Hintergrund
Wie funktioniert Virtual Surround und ist es schlechter als True Surround?
von Philipp Rüegg
Der Surround-Dschungel: THX, DTS und Dolby
14.8.2018
Wusstest du, dass THX kein Surround-Format ist? Rätselst du auch des Öfteren, was sich hinter einer bestimmten Surround-Bezeichnung verbirgt? Und überhaupt; was sind Audio-Objekte, wie funktioniert Virtual Surround und was ist ein Codec? Alles Fragen, welche du dir bald nicht mehr stellen musst.
Falls du einen schnellen Überblick zu Surround-Technologien und deren Eigenschaften möchtest, findest du weiter unten Tabellen mit allen Infos auf einen Blick. Ich habe dir sowohl Daten zu Formaten von Dolby wie auch von DTS zusammengetragen. Ansonsten freue ich mich, dich auf eine chronologische Technologie-Reise mitzunehmen, bei welcher wir, nach einer kurzen Einführung übers Gehör, in der Renaissance starten.
Wenn du im Englischen eingekreist bist oder dich etwas umgibt, bist du von etwas «surrounded». Bei Raumklang bist du umgeben von Sound. Surround Sound ist daher die Bezeichnung für Tonaufnahmen, welche technisch einen räumlichen Klangeindruck schaffen.
Räumliches Hören – so funktioniert unser Gehör
Natürlich kratzt diese Erklärung nur an der Oberfläche und widerspiegelt nicht wirklich die Komplexität und Tiefe, welche diese Thematik mit sich bringt. Doch tiefer müssen wir auch nicht gehen. Wichtig fürs Verständnis ist, dass am Anfang die Biologie des Menschen steht und jegliche Surround-Technik auf den Erkenntnissen aus Biologie und Physik aufbaut.
Na gut, ich korrigiere mich selbst: Am Anfang steht ein Traum. Ein Gedanke, der so sehr inspiriert, dass es jemand wagt den Traum in die Realität umzusetzen. Und genau das ist zwischen 1500 und 1600 in Venedig mit der Idee des Surround Sounds geschehen.
Surround-Techniken: Von der späten Renaissance bis 2015
Matrixkodierung: Raumklang aus einem anaologen Stereo-Signal
Bei der Matrixkodierung werden diverse Techniken angewandt, welche wohl nur ein Physiker und Biologe (allenfalls noch ein Psychologe) gemeinsam komplett verstehen. So wird der Center Rear Kanal beispielsweise mittels Phasenverschiebung von 180 Grad kodiert. Ausserdem werden gewisse Frequenzbereiche eingeschränkt, um akustischen Verfremdungen entgegenzuwirken. Der Dekoder (Verstärker) weist die Signale mit Hilfe einer adaptiven Matrix dem richtigen Kanal zu.
Diese Technik ist leider nicht verlustfrei, da eine Kanaltrennung vom Prinzip her lediglich simuliert wird.
Codecs braucht die Welt: Die Geburt von Dolby Digital und DTS
Unter einem Codec versteht man einen Algorithmus, welcher Daten oder Signale digital kodiert oder dekodiert. Also beispielsweise eine CD im RAW-Audio-Format PCM in MP3-Dateien umwandelt. Oder die MP3-Dateien zur Wiedergabe entschlüsselt, respektive dekodiert.
Es gibt verlustfreie (z.Bsp. DTS-HD Master Audio, Dolby TrueHD) und verlustbehaftete Codecs. Verlustbehaftet bedeutet, dass der Codec beim Kodiervorgang der analogen Signale auch eine Dynamikreduktion sowie eine Datenkompression vornimmt. Damit kommt es zu Qualitätsverlusten, welche je nach Kompressionsmethode und Bitrate gut oder weniger gut wahrgenommen werden.
THX: Nein, das ist kein Surround-Format!
Bei THX handelt es sich um eine Sammlung unterschiedlicher Normen für Ton und Bild. Es ist ein kommerzielles Qualitätssiegel. THX-Zertifizierungen sollen für einen einheitlichen Qualitäts-Standard sorgen. Sie sollen gewährleisten, dass der Sound bei dir so ankommt, wie es der Tontechniker wünscht. Oder du das Bild so siehst, wie es sich der Regisseur vorstellt.
Achtung: Verfügt ein Gerät über keinerlei Zertifizierung, bedeutet das nicht, dass es nicht auch die Bild- oder Ton-Qualität eines zertifizierten Gerätes haben kann. Jedoch kann man davon ausgehen, dass ein zertifiziertes Gerät einen gewissen Standard bietet.
