הקדמה
חברת Dolby הוקמה ב- 1933 בעקבות רעיון טכני מבריק בתחום השמע המאפשר להפחית רעש במערכות הקלטה אבל ללא פגיעה בתוכן המושמע. החברה ממשיכה לפתח ולממש רעיונות חדשים בתחום השמע והגדירה במשך השנים פרוטוקולים למערכות שמע היקפיות הכוללות ערוצי רמקולים מרובים המפוזרים באולם הקולנוע. אין ספק שפיתוחים אלו העצימו משמעותית את חווית הצפייה בסרטים, בעיקר בסרטי פעולה.
חברת Dolby היא לא החברה היחידה שמפתחת ציוד שמע מתקדם למערכות קולנוע. אחת החברות שצועדת כמעט במקביל לחברת Dolby בקידום מערכות השמע היא חברת DTS. גם חברה זו יצאה עם פורמט הזהה ברעיונו כמו הפורמט של Dolby Atmos והשם שניתן לו – DTS:X.
מטרת המאמר להבהיר מה המיוחד בפורמטים החדשים, מה ההבדלים בין Dolby Atmos לבין DTS:X וכיצד לממש בבית מערכת חדשנית זו.
האוזן, המוח, הרמקול והמיקום
בדרך כלל צליל המגיע לראש נקלט בשתי האוזניים. אבל, אם הצליל בוקע מרמקול ימין, אוזן ימין תזהה (תשמע) את הצליל בשבריר שנייה לפני שהוא יגיע לאוזן שמאל. התרגום של המוח מאד ברור – מקור הצליל הוא בצד ימין.
גם עוצמת הצליל שמגיעה לאוזן ימין חזקה יותר מעוצמת הצליל שמגיעה לאוזן שמאל, מה שמחזק למוח את המסקנה שהצליל מקורו בצד ימין.
היכולת של האוזן לזהות הפרשי זמנים זעיר כשהצליל נקלט בשתי האוזניים, מאפשר למוח לזהות את הכיוון של מקור האות במרחב הסובב אותנו.
במערכת צליל היקפי בסיסי של חמישה ערוצים, המאזין מוקף בחמישה רמקולים. הצליל שבוקע מהרמקולים אופף את המאזין ומערכת השמע מצליחה ל"רמות" את המוח שיזהה כיוון של כל מקור צליל בהיקף החדר.
בהנחה שהמאזין נמצא מול הרמקולים הקדמיים במרחק שווה, אם צליל חצוצרה בוקע מהרמקול המרכזי (Center), אוזן ימין ואוזן שמאל יקלטו את צליל החצוצרה באותו זמן וגם באותה עוצמה, המוח יתרגם את המידע והמסקנה שלו תהיה שהצליל מגיע מהאזור המרכזי – מלפנים.
אם צליל החצוצרה ינותק מהרמקול המרכזי ולחילופין יושמע גם ברמקול ימין וגם ברמקול שמאל בזמן ועוצמה שווים, יתרחש במוח תהליך זהה. שתי האוזניים יקבלו צליל זהה והמוח יחשוב שצליל החצוצרה מגיע בדיוק מהמרכז.
נוסיף צליל של מערכת תופים. אם צליל רמקול ימין יוגבר יחסית לרמקול שמאל ויגיע לאוזן ימין לפני שהוא מגיע לאוזן שמאל, התחושה תהיה שמיקום מערכת התופים לא ממש במרכז אלא יותר ימינה.
הרמקולים האחוריים מתנהגים כמו הקדמיים. למעשה אם צליל האופנוע ישמע מהרמקול הימני הקדמי ומהימני האחורי, המוח יתרגם את הצלילים כאילו האופנוע ממוקם בצד ימין, בין הרמקול האחורי לקדמי.
מהנדס הקול מגדיר בכל זמן נתון לכל מקור צליל אילו רמקולים ישמיעו אותו ובאיזו עוצמה. השיטה מאפשרת להגדיר לכל מקור צליל את מיקומו במרחב אולם הקולנוע. אם תוך כדי הקרנת הסרט עוצמת הצלילים משתנה בין ערוצי הרמקולים ויוצרת תחושה שמקור הצליל נע בכיוון ובמהירות שתוכננה לו.
מה חסר בקידוד הערוצים בשיטה המקובלת?
הצליל יכול להיות ממוקם רק במישור האופקי – לאורך האולם ולרוחבו.
