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Transkript

1 DOLBY-SURROUND-PROLOGIG Einleitung Hintergrund Stereoton im Kino Stereoton im Fernsehen Ursprünge von Dolby Surround Dolby-Stereo-Format Kinowiedergabe Dolby-Surround und Dolby-Surround ProLogic Codierer und Phasenschieber Passiver Decoder Aktiver Decoder (Dolby-Surround ProLogic) Kanaltrennung Zeitverzögerung Raumtoneffekte (Surround Processing) Dolby-3-Stereo Dolby-Surround-Prologic-Normal-Modus Dolby-Surround-Prologic-Wideband-Modus Dolby-Surround-Prologic-Phantom-Modus Surround Quellen Filmabtastung für Dolby Surround Literaturnachweis [PRTM] Seite1

2 DOLBY-SURROUND-PROLOGIG 1. Einleitung Der Ton wird in der Kinotechnik dazu benutzt, um den Zuschauer mehr in die Handlung einzubeziehen. Er ist ein wesentlicher Faktor, um die Illusion von Wirklichkeit zu erzeugen und die gefühlsmäßige Einbindung des Zuschauers in die Handlung zu verstärken. Der Ton hilft Stimmungen aufzubauen und so manchen Film unvergeßlich zu machen. 1.1.Hintergrund Stereoton im Kino Seit 1950 gab es eine Reihe von Mehrkanaltonformaten. Die beständigsten sind Sechskanal-Magnetton auf 70 mm-kopien und Dolby-Stereo-Lichtton auf 35 mm-kopien geblieben. Im Vergleich zum Magnetton bietet Lichtton deutliche Einsparungen. Lichtton kann zusammen mit dem Bild kopiert werden, während die magnetischen Tonspuren in einem zusätzlichen Arbeitsgang aufgebracht werden müssen Stereoton im Fernsehen Trotz der Beliebtheit von Video wird viel Femsehmaterial, darunter auch High-Budget-Werbespots, auf 35 min - Film praktisch überall in der Welt abgespielt, und er ist auch völlig immun gegen zukünfiige Entscheidungen für die eine oder andere HDTV-Norm. Der Ton ist für das Femsehen nicht weniger wichtig als für das Kino Ursprünge von Dolby Surround Dolby-Stereo-Format Dolby-Stereo-Filmformate arbeiten mit Lichtton in zweifacher Doppelzackenschrift, in dem gleichen Bereich, in dem sonst die Monospur liegt. Der wesentliche Unterschied ist, daß bei der Stereoversion beide Hälften der Tonspur getrennt moduliert werden. Als Standart wird die Dolby-A-Rauschunterdrückung eingesetzt, um das Grundrauschen der Lichttonspuren zu vermindern und die Erweiterung des Frequenzbereichs bis auf 15 khz zu ermöglichen. Seit knapp zwei Jahren wird statt Dolby-A auch Dolby-SR (Spectral Recording) auf besonderen Dolby'-Stereo-SR-Kopien verwandt. Im Kino werden vier Tonkanäle für die Stereotonwiedergabe benutzt - Links, Mitte, Rechts und Rückkanal, Surround genannt (L, M, R, S). Der Sinn des zusätzlichen Mittelkanals ist es, auch für die Zuschauer, die weit entfernt von der Haupthörachse des Kinos sitzen, die ins Bild gehörenden Klangereignisse (insbesondere die [PRTM] Seite2

