Michael Neuhold
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Ton

Kurze Begriffserklärung

Die Qualität digitalisierter Klänge hängt zunächst von zwei Faktoren ab: der Abtastrate (Samplingrate) und der Größe eines Samples: Je mehr Samples pro Zeiteinheit erfaßt werden und je mehr Bit ein Sample umfaßt, umso exakter kann das Klangereignis reproduziert werden. Je mehr Kanäle zur Verfügung steher, umso besser kann die Räumlichkeit des Klangereignisses eingefangen werden.

ein Klangereignis (Sinuston) in 20 16-Bit-Samples aufgelöst

dasselbe Klangereignis bei halber Abtastrate

dasselbe Klangereignis mit 20 8-Bit-Samples

Die Bitrate ist das Produkt aus Abtastrate, Samplegröße und Anzahl der Kanäle; bei einer Stereo-CD (44 kHz, d.h. 44000 Samples/s, 16 Bit/Sample, 2 Kanäle) ist dies 44000 x 16 x 2 = 1.408 Mbit/s oder ~172 kByte/s.

Die meisten Komprimierungsverfahren wie MPEG, Dolby Digital oder DTS arbeiten mit einer verlustbehafteten Komprimierung, wobei sie diejenigen Anteile des Klangereignisses, die für das menschliche Gehör (fast) nicht wahrnehmbar sind, herauszufiltern versuchen. Die Wiedergabe soll nicht die Samplingdaten exakt reproduzieren, sondern den Höreindruck. Die Datenmenge, die man dabei weglassen kann, ist von der Art des Klangereignisses abhängig. Wenn man eine variable Bitrate benutzt, kann dem besser Rechnung getragen werden als mit einer fixen Bitrate.

Mono, Stereo, 5.1, 6.1, 7.1

Die in der Überschrift genannte Begriffe bezeichnen die Anzahl der Kanäle. Mono (griech. monos allein, einzig) ist bekanntlich ein Kanal, Stereo (griech. stereos hart, fest im Sinne von räumlich, dreidimensional) deren zwei.

Mit 5.1 bezeichnet man Tonaufzeichnungsverfahren, bei dem bis zu sechs getrennte Tonkanäle aufgezeichnet werden können: fünf richtungsgebundene Kanäle (vorne-links, vorne-mitte, vorne-rechts, hinten-links, hinten-rechts) und ein richtungsloser Kanal für tiefe Töne (low frequency effects channel, kurz LFE[C]) - richtungslos deshalb, da das menschliche Ohr die Richtung, aus der tiefe Töne kommen, nur schwer wahrnehmen kann; der entsprechende Lautsprecher (Subwoofer genannt) steht meist vorne-mitte. Die Betonung liegt auf bis zu - ein 5.1-Ton kann auch nur Mono sein.

So etwa stellt man die Boxen einer 5.1-Anlage auf: Frontlautsprecher (F), Rearlautsprecher (R), Centerlautsprecher (C), Subwoofer (S), das Publikum sitzt in der Mitte:

Gelegentlich findet auch 6.1-Tonaufzeichnung Verwendung. Dabei gibt es hinten noch einen zusätzlichen Kanal in der Mitte.

Den derzeitigen Plafond erreichen 7.1-Verfahren, die aber momentan auf der DVD nicht eingesetzt werden.

Obligatorische / optionale Tonformate

Der DVD-Standard schreibt vor, welche Soundformate auf einer Video-DVD obligatorisch sind und welche optional. Es muß zumindest eine Tonspur in einem der obligatorischen Formate vorhanden sein. Tonspuren in einem oder mehreren der optionalen Formate können zusätzlich vorhanden sein.

Auf einer NTSC-DVD gehören die MPEG-Formate ausschließlich zu den optionalen Formaten.

PCM

PCM (genauer L-PCM, Linear Pulse Code Modulation) ist ein Verfahren zur Digitalisierung analoger Daten. In diesem Format liegen auch die Audiodaten einer Audio-CD vor. Da dieses (unkomprimierte) Format zu den obligatorischen Formaten gehört, können die meisten DVD-Player auch Audio-CDs wiedergeben.

Mir ist der Unterschied zwischen PCM und L-PCM nicht klar. Ich verlasse mich daher auf Marc Fuss, der mir erklärt hat, daß es sich bei der DVD immer um L-PCM handelt.

Dolby Surround

Dolby Surround ist ein ursprünglich analoges Tonaufzeichnungsverfahren, bei dem das Stereosignal um Information für vorne-mitte (center) und hinten (surround, rear oder effects genannt) erweitert wird. Es arbeitet also mit vier richtungsgebundenen Tonkanälen (vorne-links, vorne-mitte, vorne-rechts, hinten), der Sourroundkanal wird allerdings meist aus zwei Lautsprechern (hinten-links, hinten-rechts) wiedergegeben. ProLogic ist eine technisch verbesserte Implementierung von Dolby Surround.

Dolby Digital / AC3

Das bei DVDs am häufigsten verwendete 5.1-Tonaufzeichnungsverfahren ist Dolby Digital (abgekürzt DD). Die technische Bezeichnung ist AC3 (Audio Codec 3). Dolby Digital / AC3 arbeitet mit verlustbehafteter Komprimierung und einer festen Datenrate (?) von bis zu 448 kbit/s bei bis zu sechs Kanälen. Typische Datenraten sind 384 oder 448 kbit/s. Die Abtastrate beträgt 48 kHz, die Samplegröße bis zu 24 Bit.

Für Dolby Digital braucht man entweder einen Decoder/Verstärker oder man läßt den DVD-Player einen Stereo-Downmix vornehmen, d.h. den AC3-Ton in Dolby Surround oder simples Stereo umwandeln.

