Architecture de base de l'audio par objet

Dolby Atmos représente un changement fondamental de l'audio basé sur un canal vers l'audio basé sur un objet. Dans les systèmes sonores surround traditionnels, l'audio est assigné à des canaux fixes tels que gauche, droite, centre, surround gauche et surround droite. Ces canaux transportent un son mixte, ce qui signifie que tous les éléments audio sont combinés en pistes statiques. Dolby Atmos traite les éléments sonores individuels comme un rotor d'hélicoptère ou un murmure de personnage comme des objets distincts. Chaque objet porte des métadonnées qui décrivent sa position dans un espace tridimensionnel à un moment donné.

Ces métadonnées comprennent des coordonnées le long de l'axe X (de gauche à droite), de l'axe Y (de l'avant à l'arrière) et de l'axe Z (hauteur).

Le nombre d'objets audio dans un mélange commercial Dolby Atmos peut atteindre jusqu'à 128 objets simultanés plus un lit traditionnel 7.1 ou 5.1. Le lit fournit une base audio statique, tandis que les objets ajoutent un mouvement dynamique. Cette architecture exige une puissance computationnelle significative du processeur audio de cinéma pour décoder, interpréter et acheminer les objets audio vers les haut-parleurs corrects sans introduire de la latence sonore. Le moteur de rendu à l'intérieur du processeur doit suivre la position de chaque objet sur chaque cadre audio, interpolant le mouvement en douceur entre les cadres pour éviter les sauts de jarring dans l'emplacement sonore.

Processeur de cinéma et écosystème de décoder

Le cœur de toute installation Dolby Atmos est le processeur audio de cinéma. Ces unités ne sont pas des récepteurs de qualité consommation mais des appareils montés sur rack robustes construits pour une exploitation commerciale continue. Le processeur doit contenir un décodeur Dolby Atmos autorisé par Dolby Laboratories, ainsi qu'une puissance de traitement de signal numérique suffisante pour gérer jusqu'à 64 canaux de sortie indépendants dans un grand auditorium typique. Les processeurs tels que le Dolby CP850 ou le CP950 sont des choix communs dans les sites commerciaux.

Les fonctions de processeur de clé comprennent:

  • Analyse des métadonnées : Extraire des informations de position et de taille de chaque objet audio.
  • Cartographie des haut-parleurs : Déterminer quels orateurs physiques devraient recevoir chaque objet en fonction de sa position.
  • Panification et échelle : Transition des objets en douceur entre haut-parleurs, y compris les tableaux de tête.
  • Gestion de la basse : Rouler le contenu basse fréquence vers les sous-woofers tout en maintenant la sortie complète pour les autres haut-parleurs.
  • Péréquation et correction des locaux : Appliquer des filtres pour compenser les caractéristiques acoustiques de l'auditorium spécifique.

Le processeur se connecte au serveur multimédia du cinéma via des interfaces standard telles que l'audio numérique AES3 ou le HDMI. Il doit synchroniser avec la timeline de lecture du projecteur pour s'assurer que l'audio reste synchronisé avec la vidéo. Tout décalage dans le timing devient immédiatement perceptible pour le public, de sorte que le processeur implémente la compensation de retard pour chaque canal de haut-parleur individuellement.

Configuration et normes de mise en page des haut-parleurs

Zonage et couverture des conférenciers

Dolby Atmos spécifie les nombres et les positions minimales des enceintes pour les installations de cinéma certifiées. Pour un auditorium commercial typique, la configuration standard comprend les enceintes surround le long des parois latérales et arrière, les canaux d'écran derrière l'écran de projection perforé, et les haut-parleurs en hauteur ou en hauteur montés dans le plafond.

La disposition recommandée pour un cinéma Dolby Atmos comprend:

  • Gauche, centre, canaux d'écran droit: Trois haut-parleurs de gamme derrière l'écran, capables de niveaux de sortie élevés.
  • Sous-titrage: Plusieurs subwoofers répartis sur l'avant de l'auditorium et parfois le long des côtés ou arrière pour une réponse basse uniforme.
  • Chaînes surround: Haut-parleurs montés sur les parois latérales et arrière, généralement espacés de deux à trois mètres.
  • Chaînes aériennes: Les haut-parleurs installés dans le plafond, disposés en rangées correspondant à la grille de sièges. Un minimum de deux rangées avec quatre haut-parleurs chacun est commun, mais les auditoriums plus grands peuvent nécessiter plus.

Sélection des conférenciers et manipulation de l'énergie

Les haut-parleurs doivent avoir de larges caractéristiques de dispersion pour couvrir les sièges en dessous sans points chauds ou sans zones mortes. De nombreux intégrateurs utilisent des conceptions coaxiales qui projettent le son vers le bas dans un large motif. Les haut-parleurs de canal d'écran doivent gérer des niveaux de pression acoustique élevés sans distorsion, car ils reproduisent le dialogue et les principaux effets qui ancrent l'attention du public. Les subwoofers doivent déplacer suffisamment d'air pour produire une basse tactile à des fréquences inférieures à 40 Hz, ce qui est courant dans les films d'action modernes.

