Dolby SR Arbeitsweise

[carstenk]

Irgendjemand hat hier mal was zu einem Whitepaper 'Dolby SR' Arbeitsweise oder so erzählt (THX)?

 

Hat da jemand Links, Downloads zu? Grobe Beschreibungen kenne ich natürlich, ich hätte es gerne etwas detaillierter.

 

- Carsten

[THX]

Hallo Carsten

 

Ja, das war ich mit den Whitepapers.

Es gibt von Dolby direkt zwei gute.

 

Das erste wäre "Ken's Corner", ein Whitepaper über Rauschreduktion generell von einem Dolby Ingenieur:

Ken's Corner

 

 

Das zweite wäre über Dolby SR selber von Ray Dolby selbst:

Spectral Recording Paper

 

 

Ich habe damals, 2007, im Rahmen meiner Maturitäts-Arbeit beide Papers studiert und enorm viel gelernt. Es empfiehlt sich, zuerst Ken's Corner zu lesen, denn dieses Paper hört bei SR auf. Wurde damals als eine Art mehrteilige Kolumne innerhalb von Dolby veröffentlicht und nachträglich zusammengetragen.

[carstenk]

Merci.

 

 

- Carsten

[anubis]

... ist ja alles auf englisch!

Schade! :angry: :blink:

[Martin]

Mom, das können wir ändern:

 

Hier der Abschnitt über die Funktionsweise von Dolby A und Dolby SR aus meiner Diplomarbeit. Es wird keine Garantie für den Inhalt übernommen!

 

2.2.4 Rauschunterdrückung

Bei analoger elektronischer Schallübertragung und Schallspeicherung entstehen zusätzliche systembedingte Signalanteile, die die Darbietung stören. Diesen Einflüssen kann am wirksamsten mit einer komplementären Übertragungstechnik begegnet werden. Unter Ausnutzung des hörphysiologisch bedingten Verdeckungserscheinungen des menschlichen Gehörapparates findet vor der Schallaufzeichnung eine Veränderung des Dynamikbereichs durch Kompression mittels eines Kompanders statt. Bei der nachträglichen Wiedergabe wird die Originaldynamik durch einen invers zum Kompander arbeitenden Expander wieder hergestellt. Dies erweitert den z.B. bei der magnetophonischen Aufzeichnung zwischen Bandrauschen und Bandsättigung befindlichen Dynamikbereich.

 

Zusätzlich werden die hohen Frequenzanteile bei der Aufnahme stark angehoben, da durch hohe Verstärkung nach der Bandspeicherung das Bandrauschen stark mitverstärkt werden würde. Durch die Höhenanhebung vor der Speicherung müssen die hohen Frequenzanteile bei der Wiedergabe weit weniger verstärkt werden. Daher wird zusätzlich das Rauschen gemindert.

Das erste praxistaugliche Verfahren war mit einem vierbandigen Kompander- / Expandersystem mit festen Übernahmefrequenzen ausgerüstet. Die vier Frequenzbänder sind die Bereiche unter 80 Hz, von 80 bis 3 kHz, von 3 kHz bis unendlich und von 9 kHz bis unendlich. Es wurde unter dem Namen Dolby A im Jahr 1966 eingeführt. In jedem der vier Systeme arbeitet ein eigenes Kompressions- / Expansionsnetzwerk. Die Kompression geschieht nur bei Signalen niedrigen Pegels unter einem bestimmten Schwellenwert. Signale mit höherem Pegel durchlaufen das System unbeeinflusst.

Prinzipiell wird von der Modulation wird ein Differenzsignal abgeleitet, das die Filter- und Kompressornetzwerke passiert. Das Gemisch der vier Kompanderausgänge wird zur Originalmudulation im Bereich geringer Pegel addiert. Daher sind alle Signale unterhalb des Schwellenwertes um einen bestimmten Grad verstärkt. Die Verstärkung kleiner Pegel entspricht einer Abschwächung hoher Pegel. Bei der Rückentzerrung wird das von der Ausgangsmodulation abgeleitete Differenzsignal von der gestrechten Modulation subtrahiert, so daß eine inverse Charakteristik entsteht. Die Subtraktion vom Ausgangspegel im Gebiet kleiner Aussteuerungen hat die gleiche Wirkung wie eine Verstärkung im Bereich der Vollaussteuerung. Die Störmodulation wird hierbei um den Faktor des Kompressionsgrades abgesenkt.

Der erste Film, bei dem für die Tonaufnahme und -mischung die Magnetophone und die Cordmaschinen mit Dolby A Rauschunterdrückung ausgerüstet wurden, war „A Clockwork Orange“ im Jahr 1971. Die Filmkopien selbst erhielten allerdings noch eine normale Mono - Lichttonspur.

Für kurze Zeit wurde im Jahre 1974 beim Mono - Lichtton die Dolby A Rauschunterdrückung mit dem Film „Callan“ eingeführt, dennoch sollte dieses Rauschunterdrückungssystem kurze Zeit später die Lichttontechnik im Lichtspieltheater revolutionieren.

Auch beim 35 mm 4 - Kanal und 70 mm - 6 - Kanal - Magnettonfilm wurde die Dolby A Rauschunterdrückung erfolgreich, wenn auch selten, eingesetzt.

Bei Verwendung einer Rauschunterdrückung ist ein linearer Übertragungsbereich wichtig, da sich Fehler im Frequenzgang verschlimmern. Da die Dolby - Rauschunterdrückungssysteme alle mit nichtlinearer Kennline arbeiten, vergrößern sich die Frequenzgangfehler bei geringen Pegeln.

 

Durch die Rauschunterdrückung wird dem Übertragungmedium eine größere Betriebsdynamik aufgezwängt, als eigentlich zur Verfügung steht. Zur genauen Ermittlung der Frequenzgangfehler ist es unerlässlich, den Momentanpegel innerhalb der verschiedenen Frequenzbänder zugrundezulegen.

