Apple TV小指南

背景

Apple TV（下文简称TV）相比国内很多机顶盒，比较干净，适合看NAS上的电影视，以及各种流媒体。

相反，对爱优腾支持比较不好。当然因为我一直使用香港APPLE ID，是有优酷和爱奇艺的，自制剧内容都是同步的，甚至有更多专做海外的国语内容，却无法在国内过审的(e.g.逆局)；会员体系不一样，你买了后无法在国内的爱优上使用。提一句，IPTV有很多办法在TV上实现，这个不是问题，本文也不会提及。

在我想好好使用TV的利益驱动下，这篇文章就打算写写怎么搞Dolby Vision以及各种声音拓展。

此文中指的TV是2021年发布的Apple TV 4K。
2022年发布的新款TV除了支持三星的HDR10+之外，在功能性上与2021年发布的没有差异。但硬件和价格上的差别，请自行甄辨。

TV与电视机的适配

一般情况下TV只要电视有A/V或者HDMI接口既可以使用，但是你需要考虑如下问题：

• 你是否认为TV和电视，甚至一个回音壁，三个遥控器太多太烦了。见TV与电视CEC
• 你是否需要通过TV播放单层的Dolby Vision(aka 杜比视界)。见TV与Dolby Vision
• 你是否需要通过TV播放超过5.1声道的音频(e.g. Dolby TrueHD 7.1)。见TV与音频

TV与电视CEC

CEC功能是HDMI1.3b开始提出的一项功能，自行搜索具体原理，大概就是电视遥控器也能通过CEC功能口直机顶盒。因此，在标注有HDMI CEC功能的电视机上，你可以不再使用TV的遥控器。

尽管CEC应该是一个比较标准的功能，各个厂家也许因自己利益驱使，或者技术上的问题，并不能完全体验一个遥控器控制所有设备(e.g.LG)。目前看来只有日本厂商在CEC上做的比较开放(e.g.Sony)。

值得一提的是，TV支持红外学习，但是小米电视的遥控器是蓝牙的。

TV与Dolby Vision

一部支持Dolby Vision的电影，一般由BL+EL+RPU所组成。当视频中只含有BL+RPU，我们叫做单层杜比视界。这种视频一般通过杜比的Profile 5进行封装导出MKV格式（极少数蓝光原盘也有单层）。
目前，TV只支持BL+RPU的Dolby Vision，并且原生只支持profile 5封装的，当然一些App(e.g.Infuse)可以通过它自己的拓展播放Profile 7。

目前在整个苹果生态里，Infuse可能是唯一一个能够播放Dolby Profile 5.2封装的软件。

双层杜比则是指BL+EL+RPU所组成的杜比视频，目前看来，并没有机顶盒支持它，因为涉及到dolby私钥，也没啥好破解的。市面上说支持双层杜比的安卓机顶盒，大概率是通过双层转单层实现的（不能说死，万一这个安卓厂商愿意给杜比付钱呢）。

总结：TV无法播放双层杜比，但是可以转回单层，你可能需要购买蓝光碟机来播放双层杜比。

TV与音频

音频种类非常繁杂，我尽可能概括，也许有错误，疏漏，时效性问题，请留言讨论（先甩锅）。

电子音频被定义为Pulse Coded Modulation (PCM)，这是一种无损(lossless)，无压缩(uncompressed)，原始记录的一种电子音频格式。

PCM可以与.bmp格式图片作为类比

我们现在的手机通话，是由声波(sound waves)转换成音频信号(analogue electrical audio signals)，这些信号再转换成PCM。

在信号到PCM的转换过程中，声波被分割成各种网格，网格中块状的数量，被定义成了bits(e.g.16-bits)，越多的bits代表着它能更精确的反应声音的原始程度，你可以参考4K图片比2K图片更加清晰是因为pixels更多。

同样在转换的过程中，不断的重复抓取声音是为了更精确的抓住声音的改变，比如44,000次每秒的抓取，等于是44kHz。你可以参考电影或者游戏中的fps，60fps的电影，你能感觉到更加流畅的观感效果。

综上所述，一个16bits+44kHz的音频，意味着在一个声道中704,000 bits每秒的输出。

相反，从电子音频格式到信号转换(Digital to Analog Converter;aka, DAC)，是把PCM重新转换成音频信号，我们打电话的时候才能听到。这种DAC装置可以是你的电视，可以是声卡。

说到底，电子音频转换成PCM，再通过DAC装置让你听到，或者让电话另一头的人听到。

我们一般会下载到带多个声音文件的电影，这可能是为了兼容性，多语言，讲解等需求。尤其是多声道的情况下，这种无损音频所占据的空间和比特率可能会很大，类似于我们想把超级大的.bmp图片转换成.jpg。考虑到压缩可能带来损耗，因此就有了各种codec。
Codec包含了解码和编码两部分，比如你把一个文件通过ZIP压缩了，但解压可以是不同的7ZIP,好压等软件，类比于各种codec解码。
音频Codec压缩/解压缩主要分为两种：

