Tonformate

Aus wiki.dvdb.de

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Analog 3 Dolby Stereo oder Dolby Surround 4 Ultra Stereo 5 dts Stereo 6 PCM 7 MPEG 8 DOLBY DIGITAL 9 DTS 10 SDDS 11 THX

Einleitung

Nun wollen wir uns mal ein wenig mit den digitalen Klängen auf einer DVD befassen. Spätestens mit dem Einzug der DVD ins heimische Wohnzimmer, sind die verschiedenen digitalen Formate gerade für Heimkino-Fans interessant und bezahlbar geworden. Doch als erstes ein paar Worte zu ANALOG.

Analog

Es dürfte eigentlich jedem bekannt sein. Die zwei Tonstandards MONO (1 Kanal) und STEREO (2 KANÄLE) werden noch heute für VHS und im Fernsehen verwendet. Sollte in beiden STEREO-Kanälen dieselben Signale vorhanden sein, spricht man auch von MONO. Bei analoger Technik, ist es leider nicht möglich Informationen mitzusenden (zb. welches Tonformat verwendet wird). Ein Decoder kann nicht erkennen, ob ein STEREO- oder ein DOLBY SURROUND-Signal auf der Spur sitzt. DOLBY SURROUND basiert auf einem 2 Kanal STEREO Signal (aber dazu später mehr).

Natürlich gibt es da wieder verschiedene Entwicklungscompanies:

Dolby Stereo oder Dolby Surround

... wurde von der Firma Dolby 1976 in den Kinos eingeführt und ist ein analoges Lichttonformat. Diese findet man bei einem Filmstreifen links oder rechts neben dem Bild. Auf der anderen Seite lief ein Timecode mit, sodass der Filmvorführer wusste, wann er die nächste Filmrolle einschalten musste, da die Filme aus mehreren Spulen besteht (man erinnere sich an Tyler Durden ;-)). Es besteht aus zwei Kanälen, wobei 4 Kanäle (links, mitte, rechts, hinten) matriziert und von einem Kinoprozessor dematriziert werden, d.h., dass ein Decoder bzw. Kinoprozessor die beiden Spuren virtuell übereinanderlegt. Alle Daten, die übereinstimmen, werden in den mittleren Kanal gelegt und die „Überstände“ der Daten werden, je nach Frequenz, Lautstärke und Phase (nur für den hinteren Kanal) auf die restlichen Kanäle verteilt. Tja, sehr einfaches Verfahren und damals revolutionär. Die Kanäle konnten aber nie hundertprozentig getrennt werden. Der Begriff Dolby Surround wurde dann für die Heimkinos eingeführt, wird aber genauso matriziert.

Ultra Stereo

Ein paar ehemalige Mitarbeiter der Firma Dolby haben sich gedacht, wir nehmen das vorhandene Dolby Stero und bringen ein eigenes auf den Markt. Im Jahre 1985 wurde dieses, qualitativ etwas schlechtere Format, in Filmen verwendet. Laut imdb gibt es nur 525 Streifen (hauptsächlich B-Movies, da es wahrscheinlich günstiger als Dolby war), die dieses Format verwenden. Es konnte aber von denselben Prozessoren verarbeitet werden.

dts Stereo

Jawohl, auch die Firma dts (gegründet 1990) brachte sein eigenst entwickeltes Format in die Kinos. Es war aber zu der Zeit schon ein veraltetes Verfahren und somit nicht gross verbreitet. Aber später mehr zu dts.

PCM

Die Mutter des digitalen Tons sozusagen. Das PCM Signal (eigentlich LPCM für Linear Pulse Code Modulation) kann selbst von CD-Player mit digitalem Ausgang gelesen und ausgegeben werden. Das Format arbeitet mit 2 Kanälen (also ist STEREO und DOLBY SURROUND möglich) und mit einer Datenrate von 1,44 Mbit/s.

MPEG

MPEG steht für Moving Picture Expert Group und ist in vielen Variationen erschienen. Diese Experten Gruppe beschäftigte sich hauptsächlich mit Komprimierung von Videodaten und Audiodaten. Dieser Zusammenschluss von Experten (seit 1988) besteht aus ca. 360 Mitgliedern von verschiedenen Firmen und Universitäten. Und seitdem entwickeln die wie blöd, was die kleine History zeigt:

- MPEG1 wurde 1993 als Progressives Video-Format mit mehreren Layern standardisiert. Die sogenannten Audio-Layer sind verschiedene komprimierte Formate. Audio-Layer 3, auch als MP3 bekannt, wäre z.b. eine davon. - 1994/95 erschien MPEG2, Video- und Tonformate in Fernsehqualität. Wird für DVD-Videos und DVB verwendet. - Nicht erschienen ist MPEG3. Dies sollte der Standart für HDTV werden. Man hatte sich aber für ein erweitertes MPEG2-Format entschieden. - MPEG4 erschien 1998 und deren weiterentwickelten Versionen in den Folgejahren 1999 bis 2001. Eine noch bessere Komprimierung die z.b. bei DivX verwendet wird oder auch bei Handys usw.

