Dolby Digital EX und DTS ES 6.1

Wer akustisch mehr als den inzwischen bei Heimkino-Fans sehr weit verbreiteten 5.1-Klang in Dolby Digital und DTS in seinem Heimkino realisieren möchte, sollte sich mit dem Thema Extended Surround-Tonformate beschäftigen. Dieses Special soll erklären, wie genau die 6.1-Formate funktionieren und inwieweit sich diese auch mit herkömmlichen 5.1-Systemen vertragen.

Alle Extended Surround-Varianten, kommen sie nun von DTS oder von Dolby, haben eines gemeinsam: Die klangliche Verbesserung findet quasi hinter dem Rücken des Zuhörers statt. Früher, zu Dolby ProLogic-Zeiten, genügten ein linker und ein rechter Surroundlautsprecher, die mit dem selben Signal versorgt wurden - also lediglich ein einkanaliges Signal, via Matrix aus dem Pro Logic-codierten Stereo-Ton gewonnen und auf die zwei Surroundlautsprecher verteilt. Dann, mit dem Aufkommen zunächst von Dolby Digital, später von DTS, begannen die diskret aufgebauten Mehrkanalsysteme ihren Durchmarsch. Will heißen: Im Surroundbereich gab es zwei Kanäle mit dem vollen Frequenzspektrum von 20 Hz bis 20 kHz, was von der Realität des Klangbildes her einen Quantensprung bedeutete. Doch den Toningenieuren bei Dolby und DTS war dies nicht genug: Was passiert mit Geräuschen, die genau hinter dem Zuhörer auftreten? Ein Auto, das vorbei fährt, ein Flugzeug, das abstürzt, oder, weniger dramatisch, eine zufallende Tür. Bislang entstand ein Klangloch zwischen dem linken und dem rechten Surroundlautsprecher, irgendetwas fehlte. Schließlich gab es nicht umsonst vorne einen Center-Lautsprecher - warum sollte man so etwas nicht auch für den Surround-Bereich einführen? Die Idee des Back-Surround-Centers war erfunden, Dolby brachte zunächst sein Dolby Digital EX-System auf den Markt. Der erste Film in der neuen Tonnorm war "Star Wars - Episode I - The Phantom Menace". Seitdem sind schon viele Kinofilme in Dolby Digital EX herausgekommen.

 

Dolby Digital EX

Das Rezept bei Dolby Digital EX ist: Man nehme von früher her bekanntes und verknüpfe es mit 5.1-Mehrkanaltechnik: Man entschloss sich für ein simples und abwärtskompatibles Verfahren, welches in ähnlicher Art und Weise bereits bei Dolby Surround für die Generierung des Centers aus einem Stereosignal angewendet wurde: Das dem Rear Center zugedachte Signal wird durch eine Matrix geschliffen und auf die beiden Surround-Lautsprecher gleichmäßig verteilt. Ein Zusatzdecoder extrahiert dann aus dem gematrixten Signal für die Surroundspeaker wieder die Signale für die Links/Rechts-Surroundlautsprecher und für den Back Surround Speaker. Ist die DVD entsprechend gekennzeichnet, wird im Dolby Digital-Bitstream eine zusätzliche Kennung (Flag) mitgeliefert, die dem digitalen 6.1-Decoder die Anweisung gibt, das Signal der beiden hinteren Kanäle durch eine Matrix-Schaltung zu ziehen und das Center-Signal zu erzeugen. Ist die DVD ohne Kennung, muss die Matrix manuell aktiviert werden. Ein herkömmlicher 5.1-Decoder, der mit der 6.1-Kennung nichts anzufangen weiß, gibt wie gehabt, nur ein Stereo-Signal auf den hinteren Kanälen wieder, in dem auf beiden Kanälen das Signal des Centers vorhanden ist.

