kuò)展卡種類(lèi)多。在家庭版全景聲混錄棚內(nèi)使用,如需要增加多臺(tái)還音工作站和錄音工作站同時(shí)工作,通過(guò)擴(kuò)展卡與音頻工作站聲卡直連即可。如系統(tǒng)中需臨時(shí)增加聲處理設(shè)備,也直接與AX32連接,在軟件內(nèi)進(jìn)行信號(hào)路由即可。

1.2 控制臺(tái)

控制臺(tái)型號(hào)選擇與全景聲電影混錄棚一致的Avid S6 M40,但縮小了臺(tái)面的規(guī)模,也定位為單工位工作模式。與電影混錄棚型號(hào)一致,可讓學(xué)生在預(yù)混階段提前接觸熟悉與終混階段相近的工作環(huán)境。此外,在系統(tǒng)維護(hù)方面,當(dāng)某些模塊出現(xiàn)故障可互相作為備件進(jìn)行補(bǔ)充。

監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)通過(guò)Eucon 協(xié)議控制DAD AX32 或DAD DX32音頻接口,實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的選擇、監(jiān)聽(tīng)控制等功能。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)時(shí),當(dāng)時(shí)DAD AX32還未推出現(xiàn)在的SPQ Speaker Processor選配卡,如果希望在每個(gè)監(jiān)聽(tīng)通路使用房間均衡進(jìn)行頻譜修正的話,使用BSS 公司的BLU-800 系列產(chǎn)品相對(duì)簡(jiǎn)單。BLU-800 系列也可選配相應(yīng)的配件,通過(guò)觸摸屏對(duì)監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Dim、Mute,以及每個(gè)監(jiān)聽(tīng)通路的Solo等功能,但是需要編寫(xiě)相應(yīng)程序,此外由于觸摸屏尺寸及分辨率的限制,需要進(jìn)行翻頁(yè)操作。而通過(guò)Eucon協(xié)議,從Avid S6 M40 Master模塊進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)控制的話,可將同樣功能映射到硬件按鈕,而且也基本避免了翻頁(yè)操作的情況。因此筆者選擇了通過(guò)Eucon協(xié)議進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)控制。

2 杜比實(shí)驗(yàn)室家庭版全景聲混錄棚編碼方式

2.1 Dolby Atmos Production Suite (DAPS)

杜比的DAPS 軟件是最先推出的編碼器軟件,只能裝在音頻工作站的主機(jī)里作為插件來(lái)使用,而且會(huì)和音頻工作站一起占用電腦CPU 進(jìn)行運(yùn)算處理。但是目前杜比實(shí)驗(yàn)室的DAPS 只支持蘋(píng)果系統(tǒng),而且只支持作為插件來(lái)使用,只能通過(guò)Dolby Audio Bridge或者發(fā)送/返回模式進(jìn)行音頻信號(hào)的路由。目前基于蘋(píng)果系統(tǒng)的Avid Protools Ultimate工作站安裝了此插件。

2.2 Dolby Atmos Mastering Suite (DAMS)

杜比DAMS編碼器為一臺(tái)獨(dú)立的硬件設(shè)備,具有物理的數(shù)字音頻輸入輸出端口,可支持128通路音頻輸入及128路音頻輸出,因此也就解決了不同平臺(tái)的支持問(wèn)題。由于是獨(dú)立的設(shè)備,所以它的運(yùn)算和處理不會(huì)和音頻工作站爭(zhēng)奪資源。此外,和DAPS軟件相比,目前DAMS軟件支持房間均衡功能,也支持音箱的陣列方式。

與杜比實(shí)驗(yàn)室之前的編碼器不同,它可由用戶自行搭建硬件設(shè)備,運(yùn)行杜比DAMS軟件。對(duì)于杜比全景聲家庭版編碼器DAMS的配置,杜比實(shí)驗(yàn)室給出了一些基于蘋(píng)果系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的推薦配置。

筆者出于實(shí)驗(yàn)測(cè)試的目的,自行搭建了一臺(tái)DAMS編碼器。筆者自行搭建的編碼器選擇基于PC 平臺(tái),因?yàn)樘O(píng)果系統(tǒng)除了目前最新的Mac Pro主機(jī)以外,其他型號(hào)的主機(jī)均不配置擴(kuò)展插槽用來(lái)安裝其他硬件板卡。而最新的Mac Pro主機(jī)價(jià)格較高,使用其他型號(hào)的主機(jī)勢(shì)必要搭配第三方廠家的硬件擴(kuò)展設(shè)備,系統(tǒng)連接方面略顯復(fù)雜,相關(guān)兼容性等也帶來(lái)一定的隱患。因此筆者選擇了PC 平臺(tái)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。筆者用于實(shí)際測(cè)試的PC 主機(jī)配置如下:惠 普Z(yǔ)8 G4 工 作 站,Inter (R)Xeon (R)Bronze 3106 CPU@1.70GHz,16GB 內(nèi)存,Windows 10 64位專業(yè)版操作系統(tǒng)。

