Dolby Laboratories

Dolby-Logo ab 2009

Das Unternehmen Dolby Laboratories entwickelt Kompandersysteme zur Rauschverminderung im Audiobereich und Mehrkanal-Tonformate. Das Unternehmen wurde 1965 von Ray Dolby in England gegründet, 1976 verlagerte er es in die Vereinigten Staaten von Amerika.

Dolby-Logo bis 2009

Analoge Kompandersysteme (Rauschverminderungsverfahren)

Bei den analogen Dolby-Verfahren werden bei der Aufnahme leise Töne in der Lautstärke angehoben und bei der Wiedergabe um denselben Betrag wieder abgesenkt. Dabei wird gleichzeitig das Bandrauschen mit abgesenkt. Das hat nichts mit der statischen Prä- und Deemphase zu tun.

Dolby A und Dolby SR werden vor allem im professionellen Bereich eingesetzt, zum Beispiel beim analogen Lichttonverfahren.

Das am meisten verbreitete Dolby-Verfahren bei handelsüblichen Kassettenrekordern heißt Dolby B. Dieses wird in höherwertigen Geräten durch die Weiterentwicklung Dolby C ergänzt, während Dolby S, nicht zuletzt wegen seines späten Erscheinungstermins zu Beginn der 1990er Jahre, nur bei wenigen Rekordern zu finden ist.

Dolby A

Dolby A ist das erste von Dolby entwickelte Kompandersystem für Studio-Magnettonbandgeräte (1966). Es wirkt in vier Frequenzbändern gleichzeitig und unterdrückt das bei analoger Bandaufzeichnung störende Bandrauschen wirkungsvoll. Dadurch hat es sinnvolle Mehrspuraufnahmen erst ermöglicht.

Ab 1972 hat Dolby A den Kinoton (Lichtton) entscheidend in Dynamikumfang und Frequenzgang verbessert.

Dolby B

Dolby B wirkt von mittleren Frequenzen ab etwa 1 kHz (beim von JVC entwickelten, Dolby-kompatiblen ANRS ab 500 Hz) bis in den Höhenbereich. Während der Aufnahme wird das aufzunehmende Signal frequenz- und pegelabhängig verstärkt auf das Tonband aufgespielt und bei der Wiedergabe um denselben Betrag abgeschwächt. Gleichzeitig wird bei der Wiedergabe auch das Bandrauschen mit abgeschwächt. Wichtig ist also, dass das Rauschverminderungssystem bei Aufnahme und Wiedergabe eingeschaltet ist. Frequenz- und pegelabhängige Komprimierung und Expandierung bedeutet, dass das Musiksignal während Aufnahme und Wiedergabe nicht gleichmäßig bearbeitet wird. Der Grad der Bearbeitung ist im unteren Frequenzbereich ab 1 kHz weniger und im Hochtonbereich stärker ausgeprägt. Außerdem werden leise Musiksignale stärker und laute Musiksignale weniger durch das Dolby-System bearbeitet. Bei hochwertigen Kassettengeräten, die über eine Pegelanzeige verfügen, wird der Einsatzpunkt des Rauschverminderungssystems oftmals angezeigt, man erkennt ihn an dem Doppel-D, dem Dolby-Symbol bei etwa 0 dB. Alle Pegel, die schwächer sind, als die angezeigte Marke, werden vom Dolby-System bearbeitet. Je leiser sie sind, desto stärker erfolgt diese Bearbeitung. Daher ist es wichtig, das Musiksignal laut genug auszusteuern, natürlich unter Berücksichtigung der vom Tonbandhersteller empfohlenen Aufsprechpegel. Die Verwendung nur einer Bearbeitungsstufe bei Dolby B führte mit der Qualitätszunahme aller anderen Hi-Fi-Komponenten zur Notwendigkeit der Weiterentwicklung dieses Rauschverminderungsverfahrens. Unter bestimmten Aufnahmebedingungen, wie etwa eines einzelnen Schlagzeug-Beckens oder Klanghölzern, also quasi bei kurzen, stakkatohaften Geräuschen, waren aufgrund der Trägheit und der Bearbeitung des vergleichsweise breiten Frequenzspektrums durch Dolby B deutliche Rauschfahnen zu hören. Dieses Problem wurde bei der Entwicklung des Nachfolgers Dolby C weitgehend berücksichtigt. Bei älteren Tape Decks, die ausschließlich über Dolby B verfügen, wird das Verfahren auch als Dolby NR (NR für Noise Reduction) bezeichnet.

