Audio-Grundlagen
Im folgenden sollen einige Begriffe aus der modernen Audio-Technik erklärt und ihre technischen
Hintergründe erläutert werden. Da einige dieser Konzepte und Standards in dazu kompatiblen
Varianten beim AudioCutter Cinema implementieret wurden, ist es sicher keinensfalls verkehrt,
darüber informiert zu sein:
Dolby-Surround®
Das aktuelle Thema in der Unterhaltungselektronik lautet nach wie vor: Dolby-Surround Pro-Logic®.
Was das ist, dürfte inzwischen allgemein bekannt sein: dieses System bringt den Raumklang in die
Wohnstube. Beinahe alle Stereo-Quellen eignen sich hier als Quelle: Video- und Audio-Casetten,
Stereo-Fernsehsendungen und jetzt auch ein ganz normaler Computer zusammen mit einer Soundkarte
und dem AudioCutter Cinema.
Mehrkanaltonfilme gibt es bereits seit den 70er Jahren. Mit der Einführung von
Stereo-Videorecordern brachte die Firma Dolby® 1982 auch ihren ersten Dolby-Surround®-Decoder,
damals noch mit einfacher Matrix-Decodierung, heraus. Der eigentliche Durchbruch dieses Systems
gelang allerdings erst 1987 mit der Einführung des Pro-Logic®-Chips, der eine bessere
Kanaltrennung zu einem niedrigen Preis ermöglichte.
Das Dolby-Surround®-Funktionsprinzip beruht auf den Eigenschaften des menschlichen Ohrs und der
Umsetzug von Gehörtem im Gehirn. Findet ein Schallereignis statt, z.B. in einem Konzertsaal, so
dringt der Schall, abhängig von seiner Position, zuerst direkt an das eine Ohr und dann an das
andere. Aus der Länge dieses Zeitunterschiedes berechnet das Gehirn die Position der Schallquelle,
wir erkennen die Richtung und die Lage. Mit diesem Direktschall identifiziert das Gehirn weiterhin
die Schallquelle z.B. als ein Musikinstrument. Als nächstes erreichen die ersten Reflexionen das
Ohr. Diese kommen noch ungefähr aus bestimmten Richtungen, nur mit einem größeren zeitlichen
Versatz zum ursprünglichen Schallereignis. Mit diesem Schall berechnet das Gehirn dann die
Entfernung der Schallquelle und gewinnt noch einige Informationen über die Größe des Raumes.
Anschließend wird der Schall durch die Wände mehrfach zurückgeworfen und gebrochen, ab diesem
Zeitpunkt ist nur noch ein großes "Schallwirrwar" vorhanden. Dieser Hall oder auch Diffusschall
besteht jetzt aus - zum Originalschall - phasenverschobenen Wellen. Da dieser Schall auch von den
Wänden hinter dem Hörer reflektiert wird, ist das bereits ein echter Raumklang. Anhand der jetzt
eintreffenden Schallwellen gewinnen wir auch einen Eindruck von dem Raum (z.B. "Wasserrohr",
"Kerker" oder aber auch "Konzertsaal").
Der Dolby®-Decoder seinerseits macht nun nichts weiter, als das Schallgemisch eines Stereosignals
zu trennen und auf verschiedenen, im Raum positionierten Lautsprechern wiederzugeben. Alle phasen-
und amplitudengleichen Anteile des Stereosignals sind Direktschall und kommen aus der Stereomitte.
Die Anteile, bei denen Links gleich Rechts ist, werden vom Centerlautsprecher dargestellt. Alle
anderen gleichphasigen, aber in der Amplitude unterschiedlichen Anteile werden durch die Boxen
Links (L) und Rechts (R) wiedergegeben. Bleibt nur noch der Surroundkanal: dieser setzt sich aus
den ungleichphasigen Anteilen des Stereosignals zusammen. Der Dolby®-Decoder sortiert diese, im
verwendeten Stereosignal zusammengewürfelten Schallbestandteile also nur wieder dahin, wo sie
hingehören.
Das kuriose an diesem Verfahren ist, das es auch ohne eine explizite Surround-Encodierung
funktioniert. Eine Stereoaufnahme wird in den meisten Fällen auch stark phasenverschobenen
Diffusschall enthalten, der vom Decoder "entdeckt" und auf die hinteren Kanäle gelegt werden
wird. Natürlich läßt sich dieser Diffusschall auch gezielt erzeugen und in ein Stereosignal
integrieren.