Dolby Digital EX ist ein 6.1-Verfahren, bei dem aber zur Abwärtskompatibilität das Signal für den Rear-Center-Kanal in die Signale der beiden Rear-Kanäle hineingemischt werden.

DTS

Digital Theater Systems, kurz DTS, ist ebenfalls ein 5.1-Tonaufzeichnungsverfahren, das allerdings mit einer höheren Datenrate von bis zu 1536 kbit/s arbeitet und daher nach Aussage des Patentinhabers eine noch bessere Tonqualität als Dolby Digital gewährleistet. Typische Datenraten auf DVD sind 768 oder 1536 kbit/s. Die Abtastrate beträgt 48 kHz, die Samplegröße bis zu 24 Bit. DTS braucht viel Platz, nach der DVD-Spezifikation darf es aber nicht das einzige Tonformat auf der DVD sein. Also wird zusätzlich Platz für z.B. eine Dolby-Surround-Tonspur benötigt. Auch für DTS braucht man einen eigenen Decoder.

DTS ES (Discrete) (ES = Extended Surround?) ist ein 6.1-Verfahren. Beim älteren DTS ES Matrix wird das Signal für den Rear-Center-Kanal wie bei DD EX den Signalen der beiden Rear-Kanäle beigemischt. Bei DTS ES Discrete wird dafür zusätzlich zu dieser Matrixkodierung (die zur Abwärtskompatibilität notwendig ist) ein eigener Signalkanal verwendet.

MPEG

MPEG-1 definiert in drei sogenannten Layern (die aufeinander aufbauenden Vorgehensweisen entsprechen) Verfahren zur Komprimierung von max. 2 Kanälen mit Abtastraten von 32, 44.1, oder 48 kHz und fixen oder variablen Bitraten von 32 bis 448 kbit/s in Layer I, bis 384 kbit/s in Layer II und bis 320 kbit/s in Layer III.

MPEG-2 umfaßt:

• eine Erweiterung von MPEG-1 um niedrigere Abtastraten (Low Sampling Frequency, LSF): 16, 22.05, und 24 kHz bei Bitraten von 32 bis 256 kbit/s in Layer I und von 8 bis 160 kbit/s in Layer II und III)
• ein zu MPEG-1 abwärtskompatibles 5.1-Verfahren (MPEG-2 BC, BC = backwards compatible) mit einer Bitrate von bis zu 1 Mbit/s
• ein zu MPEG-1 nicht kompatibles Verfahren zur Komprimierung von bis zu 48 Kanälen bei Abtastraten von 8 bis 96 kHz und Bitraten von 8 bis 64 (oder 160?) kbit/s je Kanal (Advanced Audio Coding, kurz AAC genannt)

Die bekannten MP3-Dateien entsprechen dem Layer III von (je nach Bitrate) MPEG-1 oder MPEG-2. Für die Audiospur einer Video-DVD ist jedoch nur der Layer II vorgesehen. Die einzige DVD mit einer Tonspur im MPEG-Format, die ich jemals zu Gesicht bekommen habe, war Jumanji. Aber es gibt de facto gar keine Wiedergabegeräte dafür.

SDDS

SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) ist ein aufwendiges 7.1-Verfahren, das zwar als optionales Tonformat für die DVD vorgesehen ist, aber bislang nur im Kino verwendet wird. Sony hat bislang keine Anstalten gemacht, es auch bei der DVD einzusetzen (und hoffentlich bleibt das auch so, denn der technische Aufwand steht in keinerlei Relation zur Akustik eines durchschnittlichen Wohnzimmers).

MLP

MLP (Meridian Lossless Packing) ist, wie der Name schon sagt, ein verlustfrei arbeitendes Tonkomprimierungsverfahren, das aber derzeit nur für die Audio-DVD vorgesehen ist.

THX

THX (benannt nach einem Spielfilm von George Lucas aus dem Jahr 1970, "THX 1138"; nach anderen eine Abküzung für Thomlison Holman [ein Toningenieur Lucas'] Experiment) ist eine Qualitätsnorm für Tonwiedergabesysteme (Verstärker, Lautsprecher, Kabel etc.) in Kinos, die sicherstellen soll, daß der Zuseher den Film auch akustisch so präsentiert bekommt, wie ihn sich der Regisseur gedacht hat.

Inzwischen gibt es auch THX-zertifizierte Heimkinogeräte. Aber das ist eigentlich Unsinn, denn da müßte man auch sein Wohnzimmer THX-zertifizieren lassen. Und wer tut das schon?

Mein Kommentar

Wer braucht fünf oder gar sechs diskrete richtungsgebundene Tonkanäle? Bei dialoglastigen Filmen kommt das meiste aus dem Centerkanal. Bei Actionfilmen ist es meiner Erfahrung nach der Subwoofer, der, wenn's kracht und donnert, das Feeling vermittelt. Zwei ordentliche Stereoboxen und ein Subwoofer reichen da völlig - vorausgesetzt, das DVD-Wiedergabegerät schafft einen ordentlichen Stereo-Downmix (nicht wenige Filme bieten ohnehin eine optimierte Stereotonspur).

Ich habe zwar eine DD-5.1-Anlage, würde sie mir aber nicht noch einmal kaufen. Ich kann nicht mein Wohnzimmer umbauen, nur um die bei einem von zwanzig Filmen enthaltene Vorne-Hinten-Ortung wirklich mitzubekommen. Und spätestens, wenn man zu fortgeschrittener Stunde den Mitbewohnern zuliebe die Kopfhörer aufsetzen muß, ist die Sechskanaltonanlage für die Katz.

Autor: Michael Neuhold (E-Mail-Kontakt)
Letzte Aktualisierung: 27. April 2004