Für den "Heimgebrauch" wird man die Eigenschaft "Receiver XY beherrscht Dolby Digital EX" in den Datentabellen der meisten momentan auf dem Markt befindlichen Verstärker oder Receiver vergeblich suchen, denn erst seit kurzem gibt es "Dolby Digital 5.1 EX" als offiziell von Dolby lizenzierte Version. Die ersten Geräte, welche auch Dolby Digital 5.1 EX zertifiziert sind (auch THX Surround EX/THX Ultra 2-zertifiziert), sind der upgegradete Denon AVC-A1SE und der neue Denon AVC-A1SR. Bis vor kurzem lief es folgendermaßen: Durch die Zusammenarbeit zwischen Dolby und THX gab es im Heimkinobereich ausschließlich THX Surround EX. Verstärker oder Receiver, die über eine Matrix für den Back Surround-Bereich verfügen, aber kein THX-Zertifikat besaßen (wie zum Beispiel der Yamaha DSP-AX1) sind "geeignet zur Wiedergabe von Dolby Digital EX-codiertem Material". Die in diesen Geräten zum Einsatz kommende Matrix ist keine offiziell von Dolby Laboratories abgenommene Baugruppe, daher bekommt Dolby auch keine Lizenzgebühren, daher darf dann der Hersteller auch nicht sagen, dass dieses Gerät Dolby Digital EX als Feature mitbringt.

 

DTS ES Discrete 6.1

Im Gegensatz zu Dolby Digital, wo es ausschließlich eine matrixbasierte Version des 6.1-Surrounds gibt, geht die Konkurrenz von DTS einen Schritt weiter: Bei DTS ES Discrete 6.1 sorgt, wie der Name schon sagt, nicht eine Matrix für die Zuweisung des Signals für den Rear Surround Center, sondern ein weiterer diskreter Kanal. Somit wird das Klangbild im Surroundbereich noch realer, denn neue Effektkombinationen, die nur mit Hilfe einer Matrix nicht darstellbar sind, können nun erstellt werden: Kombinierte Effekte können so zum Beispiel aus dem linken Surroundlautsprecher und dem Back Surround-Lautsprecher kommen, während der rechte Surroundlautsprecher schweigt. Ebenfalls ist die Dynamik des diskreten Kanals weitaus höher als die des Back Surround-Matrixkanals, da der zusätzlich Kanal das volle Frequenzspektrum von 20 Hz bis 20 kHz abdeckt.

Hat der Verstärker/Receiver keinen zusätzlichen diskreten Kanal, sondern nur eine Matrixschaltung für den Back Surround-Channel, kann der Ton für den Back Surround Channel auch via Matrix erzeugt werden. Technisch funktioniert das folgendermaßen: Eine DTS ES Discrete 6.1-DVD trägt einmal die zusätzliche Klanginformation in einer für einen zusätzlichen diskreten Kanal enthaltenen Toninformation. Gleichzeitig aber ist zu 50 Prozent im linken und zu 50 Prozent im rechten "normalen" Surroundkanal auch die für die Matrix des Back Surround Channels enthaltende Toninformation enthalten. Wenn nun der Verstärker oder Receiver wie im Falle des AVC-A1SE einen diskreten Kanal für den Back-Surround-Berech besitzt, ist die Toninformation für die Matrix natürlich nicht gefragt. Sie wird daher akustisch "ausgelöscht": Die im linken und im rechten Surroundkanal enthaltene Toninformation für die Matrix werden phasenverkehrt (180 Grad) abgebildet, so dass damit nichts mehr zur Matrix gelangt. Wenn hingegen der Verstärker/Receiver nur über eine Matrix für den Back Surround verfügt, dann wird über diese das Signal für den hinteren Center-Kanal erzeugt.

Wichtig: Da es sich bei der für Dolby Digital EX verwendeten Matrix um eine normale Matrix-Schaltung handelt, die auch unabhängig von "echtem" EX-codierten Material aktiviert werden kann (die Verstärker/Receiver haben die Möglichkeit, die Back Surround-Matrix immer mitlaufen zu lassen), kann sie bei jeder Dolby Digital 5.1-DVD benutzt werden (vergleichbar ist es mit der Matrix bei Dolby ProLogic: Auch hier konnte man Surroundklang mit einer normalen Zweikanal-Audio-CD genießen, obwohl diese nicht im vierkanaligen Dolby ProLogic-Verfahren abgemischt war).