מיקרופון המקליט כלי נגינה כשהם פיזית ממוקמים אחד מעל השני, בפועל ישמעו כולם כנמצאים באותה נקודה במרחב.
אם הרמקולים האחוריים ממוקמים גבוה, כמטר שמונים מהקרקע, קולו של מטוס חולף ישמע נכון כמגיע מחלקו העליון של החלל, אבל גם מכונית נוסעת תשמע ברמקולים האחוריים כנוסעת בגובה. כך גם המוזיקה. לעומתם, צליל הבוקע מהרמקולים הקדמיים תמיד ישמע בגובה המסך, גם בקולנוע וגם בבית.
מה שחסר למערכת הצליל ההיקפי הקלאסי הוא הנפח. חסר המימד השלישי, האפשרות למקם כל מקור צליל לאורך האולם, לרוחבו וגם לגובהו.
מערכות Dolby Atmos וגם DTS:X פותחו כדי להוסיף לקידוד השמע מידע שהיה חסר עד עכשיו – היכולת להגדיר צליל בכל חלל אולם הקולנוע ובהתאם, בסלון הביתי.
כדי להשיג אפשרות זאת יש צורך ברמקולים המקיפים את המאזין. רמקולים לאורך ולרוחב האולם וגם לגובהו. בסטנדרטים החדשים של Dolby Atmos ו DTS:X נדרשת תוספת של ערוצי רמקולים בחלקו העליון של האולם. במילים אחרות, באולם הקולנוע, פרט לרמקולים בצידי האולם יש תוספת של ערוצי רמקולים בתקרת האולם.
בבית הקולנוע התוספת די נכבדת.
להבדיל, בבית כמות הרמקולים שיש להוסיף די צנועה. תוספת של 2 או 4 ערוצים בתקרת החדר מספקת. החדר במקרה הזה יראה כך:
השאיפה של יוצרי הפורמט החדש היא לתת תחושה למאזין שהוא נמצא מתחת לכיפה המלאה במקורות צליל.
הרסיברים החדשים הכוללים את הפורמטים החדשים של Dolby ו- DTS מאפשרים לקבל צליל היקפי מלא גם עם 2 רמקולים המותקנים בתקרה.
חברת Dolby הבינה שבבית ממוצע, שדרוג המערכת ע"י הוספת רמקולי תקרה לא תמיד אפשרית/ נוחה. הדבר גורם באופן טבעי לקושי ומכאן לחוסר רצון לשדרוג המערכת. לשם כך החברה חשבה על אפשרות להפעיל שני ערוצי תקרה כשבפועל הם לא מותקנים בתקרה. החברה תכננה רמקולים המונחים על הרמקולים הקדמיים ומקרינים את הצליל לכיוון התקרה.
הרסיבר חייב לדעת ששני ערוצי התקרה הם למעשה אפקט של צליל חוזר ובהתאם להפעיל את תוכנת עיבוד האות המתאימה.
אפשר להסתפק בשני רמקולי תקרה וירטואליים, כאלה המונחים מעל הרמקולים הקדמיים, או להגביר את האפקט ע"י הוספת עוד שני רמקולי תקרה וירטואליים המונחים מעל הרמקולים האחוריים.
אפשר לומר כי Dolby Atmos ו- DTX:X הנציחו מושג חדש במערכת הקולנוע ההיקפית. המושגים הידועים של 5.1 או 7.1 וכו' מקבלים שדרוג – תוספת של מספר רמקולי התקרה.
רסיבר שמתהדר ביכולת של 5.1.4 בנוי ל 5 ערוצי רמקולים היקפיים, יחידת בס אחת ו 4 רמקולי תקרה.
בהתאם, רסיבר של 7.1.2 בנוי ל 7 ערוצי רמקולים היקפיים, יחידת בס אחת ו 2 ערוצי תקרה.
השינוי הדרמתי של ריבוב ערוצי הקול בפורמט החדש
עד שנוצרו הפורמטים החדשים, מערכת הקלטת הצליל וריבוב הערוצים בוצעה בתהליך של בניית 6, 8, או יותר ערוצי שמע. כל צליל שהוקלט במיקרופונים או התווסף במעבדת הקול של האולפנים בשלב עיבוד השמע, נקבע מיקומו בזמן נתון והוא הופנה לרמקול המתאים.