DAMS原則上支持基于ASIO 的聲卡,杜比實(shí)驗(yàn)室給出基于PC系統(tǒng)的聲卡推薦配置有RME HDSPe MADI和Focusrite Dante PCI-e。筆者測(cè)試了其他幾款支持ASIO 的聲卡,有些聲卡與DAMS軟件存在兼容性問(wèn)題。筆者著重介紹兩款聲卡的測(cè)試結(jié)果:RME HDSPe MADI FX 和Audinate PCIe-R Dante。

杜比實(shí)驗(yàn)室推薦的RME HDSPe MADI在采樣頻率為44.1k Hz/48k Hz的情況下,MADI音頻通道數(shù)量為64路,在家庭版全景聲編碼器要實(shí)現(xiàn)最多128路輸入的情況下,必須要兩塊HDSPe MADI卡級(jí)聯(lián)使用,而且還需要配置TCO 選配卡來(lái)實(shí)現(xiàn)LTC時(shí)間碼輸入。HDSPe MADI FX 卡本身在采樣頻率為44.1k Hz/48k Hz的情況下最多可同時(shí)支持3組MADI數(shù)字音頻信號(hào),也就是192路音頻同時(shí)輸入、輸出,但是它不支持TCO 選配卡,但是在杜比DAMS 家庭版全景聲編碼器中,可以選擇由HDSPe MADI FX 的MIDI通道獲取由LTC 轉(zhuǎn)換成的MTC時(shí)間碼信號(hào)。經(jīng)過(guò)多次長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試,杜比DAMS 編碼器對(duì)HDSPe MADI FX 聲卡的兼容性不好,問(wèn)題主要為提示對(duì)于音頻的緩存錯(cuò)誤,而且會(huì)有斷音的現(xiàn)象,通過(guò)MIDI通道獲取MTC來(lái)跟隨音頻工作站進(jìn)行同步?jīng)]有問(wèn)題。

圖2 杜比實(shí)驗(yàn)室DAMS硬件渲染編解碼器推薦配置②

筆者測(cè)試的另一款聲卡,是基于Dante的網(wǎng)絡(luò)音頻聲卡,但不是杜比實(shí)驗(yàn)室推薦的型號(hào)。它和杜比實(shí)驗(yàn)室推薦的Focusrite Dante PCI-e聲卡一樣,在采樣頻率為44.1k Hz/48k Hz的情況下可以支持128路數(shù)字音頻同時(shí)輸入、輸出。由于總共只有128路數(shù)字音頻輸入,只能占用其中1路Object音頻通道用來(lái)傳輸LTC時(shí)間碼信號(hào)。在筆者用于測(cè)試的主機(jī)上,安裝Audinate PCIe-R Dante聲卡,使用杜比全景聲編碼軟件DAMS 時(shí)可正常進(jìn)行工作,對(duì)于CPU 的占用率與杜比推薦配置主機(jī)運(yùn)行DAMS軟件幾乎一致。經(jīng)超過(guò)1個(gè)月測(cè)試,未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

3 聲音學(xué)院家庭版全景聲混錄棚系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)整

聲音學(xué)院家庭版全景聲混錄棚系統(tǒng)架構(gòu)主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段的改變:

