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Surround Sound ist eine Wiedergabetechnik, die versucht, den Klang in drei Dimensionen wiederzugeben.

Geschichte

der Mensch Hören kann bis zu einem gewissen Grad Richtung und Entfernung von einer Schallquelle. Ziemlich kurz nach der Erfindung von Stereoton es entstand die Notwendigkeit, das Klangbild in seiner Gesamtheit wiederzugeben. Die wahrscheinlich erste Erfindung auf diesem Gebiet war Kunstkopf Stereo. Dann kamen Experimente im Bereich Mehrkanalton. Disney hatte zum Beispiel schon 1940 Dreikanalton mit dem Film Fantasie.

In den 1970er Jahren entstanden die ersten kommerziellen Systeme zur Erweiterung von Stereo (zwei Kanäle). Der logische Schritt war die Erweiterung auf vier Kanäle. Dies wurde Quadrophonie oder Quadrophonie genannt. Peter Scheiber patentierte ein System zur Codierung von 4 Kanälen in 2 Kanäle in den späten 1960er Jahren und verkaufte das Patent an CBS, der es einige Jahre später als SQ einführte.

Die technischen Probleme waren gravierend: Es war nicht einfach, vier Kanäle in den üblichen Tonträger zu schneiden, die Schallplatte.Eine zweite Nut war keine Option: Zwischen den beiden die Nuten abtastenden Nadeln war zu viel Genauigkeit erforderlich. Trägermodulation war wegen der hohen Frequenzen in einem mechanischen System problematisch.

Quadraphonie war technisch einfach mit a Band (das Kompaktkassette war schon populär), starb aber einen kommerziellen Tod, weil sich der Mehrwert für das Musikerlebnis als begrenzt herausstellte. Außerdem war die Technik zu schwach, um einen überzeugenden Raumklang zu erzeugen.

In den achtziger Jahren wurde jedoch die Vermietung und der Verkauf von Spielfilm auf Videoband aufblühen. Dolby entwickelte das auf Quadrophon-Technologie basierende Dolby Surround-System, um den Mehrkanalton von Kinofilmen im Wohnzimmer verfügbar zu machen. Wo Mehrkanalton in der Musikindustrie wenig Mehrwert hatte, galt das Gegenteil für die Filmindustrie. Surround-Sound hat sich insbesondere bei spektakulären Filmen als zusätzliche Dimension herausgestellt. Allerdings war die Qualität des Mehrkanaltons eingeschränkt. Die Quelle bestand nur aus zwei Kanälen und durch eine geschickte Codierung war es möglich, scheinbar mehr Kanäle darzustellen. Mit der Entwicklung der DVD auch die Möglichkeit geschaffen, tatsächlich diskretere Kanäle zu verwenden. Derzeit ist es üblich, 5 Kanäle plus einen Basskanal zu registrieren. Das Ergebnis ist daher viel beeindruckender. Dennoch ist die aktuelle Technik nur in der Lage, den Klang in einer flachen Ebene um den Hörer herum zu erzeugen. Oben und unten sind theoretisch möglich (siehe Ambisonic) aber nicht praktikabel.

Surround-Sound-Systeme beschränken sich im Wesentlichen auf die folgenden Techniken:

• Matrixsystemewie Dolby Surround. Dies sind Systeme, die (normalerweise) 2 Kanäle verwenden und in ihnen mittels PhasenverschiebungenRichtungsinformationen kodieren. Das Ergebnis ist mittelmäßig. Das Kanaltrennung ist auf 3 dB begrenzt und es ist nicht möglich, Tonbilder mit natürlichen Phasenverschiebungen. Auszahlungen sind daher in der Regel begrenzt auf Pfanneneintopfen. Matrixsysteme werden allgemein als 4-2-4 Systeme bezeichnet. Dies bedeutet, dass 4 Kanäle in 2 Kanäle kodiert und wieder in 4 Kanäle dekodiert werden.
• Diskrete Systeme, wie z Dolby-AC3 und DTS. Dies sind Systeme, die mehrere separate Kanäle verwenden. Die Ergebnisse sind grundsätzlich gut, weil ein großer Kanalabstand gewährleistet ist. Wohnenauch Aufnahmen mit natürlichen Phasenverschiebungen zwischen den Kanälen lassen sich gut reproduzieren. Diskrete Systeme werden allgemein als 4-4-4- oder 5-5-5-Systeme bezeichnet. Das heißt, die Anzahl der Eingangskanäle, Aufnahmekanäle und Wiedergabekanäle ist gleich. Es gibt keinen Verlust der Kanaltrennung.
• HRTFSysteme wie Kunstkopf-Stereo und Q-Sound. Dabei handelt es sich um Systeme, die versuchen, das Schallfeld im Gehörgang so zu erzeugen, wie es zum Zeitpunkt der Aufnahme war. Die Ergebnisse können sehr überzeugend sein, sind aber stark von den Unterschieden zwischen Aufnahme- und Wiedergabesituation abhängig. Das Ergebnis kann auch von Person zu Person variieren.

Überblick

Kunstkopf-Stereo

Ein Aufnahme-Setup für Kunstkopf-Stereo

Wann und wo Kunstkopf-Stereo erstmals entdeckt wurde, ist unklar. Das Prinzip ist einfach. Mikrofone links und rechts sein Gehörgang des Kopfes oder in einem Kunstkopf und es wird eine Tonaufnahme gemacht. Wenn diese Aufnahme mit a Kopfhörer mitgehört wird, entsteht ein natürliches Klangbild. Da die Unterscheidung zwischen Ton von vorne oder von hinten mit der Bewegung (Rotation) des Kopfes zusammenhängt (die nicht registriert wird), kommt das Stereobild immer von hinten! Es ist gewöhnungsbedürftig, aber es klingt nicht wirklich natürlich. Mit Kopfhörern lässt sich leicht eine höhere Dynamik erzielen als mit Lautsprechern, was der Klangtreue zugutekommt.Viel Kunstkopf-Stereo wird wegen des Nachteils der Verwendung von Kopfhörern nicht verwendet. Kunstkopfaufnahmen, die über Lautsprecher abgespielt werden, sind manchmal enttäuschend in der Stereoqualität, andere Bezeichnungen sind Kunstkopf-Stereo und binaurale Aufnahme.