Dolby C

Dolby C arbeitet nach demselben Verfahren wie Dolby B, nur verteilt über zwei unabhängige Frequenzbereiche ab 200 Hz bis zu den hohen Tönen. Es arbeitet also gezielter und somit wirkungsvoller. Auch die elektronischen Schaltkreise waren moderner und arbeiteten schneller, was das Problem der Rauschfahnen merklich reduzierte. Die Aufnahmequalität machte somit einen deutlichen Schritt nach vorn. Bei Hörvergleichen zwischen hochwertigen Kassettengeräten und CD-Spielern waren nur noch wenige Zuhörer in der Lage, überhaupt einen Unterschied wahrzunehmen.

Dolby S

Dolby S ist eine abgerüstete Version des professionellen Dolby SR, dem Dolby-A-Nachfolger, verfügt über fünf Kompanderstufen und wirkt zusätzlich zu Dolby B und C im Bassbereich. Auch hier werden im Vergleich zu Dolby C weiterentwickelte, modernere und somit schneller arbeitende Halbleiterchips für die Signalverarbeitung eingesetzt, was zu einem erneuten Qualitätssprung in der Klangqualität führte. Der Signal-Rausch-Abstand ist bei Dolby S so hoch, dass auch bei höheren Lautstärken quasi kein Rauschen mehr hörbar ist. Außerdem sind die fünf Frequenzbänder so aufgeteilt, dass Aufnahmen mit Dolby S auch auf Geräten mit Dolby B in akzeptabler Qualität wiedergegeben werden können, beispielsweise in Autokassettengeräten, die selten über eine höhere Version als Dolby B verfügen.

Während die einfache Idee der Komprimierung und Expandierung die Stärke der Dolby-Rauschverminderung ist, so ist sie auch gleichzeitig ihre Schwäche: Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren des Systems ist nämlich eine genaue Kalibrierung des Kassettengerätes auf das verwendete Bandmaterial. So ist es nicht nur wichtig, den Tonkopf exakt rechtwinklig auf den Bandlauf auszurichten, auch die Vormagnetisierung und besonders der Aufsprechpegel müssen genau eingestellt sein. Damit ist nicht nur die Grobeinstellung auf die verwendete Bandsorte Normal, Chromdioxid oder Metall gemeint, denn auch innerhalb dieser Klassen gibt es feine Nuancen. So kann es vorkommen, dass ein mit 0 dB aufgenommener Pegel aufgrund der geringen Empfindlichkeit des Tonbandmaterials bei der Wiedergabe weniger als 0 dB beträgt. Dadurch kommt es in der Signalverarbeitung des Dolby-Systems zu Ungenauigkeiten, die sich in einer dumpfen Wiedergabe der Höhen oder Pumpgeräuschen widerspiegeln können. Aufgrund dieser Problematik hat die Dolby-Licensing-Corporation bei der Einführung von Dolby S strikte Lizenzbedingungen vorgegeben. Kassettengeräte, die Dolby S einsetzen wollen, müssen einen exakt ausgerichteten Tonkopf und eine von außen zugängliche Vormagnetisierungseinstellung haben.

Dolby HX Pro

Dolby HX Pro (HX steht für „Headroom eXtension“) ist per se kein Rauschunterdrückungssystem wie Dolby A, B, C und S, sondern eine Einrichtung, die die Höhenaussteuerbarkeit erweitert. Entwickelt und vorgestellt wurde es 1982 von Bang & Olufsen, ein Jahr später von Dolby als HX Pro vermarktet. Funktion: Ein normales Kassettendeck besitzt einen Wahlschalter für bis zu vier Bandsorten. Dieser Schalter stellt (unter anderem) die fest vorgegebene Vormagnetisierung dieser Bandsorten ein. Nun bewirken laute, hohe Töne im aufzunehmenden Musiksignal ebenfalls bereits eine Vormagnetisierung. Diese addiert sich zur ursprünglichen Vormagnetisierung, und so wird das Band nicht optimal ausgenutzt (zu viel Vormagnetisierung begrenzt die Aufnahme hoher Töne, zu wenig erhöht andererseits die Verzerrungen). Der HX-Pro-Schaltkreis misst nun ständig die Pegel der höheren Frequenzen (das Signal vom Aufnahmeverstärker), die dem Tonkopf zugeführt werden. Steigt der Anteil von hohen Frequenzen im Signal, wird die Vormagnetisierung entsprechend verringert, was letztlich zu einer verbesserten Hochtonaussteuerbarkeit führt oder anders ausgedrückt: Es wird eine gleichmäßige Aufzeichnung des ganzen Frequenzspektrums garantiert. So erhöht HX Pro die Dynamikbandbreite von Kassetten und ermöglicht damit klarere Aufnahmen. (Quelle: The Audio Professional von Bang und Olufsen, 1982)