3.1 純軟件方式,工作站安裝DAPS編碼軟件

聲音學(xué)院家庭版全景聲混錄棚于2017年系統(tǒng)安裝完成,當(dāng)時(shí)進(jìn)行家庭版全景聲的編碼有兩種方式,一種為純軟件的DAPS方式,另一種為使用影院全景聲渲染編碼器RMU。由于影院全景聲編碼器RMU 為使用單位從杜比實(shí)驗(yàn)室借用方式,只有通過(guò)杜比實(shí)驗(yàn)室全景聲電影混錄棚認(rèn)證的混錄棚才配備,對(duì)于每個(gè)小型家庭版全景聲系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都使用影院版的RMU 不太現(xiàn)實(shí),因此,筆者在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇了系統(tǒng)架構(gòu)較為直觀、明了的方式,將系統(tǒng)分為順序的三大塊。如圖3 所示,圖中的Mac Pro安裝音頻工作站軟件、杜比DAPS軟件及DAD AX32音頻接口一起實(shí)際是一套完整的音頻工作站系統(tǒng);BSS BLU-DAN 為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻格式轉(zhuǎn)換設(shè)備,與BLU-160組成了揚(yáng)聲器管理系統(tǒng),主要負(fù)責(zé)修正音箱的頻率響應(yīng)曲線及音箱的延時(shí)調(diào)整;圖3中最右邊為按照7.1.4 制式排布的Meyersound Amie監(jiān)聽(tīng)音箱。系統(tǒng)這樣搭建的優(yōu)勢(shì)在于線路清晰,遇到技術(shù)問(wèn)題時(shí)便于排查。

圖3 聲音學(xué)院家庭版全景聲制作系統(tǒng)使用Dolby DAPS編解碼軟件方式

但其缺點(diǎn)也很明顯:杜比DAPS軟件只支持蘋(píng)果系統(tǒng),且為單機(jī)模式,不能用于系統(tǒng)中基于Windows系統(tǒng)的Steinberg Nuendo 音頻工作站,以及較復(fù)雜混錄工作中多臺(tái)還音工作站協(xié)同工作的場(chǎng)景。此外,它和音頻工作站軟件安裝于同一主機(jī)內(nèi),使用時(shí)會(huì)和音頻工作站軟件爭(zhēng)奪CPU 等資源。如果使用發(fā)送SEND/返回RETURN 模式進(jìn)行信號(hào)路由的話,還需要用到音頻工作站自身的延時(shí)補(bǔ)償功能(Delay Compensation)。但音頻工作站延時(shí)補(bǔ)償?shù)牧渴怯邢薅鹊?如果工程本身音床 (Bed)和對(duì)象(Object)數(shù)量較多,再加上使用插件較多的情況,可能會(huì)引起超過(guò)延時(shí)補(bǔ)償限度的問(wèn)題,在這種情況下只能通過(guò)減少插件數(shù)量來(lái)解決,沒(méi)有其他解決辦法。

3.2 系統(tǒng)中加入DAMS全景聲編解碼器,保證監(jiān)聽(tīng)控制功能,占用Object通道

家庭版全景聲混錄棚第二次系統(tǒng)調(diào)整,是在2018年末至2019年初杜比實(shí)驗(yàn)室推出DAMS軟件及給出相應(yīng)渲染器推薦配置后。筆者先進(jìn)行了前文提到的渲染編解碼器的搭建測(cè)試。測(cè)試完成后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。圖4中的白色部分表示與之前DAPS系統(tǒng)架構(gòu)相比增加的設(shè)備。除了硬件的DAMS編碼器外,在音頻工作站系統(tǒng)中增加了另外一臺(tái)接口DAD DX32,用來(lái)擴(kuò)展64通路音頻工作站輸入、輸出通道數(shù)量,以及64通路Dante網(wǎng)絡(luò)音頻數(shù)量 (系統(tǒng)搭建時(shí)DAD 還未推出后來(lái)的Digilink I/O 擴(kuò)展卡及128 通路Dante網(wǎng)絡(luò)音頻 擴(kuò) 展 卡)。 增 加 的 Avid SYNC HD 同步器用來(lái)輸出工作站內(nèi)部的LTC 時(shí)間碼。Video Devices PIX 270i原來(lái)在系統(tǒng)中作為外接的畫(huà)面還放硬盤(pán)錄像機(jī)使用,由于其自身接口配置齊全,此次調(diào)整中,還作為模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換器來(lái)使用,把來(lái)自SYNC HD 的LTC時(shí)間碼轉(zhuǎn)換為AES/EBU信號(hào),再由AX32轉(zhuǎn)換為Dante信號(hào)。

圖4 聲音學(xué)院家庭版全景聲制作系統(tǒng)使用Dolby DAMS編解碼器方式

此次系統(tǒng)調(diào)整,總體架構(gòu)相當(dāng)于將杜比DAMS編碼器作為獨(dú)立的外接設(shè)備 “插入”進(jìn)系統(tǒng),沒(méi)有改變整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際布局。音頻工作站依然可以通過(guò)Eucon協(xié)議具有監(jiān)聽(tīng)控制的功能。此外,可以讓系統(tǒng)中使用Yamaha AIC128D 作為聲卡的Nuendo音頻工作站,直接通過(guò)Dante網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào),也使用杜比DAMS渲染器進(jìn)行編碼工作。