Diese Wirkungsweise kann man sich nun mit Hilfe des AudioCutter Cinema zu Nutze machen,
indem man einen Sound mittels des Positionseditors entweder fest
im Raum positioniert oder den Sound sogar in seiner Position verändert, d.h. ihn bewegt. Das
Programm selber berechnet nun - natürlich abhängig vom gewählten Ausgabe-
und Encodemechanismus - die Hintergrund- und Vordergrundinformationen für die einzelnen
Lautsprecher und encodiert diese. Falls 2.0 Surround selektiert wurde, geschieht das mit
einem Verfahren, das zu Dolby-Surround® und Circle-Surround® kompatibel ist. Dieses Audiosignal
kann anschließend mit jedem heute handelsüblichen Surround-Decoder wiedergegeben werden.
Im folgenden soll nun noch etwas zu den technischen Spezifikationen des doch recht begrenzten
Dolby-Surround® Systems gesagt werden. Dieser Algorithmus decodiert ein Stereosignal auf dann vier
getrennte Kanäle. Zu den Kanälen Links und Rechts kommt zum einen der Center-Kanal hinzu. Dieser
kann - je nach Einstellung am Decoder - einmal das volle Frequenzspektrum darstellen (Betriebsart
"WIDE") oder aber nur ein auf Frequenzen von >100Hz begrenztes (Betriebsart "NORMAL"). Das hängt
in erster Linie von der Qualität des verwendeten Center-Lautsprechers ab. Der Surround-Kanal ist
ebenfalls nur einkanalig, das heißt, es besteht kein Unterschied zwischen hinten links und hinten
rechts. Die beiden hinteren Lautsprecher hängen am gleichen Kanal und sind - je nach Decoder /
Verstärker - nur in Reihe oder parallel geschaltet oder allenfalls noch mit ein paar technischen
Tricks so modifiziert, das die hinten wiedergegebenen Signale leicht unterschiedlich sind. Die
Dolby-Surround®-Spezifikation gibt für diese Lautsprecher an, das hier nur ein Frequenzspektrum
von ca. 100Hz bis 7kHz dargestellt wird. In der Praxis hat sich aber gezeigt, das der
ProLogic®-Decoderchip - besonders wenn es auf allen Kanälen sehr heftig zugeht - mitunter doch mehr
als nur dieses Frequenzband durchläßt. Es sollte also bei einer Neuinstallation eines
Surroundsystems unbedingt darauf geachtet werden, das hinten auch vollwertige Lautsprecher
installiert werden.
Dolby-Digital® (=Dolby-AC-3®)
Ausgehend von der Dolby-Surround®-Technik wurde für große Kinos ein
weiteres, verbessertes Sytem entwickelt. Dieser Standard, Dolby-AC-3®, oftmals auch Dolby-Digital®
genannt, besitzt insgesamt 6 Soundkanäle: die bekannten Kanäle Links, Rechts und Center sowie zwei
in Surround-Links und Surround-Rechts aufgeteilte, diesmal separate hintere Kanäle. Weiterhin gibt
es hier noch einen Subwoofer-Kanal, der nur für die tiefen Frequenzen zuständig ist (die Anzahl der
Kanäle wird oftmals auch kurz mit 5.1 angegeben, wobei 5 für die herkömmlichen Kanäle und .1 für den
LFE, den Subwoofer-Effektkanal steht).
Die entscheidenden Verbesserungen gegenüber dem einfachen Dolby-Surround® sind einmal der bessere
Klang auf Grund des nicht mehr eingeschränkten Übertragungsbereiches, sowie die Möglichkeit,
zwischen Surround-Links und -Rechts zu unterscheiden, was natürlich wesentlich mehr Möglichkeiten
für Effekte bietet.
Logische Konsequenz aus dem Vorhandensein von jetzt 6 Kanälen ist natürlich, das diese nicht mehr
alle auf ein Stereosignal aufcodiert und später wieder beliebig decodiert werden können. Bei
Dolby-AC-3® müssen schon von vornherein alle Kanäle auf dem jeweiligen Datenträger vorhanden sein.
AC-3®-Signale bzw. -Kanäle finden sich heute auf den original Kino-Filmen, auf der DVD und vereinzelt
sogar schon im Fernsehen.