Hafler-Lautsprecher-Setup

David Hafler (1919 - 2003) dürfte als derjenige identifiziert werden, der Anfang der 1970er Jahre das Interesse der Öffentlichkeit für Surround-Sound weckte. Er veröffentlichte die Hafler-Lautsprecher-Setup mit dem sich auf einfache und kostengünstige Weise ein mehr oder weniger räumliches Klangbild erzeugen ließ: Er schaltete zwei Rear-Lautsprecher in Reihe über die signalführenden Verstärkerausgänge und leitete die Differenz zwischen linkem und rechtem Kanal über die Rear-Lautsprecher. Insbesondere Live-Aufnahmen zeigten eine breitere Klangbühne. Die Technik hatte auch ihre Grenzen, da die Qualität stark von der Gleichheit der Sprecher abhing.

SQ

Sony und CBS stellte 1973 erstmals ein quadrophonisches System vor: SQ. SQ war kein vollquadraphonisches System, sondern ein sogenanntes Matrixsystem, da es nur 2 Kanäle nutzte. Mittels Phasenverschiebungen war es möglich, vier Kanäle in zwei Kanäle zu kodieren und zu dekodieren. Allerdings war die Kanaltrennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen auf 3 dB begrenzt. SQ wurde in erster Linie entwickelt, um zu maximieren Kompatibilität bei Stereo: die Kanaltrennung zwischen links und rechts war maximal. Dies ging jedoch zu Lasten der Surround-Qualität.

SQ ist ein 4-2-4 System.

QS

Sansui 1973 als Gegenstück zu SQ ein Matrixsystem unter dem Namen QS. QS ähnelte SQ, konzentrierte sich jedoch im Gegensatz zu diesem System mehr auf die Surround-Wiedergabe als auf die Stereokompatibilität. Obwohl der Kanalabstand ebenfalls nicht größer als 3 dB war, war das Surround-Ergebnis besser, da der Kanalabstand zwischen den diagonal gegenüberliegenden Kanälen maximal war.
QS ist ein 4-2-4 System.

CD-4

Kurz nach der Einführung von SQ und QS JVC mit dem CD-4-System. Dies war das erste System, das vier separate Kanäle auf der Schallplatte bieten konnte. Dies wurde erreicht, indem die Obergrenze des Tons auf maximal 15 kHz und zwei zusätzliche Kanäle begrenzt wurde frequenzmoduliert im Band von 20 kHz bis 45 kHz in den Groove. Während die Kanaltrennung ausreichend war, war das System anfälliger für Verzerrungen, Rauschen und Abnutzung. CD-4 war ein 4-4-4-System.

Eigenständige Entwicklungen

In der Dämmerung des kommerziellen Debakels um die Quadrophonisches Soundsystem mehrere Universitäten und Forschungseinrichtungen veröffentlichten verbesserte Surround-Sound-Systeme wie UMX, H-Matrix und Ambisonics. Doch es war zu spät: Keines dieser Systeme schaffte es auf den Markt.

Dolby Surround

Nur Dolby sah Brot in einem anderen modifizierten 4-2-4 Surround-Sound-System im Jahr 1982 Videofilme. Dolby Surround ist ein Matrixsystem mit dem Nachteil, dass die Kanaltrennung auf 3 dB begrenzt ist. Das Dolby Pro LogicDecoder könnte diese Kanaltrennung künstlich erhöhen, aber auf Kosten einer ausgewogenen Klangbühne. Das war aber kein Problem, denn darauf zielt der Filmton nicht primär ab. Ton ist hauptsächlich dazu da, die Bildinformationen zu unterstützen. Obwohl Dolby Surround SQ und QS ähnelt, ist es nicht mit diesen kompatibel. Dolby Surround hat den Nachteil, dass bei Mono-Wiedergabe der Ton des Surround-Kanals nicht hörbar ist.

Mit der Entwicklung der DVD und sacd der Bedarf an Surround-Sound wurde berücksichtigt. Dolby-AC3, DTS, und MPEG-2 alle bieten mehrere diskrete Kanäle. Dolby-AC3 und DTS haben sich als mit Abstand am erfolgreichsten erwiesen und Surround-Sound wird alltäglich. Systeme bieten derzeit fünf gleichwertige Tonkanäle, kombiniert mit einem zusätzlichen Kanal für die tiefen Frequenzen (Subwoofer). Dies ist auf einer DVD mit 5.1 gekennzeichnet. 7.1 tritt ebenfalls auf.

HRTF-Systeme

Kunstkopf-Stereo führte zur Erforschung der HRTF, die Head-Related-Transfer-Funktion. Man konnte die Übertragung des Umgebungsschalls in den Gehörgang kontrollieren mathematisch beschreiben. Dies führte zu Systemen wie Q-Sound und Bose 3•2•1. Dies sind Systeme, die den wiederzugebenden Ton so aufbereiten, dass der Schallfeld reproduziert, wie es in der Realität sein sollte. Tatsächlich entsteht ein dreidimensionales Schallfeld. Allerdings ist die Genauigkeit, woher die Geräusche zu kommen scheinen, viel geringer als bei einer guten Stereoanlage. Das Ergebnis ist auch stark von der Hörposition abhängig.