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Publikationsdatum
15. November 2000
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DTS (Digital Theater Systems) ist ein mehrkanaliges digitales Tonverfahren, das sowohl im Kino als auch zu Hause zum Einsatz kommt. 1993 mit "Jurassic Parc" in den Kinos lanciert, hat es sich seither einen festen Platz als 5.1-Surround-System fürs Heimkino erobert.

Kennzeichen von DTS

Kennzeichen von DTS gegenüber dem konkurrierenden 5.1-Verfahren Dolby Digital ist die höhere Datenrate (1,4 MBit/s gegenüber maximal 640 kBit/s bei DD). Sie kommt durch geringere Datenreduktion und höhere Auflösung (bis 24 Bit) zustande und ergibt einen differenzierteren Klang mit höherer Dynamik. Entsprechend seiner hohen Datenrate belegt der DTS-Ton mehr Speicherplatz.

Für die Umwandlung des Filmtones ins DTS-Format im Studio können verschiedene Varianten gewählt werden, die der Decoder zu Hause jeweils richtig interpretiert. Dadurch wird das Verfahren flexibel, und es ist für Erweiterungen offen. Zur ursprünglichen 5.1-Variante mit den Kanälen vorne links, Mitte und rechts, Surround links und rechts sowie LFE-Kanal (Low Frequency Effects) sind bereits drei ES-Verfahren (Extended Surround) entwickelt worden. DTS-ES Matrix 6.1 und DTS-ES Discrete 6.1 enthalten einen weiteren Surround-Kanal. Matrix 6.1 führt den zusätzlichen Kanal verteilt auf den beiden Surround-Kanälen von DTS-5.1. Bei Discrete 6.1 ist der zusätzliche hintere Surroundkanal als diskreter Kanal im DTS-Datenstrom vorhanden, das heisst der Ton muss extra für dieses Format abgemischt werden. Eine weitere Variante ist DTS-ES Neo:6.1, das ein Stereosignal auf bis zu 6.1-Kanälen wiedergibt.

Den DTS-Ton gibt es nicht nur auf der DVD-Video als Filmton, sondern auch auf CD. Es ist damit ein früher Versuch von Mehrkanal-Audio. Für die Wiedergabe des DTS-Tones sind ein DTS-fähiger Spieler und ein DTS-Decoder nötig.

DTS 5.1

Dts 5.1 ist ein Standard des Heimkino-Tones
Dts 5.1 ist ein Standard des Heimkino-Tones
Die DVD-Video ist die Quelle im Heimkino, die den DTS-Ton enthalten kann (früher war es die Laserdisc). Die Daten enthalten im digitalen Datenstrom die Informationen über die sechse Audio-Kanäle. Diese werden durch den Decoder entziffert und auf die einzelnen Kanäle aufgeteilt.

DTS verwendet wie Dolby Digital drei Kanäle für die vorderen Lautsprecher links, Mitte und rechts und zwei für die Surround-Lautsprecher, die seitlich vor oder hinter der Sitzposition aufgestellt werden. Diese fünf Kanäle übertragen je den gesamten Frequenzbereich; die Lautsprecher müssen daher entsprechend leistungsfähig sein. Für einen optimalen Ton empfiehlt DTS gar fünf identische Boxen. Der sechste Kanal überträgt nur die tiefen Frequenzen. Er ist zuständig für die basslastigen Effekte, die nicht nur als undefinierbares Wummern eines Raumschiffes oder adrenalinauslösende Komponente bei Explosionen zum Tragen kommen, sondern auch in der Filmmusik zur Erzeugung von Spannung eingesetzt werden.

Ihren Algorithmus zur Datenkompression nennt DTS "Coherent Acoustics". Er ist flexibel ausgelegt für unterschiedliche Kanalzahl, Samplingraten bis 192 kHz und Auflösungen bis 24 Bit. Dabei wird die genaue Konfiguration auf der Produktionsseite bestimmt, das heisst der Encoder arbeitet mit einem grossen Rechenaufwand. Wie der Decoder bei der Wiedergabe arbeiten muss, wird im Datenstrom mit Hilfe zusätzlicher Information übermittelt. Dadurch ist ein Decoder für viele Anwendungen gerüstet – auch künftige wie Codierung bei höherer Präzision oder mit höheren Frequenzen, Anwendungen im Internet oder bei Satelliten-Übertragungen. Die Flexibilität bei der Wiedergabe wird gewährleistet durch die Möglichkeit, zusätzliche Kanäle durch Matrizierung zu gewinnen oder Kanäle durch Heruntermischen zu reduzieren. Künftige Entwicklungen, wie die Verbesserung der Audioqualität oder neue Tonformate, können in denselben Datenstrom integriert werden, da bei seinem Entwurf der entsprechende Platz bereits vorgesehen wurde. Die neuen Daten lassen sich so einfügen, dass bestehende Decoder nicht aus dem Tritt fallen. Das Verfahren ist also rückwärtskompatibel.