3 Sprache) fest mit der Bildmitte zu verknüpfen. Der Surroundkanal wird gewöhnlich benutzt, um rund um den Hörer eine Atmosphäre oder Rauminformation zu erzeugen. Natürlich unterstützt er auch Effekte, wie über die Zuschauer donnernde Flugzeuge, durch einen durchfahrende Autos und viele mehr. Für Dolby-Stereo wird die Dolbv-Motion-Picture-(MP) Matrixschaltung benutzt, um die vier Tonkanäle auf die zwei Lichttonspuren zu codieren. Die Informationen des linken Kanals gehen unverändert auf die entsprechende Tonspur; ebenso wandert der rechte Kanal auf die rechte Tonspur (im folgenden bezeichnet man mit L t und R t, Links total und Rechts total). Die Surroundinformationen, die von der Seite und von hinten wahrgenommen werden sollen, werden mit -3dB auf beide Spuren gemischt, aber gegenphasig. Die beiden Tonspuren ( L t und R t ) werden dann Dolby-A (oder-sr) komprimiert und auf 35 mm Magnetfilm überspielt. Er dient als Stereo-Master für die Kopien. Für das Lichttonnegativ wird der Magnetfilm (Printing Master) in einem Lichttonrecorder überspielt: Bild-und Tonnegativ werden zusammenkopiert und Ergeben die Verleihkopie mit Stereo-Lichtton Kinowiedergabe Wenn der Film in einem Dolby-Stereo-Kino abgespielt wird, decodiert die Wiedergabeanlage als erstes die Rauschunterdrückung (Dolby-A oder -SR). Eine Matrix erzeugt dann die L-, M-,R- und S-Signale aus den L t und R t-tonspuren. Geringes Überlappen (Übersprechen) zwischen den drei Frontkanälen ist verhältnismäßig harmlos, denn es verursacht nur leichte Verschiebungen im Klangbild, das aber weiterhin aus der Richtung des Bildes kommen würde. Mehr Aufwand bedarf es, um Übersprechen vom Mitten- auf den Surroundkanal zu unterbinden. Weil Dialoge überwiegend vom Mittenlautsprecher kommen, würde ein Übersprechen auf die Surroundboxen den unangenehmen Effekt haben, daß die Person, die auf der Bildwand spricht, nicht mehr von dort zu hören ist. Je größer der Kinosaal desto größer das potentielle Problem, weil die Zuschauer am Saalende oder der Saalseite das Übersprechen des Dialoges aus den Surroundlautsprechern tatsächlich vor dem eigentlichen Dialog von vorne hören könnten. Um das Vorne-/Hinten-Übersprechen zu verbessern, wird eine Signalverzögerung eingesetzt ( meistens 20ms ) und die Surroundbandbreite wird von 100 auf 7000Hz begrenzt. Das Surroundsignal wird ausreichend versetzt und über ein Zeitverzögerungsglied wiedergegeben, um sicherzustellen, daß die Dialoge immer zuerst von den bildbezogenen Lautsprechern wahrgenommen werden. Die Bandbreitenbegrenzung vermindert die Risiken, denen das Surroundsignal durch Phasenfehler im Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium ausgesetzt ist. Darüber hinaus vermindert sie die Ortbarkeit der S- Kanal-Lautsprecher. Das ist wichtig, um Zuschauer, die dicht einem Surroundlautsprecher sitzen, nicht von der Bildwand abzulenken. Die sorgfültige Plazierung vieler Surroundlautsprecher hilft ebenfalls, das Sunroundsignal diffus und gleichmäßig zu verteilen. 2.Dolby-Surround und Dolby-Surround ProLogic Im Heimbereich bedeutete Stereo bisher zwei Tonkanäle, Wiedergegeben über zwei Lautsprecher. Aber die Möglichkeit zur Vierkanalton-Wiedergabe besteht immer, wenn Dolby-Stereofilme gesendet werden oder auf andere Medien vervielfältigt werden. Aus dem Stereosignal können die ursprünglichen Links-, Mitte-, Rechts- und Surroundkanäle mit einem Dolby-Surround-Decoder abgeleitet werden. Beim Abspielen rekonstruiert ein Matrixdecoder die Signale aus den vier Einzelkanälen. Die Stereo-Lautsprecher dienen im Notfall der Rechts-Links-Orientierung und über den Surroundkanal wird die räumliche Information [PRTM] Seite3