Aufbau einer Surround-Anlage
Egal ob du ein 5.1-System oder eines mit mehr Lautsprechern besitzt; wichtig ist, dass die Boxen möglichst symmetrisch um den Zuhörer platziert werden. Optimalerweise in Kreisform. Allerdings ist es alles andere als einfach, eine Surround-Anlage so einzurichten, dass der Sound aufnahmeauthentisch klingt. Die Wände und andere Objekte im Raum können dafür sorgen, dass ein Teil des Schalls verschluckt oder zurückgeworfen wird. Das beeinflusst das Klangbild.
Audio-Objekte
Im Gegensatz zu den Aufsatz-Modulen handelt es sich bei Audio-Objekten nicht um physische Dinge. Das wäre ja zu schön ... oder gefährlich. Räusper ... Jedenfalls sprechen wir hier von virtuell platzierten Objekten, deren Sound wir schlussendlich hören sollen. Objektbasierter Surround findet sich in den Technologien Dolby Atmos (2012) und dem Konkurrenzprodukt DTS:X (2015).
Virtual Surround
Bei Virtual Surround wird Raumklang mit zwei Lautsprechern oder Stereo-Kopfhörern simuliert. Das bedeutet aber nicht, dass es dabei zu Qualitätsabstrichen kommen muss. Den ersten virtuellen Surround konnte man bereits 2001 dank Dolby Headphone und 2002 dank Dolby Virtual Speaker geniessen. Von DTS gibt es dafür die Techniken DTS Surround Sensation (2008) und DTS Headphone:X (2015).
Virtual Surround basiert auf HRTF-Algorithmen. HRTF steht für «Head Related Transfer Function» (Aussenohrübertragungsfunktion) und beschreibt die Vorgänge, wie der Ton von unserem eigenen Gehör beeinflusst wird. Womit wir wieder bei den am Anfang des Artikels erwähnten Laufzeit- und Pegeldifferenzen sowie Resonanzen der Ohrmuscheln und des Gehörgangs sind.
Wenn in einem Film mit einer Stalinorgel rumgeballert wird und die rechte Seite deines Kopfhörers dieses Geräusch lauter wiedergibt als die linke, dann hat dein Gehör das Gefühl, dass von der rechten Seite geschossen wird. Soll nun für dieses Geräusch der Eindruck entstehen, dass es aus einer bestimmten Richtung kommt (oben, unten, vorne oder hinten), wird der Schallpegel gegenüber anderen Frequenzbereichen erhöht.
Falls du mehr über Virtual Surround erfahren möchtest, empfehle ich dir den folgenden Artikel von Philipp Rüegg:
Vergleichstabellen von Surround-Technologien
Die eigenhändig zusammengetragenen Listen in Tabellenform enthalten Informationen zu sämtlichen Surround-Formaten von Dolby Laboratories Inc. und DTS Inc. bis 2015. Sie sind nach Einführungsjahr der Technologie geordnet. Du findest eine Liste zu Dolby und eine zu DTS.
Surround-Technologien von Dolby Laboratories Inc.
Surround-Technologien von DTS Inc.
Surround-Bilanz zum Schluss
Ich hoffe sehr, dass dich meine Tabellen nicht erschlagen haben und dir all die Infos etwas Orientierung im Surround-Dschungel geben. Vielleicht musst du künftig auch schmunzeln, wenn du bemerkst, dass dein Smartphone Dolby Atmos beherrscht. Vieles in der Surround-Welt ist in erster Linie fürs Marketing wichtig. Ein Autoradio mit THX-Aufkleber wird halt eher gekauft als einer ohne.
Wir wissen nicht genau, was die Zukunft bringt. Da THX mittlerweile zu Razer gehört, kann ich mir gut vorstellen, dass zertifizierte Kinos bald mit LEDs an jedem Sitz daherkommen, welche dann im Sinne von Ambilight das Gesehene mit passenden Lichteffekten untermalen.
Wenn es um Surround-Techniken geht, hoffe ich, dass die Wellenfeldsynthese bald massentauglich wird. Mit dieser Technologie hört jeder im Raum unabhängig vom Aufenthaltsort exakt das selbe. Beste Qualität für alle.
Update vom 17. August 2018
Nebst Surround-Formaten von Dolby und DTS, bieten immer mehr Movies auch Unterstützung für Auro 3D. Falls du mehr über Auro 3D erfahren möchtest, kannst du dir gerne folgenden Artikel ansehen.
Martin Jud
Senior Editor
martin.jud@digitecgalaxus.chDer tägliche Kuss der Muse lässt meine Kreativität spriessen. Werde ich mal nicht geküsst, so versuche ich mich mittels Träumen neu zu inspirieren. Denn wer träumt, verschläft nie sein Leben.
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