Aus technischer Sicht ist ein AC-3®-Datenstrom nichts weiter als ein 6-kanaliges Audiosignal, das
mit einem verlustbehaftetem Kompressionsalgorithmus komprimiert wurde. Das Kompressionsverfahren
beruht dabei auf einem ähnlichen Prinzip wie die MPEG-Audiokompression.
dts® - Digital Theater Surround®
Nun gibt es ein weiteres Audiosystem, das etwas später entwickelt wurde, und darum sowohl die
Nachteile des ProLogic®-Systems (die kniffligen Phasenverhältnisse für nur einen einzigen
Surroundkanal) und des AC-3®-Systems (bei dem die Daten für die hinteren Kanäle zuerst mit einem
startk verlustbehafteten Algorithmus komprimiert und dann als Lichttonspur zwischen die
Perforationslöcher (!!!) des Kinofilms gequetscht wurden) nicht kennt. Bei diesem System wurde
konsequent auf die Qualität der CD gesetzt, die im Kino synchron zum Film läuft. Es ist dabei
eindeutig der Leistung der dts-Ingenieure zu verdanken, das es heute möglich ist, eine Daten-CD
perfekt synchron zum gezeigten Film laufen zu lassen.
Technisch gesehen ist dts® auch als DVD-Tonformat klar im Vorteil, da die Kompressionsrate
wesentlich geringer ist als bei Dolby-Digital® obwohl auch dts® noch einen verlustbehafteten
Algorithmus für die Kompression verwendet.
Einen ersten spektakulären Einsatz hatte dts® im Film "Jurassic Park®", der nicht nur für seine
damals genialen Special-Effects soundern auch für den bombastischen Sound bekannt geworden ist.
Wie bei sehr vielen Filmen aus den Universal®-Studios kam hier das dts®-Soundsystem zum Einsatz.
Dolby Surround EX®
Dieses Verfahren ist eine Weiterentwicklung von Dolby Digital. Das "EX" steht hier für "Extended
Surround". Dabei wurden die Surround-Kanäle ebenfalls um einen Center erweitert. Der Grund ist der
gleiche wie für den Front-Center: Die Positionierbarkeit von Einzelsounds wird wesentlich
erleichtert und es wird auch für Hörer, die sich abseits der Mitte befinden, ein besserer
Surround-Klang möglich.
dts ES®
"Digital Theater Surround Extended Surround" ist
ebenfalls ein 6.1 Audioformat, das einen zusätzlichen Centerkanal im Rear-Bereich benutzt. Auch hier
gilt im Vergleich zu Dolby Surround EX wieder: Aus technischer Sicht ist das dts-Verfahren deutlich
hochwertiger, da die Kompressionsrate geringer und die Qualität des dekomprimierten Audiosignals
deswegen besser ist.
THX®
THX® steht für "Tomlinson Holemans Experience" und ist nicht etwa noch ein weiterer Standard für
Raumklangsysteme, sondern ein Gütesiegel der Firma Lucasfilm® für Beschallungssysteme, das hier der
Vollständigkeit halber mit vorgestellt werden soll. Kurz gesagt bedeuten sie für ein Kino: tolles
Bild und bombastischer Klang. Der THX®-Standard stellt unter anderem folgende (akustische)
Anforderungen an ein Soundsystem:
- Der Decoder muß auf den hinteren Kanälen das volle Frequenzspektrum darstellen (und nicht,
wie z.B. der ProLogic®-Decoder nur den in der Theorie angegebenen Bereich von etwa 100 bis
7000 Hz)
- Die vorderen Lautsprecher L,C und R müssen vom exakt gleichen Typ sein
- Die Lautsprecher L und R besitzen je einen eigenen Subwoofer
- Die Surround-Lautsprecher sind Dipol-Strahler, die einen diffusen Schall erzeugen
- Die Hardware muß noch einigen weiteren speziellen Ansprüchen bezüglich Klirrfaktor,
Rauschabstand, Übertragungs-Bandbreit und Ausgangsleistung genügen
Wer sich mit dem THX®-Label schmücken will, muß seine Anlage einmal jährlich checken lassen und
bekommt dann - gegen Bezahlung natürlich - die Erlaubnis, sich das THX®-Logo an die Tür oder
sonstwo hin zu kleben.