Dolby Atmos

기존의 평면 음장인 서라운드에서 한단계 더 발전하여 입체음향(이머시브 오디오)를 구현한다. 또한 기존의 Channel based 방식에 Object based¹⁾방식이 추가되어 동작한다.

제작 : Object based, Dolby Renderer(DAW에 내장, 셋업된 스피커 레이아웃으로 재생)
마스터 : ADM BWF 파일(128채널, Object 위치 Metadata)
배포 : Dolby TrueHD(16채널, 무손실 압축), Dolby Digital Plus(16채널, 손실 압축), Dolby AC-4 IMS(16채널, 손실 압축)
청취 : Dolby Decoder(리시버에 내장, 셋업된 스피커 레이아웃으로 디코딩)

Dolby Atmos 스피커 레이아웃

Dolby Atmos 스피커 레이아웃은 기존 5.1 채널이나 7.1 채널에 해당하는 Dolby 서라운드 스피커 레이아웃에 천정에 스피커²⁾를 추가하는 형식을 말한다. 따라서 소리의 전후 좌우에 대한 음장에 소리의 높이에 대한 음장이 추가 된다. 청취자는 이머시브 오디오를 들을 수 있다.
스피커 레이아웃에는 7.1 서라운드에 천정 스피커 2개를 추가 하면 7.1.2 와 같이 부르게 되며, 베이직 Dolby Atmos 스피커 레이아웃(5.1.2 & 7.1.2), 레퍼런스 Dolby Atmos 스피커 레이아웃(5.1.4 & 7.1.4), 대형 Dolby Atmos 스피커 레이아웃(9.1.4)이 있다.

추가로 헤드폰용으로 Dolby Atmos 헤드폰(바이노럴) 등이 있다.

베이직 Dolby Atmos 스피커 레이아웃

레퍼런스 Dolby Atmos 스피커 레이아웃

대형 Dolby Atmos 스피커 레이아웃

Dolby Atmos 헤드폰

Dolby Atmos는 헤드폰 바이노럴 컨버팅에 대한 내용이 포함되어 있어 일반 스테레오 헤드폰/이어폰으로 Dolby Atmos를 재생하면, 이머시브 오디오를 일반 스테레오 헤드폰/이어폰으로 듣는 것이 가능하다. 주로 게임에서 사운드 플레이 용으로도 많이 쓰인다.

Dolby Atmos 헤드폰이 최초로 적용된 게임은 Blizzard사의 OverWatch 이다.³⁾

Dolby Atmos 시네마

객체 기반(Object based)

~~Object Oriented, 객체 지향~~ → Object based, 오브젝트 기반⁴⁾

기존의 Dolby Digital 5.1 채널, Dolby Digital Plus 7.1 채널은 소스 채널 갯수가 스피커 레이아웃과 일치하는 Channel based이다.

Dolby Atmos는 ADM 파일 포맷을 사용하며 이 안의 128개의 트랙을 통해 BED 채널과 Object 채널을 담는다.

BED : Channel based
Object : Object based

Dolby Atmos는 다운믹스 기능이 있어서, 스피커 레이아웃에 대한 하위 호환성을 지원한다. 즉 Dolby Atmos로 제작된 컨텐츠는 일반 서라운드 시스템에서도 동작하고, 일반 스테레오 스피커 시스템에서도 동작하며, 심지어 헤드폰에서는 이머시브 오디오를 재현 가능한 바이노럴 재생을 지원한다. 하지만, 일반 서라운드나 스테레오로 재생되는 다운믹스는 천정 스피커가 없기 때문에 입체음향(이머시브 오디오)을 재현하지는 못한다.

ADM Authoring for Dolby Atmos

ADM Authoring for Dolby Atmos는 ADM 파일을 만들기 위한 기능을 뜻한다.

ADM Authoring for Dolby Atmos 기능이 있는 DAW 는 Cubase Pro⁵⁾, Nuendo, Logic Pro X, Pro Tools 등이 있다.

Cubase Pro 12 의 Dolby Atmos 설정 방법

Renderer for Dolby Atmos

Dolby Atmos 사운드를 듣기 위한 수단.

DAW 에서는 Dolby Atmos 스피커 레이아웃을 가진 아웃풋 버스에 해당 렌더러 플러그인을 인서트하여 사용한다. DAW 에서 ADM Authoring 기능을 통해 지정된 128개의 Bed 와 Object 채널과 해당 채널들의 위치 정보 메타데이터를 직접 전달받아 아웃풋 버스의 Dolby Atmos 스피커 레이아웃에 맞게 렌더링해서 출력해준다.

BED 그룹은 7.1.2 채널까지 설정되는 버스를 통하므로 BED 그룹으로 라우팅되는 채널 소스들의 패닝은 자연스럽게 잘 표현된다. 하지만 Object 소스들은 버스없이 바로 Dolby Renderer로 직접 라우팅되기 때문에 Dolby Renderer가 그 소스들의 패닝을 표현하기 위해서는 패닝 정보를 전달받아야한다. 그래서 Object 채널들은 패닝 정보를 전달하기 위해 메타데이터를 추가로 사용한다.