Bei Filmen mit hohem Musikanteil ist der Einsatz der Matrix nicht unbedingt empfehlenswert, da einiges an Präzision verloren gehen kann. Ebenso ist der Einsatz der Back Surround Matrix bei 5.1-Filmen mit einer eher zurückhaltenden und unspektakulären Surround-Klangkulisse nicht anzuraten: Dadurch, dass die Back Surround Matrix von den sowieso nicht allzu reichlich durchsickernden Klanganteile, die an den linken und rechten Surroundlautsprecher abgeführt werden, nochmals einen Teil für sich beansprucht, kann das Klangbild insgesamt nicht befriedigen: Es konzentriert sich ein zu hoher, dumpf-monoaural klingender Klanganteil um den oder die Back Surround Speaker.

 

DTS ES Matrix-Normen

Doch DTS ist auch auf dem Matrix-Sektor aktiv. Hier sind zwei Versionen zu unterscheiden: DTS ES Compatible 6.1, nur zu finden bei Extended Surround-fähigen Verstärkern/Receivern der 1. Generation, und dem aktuellen DTS ES Matrix 6.1. Während die erstgenannte Version auf einer Matrix-Technik ähnlich der bei Dolby Digital EX verwendeten Technologie beruht, greift die Norm DTS ES Matrix 6.1 im Surroundbereich auf das DTS Neo:6-System zurück. DTS Neo:6 soll normalerweise dazu dienen, herkömmliche Zweikanal- oder Surroundsignale mittels eines präzisen Decoders auf 6.1 Kanäle aufzupolieren. Eine genaue Eingangssignal-Kennung und die Matrix in Kombination erlauben für alle 6.1-Kanäle eine Reproduktion des gesamten, von 20 Hz bis über 20 kHz reichenden Frequenzspektrums. Auch soll eine sehr gute Kanaltrennung möglich sein, DTS spricht vom selben Pegel wie dem beim digitalen diskreten System. Neo:6 findet sozusagen in einer "abgespeckten" Version für den Surroundbereich Verwendung.

 

Auto Flag Detect bei DTS ES und bei Dolby Digital EX/Kompatibilität zu DVD-Playern

Unter Auto Flag Detect versteht man ein im Bitstream der DTS ES- beziehungsweise Dolby Digital EX-codierten DVD mitgeliefertes Zusatz-Signal, welches dem Decoder im entsprechend ausgestatteten AV-Verstärker oder -Receiver sagt, dass die Back Surround Matrix (beziehungsweise im Falle DTS ES Discrete 6.1 der zusätzliche diskrete Kanal) mitlaufen soll, da das Tonmaterial EX- oder ES-codiert ist. Während im Falle DTS ES dieses System hervorragend bei allen DTS ES-codierten DVDs funktioniert und der Decoder immer das Flag erkennt und in den ES-Mode wechselt, ist es bei Dolby Digital EX komplexer. Zwar war es auch bei Dolby Digital EX möglich, beim Encodieren ein Flag einzuarbeiten, welches für die Zuweisung des EX-Signals an den Decoder zuständig sein sollte, aber es nutzte nichts - denn die marktgebräuchlichen Dolby Digital-Decoder verstanden das Flag nicht und hätten somit den elektronischen "Einsatzbefehl" für die Back Surround Matrix nicht ausführen können. Somit musste der Benutzer manuell die Back Surround Matrix aktivieren, wollte er in den Genuss des zusätzlichen Back Surround Kanals kommen. Erst mit der aktuellen Version des Dolby Digital Encoders legte Dolby nach, nun ist auch ein Flag integrierbar, welches die Decoder der handelsüblichen Geräte verstehen, somit funktioniert bei den neusten DD EX-DVDs die Auto Flag Detect Funktion auch bei Dolby Digital 5.1 EX. Zur Kompatibilität der EX- und ES-Formate zu handelsüblichen DVD-Playern: Jeder DVD-Player ist in der Lage, den Bitstream aller Extended Surround-Tonnormen über den optischen und den koaxialen Digitalausgang auszugeben. Ausschlaggebend ist, was der Verstärker oder Receiver decodieren kann.