在調(diào)整后的系統(tǒng)中,唯一的問(wèn)題在于監(jiān)聽(tīng)需要占用12路從DAD AX32輸出的網(wǎng)絡(luò)音頻通道,因此DAMS 實(shí)際音床(Bed)和對(duì)象 (Object)的輸入通道數(shù)量是116 個(gè)。從理論上來(lái)講,絕大多數(shù)的影片制作應(yīng)該是夠用的。但對(duì)于像杜比實(shí)驗(yàn)室測(cè)試工程文件,包括考慮到極端情況下杜比DAMS編碼器需要128通路輸入,所以筆者又進(jìn)行了第3次系統(tǒng)的調(diào)整。

3.3 系統(tǒng)中加入DAMS全景聲編解碼器,增加轉(zhuǎn)換器,保證監(jiān)聽(tīng)控制功能,不占用Object通道

第3次調(diào)整的方式,對(duì)比上一版方案增加了一臺(tái)Jetsen BAR300轉(zhuǎn)換器,用來(lái)將從DAD AX32輸出的64通路MADI數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為64通路Dante網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào)。因?yàn)榈?版方案的瓶頸在于,DAD AX32的Dante網(wǎng)絡(luò)音頻輸出信號(hào)總共只有64路,而整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)鏈路必須由Dante信號(hào)轉(zhuǎn)換為BLU-LINK,因此必然會(huì)占用12 個(gè)Dante信號(hào)通路。而DAD AX32具有很強(qiáng)的音頻信號(hào)輸入、輸出能力,可將從音頻工作站來(lái)的64 路音頻信號(hào)從AX32 的其他端口輸出,避開(kāi)其64路Dante信號(hào)輸出的限制。因此筆者選擇了AX32的MADI輸出端口,再使用BAR300將MADI 信號(hào)轉(zhuǎn)換為Dante 信號(hào)后,送入杜比DAMS編碼器。DAMS的12路輸出信號(hào)通過(guò)Dante再返回給AX32,經(jīng)過(guò)AX32的監(jiān)聽(tīng)控制功能進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)鏈路。

圖5 聲音學(xué)院家庭版全景聲制作系統(tǒng)使用Dolby DAMS編解碼軟件方式改進(jìn)后

經(jīng)過(guò)此次調(diào)整,可使DAMS編碼器具有127路音頻信號(hào)輸入能力(剩余1路作為L(zhǎng)TC時(shí)間碼信號(hào)輸入用來(lái)同步),而且系統(tǒng)中用Eucon協(xié)議進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)控制的功能正常使用。在正常制作不需要使用DAMS編碼器的情況下,可便捷切換音頻工作站輸出信號(hào)至監(jiān)聽(tīng)通路。

4 小結(jié)

聲音學(xué)院家庭版全景聲混錄棚的搭建經(jīng)過(guò)幾次系統(tǒng)調(diào)整,目前已趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。當(dāng)然,現(xiàn)在的系統(tǒng)架構(gòu)并非當(dāng)下“絕對(duì)優(yōu)化、簡(jiǎn)化”的方案,而是根據(jù)聲音學(xué)院當(dāng)時(shí)具有的設(shè)備及相關(guān)配置,進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)方案。隨著音頻設(shè)備的不斷升級(jí)和改進(jìn),前文提到DAD 公司后來(lái)推出了SPQ Speaker Processor卡、Digilink I/O 擴(kuò)展卡、128通路Dante網(wǎng)絡(luò)音頻擴(kuò)展卡以及Avid公司之后推出的MTRX Studio音頻接口等,都可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)的架構(gòu)。音頻技術(shù)的發(fā)展方向,是系統(tǒng)趨于簡(jiǎn)化,工藝更加合理,這樣才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。筆者希望通過(guò)這篇文章,介紹一些系統(tǒng)搭建的思路,以及考慮問(wèn)題的方法,起到拋磚引玉的作用。?

注釋

①圖片來(lái)源于杜比實(shí)驗(yàn)室國(guó)際有限公司2019年1月30日發(fā)布的 《杜比全景聲家庭版混錄棚認(rèn)證指南》第6頁(yè)。

②圖片來(lái)源于杜比實(shí)驗(yàn)室國(guó)際有限公司2020年10月7日發(fā)布的 《杜比全景聲渲染器V3.5版本 發(fā)布說(shuō)明》第28頁(yè)。