4 übertragen. Über den Centerkanal wird die zentrale Tonquelle, wie beispielsweise der Dialog von Personen, übertragen. Eine Dolby-Surround-Produktion entsteht im einfachsten Fall, zum Beispiel bei Live- Übertragungen einer Fernsehshow, mit vier Mikrofonen. 2.1.Codierer und Phasenschieber Der Surround-Codierer senkt das eingespeiste Signal des Mittelkanals um 3dB ab, bevor es gleichphasig auf den linken und rechten Kanal aufgeteilt wird. Der Surroundkanal wird ebenfalls vor seiner weiteren Verarbeitung um 3 db abgesenkt. Dann wird der Frequenzgang durch einen Filter auf 100 bis 7000 Hz begrenzt, damit der Surroundkanal nicht dominiert, sondern nur den Umgebungston wiedergibt. Das so gefilterte Signal wird einem modifizierten Dolby-B-Rauschunterdrückungssystem zugeführt. Über zwei Phasenschieberschaltungen wird das Signal auf den linken Kanal mit +90 und auf den rechten Kanal mit 90 geleitet, wodurch eine Phasenverschiebung von 180 zwischen den beiden Surround-Anteilen entsteht. Die Rekonstruktion der vier Einzelkanälen erfolgt in einem Surround Decoder. Dabei werden zwei unterschiedliche Matrixsysteme,.verwendet. Das eine arbeitet passiv ohne Verstärker, das andere aktive mit Verstärker. Da der passive Decoder wesentlich einfacher aufgebaut ist, eignet er sich sehr gut für eine prinzipielle Beschreibung. 2.2.Passiver Decoder Die beiden Kanäle mit dem Gesamtsignal werden direkt für die Stereokanäle Links vorne und Rechts vorne verwendet. Durch Addieren der Signale aus beiden Kanälen wird das Centersignal rekonstruiert. Wenn also ein Signal gleichzeitig ein beiden Lautsprechern mit gleichem Pegel und gleicher Phase vorhanden ist, entsteht es im Phantomcenterkanal. Es erklingt scheinbar in der Mitte zwischen den beiden Lautsprechern. Der Surroundkanal wird durch Differenzbildung aus dem linken und rechten Kanal rekonstruiert. Signale die zur gleichen Zeit mit dem selben Pegel aber mit entgegengesetzter Phase in den beiden Kanälen enthalten sind, können damit über den Surroundkanal wiedergegeben werden. Das Signal wird aus den oben genannten Gründen vorher um 20 ms verzögert und durchläuft einen Tiefpaßfilter sowie einen modifzierten Dolby-B-Rauschunterdrückungsfilter. 2.3.Aktiver Decoder (Dolby-Surround ProLogic) Die einfachste Lösung ist leider nicht auch die Beste. Ein passiver Decoder kann den Dolby-Surround Sound zwar korrekt wiedergegeben, hat aber den erheblichen Nachteil, daß die Trennung zwischen den beiden Stereokanälen und dem Centerkanal beziehungsweise dem Surroundkanal mit 3 db äußerst unbefriedigend ist. Eine bessere Kanaltrennung läßt sich nur durch einen aktiven Decoder realisieren. Dieser ProLogic Decoder enthält außer den Schaltkreisen eines passiven Matrixdecoders noch einen Steuerkreis mit vier spannungsgeregelten Verstärkern ( VCA, Voltage Controlled Amplifier ). Die Verhältnisse zwischen den 4 Einzelsignalen werden ständig Bezug auf den Pegel, Phase und Frequenz verglichen, um dominante Signale finden zu können; man nennt dies inhärente Klangfelddominanz. Die gemessenen Differenzen bestimmen als Steuerspannungen die Verstärkungspegel für die jeweiligen Tonkanäle. Dominante haben damit eine größeren Einfluß auf die Verstärkung als schwache und werden auch stärker übertragen [PRTM] Seite4