Atmos 사운드 제작
DAW 채널 → ADM Authoring for Dolby Atmos → Atmos Renderer → 스피커나 헤드폰

ADM 파일 제작
DAW 채널 → ADM Authoring for Dolby Atmos → Export ADM file

Atmos 사운드 감상
ADM 파일 → Atmos Renderer → 스피커나 헤드폰

→ 더 읽기...

Object type

BED 버스로 라우팅된 채널들은 BED 버스를 통해 Dolby Atmos Renderer 플러그인으로 라우팅된다. 일반 적인 DAW의 사용법과 똑같이 버스 프로세싱이나 리버브 등의 공간계 이펙트 사용 등 버스를 활용한 믹스 프로세스가 가능하다.
Object로 지정된 트랙들은 아무런 버스를 거치지 않고 Dolby Atmos Renderer 플러그인으로 바로 라우팅된다. 따라서, Object 는 버스 프로세싱이나 리버브 등의 공간계 이펙트 사용 등 버스를 활용한 믹스 프로세스가 제한된다.

BED

Dolby Renderer 플러그인은 일반 입력이 막혀있다. 따라서, Dolby renderer 플러그인을 걸은 메인 아웃풋 버스에서 패닝이나 버스를 이용한 프로세싱이 되지 않는다. 따라서, 패닝 표현이나 버스 프로세싱 등의 일반적인 버스의 역할을 하기 위해 BED 라는 버스를 따로 만들어서 사용하게 되고, Bed 버스의 출력이 Dolby renderer로 라우팅된다.⁶⁾

Channel Based

BED로 설정하는 버스 예시

대화 : 2.0
Music : 7.1.2
BGM : 5.1

Object

Object Based, 메타데이터

Object는 모노 또는 스테레오 채널이 가능하다.
Object로 설정된 채널들은 다른 일반 채널들과 다르게 Bed Group 채널로 라우팅되지 않고 Dolby Renderer로 직접 라우팅된다.⁷⁾

Object는 버스를 거치지 않고 모노, 스테레오 상태로 바로 Dolby Renderer 플러그인으로 라우팅되기 때문에 일반적인 방법으로는 패닝이 되지 않는다. 따라서 Dolby Renderer에서 Object 채널의 패닝 데이터를 받아서 Dolby Renderer에서 직접 패닝을 표현한다. 그래서 패닝 정보를 담은 메타데이터가 같이 필요하다.

Object로 설정하는 채널 예시

독립적인 음원 요소
여러가지 효과음
이동하는 물체의 소리

Export ADM file

ADM 파일로 Export한다.

ADM BWF

Audio Definition Model, 확장자 .WAV

Dolby Atmos의 객체 기반 오디오 파일 형식 128채널 까지의 멀티 트랙이 가능하다. 내부에 128개의 Bed, Object 트랙과 Object의 위치 및 이동 정보에 대한 메타데이터가 들어있다.

애플 뮤직과 같은 Dolby Atmos를 지원하는 음원 스트리밍 플랫폼에 퍼블리싱하기 위해서는 ADM BWF⁸⁾ 포맷 파일로 제공해야 한다.

이 파일을 모니터링 해보기 위해서는 Dolby Reference Player가 필요하다.

Dobly Atmos Delivering

마스터링

Dolby Atmos의 마스터 파일은 ADM BWF 파일⁹⁾이고, ADM BWF 안에는 128채널로 구성된 BED와 Object channel이 들어있다.

유통, 스트리밍

ADM BWF 파일은 아래와 같이 인코딩 되어 유통 또는 스트리밍된다.

Bru-Ray : Dolby TrueHD 코덱으로 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1) 데이터로 인코딩되어 Bru-Ray 미디어에 담긴다.
스트리밍 : 스트리밍 서버에서 Dolby Digital Plus JOC(Joint Object Coding)¹⁰⁾ 또는, Dolby AC-4 IMS으로 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1) 데이터로 인코딩되어 재생기기로 스트리밍한다.

재생기기에서 출력

각각의 방식으로 인코딩된 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1) 데이터는 다시 Dolby Atmos 재생기기에 내장된 렌더러를 통해 다양한 스피커 포맷(모노, 스테레오,서라운드, Atmos)이나 바이노럴(스테레오 헤드폰)으로 렌더링되어 출력된다.

대부분의 컨슈머 기기들에서는 보통 16 채널이 전송 가능한 HDMI eARC 연결을 통해 Dolby Atmos 사운드바나 Dolby Atmos 호환 리시버(돌비 시네마 프로세서 등)의 다양한 포맷(스테레오, 서라운드, Dolby Atmos)에 맞게 다운믹스되어 재생된다.