Einfacher ist hier die Ermittlung des sich ergebenden Frequenzgangfehlers bei der Betrachtung einer mit linearen Kompressionskennlinien arbeitenden Rauschunterdrückung, wie z.B. Telcom C4. Ebenso wie das Dolby A - System arbeitet es auch vier Frequenzbändern, aber hingegen mit dB - linearen Kennlinien der Steigung 1:1,5. Daher werden aus 60 dB Betriebsdynamik eines Magnetophons 90 dB ( ). Durch die Vergrößerung der Betriebsdynamik um den konstanten Faktor 1,5 kommen auf 1 dB bei der Aufnahme 1,5 dB bei der Wiedergabe. Zwangsläufig wird so aus einem Frequenzgangfehler innerhalb des Systems von angenommenen 3 dB (idealisiert, denn man erreicht diesen Idealwert natürlich auch in der Praxis nicht, weil weitere Fehler anderer Herkunft hinzukommen) ein solcher von 4,5 dB, aus einem von 6dB einer von 9dB und aus einem von 10dB ein solcher von 15dB.

Da die Kennlinie linear ist, kann die Faltung des Aufnahme- und des Wiedergabesignales an jeder Stelle der Kennlinie innerhalb der Betriebsparameter des Kompanders (namentlich bezüglich der Aussteuerbarkeit) korrekt und ohne Veränderung des Signales erfolgen. Sobald aber zwischen Kompressor und Expander ein Fehler auftritt, so wird dieser um den Kompressions- bzw. Expansionswert verschärft ausgegeben. Dieser ist - wie festgestellt - bei Dolby A pegelabhängig, bei Telcom oder dBx aber nicht.

Kompanderverfahren zwingen dadurch natürlich zu noch sorgfältigerem Einmessen der speichernden Einheit, damit letztlich tolerierbare, grundsätzliche Mängel des analogen Speicherverfahrens nicht zu Intolerablen anwachsen können.(/TOL/, /HDT/, /ROE/)

 

2.2.6 Dolby SR

Im Jahr 1986 wurde Dolby SR (Spectral Recording) entwickelt. Dieses Verfahren stellt ein erstmals extra auf die physikalischen Grenzen des Lichttonsystems entwickeltes Rauschunterdrückungssystem dar. Das bisher für die Stereolichttonkopien verwendete Dolby A - System war aus dem Magnetophonbereich adaptiert worden. Im Gegensatz zum Dolby A - System, das auf Änderungen des Pegels im Gesamtprogramm reagiert, passt sich das Dolby SR - System kontinuierlich dem jeweiligen Spektrum des Audiosignals an. Der Charakteristig des menschlichen Gehörs folgend werden die Programmanteile bewertet. Daraus wird ein Regelvorgang abgeleitet, der sich nur in spezifischen Bereichen des Audiosignals auswirkt. Drei Arbeitspunkte, deren Pegel bei -30, -48 und -62 dB liegen, werden verwendet. Bei jeweils unter diesen Schwellenwerten liegenden Pegeln des Programmmaterials wird die zugehörige Regelkette aktiviert.

 

Die beiden Stufen für höhere Pegel arbeiten weiträumig bei 800 Hz überlappend in Sliding - Band - Technik, also variabler Übernahmefrequenzen. Die Stufe für geringe Pegel agiert nur oberhalb von 800 Hz. Hierzu werden entsprechende Steuersignale, deren Zeitkonstanten die physiologie des menschlichen Gehörs berücksichtigen, erzeugt. Somit verfügt das System über fünf Frequenzbänder, die in Abhängigkeit vom Spektrum des Programmaterials jeweils mit einem festen und einem Sliding Band - Filter eine praktisch unendliche Zahl unterschiedlicher Übertragungscharakteristika erzeugen. Zusätzlich wird dies mit einer Schaltung kombiniert, die die Übersteuerungsreserve für hochpegelige Signale erhöht.

Durch dieses System wurde der Dynamikbereich weiter vergrößert. Außerdem gelang es dadurch, das immer noch vorhandene Knistern in lauten Tonpassagen fast vollständig zu entfernen. Gleichzeitig ergibt sich dennoch eine mit gewissen Einschränkungen verbundene abwärtskompatible Tonwiedergabe auf Dolby Stereo - Anlagen.

SR wurde in wenigen Fällen auch bei Magnettonkopien angewendet.

Der erste Lichttonfilm in Dolby SR war „Robocop“ im Jahre 1988.

Da kurz nach der Markteinführung von Dolby SR das Versuchsstadium des Dolby Digitaltons schon weit fortgeschritten war, wurde der Analogton nicht mehr weiterentwickelt. Ein Stereosurroundsignal in die analoge Lichttonspur zu bringen wäre der folgerichtig nächste Entwicklungsschritt gewesen, was aber über wenige Laborversuche bei der Firma Dolby nicht hinauskam. (/TOL/, /HDT/)

 

Quellenangaben:

 

TOL: Torkell Saetervadet: The advanced Projectionist Manual, Eigenverlag des Norwegischen Filminstituts FIAF, Norwegen 2005

 

HDT: Johannes Webers: Handbuch der Tonstudiotechnik, 7. Auflage, Franzis´ - Verlag 1999, ISBN 3-7723-5527-7

 

ROE: Anfrage an Herrn Dipl. - Ing Hans - Joachim Roers, ehemaliger Mitarbeiter der BASF Magnetics München

 

Gruß

Martin

[THX]

... ist ja alles auf englisch!

Schade! :angry: :blink:

 

Ehm, ja - technische Whitepapers sind in der Regel in englischer Sprache ...