Dolby Digital – Der digitale Surround-Sound-Pionier

Heute stellen wir das Komprimierungsverfahren vor, das Surround-Sound digitalisiert hat und das auch heute aus dem Heimkinobereich nicht wegzudenken ist: Dolby Digital. Das Mehrkanal-Wiedergabeverfahren kam als Nachfolger von Dolby Surround auf den Markt. Es wurde bereits 1992 vorgestellt und feierte zunächst in Kinosälen seine Premiere. Für Heimanwender ist Dolby Digital seit den späten 1990er-Jahren relevant, wobei vor allem die DVD zur Verbreitung des Surround-Sound-Standards entscheidend beigetragen hat.

Im Gegensatz zu den neueren hochauflösenden Surround-Standards Dolby True HD und DTS-HD Master Audio ist Dolby Digital verlustbehaftet. Auch den direkten Nachfolger von Dolby Digital, Dolby Digital Plus, haben wir bereits vorgestellt. Ausgesorgt hat der Standard aber noch lange nicht. Neben den vielen DVDs, die im Umlauf sind, werden auch die Audiospuren auf einigen Blu-rays in Dolby Digital abgemischt. Außerdem kodieren bestimmte Fernsehprogramme den Sound in diesem Standard.

Das hat Dolby Digital technisch zu bieten

Dolby Digital unterstützt bis zu 6 Kanäle, wodurch die 5 Lautsprecher und der Subwoofer einer 5.1-Konfiguration „diskret“ angesteuert werden können. Diskret bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Daten für jeden Kanal unabhängig voneinander gespeichert werden. So können Toningenieure den Filmsound für jeden Kanal gezielt abmischen, wodurch erst ein gut abgestimmter, natürlicher Surround-Sound entstehen kann.

Darin besteht auch ein wichtiger Unterschied zu Dolby Surround: Der analoge Codec unterstützt nur 4 Wiedergabekanäle, wobei die Audioinformationen aus 2 Tonspuren durch ein Kodierungsverfahren generiert werden. Darüber hinaus deckt Dolby Digital den gesamten hörbaren Frequenzbereich ab von 20 bis 20.000 Hertz ab. Der Vorgänger ist dagegen auf einen Frequenzgang zwischen 100 und 7.000 Hertz beschränkt. Das verdeutlicht, warum die Einführung von Dolby Digital für den Heimkinobereich einer Revolution gleichkam. Allerdings ist nicht garantiert, dass überall, wo Dolby Digital draufsteht, auch 5.1-Sound unterstützt wird. Entscheidend ist, wie die Daten aufgenommen und abgemischt wurden. Ebenso kann Dolby Digital auch für eine Stereo-Anlage kodiert sein. Dann ist aber in der Regel auch Dolby Digital 2.0 als Information angegeben.

Die Audiodaten werden in Dolby Digital mit einer Abtastrate von 48 kHz gespeichert. Die Bit-Tiefe liegt zwischen 16 und 24 Bit und die maximale Übertragungsrate beträgt 640 kBit/s. Auf einer DVD wird diese allerdings nicht erreicht. Dolby Digital enthält die sogenannte „Dynamic Range Control“. Diese Funktion ermöglicht es, die Dynamik der Lautstärkepegel einzuschränken und Spitzen zu minimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sich Nachbarn nicht gestört fühlen, wenn die abendliche Film-Session mal etwas lauter ausfällt. Eine andere wichtige Funktion ist das Downmixing für Stereo-Sound. Damit können auch Audioquellen in Dolby Digital 5.1 auf einer Stereo-Anlagen gehört werden.

Im Jahr 2000 präsentierte das amerikanische Audio-Unternehmen die Weiterentwicklung Dolby Digital EX. Dieser Standard unterstützt einen zusätzlichen Surround-Kanal, der mittig hinter dem Hörbereich platziert wird. Dolby Digital EX liefert den zusätzlichen Kanal allerdings nicht diskret aus. Die Daten werden dafür über ein Kodierungsverfahren (Matrix) auf die beiden Surround-Kanäle einer 5.1-Konfiguration verteilt und von einem zusätzlichen Decoder ausgelesen.

Warum Dolby Digital verlustbehaftet ist

Eingangs haben wir bereits erwähnt, dass Dolby Digital verlustbehaftet ist. Zwischen dem Abmischen des Sounds und der Wiedergabe im Heimkino gehen also Daten verloren. Das geschieht, um Speicherkapazitäten zu schonen. Dabei kommt das Komprimierungsverfahren „Audio Coding 3“ (AC-3) zum Einsatz. AC-3 wird bisweilen synonym zu Dolby Digital verwendet. Ohne eine Verringerung des Datenaufkommens wäre es kaum möglich, Bild- und Audio-Daten auf einer DVD unterzubringen. Wikipedia gibt an, dass allein für die Tonspur eines 2-stündigen Films mit unkomprimiertem Dolby-Digital-Sound etwa 4 Gigabyte Speicher benötigen würden. Die Komprimierung verringert die Daten um den Faktor 8 bis 10.

Dieses Video erklärt anschaulich den Nutzen eines hochauflösender Audiodaten:

Um die Auswirkungen des Datenverlusts auf den Sound so gering wie möglich zu halten, nutzt AC-3 Erkenntnisse der Psychoakustik. Nur Signale, die unser Gehör gar nicht oder nur eingeschränkt wahrnehmen kann, werden entfernt. Es handelt sich dabei um sehr hohe Frequenzbereiche und solche, die unterhalb der Hörschwelle liegen. Zudem löscht die Codierung Signale, die von anderen Signalen übertönt werden würden. Ebenso wird der Dynamikumfang bei der Komprimierung verringert. Die Reduktion der Daten hat allerdings Auswirkungen auf die Soundqualität. Das fällt einem vor allem auf, wenn man Dolby Digital mit den verlustfreien Tonformaten vergleicht. Und dennoch ist die Surround-Sound-Revolution von einst auch heute noch ein konkurrenzfähiger Standard.

Titelbild: Dolby

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Teufel Redaktion

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