כמות הצלילים המוקלטת בו זמנית בכל שנייה ושנייה בסרט די רבה. מהנדס הקול מחליט בציר הזמן היכן ימוקם הצליל ומשייך אותו לאחד או יותר מכמות הערוצים שהוחלט עליו מראש.
אם הוחלט שכמות הערוצים היא 5.1, מערכת ריבוב האותות תקליט על 5 ערוצי קול מלאים ועוד ערוץ לתדר הנמוך.
דוגמה לריבוב 5.1:
כל הערוצים יחוברו לרכבת דיגיטאלית ואם צריך גם יעברו דחיסה בהתאם לפורמט הנדרש.
למרבב נכנסים שלל מקורות שמע, כאשר יוצאים מהמרבב 5.1 או 7.1 ערוצי שמע (בהתאם להחלטת אולפן הקולנוע). ערוצים אלו יעברו לקולנוע, ל Blu-ray או לכל פורמט אחר מוכר.
מערכת פענוח השמע בקולנוע או לחילופין לרסיבר בבית יש תפקיד די בסיסי:
1. לזהות את הפורמט המתקבל.
2. לזהות את המידע של כל ערוץ ברכבת הביטים ולהפריד אותם לערוצים בודדים.
3. לנתב כל ערוץ לרמקול המתאים לו.
הבסיס של הפורמטים המקובלים עד היום: כל ערוץ שמגיע לרסיבר מיועד להגיע לרמקול המתאים לו.
עקרון ריבוב הערוצים ב Dolby Atmos וב- DTS:X שונה לחלוטין. אם נבדוק לעומק, נגיע למסקנה שאין בכלל ריבוב ערוצים יש רק המרה לרכבת ביטים.
במקום העברת ערוצי קול (Channels) מעבירים את מקורות הקול (Objects).
הרעיון של הפורמט החדש נראה כך:
כל צליל מקבל בנפרד מידע המגדיר לו את מיקומו בחלל החדר בשלושה צירים – אורך, רוחב וגובה. המידע המוצמד למקור הצליל משתנה, מתואם ומסונכרן להתקדמות הסרט.
הפורמט החדש מאפשר להכניס עד 128 מקורות קול. כל מקור קול הוא צליל נפרד המוכנס לסרט. מקורות הקול לא מקושרים לערוצי רמקולים.
כל צליל נכנס למרבב כצליל בודד ויוצא מהמרבב כצליל בודד.
לאחר שנוספו לכל צליל פרטים המגדירים את עוצמתו ומיקומו בחלל החדר, מרובבים כל הצלילים לרכבת ביטים אחת שהוגדרה – Dolby Atmos. במקביל, חברת DTS יצאה עם ריבוב דומה המוגדר DTS:X.
למרבב נכנסים 128 מקורות צליל, כאשר יוצאים מהמרבב 128 מקורות צליל. כל 128 הצלילים המופרדים יעברו לקולנוע, ל Blu-ray או לכל פורמט אחר מוכר.
בפועל התקן מגדיר 10 ערוצי רקע (כולל ערוץ התדר הנמוך) ועוד 118 ערוצי שמע נפרדים.
להבדיל מהפורמטים הקיימים, הפורמט החדש לא מגדיר ערוץ = רמקול. הקשר בין כמות הרמקולים לערוצי השמע ניתק לחלוטין. בית הקולנוע או הרסיבר בבית מקבלים מידע של כל 128 הצלילים, כשכל צליל "סוחב" איתו גם הגדרת מיקומו בחלל האירוע.
רסיבר המצויד ביכולת פענוח של הפורמטים החדשים צריך:
1. לזהות את הפורמט המתקבל.
2. אם זה אחד מהפורמטים הישנים הוא מפענח כרגיל.
3. אם זה Dolby Atmos או DTS:X הוא צריך לזהות ולהפריד את כל 128 ערוצי השמע.
4. בהתאם לכמות ערוצי הרמקולים המחוברים אליו הרסיבר מנתב את הצליל לרמקולים המתאימים.
בפורמט החדש, הרסיבר מקבל את כל שלל מקורות השמע כשהם מופרדים זה מזה. תפקידו לנתב כל צליל לרמקולים המתאימים.