Play Trim

Zusammen mit NAD entwickelte Dolby die Play-Trim-Regelung, mit deren Hilfe ein fehlerhafter Hochtonfrequenzgang Dolby-codierter Kassettenbänder vor der Dynamikexpansion näherungsweise korrigiert werden kann, sodass auch solche Bänder ganz passabel klingen. Ein fehlerhafter Hochtonfrequenzgang kann durch falsche Vormagnetisierung, Nichtverwendung von HX Pro, Bandalterung oder Azimutfehler des Wiedergabetonkopfes entstehen.

Dolby SR

Dolby SR ist ein seit 1987 gebräuchliches Rauschunterdrückungsverfahren für die Tonaufzeichnung für analogen Lichtton und auf analogen Tonbandmaschinen.

Dolby-SR-Steckkarte für Mehrkanalton (Dolby Cat. No. 431)

SR steht für spectral recording und heißt so, weil dieses Kompandersystem eine für das Gehör angepasste, komplexe spektrale Kompanderfunktion besitzt.

Der Stereo-Lichtton Dolby SR befindet sich zwischen Bild-Frame und Perforation des Filmstreifens. Die zwei Spuren werden optisch abgetastet und vom Dolby-Prozessor weiterverarbeitet. Dabei werden mit Hilfe des Matrix-Verfahrens je ein zusätzlicher Center- und ein Surroundkanal gewonnen. Analoge Lichttonverfahren entsprechen zwar nicht mehr dem Stand der Technik, garantieren aber, dass der Film auch in älteren Kinos läuft. Grundsätzlich wird der Lichtton heute als „Backup“ für die Digitalformate verwendet.

Das Verfahren ist das am höchsten entwickelte Audio-Rauschunterdrückungsverfahren und markiert vermutlich auch den Abschluss der Entwicklung dieser Verfahren, da für digitale Systeme keine Rauschunterdrückung mehr benötigt wird.

Der bei dieser Technik erreichbare Dynamikbereich ist manchen heute gebräuchlichen digitalen Tonaufnahmeverfahren überlegen.

Analoge Mehrkanal-Tonformate

• Dolby Stereo 6-Track: 6-Kanal-Magnetton bei 70-mm-Kinofilmen
• Dolby Stereo A: professionelles Kinotonsystem mit vier Kanälen.
• Dolby Surround: Heimkinovariante von Dolby Stereo A.
• Dolby Stereo SR (Spectral Recording): wie Dolby Stereo A, aber mit verbesserter Rauschunterdrückung.
• Dolby Pro Logic: verbessertes Heimanwenderpendant zu Dolby Stereo A und Dolby Stereo SR (Erweiterungen: Pro Logic II und Pro Logic IIx)

Digitale Mehrkanal-Tonformate

• Dolby Digital: digitales 6-Kanal-System (5.1), auch bekannt als AC-3 (Erweiterung: Dolby Digital EX)
• Dolby Digital Plus
• Dolby Virtual Speaker: System zur Emulation von Rundumklang bei nur zwei Lautsprechern
• Dolby E
• Dolby TrueHD

Literatur

• Hubert Henle: Das Tonstudio Handbuch. 5.Auflage, GC Carstensen Verlag, München, 2001, ISBN 3-910098-19-3
• Gustav Büscher, A. Wiegemann: Kleines ABC der Elektroakustik. 6. Auflage, Franzis Verlag, München, 1972, ISBN 3-7723-0296-3
• Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. 3. Auflage, Carstensen Verlag, München, 2003, ISBN 3-910098-25-8

Weblinks

• Seiten des Unternehmens Dolby
• Dolby-Formate im Überblick (deutsch)
• Professionelle Audio- und Sendetechnologien von Dolby
• Dolby-Technologien
• Über Dolby & Co. und die Technik der Kassettenrecorder - Ein paar Hintergrundinfos (deutsch)