보통 Dolby Atmos 영상 미디어는 사운드바를 통해서 재생하는 경우가 많고, 음악 청취는 헤드폰 바이노럴을 통해서 재생하는 경우가 많다. 컨슈머 환경에서 Dolby Atmos를 듣는 방법은 사운드바, 헤드폰 또는 Dolby Atmos를 지원하는 리시버¹¹⁾ 이외에는 알려진 수단이 거의 없다.¹²⁾

Blu-Ray

Blu-Ray 디스크는 Dolby TrueHD¹³⁾를 사용하여 Dolby Atmos를 제공한다. 하지만 Dolby Atmos의 128(Object, BED) 채널이 전부 담겨 있는 것은 아니다. 최대 16 채널의 채널로 사전에 렌더링된 TrueHD 코덱으로 인코딩된 미디어가 제공된다. Dolby Atmos를 지원하는 리시버 또는 사운드바는 이 16 채널 소스를 자신의 스피커 레이아웃에 맞게 다운믹스하여 재생한다.

Dolby TrueHD는 최대 15.1 채널의 오디오 채널이 가능하고, 24-bit 192kHz의 해상도까지 지원된다. 무손실 압축 오디오 코덱이며, 최대 전송률은 18,000kbps이다.

하지만, Blu-Ray를 통한 음원의 유통은 거의없다.

스트리밍

방송 및 스트리밍 서비스는 주로 Dolby Digital Plus를 사용하여 Dolby Atmos를 제공한다.

애플 뮤직의 경우 스트리밍 서버에서 먼저 스트리밍 받는 재생기기의 Dolby Atmos 스피커 레이아웃의 정보를 읽는다. 그리고 나서 스트리밍 서버에 내장된 DSP 서버의 Dolby Atmos 렌더러를 이용하여 128개의 오브젝트가 담긴 ADM 파일을 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1)의 E-AC-3 코덱¹⁴⁾으로 인코딩하여 재생기기로 스트리밍한다. 재생기기는 자체 스피커 포맷에 맞게 다운믹스하여 재생한다.

Dolby Atmos 헤드폰의 경우는 스트리밍 서버에서 바이노럴(2 채널)로 사전 렌더링하여 스트리밍한다.

Dolby Digital Plus의 코덱인 E-AC-3 는 최대 15.1 채널의 오디오 채널이 가능하다. 손실 압축 오디오 코덱이며, 최대 전송률은 6144kbps 이다.¹⁵⁾

이러한 이유로 Dolby Atmos 사운드바나 스피커 시스템으로 16채널 렌더링 데이터를 스트리밍하는 경우는 손실률이 높을 수 있다. 2 채널 전송인 Dolby Atmos 바이노럴 헤드폰인 경우에는 손실률은 높지 않다. 이러한 음질 손실 문제가 최근 크게 문제되고 있다. 오히려 Dolby Atmos 는 헤드폰 바이노럴로 듣는 것이 훨씬 더 좋을 수 있다. 같은 비트레이트 제한으로 16 채널을 전송하는 것보다 2 채널을 전송하는 것이 음질의 충실도가 높기 때문이다.

¹⁾

Object based의 최고의 장점은 Wwise와 같은 게임 오디오 제작 툴이나 3D 그래픽 제작 툴과의 통합이 쉬워진다는 점이다.

²⁾

또는 천정을 향해 쏘는 스피커, 소리가 천장에서 반사되어 내려온다.

³⁾

https://www.dolby.com/kr/ko/categories/games/overwatch.html, https://blog.audiokinetic.com/ko/overwatch-game-audio-using-wwise-1

⁴⁾

프로그래밍의 방식인 객체 지향이라는 용어와 햇갈리는 사람들 상당히 많음.

⁵⁾

12버전부터

⁶⁾

Dolby Renderer 플러그인은 128개의 사이드체인 입력이 있다. 기술적으로 BED 그룹 채널은 이 사이드체인 입력으로 라우팅된다.

⁷⁾

Dolby Renderer 플러그인은 일반 입력이 막혀있고, 128개의 사이드체인 입력이 있습니다. 기술적으로 각각의 오브젝트 채널들은 이 각각의 사이드체인 입력으로 라우팅됩니다.

⁸⁾

Broadcast wave file

⁹⁾

또는 대안으로 DAMF 파일

¹⁰⁾

https://professionalsupport.dolby.com/s/article/What-is-Dolby-Digital-Plus-JOC-Joint-Object-Coding?language=en_US

¹¹⁾

Dolby Atmos 호환 리시버라고 해도 레퍼런스 돌비 스피커 레이아웃을 지원하지 않고 서라운드 스피커 레이아웃까지만 지원하는 경우가 많다.

¹²⁾

Dolby Atmos를 지원하는 리시버나 사운드바도 사실 상당히 고가의 제품들이기 때문에, 대중들은 헤드폰 바이노럴 재생으로 감상하는 경우가 대부분일 수 밖에 없다.

¹³⁾

용량을 줄여야 할 때는, 대안으로 Dolby Digital Plus 사용

¹⁴⁾

Dolby Digital Plus

¹⁵⁾

하지만 스트리밍 업체마다 최대 전송률이 다를 수 있다. 애플 뮤직은 600~700kbps의 비트레이트로 스트리밍한다.

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