Ursprünglich konnte MPEG nur zwei Kanäle verwalten. Mit dem Erscheinen des MPEG-2 erschien aber eine Multichannel Variante (MPEG-2 Multichannel), die auch abwärtskompatibel zu den MPEG-1 Formaten war. Auch hier war das Problem mit der exakten Trennung der verschiedenen Kanäle, da diese auch nur „matriziert“ wurden. Es gibt auch nur sehr wenige DVD’s die mit diesem Standart erschienen (z.b. Jumanji). Es hat sich allerdings nicht durchgesetzt aus genannten Gründen. Die Experten waren also nicht in der Lage, ein Mehrkanal-Format zu entwickeln und Dolby Digital hatte noch keine Zulassung für PAL DVD’s. Deshalb sind viele der ersten DVD’s noch in Dolby Surround (MPEG-1 Layer 2) erschienen. Erst 1997 wurde Dolby Digital als Standard für DVD’s neben den bereits verwendeten PCM und MPEG zugelassen. Es war also abzusehen, dass die bisherigen Standards langsam im Sand versinken würden. Zwar versuchten Sony und Philips noch ein paar letzte Wiederbelebungsversuche, aber vergebens. Die Welt wollte Mehrkanal. Es gibt auf den DVD’s nur noch wenige MPEG-Formate anzutreffen, wie Menüs, Bonusmaterial oder Trailer, wobei die meisten auf Dolby Digital 1.0 und 2.0 umgestiegen sind.

DOLBY DIGITAL

Offizielle Homepage: http://www.dolby.com/

Das erste Mehrkanal-system war geboren und hält heute noch die Flagge hoch. Es wird verwendet im Kino, auf DVD’s, Laserdiscs und im TV. Das Codierungsverfahren wird als AC-3 bezeichnet und ermöglicht eine „verlustbehaftete“ datenreduzierte Codierung. Verlustbehaftet in Anführungsstrichen, da es, genau wie bei mp3, für das menschliche Ohr (kaum hörbare) Verluste durch die Komprimierung gibt.

Dieses Format liefert 3 Front-Kanäle und zwei vollwertige Kanäle hinten. Das ergibt schonmal die 5 in 5.1. Zusätzlich gibt es meinen Lieblingskanal, den LFE (Low Frequency Effekt) Subwoofer Kanal in einem konstanten Datenstrom. Die vollfrequenten Kanäle haben ein Spektrum von 20Hz bis 20kHz, der Basskanal reicht bis 120Hz. Noch ein Vorteil ist, dass auch Datenstreams mit gesendet werden können, die dem Receiver sagen, welches Ton-System gerade verarbeitet wird.

Die Leute der Firma Dolby haben es sich einfach gemacht und bezeichnen all ihre digitalen Ton-Systeme Dolby Digital und setzen einfach die Anzahl der Kanäle dahinter:

- Dolby Digital 1.0 Einfacher Monokanal, der je nach Anlage entweder nur auf dem Center ausgegeben wird oder gleichmässig auf allen drei Front-Kanälen.

- Dolby Digital 2.0 Zwei Kanal-Tonsignal, das zwar auch in Dolby Surround ausgegeben werden kann (je nach Einstellung der eigenen Anlage) oder in einer zusätzlichen matrizierten Tonspur (wird meist mit dem Zusatz DS=On gekennzeichnet). Dieser zusätzliche Matrix Kanal kann auch schon sehr räumlich klingen, wenn er gut abgemischt wurde.

- Dolby Digital 4.0 Vier vollwertige Kanäle. Links, Rechts, Mitte, Hinten ohne Subwoofer. Ist aber sehr selten verwendet worde.

- Dolby Digital 5.1 Fünf vollwertige Kanäle. Links vorne, Rechts vorne, Mitte, Links hinten, Rechts hinten und einem LFE Subwoofer Kanal.

Bei einer DVD beträgt die Datenrate für Dolby Digital 5.1 zwischen 384 kb/s und 448 kbps. Bei Dolby Digital 2.0 beträgt sie ca. 192 kbps. Wobei die Datenraten auch höher liegen können.

Digital Surround EX Ein zusätzliche Format von Dolby wäre das Dolby Digital Surround EX mit einem zusätzlich Kanal Mitte hinten. Dieser Kanal ist aber auch nur per Matrix Codierung hinzugefügt. Wir erinnern uns: der Receiver muss die beiden hinteren Kanäle übereinanderlegen, alle identischen Daten (wird auch als Monoanteil bezeichnet) werden in den zusätzlichen Kanal in der Mitte hinten ausgegeben. Aber auch alle Anlagen ohne einem Rear Center Kanal können dies wiedergeben und wird genauso von dem Hörer empfunden. Deswegen halte ich dieses Tonformat für Bauernfängerei. Es gibt aber auch richtige 6.1 Abmischungen, die aber leider selten erscheinen.