 

THX Surround EX

Ursprünglich enstand THX Surround EX durch die Zusammenarbeit zwischen THX und Dolby. Der Unterschied zwischen Dolby Digital EX und THX EX: Bei der THX-Spielart kommen zusätzlich zu den zwei Surround-Lautsprechern hinten links und rechts anstatt einem zwei Back-Surround-Lautsprecher zum Einsatz, die in der Mitte des Hörraums mit geringem Abstand voneinander und räumlich hinter den Dipolen für die Surroundkanäle angebracht werden. Verwendet werden sollten bei der THX-Spezifikation auch im Rear Surround-Bereich Dipole. Wenn Direktstrahler aus Raumgründen Verwendung finden, so ist darauf zu achten, dass sie aus der selben Lautsprecherfamilie stammen wie die Frontlautsprecher und der Center-Lautsprecher. Aus beiden Rear Surround-Lautsprechern kommt übrigens das selbe Signal, also es gibt nur einen zusätzlichen Kanal, welcher über beide Lautsprecher wiedergegeben wird (Das Prinzip ist bekannt - wie schon früher bei Dolby Pro Logic, wo es für die Surroundlautsprecher auch nur einen Kanal gab, welcher monoaural von beiden Surroundlautsprechern wiedergegeben wurde). Sinn dieses Systems ist es, die klanglichen Veränderungen, die bei lediglich einem Rear Surround Speaker durch eine leicht veränderte Sitzposition oder durch Bewegungen des Zuhörers Disharmonien beim Empfinden der Räumlichkeit der von hinten kommenden Geräusche verursachen können, durch einen zusätzlichen Rear Surround Speaker zu kompensieren. Zusätzlich findet im dafür zuständigen Prozessor im Receiver/Verstärker noch die Home THX-Nachbearbeitung statt. Die einzelnen Parameter:

  • Re-Equalization: Wird ein Filmsoundtrack auf der Heimkinoanlage wiedergegeben, kann der Gesamteindruck von einem zu grellen, unnatürlichen Klangbild negativ beeinflusst werden, da die Soundtracks für die Wiedergabe in großen Kinosälen mit ganz anderen Klangvoraussetzungen konzipiert sind. Das THX Re-Equalizing soll von daher die Adaption vom großen Kinosaal ins kleinere Heimkino vornehmen, damit der Klang auch dort mit einer natürlichen Kulisse aufwarten kann
  • Timbre Matching: Je nachdem, aus welcher Richtung das menschliche Ohr Klänge wahrnimmt, ändert es seine Klangwahrnehmung. Im Kino sind von daher viele Lautsprecher um die Zuschauer herum montiert, um ein möglichst reales Klangbild ohne Klanglöcher zu realisieren. Im Heimkino finden nur zwei Surroundlautsprecher bei herkömmlichen DD- oder DTS-5.1 beziehungsweise 4 Surroundlautsprecher bei THX EX Verwendung. Timbre Matching filtert die zu den Surroundlautsprechern transportierte Klanginformation, um so eine optimale Anpassung des Toncharakters von den Front- und den Surroundlautsprechern zu erreichen, was zu einem natürlichen und harmonischen Klangbild beitragen soll.
  • Adaptive Decorrelation: Oftmals ist zu beobachten, dass das Klangbild aus den Surroundlautsprechern zu dünn, wenig plastisch und dadurch unharmonisch wirkt. Dieser Effekt verstärkt sich noch, wenn sich der Zuhörer von der exakt mittleren Sitzposition entfernt. Diesen Negativmerkmalen soll die "Adaptive Decorrelation" entgegen wirken: Die Zeitdauer des einen Surroundkanals und das Phasenverhältnis bezüglich des anderen Surroundkanals wird verändert. Damit wird zweierlei erreicht: Zum ersten ein ausgewogenes Klangbild auch abseits der genau mittig angeordneten Hörposition, zum zweiten ein voluminöserer Eindruck des Klanganteils aus den Surroundlautsprechern.