לדוגמה:
ערוץ מרכזי (Center) המשמיע צליל דיאלוג בין השחקנים + רעש של מפל מים רחוק + רעש של ציפור. בפורמט הקלאסי אם רוצים להגביר את קולות הדיאלוג בין השחקנים נאלצים להגביר את עוצמתו של הערוץ המרכזי. ברור שבמקביל, גם רעש מפל המים וגם הציפור יוגברו במידה זהה.
מכיוון שבפורמט החדש כל מקור צליל מגיע לרסיבר בנפרד, ישנה אפשרות להגביר רק את עוצמת השמע של הדיאלוג בין השחקנים בלי לגעת בשאר הצלילים. כלומר, למרות שכל שלושת הצלילים ינותבו לרמקול המרכזי, רק הדיאלוג יוגבר.
הפורמט החדש מאפשר להוציא ממערכת השמע עד 64 ערוצי רמקולים נפרדים. כמות כזאת של רמקולים מתאימה יותר לאולם קולנוע מאשר לחדר בבית אבל הרעיון הוא שהפורמט לא מגביל.
הפורמט אחיד לכל המערכות. כל מידע הצליל שיש באולם הקולנוע מגיע לרסיבר בבית.
בבית, מספר ערוצי הרמקולים צנוע ו- Dolby מפרסמת שמספיק 4 רמקולי תקרה כדי להפיק בחדר תחושת צליל היקפי בשלמותו. כל אחד יכול לבחור רסיבר עם כמות ערוצי הרמקולים המתאימה לו ובהתאם יבנה בבית את סביבת השמע הנוחה לו.
למהדרין, יש מפענחים ביתיים ל 16 או 32 ערוצים.
דוגמה למפענח 32 ערוצי Dolby Atmos של חברת Trinnov
בפורמט החדש, כל הצלילים קיימים ומופרדים. תפקידו של הרסיבר לנווט אותם לרמקול המתאים.
כמובן שבמקביל לפורמט החדש, המרבב מוציא גם ערוצי שמע קלאסיים כמו 5.1, 7.1 וכו' כדי להיות תואם למערכות שמע ללא מפענח Atmos או DTS:X.
קצב הדגימה של כל ערוץ קול 96KHz. כל זאת כדי להתאים בקלות לפורמטים קודמים כמו Dolby Digital , Dolby TrueHD ו- DTS-HD. מקורות לפורמט החדש יכולים להיות Blu-ray, שידורי טלוויזיה, סטרימרים וקונסולות למשחקים.
אפשר לומר שעד עתה צליל היקפי היה מקביל למושג של צליל 2D. מהיום, הצליל ההיקפי מקבל נפח חדש ובהחלט אפשר להגדיר אותו כצליל 3D.
ההבדלים בין פורמט Dolby Atmos לבין DTS:X
פורמט DTS:X הוגדר רשמית רק באפריל 2015.
על מנת להפיק את תחושת כיפת הצליל הנכונה, Dolby Atmos מחייב להציב את הרמקולים במיקום נכון. כלומר, מי שרוצה להתקדם בבית ל- Atmos חייב לשנות את מיקום הרמקולים לפי המלצת חברת Dolby.
פורמט DTS:X מאפשר בבית לשלוט על עוצמתם של ערוצים מסוימים (כמו דיאלוגים) ובכך לתת למאזין אפשרות בקרה נוספת על מקורות הצליל.
מערכת הפענוח של Dolby Atmos המוטמעת ברסיבר מאפשרת להחליף את רמקולי התקרה ברמקולים נמוכים הזורקים את הצליל לתקרה. החזר הצליל מהתקרה מאפשר ליצור תחליף לרמקולי תקרה. אמנם זה לא מקביל לרמקולים המותקנים בתקרה, אבל עדיין משדרג את התוצאה הסופית. למי שמעוניין, חברת Dolby מספקת תיבת רמקולים קדמיים עם תוספת של דרייבר מתאים, כזה שזהה לדרייבר המופנה קדימה.
פורמט DTS:X לא כולל אפשרות כזאת.
סיכום
חברת DTS יצאה עם מערכת דומה למערכת של Dolby ומנסה לחדור לשוק במהירות. היא אפילו מציעה לאולפני הקולנוע את רישיון השימוש לפורמט החדש בחינם.
מניסיון העבר, לא כל פורמט חדש הופך להיות קלאסיקה. במקרה של הפורמטים החדשים, ימים יגידו אם הנוצץ הוא אכן זהב.
לדיון בנושא: כל מה שרציתם לדעת על Dolby Atmos & DTS:X