Un haut-parleur de cinéma typique peut être évalué à 8 ohms avec une sensibilité de 95 dB à 1 watt par mètre. Pour atteindre le 105 dB ou plus requis à la position d'écoute avec la tête de salle, il faut des amplificateurs capables de fournir des centaines de watts par canal. Les canaux de tête utilisent souvent des amplificateurs de puissance inférieure aux canaux d'écran, mais le système doit toujours gérer les pics transitoires sans clippage.

Amplification et distribution de l'énergie

Les amplificateurs de classe D sont maintenant de série en raison de leur efficacité et de leur puissance thermique réduite, mais certaines installations utilisent encore des modèles de classe AB pour leur linéarité. La puissance totale requise pour un grand auditorium peut dépasser 10 000 watts, ce qui nécessite une planification électrique soignée et des circuits dédiés.

La conception du rack d'amplificateur comprend plusieurs considérations :

  • Nombre de canaux & #160;: Chaque haut-parleur a besoin de son propre canal amplificateur. Un système à 64 canaux a besoin de plusieurs amplificateurs multicanaux ou d'une banque d'unités monoblocs.
  • Gestion thermique: Les amplificateurs génèrent de la chaleur, surtout dans des conditions de haute puissance soutenues. Les sacs doivent comprendre la ventilation ou le refroidissement par air forcé pour empêcher l'arrêt thermique.
  • Intégrité du signal: Les connexions analogiques équilibrées ou les liaisons numériques AES3 entre le processeur et les amplificateurs réduisent la prise de bruit sur les longs câbles.
  • Circuits de protection: Les amplificateurs doivent comprendre une protection contre les surintensités, les surtensions et les thermiques pour protéger l'électronique et les haut-parleurs.

Intégration de la lecture source et du serveur multimédia

Les serveurs multimédias du cinéma stockent et relisent des paquets de cinéma numérique qui incluent les pistes audio Dolby Atmos. Le serveur doit prendre en charge le format Dolby Atmos dans le cadre de ses capacités de sortie audio. Les serveurs de fabricants tels que Dolby, Doremi et GDC offrent des modèles compatibles Atmos. Le serveur produit de l'audio via plusieurs canaux AES3 ou HDMI au processeur de cinéma.

Les principaux points d'intégration sont les suivants:

  • Vérification du contenu: Le serveur vérifie le paquet cinéma numérique pour les métadonnées Atmos valides et les fichiers audio essence avant la lecture.
  • Changement de format automatisé : Le système détecte si le contenu inclut Atmos audio et l'oriente de manière appropriée. Si seulement l'audio standard 5.1 ou 7.1 est disponible, le processeur déclasse ou upmixe comme configuré.
  • Afficher les listes de lecture : Le serveur gère des listes de lecture qui comprennent des trailers, des publicités et des présentations de fonctionnalités, qui peuvent tous avoir différents formats audio. Le système doit passer entre les formats de manière transparente.
  • Redondance : Les cinémas commerciaux déploient souvent des serveurs doubles ou des configurations de décrochage pour empêcher les arrêts de diffusion en cas de défaillance matérielle.

Un seul film peut avoir plusieurs versions audio telles que Atmos complet, Atmos avec dubs de langage alternatif ou 5.1 mixes pour des auditoriums sans capacité Atmos. Le serveur sélectionne la bonne version en fonction de la configuration de l'auditorium stockée dans sa base de données.

Débit de travail et calibration acoustique de l'installation

Évaluation acoustique préalable à l'installation

Avant de monter un appareil, l'auditorium doit subir une évaluation acoustique, qui consiste à mesurer le temps de réverbération, le niveau de bruit de fond et la réponse de fréquence à de multiples positions d'écoute. Les pièces avec une réverbération excessive, surtout au milieu et à la haute fréquence, brouillent les repères spatiaux qui rendent Dolby Atmos efficace.

Haut-parleur Montage et câblage

Les haut-parleurs doivent être fixés de façon sûre à la structure du bâtiment. Dans les plafonds suspendus, les installateurs utilisent des supports sismiques qui se fixent à la dalle de béton ci-dessus. Le câblage doit être évalué pour les espaces plenum lorsque les codes locaux du bâtiment le exigent. Chaque câble haut-parleur est étiqueté aux deux extrémités pour assurer un couplage correct avec les canaux amplificateurs.

Procédure d'étalonnage

L'étalonnage transforme une collection de haut-parleurs en un champ sonore cohérent. Le processus comprend :

  1. Alignement des niveaux: En utilisant un microphone étalonné à la position d'écoute de référence, l'installateur ajuste la sortie de chaque haut-parleur pour correspondre à un niveau de référence. Pour le cinéma, il s'agit généralement de 85 dB SPL par canal avec 20 dB de salle de tête pour les pics.
  2. Correction des retards : Comme les haut-parleurs sont à différentes distances de la zone d'écoute, le processeur applique des retards individuels à chaque canal de sorte que le son de tous les haut-parleurs arrive en même temps.
  3. Péréquation : La péréquation paramétrique est appliquée pour aplatir la réponse de chaque haut-parleur. L'objectif est une réponse lisse et neutre qui ne colore pas la lecture. Dolby fournit des courbes cibles pour différentes tailles d'auditorium.
  4. Vérification du système: Après étalonnage, l'installateur joue des tons d'essai et du contenu de démonstration Atmos pour vérifier la précision spatiale. Chaque siège de l'auditorium est testé pour assurer une couverture cohérente.