THX, THX Ultra, THX Ultra II, Home THX, THX Surround EX, Re-Equalization, Timbre Matching und Adaptive Decorrelation sind Warenzeichen von Lucasfilm Ltd. Das THX Postprocessing funktioniert aber auch für DTS ES Matrix 6.1, seit kurzem auch für DTS ES Discrete 6.1. Es ist (siehe Denon AVC-A11SR) auch mit der herkömmlichen THX-Nachbearbeitung möglich, DTS ES Discrete mit der Erkennung des diskreten Back Surround-Kanals gemäß den THX-Spezifikationen nach zu bearbeiten. Selbstverständlich gegeben ist die fachgerechte DTS ES Discrete-Erkennung bei der neuen THX-Evolutionsstufe THX Ultra 2.

Zu THX Ultra 2

  • THX Ultra 2 ist die erste THX-Variante, die vollständig für digitale Heimkino-Tonnormen entwickelt wurde.
  • Neu bei Ultra II: Die Aufteilung in Cinema- und Music Mode. Der Cinema Mode ist optimiert für die 7.1-Wiedergabe (neu: ASA (Advanced Speaker Array) soll die Vorteile von Extended Surround akustisch optimal ausnutzen und alle 8 an einem EX-System beteiligten Lautsprecher optimal aufeinander abstimmen, bei DTS ES Discrete 6.1 wird der zusätzliche diskrete Kanal auch als ein solcher erkannt und mit dem THX Post Processing versehen).
  • Erstmalig bei THX gibt es auch einen Music Mode, der besonders für DTS 96/24 und Musik-DVDs in DD 5.1 und DTS 5.1 prädestiniert sein soll. Der Music Mode nutzt die Lautsprecher-Aufstellung eines THX EX-Systems mit zwei Surround- und zwei Back Surround-Lautsprechern, die Boxen werden jedoch anders konfiguriert als für die Wiedergabe von Heimkino-Ton: So wird die linke Surround- mit der linken Back Surround-Box zusammengeschaltet, die rechte Surround- mit der rechten Back Surround-Box- Sinn dieses Unterfangens ist es, räumlich gesehen zwischen dem jeweiligen Surround- und Back-Surround-Lautsprechers eine Phantomschallquelle zu erzeugen, deren Klangeindruck aufgrund der Position und des Abstrahlverhaltens dem Klangbild eines normalen Direktstrahlers (also der Lautsprecherart, die für die akkurate Musikwiedergabe am besten geeignet ist) ähnlich sein soll. THX will somit erreicht haben, dass über ein und dasselbe Lautsprechersystem sowohl die Musik- als auch die Kinotonwiedergabe qualitativ überzeugend vonstatten gehen soll.
  • Neu: Die Boundary Gain Compension. Die Funktion ist für die Verwendung des VSA-AX10 mit einem THX Ultra 2-zertifizierten Subwoofer bestimmt und hat folgende Aufgabe: Bestimmte akustische Voraussetzungen des Hörraums (Struktur der Wände, Aufbau des Raums) sowie die Position des Hörplatzes und des Subwoofers sorgen in verschiedenen Fällen für eine störende Überbetonung der tiefen Frequenzen, so dass der Subwoofer manchem Hörer als zu dominant erscheint. Hier greift die Boundary Gain Compension ein und gleicht übermäßig starke Basstöne, die auf einem Grenzverstärkungseffekt beruhen, aus.