Dolby Digital Plus Wird nun als Standart für HDTV benutzt. Dieses Format ist abwärtskompatibel zu dem herkömmlichen 5.1 und unterstützt bis zu 13 Kanäle (Junge, Junge). Die Datenrate beträgt bis zur 6 Mbit/s (DVD 448 kb/s).

DTS

Offizielle Homepage: http://www.dtsonline.com/

Die Konkurrenz zu Dolby wäre die Firma Digital Theatre Systems Inc. und wurde 1990 gegründet. Diese brachte ebenfalls ein Mehrkanal-System heraus. Diese kann 1-8 Kanäle diskret wiedergeben. DTS ist kein DVD Standart, sondern eine optionale Tonspur. DTS ist zwar auch ein „verlustbehaftetes“ & datenreduziertes Format, ist aber die höherwertige Alternative zu Dolby Digital, da auch die Datenraten wesentlich höher sind (sie liegen zwischen 768 kbps oder 1536 kbps). Die Tonspur kann einen LFE-Kanal enthalten, der nur den für die Tieftonwiedergabe zuständigen Subwoofer bedient. Die vollfrequenten Kanäle gehen von 20Hz bis 20kHz, der Basskanal reicht aber nur bis 80Hz.

Das verwendete Codierungsverfahren heißt CAC. Der Ton wird im Kino auf einer oder mehreren Compact Discs gespeichert, die durch eine kleine Timecode-Spur auf der Filmrolle zum Bild synchronisiert werden. Der analoge Ton befindet sich weiterhin auf dem Film und wird bei Ausfall von DTS als Notlösung verwendet.

Auch hier gibt’s es wieder diverse Erweiterungen:

DTS NEO:6 surround - bietet dasselbe wie Dolby Surround und wird aus den beiden Stereo Kanälen errechnet.

DTS-ES Matrix 6.1 - ist gleichzusetzen mit Dolby Digital Surround EX, der Rear Center wurde per Matrix hinzugefügt.

DTS-ES discrete 6.1 - ist das einzige Tonformat, was zurecht die Bezeichnung 6.1 tragen darf. Sie enthält einen vollwertigen zusätzlichen Rear Center Kanal.

DTS wurde das erste mal 1993 im Kino verwendet, mit dem Film Jurassic Park.

SDDS

Offizielle Homepage: http://www.sdds.com/

Dieses von Sony herausgebrachtes Format hat leider nicht viel mit dem heimischen Kino zutun, aber wurde zur digitalen Codierung und Wiedergabe der Tonspur von Kinofilmen entwickelt. SDDS verfügt über maximal acht verschiedene Kanäle, fünf davon in der Front, zwei an den Seiten sowie einen vollwertigen LFE-Kanal (niedrigfrequent).

SDDS wurde erstmals am 17. Juni 1993 in vier Kinos in Los Angeles und New York eingesetzt. Die Tondaten werden bei SDDS in zwei optischen Spuren links und rechts außerhalb der Film-Perforation gespeichert. Dabei wird das proprietäre ATRAC-Verfahren (Adaptive Transform Acoustic Coding) zur Komprimierung und Kodierung eingesetzt. Die Vervielfältigung von Filmen mit SDDS-Tonspur ist allerdings vergleichweise aufwändig.

SDDS ist, wie die Konkurrenz Dolby Digital und dts, mittlerweile bei fast allen aktuellen Hollywood-Filmen vorhanden. Das Format wird jedoch im Kino verhältnismäßig selten genutzt, da das System seinen wesentlichen Vorteil, die fünf Frontkanäle, nur auf sehr großen Leinwänden ausspielen kann, wie sie meist nur in wenigen Kinos in großen Städten vorhanden sind.

(Quelle: wikipedia – da ich mich mit diesem Thema noch nicht auseinander gesetzt hatte! )

THX

So dies wären die verschiedenen, zunächst nur für uns, wichtigen Tonformate. Jetzt schreien wieder viele auf:

„WAS IST MIT THX?“

THX IST KEIN TONFORMAT!

THX (Tomlinson Homan Experiment) ist ein qualtitätssicherndes ZERTIFIKAT. Gegründet 1983 von Georg Lucas, der einfach den verschiedenen Soundformaten in den Kinos Einhalt gebieten wollte. Seine Vision war es, dass sich Bild & Ton in jedem Kino gleichen, um den Film vollends zu geniessen. Es ist praktisch wie eine ISO-Norm für Kinos. Ursprünglich also nur für Kinos gedacht, gibt es nun auch THX ULTRA. Dies ist eine Light-Version des THX Zertifikats. Um dies zu erhalten, sind die Anforderungen an die Kinoanlage nicht so streng. Und dann gibt es noch THX Select für den Heimkino Bereich. Auch Tonformate können das THX Zertifikat erhalten, also sowohl Dolby Digital als auch DTS. Trotzdem kann jede Anlage dies ausgeben.

Wenn man aber THX zertifizierten Sound haben will, benötigt man zertifizierte Hardware:

• Decoder
• Lautsprecher
• Subwoofer
• Elektronik

So, das wars fürs erste!

--gorygrunt 09:40, 18. Aug 2005 (CEST)