• 有损(compressed, lossy)：牺牲音频质量，来减少占用空间，主要是Dolby Digital(AC3)以及另一家Digital Theatre Systems (DTS)在使用。

• 无损(compressed, lossless)：保护原有的音频，但压缩率偏低，一般就是Dolby TrueHD 或者 DTS HD Master Audio (MA)在用。可以参考.png的无损压缩，或者直接把.bmp文件打包成zip。

电影文件中DTS-HD MA是被编码成DTS的，并且DTS-HD MA，作为拓展层被包含在一起。这样做的好处是，当你的设备支持DTS-HD MA则可以播放音频，如果不支持，则自动回落到DTS上。Dolby TrueHD同样用了这种拓展层的方法去解决兼容性问题。

打个比方，一本电影中你可能看到如下的音频列表：

• #1 [uncompressed, lossless] PCM 5.1 (English)

• #2 [compressed, lossless] DTS-HD Master Audio 5.1 (English)

• #3 [compressed, lossy] Dolby Digital 5.1 (French)

• #4 [compressed, lossy] Dolby Stereo 2.0 (Mandarin)

  • #2/3/4是压缩的，需要被解码codec解压成PCM再发送到DAC装置，#1已经是PCM了，可以直接到DAC。

  • #1/2都是无损的，最终被转换成PCM的。那为什么要放两个无损的同一语言的5.1呢。也许是PCM 5.1占据的空间太大，所以它放了一个16bits/44 kHZ的PCM，然后DTS-HD MA占据的空间小，可以再放一个24-bits/96kHz的无损音频，用户就多了一个选择。

接着我们来说一下主要的两大根据空间定位为依据的音频格式：Dolby Atmos 和 DTS:X。在电影中，如果有一声枪响，这类音频格式会根据本地音响的位置，比如左后方，上中下的某一个喇叭发出来，让用户有更好的场景代入感。
Dolby Atmos或者DTS:X都不是codec，也不是单独的音轨，他们是音频拓展层上的东西，像之前说的那样，旧设备不支持，则不播放，当支持时，使用这种空间定位的meta信息。一般来说，常见的拓展层有如下几个：

• Dolby TrueHD + Dolby Atmos - 常见于蓝光原盘或者REMUX
• DTS-HD Master Audio + DTS:X - 同样常见于蓝光原盘或者REMUX
• Dolby Digital Plus + Dolby Atmos - 常见于流媒体 (Netflix etc)
• Dolby MAT 2.0 + Dolby Atmos - 常见于游戏主机或者TV

我们用TV打开一个视频时，它一定会检测音轨，通过解码器首先把声音还原成PCM，或者音轨就是PCM则不需要。这里要求TV有这样的Codec或者APP有，或者你的解码在服务端（e.g plex)。就像别人给你了一个.psd格式的图片，是你让你同事的电脑去打开后转换成你电脑上就有的格式(e.g png)给你，或者是你自己下载Photoshop。
根据标准，所有的DVD碟机，或者蓝光碟机，都必须拥有Dolby Digital的Codec，但DTS-HD MA则没有明文规定。理论上，我们支持用终端机器来观影，可以得到最好的音频体验，但更优质的音频，则需要更大的带宽，无论S/PDIF 接口 或者 HDMI ARC都受限于自身带宽，最多放出2声道的PCM，或者5.1声道压缩音频，具体来说，S/PDIF或者HDMI ARC

• 支持

  • PCM Stereo (2.0声道)
  • Dolby Digital (5.1声道）
  • Dolby Digital Plus (5.1声道 也许只有HDMI ARC支持)
  • DTS (5.1声道)

• 不支持

  • Dolby TrueHD
  • DTS-HD Master Audio

在这种限制下，HDMI推出了eARC，在HDMI eARC模式下，你可以享受到更多7声道甚至11声道的体验，当然目前似乎并没有11声道的电影。TV在通过eARC后，可以播放出更多声道，因此，如果你还没有买电视，并且想用TV的话，请购买带有HDMI eARC的电视机。

TV的工作机制如下：

• 它原生支持的codec包括
  • Dolby Digital
  • Dolby Digital Plus (包括 Atmos)
  • Dolby TrueHD (但不支持带有Atmos的)
• 它原生不支持:
  • DTS 或者 DTS-HD MA，主要就是没买license。

但一些APP自带了Codec来解决一些问题(e.g. Infuse)。

当TV碰到这些不支持的格式，包括Dolby TrueHD Atmos或者带有DTS:X的DTS-HD MA，它会自动转成PCM然后通过2.0/5.1/7.1声道播放出来，丢弃空间Meta数据。

总结一下，你需要一个支持eARC的音响(e.g Samsung Q950)，以及支持eARC的电视机，配合TV，播放出最高带有7.1声道的电影，并且无法享受到ATMOS或者DTS:X。