5 2.3.1.Kanaltrennung Als Ergebnis resultiert eine sehr wirksame Unterdrückung von Übersprechstörungen, eine hohe Kanaltrennung und eine präzisere räumliche Ortbarkeit der einzelnen Töne. Der Dolby ProLogic Decoder des Bang&Olufsen Systems AV 9000 schafft im Surround Modus beispielsweise 35 db Kanaltrennung zwischen allen vier Kanälen. Bei einer zweisprachigen Sendung hingegen muß selbstverständlich eine absolute Kanaltrennung möglich sein. Der ProLogic Decoder wird in diesem Fall übergangen und die angewählte Sprache mono wiedergegeben. Diese höhere Kanaltrennung ist natürlich ebenso für die HiFi-Musikwiedergabe erforderlich. Tiefe Frequenzen ortet das menschliche Ohr wesentlich schlechter als hohe. Es ist deshalb möglich, nur für den linken und rechten Kanal vollwertige HiFi-Lautsprecher einzusetzen, und für den Mitten- und Surroundkanal kleinere Boxen zu benutzen. Der Baß aus dem Mittenkanal wird dann dem linken und rechten Lautsprecher beigegeben. Jeder Dolby-Surround-ProLogic-Decoder ist mit dieser Betriebsart ausgestattet. Als Mittenkanallautsprecher können auch die im TV-Gerät eingebauten Lautsprecher dienen. Im Surroundbereich spielen sich per Definition nur Frequenzen von 100 bis 7000 Hz ab. 2.4 Zeitverzögerung Dolby-Surround nutzt den Haas-Effekt oder Präzedenz-Effekt, um die Wahrnehmbarkeit des Übersprechens auf den Surroundboxen zu vermindern. Der Ort, von dem ein Ton zuerst wahrgenommen wird, wird automatisch als der,,richtige" Ursprung registriert; das Ohr ignoriert andere Quellen des,,selben,,tones, wenn sie kurz Zeit später eintreffen. Dazu muß der Decoder die Laufzeit des Schalles ausgleichen. Sie liegt bei ungefähr 30 cm /ms. Nach dem Abschätzen der Entfernung zu den Front- und Surroundlautsprechern läßt sich die Zeitverzögerung auf das gewünschte Ergebnis einstellen. Es gibt grundsätzlich zwei Arten der Zeitverzögerungsschaltungen in Surround-Decodern: Feste oder veränderliche. Wenn die Zeitverzögerung eingestellt werden kann. ist der Decoder flexibler in Bezug auf unterschiedliche Entfernungen. Je nach Gerät könne anhand der entsprechenden Diagramme entweder die Verzögerungszeit oder die Entfernung der Lautsprecher zu den Sitzplätzen auf das gewünschte Ergebnis hin optimieren. 2.4.Raumtoneffekte (Surround Processing) Dolby-3-Stereo Durch Kombination der vorderen und hinteren Signale entsteht bei der Verwendung von nur 3 Kanälen (vorne L, Mitte, vorne R) ein regeneriertes Klangfeld, das eine präzisere Mittenortung und ein breiteres Raumgefühl als normale Stereo-Wiedergabe [PRTM] Seite5

6 2.4.2.Dolby-Surround-Prologic-Normal-Modus Wenn ein Mittellautsprecher vorhanden ist, wird dieser Modus ausgewählt. Die Baßtöne des Center-Kanals werden über die vorderen Lautsprecher ausgegeben, da ein kleiner Lautsprecher keinen ausreichenden Baß aufweisen kann Dolby-Surround-Prologic-Wideband-Modus Dieser Modus wird angewandt wenn ein mittelgroßer Mittellautsprecher zur Verfügung steht Dolby-Surround-Prologic-Phantom-Modus Wird angewendet wenn kein Mittellautsprecher zur Verfügung steht und eignet sich hervorragend zum abbspielen von CD's oder anderen Tonquellen 2.5. Surround Quellen Kinofilme stellen in vielen Ländern einen wichtigen Teil des Fernsehprogramms dar. Mehr als 4000 Spielfilme sind in Dolbv Stereo verfügbar.jeder neue Kinofilm wird Dolbysuround ausgestrahlt und alter Klassiker der Filmgeschichte werden in diesem Format nachbearbeitet. Dieses vielfältige Programmangebot ist natürlich für den üblichen TV-Empfang in Mono oder Stereo einsetzbar. Zusätzlich bietet es aber eben die Möglichkeit, durch Dolbv-Surround-Decoder einen Fernsehabend in ein großes Erlebnis zu verwandeln Filmabtastung für Dolby Surround Im Vergleich zu einer konventionellen Filmabtastung in guter Qualität ist der Aufwand für Dolby Surround gering. Die L t und R t-signale werden einfach auf geraden Frequenzgängen entzerrt und als Stereosignal überspielt. Die Surroundinformationen (die normalerweise keine handlungstragenden Dialoge oder Musik enthalten) verteilen sich bei Stereowiedergabe nicht ortbar und außerhalb der Stereobasis. In Mono fällt sie jedoch weg, da das Surroundsignal mit entgegengesetzter Phase auf beiden Tonspuren aufgezeichnet wird. 3.Literaturnachweis Fernseh- und Kinotechnik-44.Jahrgang-Nr. 5 /1990 Funkschau Bedienungsanleitung des Harma/Kardon DS-Prologic-Verstärkers [PRTM] Seite6

7 +sehr guter Aufbau +technisch detailiert +gut formulierte Erklärungen aller Begriffe Keywords: Dolby-Surround, Dolby, Stereo, Tontechnik, ProLogic, [PRTM] Seite7