Dolby propose un outil logiciel appelé Dolby Atmos Cinema Calibration Tool qui guide les installateurs à travers le processus et génère un rapport confirmant la conformité aux normes de Dolby. Des outils tiers tels que Room EQ Wizard sont également utilisés pour une analyse détaillée.

Encodage du contenu et pipeline de métadonnées

De l'étape de mélange à la DCP

Le contenu Dolby Atmos provient de studios de mixage professionnels où les concepteurs de son travaillent avec des outils audio basés sur des objets. Chaque objet audio est placé le long d'une ligne de temps avec des données d'image clé pour la position et la taille. Le fichier master résultant est encodé dans un paquet Dolby Atmos Digital Cinema en utilisant des logiciels tels que Dolby IMAG ou des outils de codage tiers. Le DCP inclut le lit audio et les objets comme des pistes d'essence audio séparées, ainsi que le fichier de métadonnées qui décrit le comportement des objets.

Structure des métadonnées

Les métadonnées de chaque objet audio comprennent :

  • Coordonnées de position: Les valeurs X, Y et Z vont de 0 à 1, où 0 est gauche/avant/plancher et 1 est droite/arrière/plafond.
  • Paramètres de taille & #160;: Une petite taille fait une source de points, tandis qu'une plus grande taille remplit plus d'espace.
  • Vecteurs à vélocité: Utilisé pour déplacer des objets, permettant au processeur d'interpoler les positions entre les cadres.
  • Loi sur la protection des renseignements personnels : Détermine comment le son est réparti entre les haut-parleurs lorsqu'un objet n'est pas directement sur un seul haut-parleur.

Le processeur de cinéma lit ces métadonnées une fois par image audio à un taux de 48 kHz ou plus. L'algorithme de rendu doit être suffisamment efficace pour traiter tous les objets simultanément sans dépasser le budget en temps réel du processeur. Les opérations à forte intensité de calcul telles que l'interpolation spatiale et le calcul des gains sont gérées par des noyaux dédiés DSP.

Problèmes opérationnels et entretien

Drift d'étalonnage en cours

Au fil du temps, les composants des enceintes s'usent, la poussière s'accumule sur les conducteurs et l'acoustique de la pièce change en raison du remplacement des sièges ou du remodelage. Ces changements entraînent une dérive de calibrage, ce qui dégrade l'expérience Atmos.

Incohérences de contenu

Certains contenus utilisent les fonctions basées sur des objets de manière extensive, tandis que d'autres utilisent un nombre d'objets minimal ou comptent fortement sur le lit. Le système doit gérer cette gamme avec grâce. La gestion automatisée des niveaux permet d'éviter les sauts de volume soudains entre les remorques et les présentations de fonctionnalités.

Formation du personnel

Le personnel du cinéma a besoin d'une formation pour faire fonctionner le système Atmos, y compris des spectacles de départ, des erreurs courantes de dépannage et la reconnaissance des signes de panne d'équipement. De nombreuses installations désignent un responsable technique qui assiste aux séances de formation des fabricants.

Équipement Longévité

Les amplificateurs et les transformateurs génèrent de la chaleur et fonctionnent en continu pendant les heures de fonctionnement. La ventilation et la poussière régulière prolongent la durée de vie de l'équipement.

Trajectoires futures

Dolby a introduit l'audio objet pour les formats à domicile, et l'écart entre le cinéma et les expériences des consommateurs se rétrécit. Dans le cinéma commercial, les développements futurs peuvent inclure un nombre d'objets plus élevé, un support pour des taux d'échantillonnage plus élevés et une intégration avec des formats vidéo immersifs. Dolby explore également des systèmes audio adaptatifs qui ajustent le rendu en fonction du niveau de bruit du public en temps réel ou de l'occupation des sièges.

Pour les propriétaires de théâtre qui planifient de nouvelles installations, l'épreuve de l'avenir est importante. Le choix des processeurs et amplificateurs avec firmware à la mise à jour et des emplacements d'extension modulaires permet au système de répondre aux nouvelles spécifications Dolby sans nécessiter un remplacement complet du matériel.

Pour plus de détails techniques, consultez les directives officielles d'installation de Dolby Atmos Dolby Professional Cinema. Des normes de mesure acoustique détaillées sont disponibles auprès de la Société d'ingénierie audio à AES.org. Pour des renseignements généraux sur les formats audio basés sur des objets, l'Institut de l'enregistrement sonore de l'Université de Surrey offre des recherches publiées à l'adresse suivante : CVSSP- Oui.