 

Spezielle Nutzung der Back Surround Lautsprecher

Eine spezielle Variante, wie man die Back Surround Lautsprecher noch nutzen kann, kommt aus dem Hause Denon: Hier hat man bei den verschiedenen Extended Surround-fähigen Geräten der Product Range etwas Spezielles entwickelt: Man kann die Back Surround-Lautsprecher auch auf "Non Matrix" schalten. Dann bekommt der rechte Back Surround-Lautsprecher das gleiche Signal wie der rechte Surroundlautsprecher und der linke Back Surround-Lautsprecher das gleiche Signal wie der linke Surroundlautsprecher zugewiesen. Mit Hilfe dieser Funktion ergibt sich ein Eindruck hoher Klangfülle, die auch im Back Surround-Bereich kein in Richtung monoaural tendierendes Klangbild erzeugt. Noch besser sind die Ergebnisse, wenn man die hinteren Lautsprecher im Abstand variiert: Denn ein Stück weiter auseinander, mehr in Richtung der normalen rechts/links Surroundlautsprecher verrückt, klingt alles noch homogener und ausgeglichener. Im Idealfall werden mit einem identischen Abstand aller vier Lautsprecher voneinander - Surround links, Back Surround links, Back Surround rechts und Surround rechts sollten in etwa den gleichen Abstand voneinander haben - die besten Ergebnisse erzielt.

Aufbautipps

Back Surround bringt eine tatsächliche Besserung bezüglich der klanglichen Homogenität und des Volumens - allerdings nur, wenn man bestimmte Regeln beim Aufbau befolgt. So sollten die beiden Surround- und Back Surround-Lautsprecher, wenn Dipole wie im Falle einer THX Surround EX Anordnung verwendet werden, alle auf exakt der gleichen Höhe befestigt sein - denn zu hoch oder zu tief angebrachte Back Surround Lautsprecher bringen nur eine Verschlechterung der Akustik gegenüber normalem 5.1. Ebenso sollte man nicht mit den Ohren sozusagen direkt am Back Surround Lautsprecher lauschen können - ein absolut inhomogenes, unnatürliches Klangbild ist die Folge, was die prinzipiellen Vorteile zusätzlicher Back Surround Lautsprecher ganz schnell in einen deutlich hörbaren akustischen Nachteil umwandelt, da man von den akustischen Bemühungen des linken und des rechten normalen Surroundlautsprechers so gut wie gar nichts mehr mitbekommt. Also muss die Couch einen deutlichen Abstand von den Back Surround Lautsprechern aufweisen können. Für viele Heimkinofreunde mögen diese Sätze banal klingen - aber immer wieder sorgen nicht korrekt aufgebaute Anlagen, die aus eigentlich sehr brauchbaren Komponenten bestehen, für eine Schmälerung des Heimkinoerlebnisses. Dabei ist es gar nicht so schwer: Mit etwas Phantasie (und etwas Rücksichtnahme auf den surroundhungrigen Heimkinofan seitens der anderen Bewohner) lässt sich so manches bewerkstelligen. Klarer Rat aber an all diejenigen, die eigentlich keinen Platz für Back Surround-Boxen haben: Lieber weglassen. Bei schlechten räumlichen Bedingungen ergeben sich nur klangliche Nachteile.

Fazit

Die Extended Surround-Formate sind in der Lage, durch den zusätzlichen Centerkanal einen noch präziseren Raumklangeindruck zu erzeugen. Ob dies auch wirklich gelingt, hängt natürlich in erster Linie davon ab, ob bei der Abmischung auch wirklich der hintere Center-Kanal wesentlich berücksichtigt wird und ob das Lautsprechersystem im Heimkino optimal aufgestellt ist. Es ergibt sich bei korrekter Lautsprecheraufstellung und geeigneter Software wirklich ein hörbarer Vorteil, der zwar nicht so revolutionär ist wie der Schritt von Dolby Surround zu Dolby Digital und DTS 5.1, aber doch eine klangliche Lücke ausfüllt, die bisher bestand. Gleichzeitig ist jedoch auch die Abwärtskompatibilität zu herkömmlichen Dolby Digital und DTS 5.1-Decodern in Verstärkern oder Receivern gewährleistet, so dass man zwar auf einem 5.1-System nicht die Vorteile des zusätzlichen Kanals nutzen kann, aber in einem 6.1-Format abgemischte DVDs zumindest auch auf einem 5.1-System problemlos laufen.