Extended Surround

Mit Extended Surround wird die akustische Abbildung auch im Surround-Bereich präziser.
Mit Extended Surround wird die akustische Abbildung auch im Surround-Bereich präziser.
Extended Surround (ES) ist die Bezeichnung von DTS für eine Ausweitung des 5.1-Systems um weitere Kanäle. Aktuell ist die Ergänzung um einen sechsten, vollen Kanal, der als zusätzlicher Surround-Kanal dient. Durch die Aufstellung der bisherigen zwei Surround-Kanäle seitlich der Sitzposition und des neuen Surround-Kanals hinter der Hörposition ist eine präzisere Abbildung rundum möglich. Diese Option macht nicht nur im Kino wegen der grossen Abstände Sinn, sondern auch zu Hause, da gerade hier bei kürzeren Distanzen sich eine Phantomschallquelle viel schneller zu einer Seite hin verschiebt, wenn nicht die optimale Sitzposition eingehalten wird. Eine zusätzliche harte Quelle erhöht den Bereich, von dem aus der Rundum-Klang in seiner räumlichen Aufteilung und in seinen Bewegungen optimal wahrgenommen wird.

DTS hat zwei Varianten für das erweiterte Surround-Format entwickelt. DTS-ES Matrix 6.1 arbeitet wie Dolby Digital EX mit einem auf die beiden Surround-Kanäle um je 90° phasenverschoben aufmatrizierten Signal. Es muss mit einem ES-tauglichen Decoder wieder dematriziert werden, um für den zusätzlichen Lautsprecher zur Verfügung zu stehen. Ohne Decodierung sind die Signale, die für den hinteren Surround bestimmt sind, nur diffus wahrnehmbar.

DTS-ES Discrete 6.1 codiert die zusätzlichen Daten als diskreten Kanal in den Datenstrom. Sie können so mit dem entsprechenden Decoder für die Wiedergabe mit voller Kanaltrennung auf den hinteren Surround-Kanal gegeben werden. Nicht ES-taugliche Decoder ignorieren diese Information einfach.

DTS Neo:6 ist ein Decodierverfahren, das auf der Matrix-Technik beruht. Es kann bis zu sechs Audiokanäle aus zweikanaligem Material ableiten und arbeitet sowohl mit analogen wie mit digitalen Signalen.

Coherent Acoustics

Coherent Acoustics, der Algorithmus zur Codierung von DTS, komprimiert die Audiodaten unter Berücksichtigung psychoakustischer Gegebenheiten in mehreren Unterbändern, in die das 24-Bit PCM-Signal mittels Filtern aufgesplittet wird. Die Zahl der Subbänder richtet sich nach dem Frequenzumfang des Signals; im allgemeinen sind es 32 gleiche Frequenzbereiche. Ein Bit-Managment sorgt für die Aufteilung der zur Verfügung stehenden Bitrate auf die Bänder. Je höher die Bitrate wird, desto transparenter wird die Codierung, das heisst die Flexibilität des Bit-Managment wird reduziert ebenso wie das Ausmass der psychoakustischen Modellierung. Die umfangreichen Berechnungen und Zuordnungen werden im Encoder durchgeführt, damit der Decoder möglichst einfach gehalten werden kann.

Die Codierung der einzelnen Unterbänder ist eine adaptive differentielle PCM. Dabei wird ein Wert als Voraussage berechnet und vom PCM-Sgnal des Eingangs subtrahiert. Die entstehende Differenz ist der Fehler zwischen Voraussage und tatsächlichem Wert und wird an den Decoder geschickt. Dort wird die Voraussage aus den übertragenen Koeffizienten erneut berechnet. Durch Addition zum Differenzwert entsteht wieder das ursprüngliche Signal.

Bei hoch korrelierten Eingangssignalen ist eine gute Voraussage möglich, das heisst der entstehende Fehler ist deutlich kleiner als das Eingangssignal. Hier lohnt sich eine Codierung des Fehlers. Bei zufälligen oder stark verrauschten Signalen ist keine genaue Vorhersage möglich; die Codierung bringt hier also keinen grossen Gewinn. Daher kann bei Coherent Acoustics die adaptive differentielle Codierung (ADPCM) für jedes der 32 Unterbänder abhängig vom Signal separat ein- und ausgeschaltet werden.

In einem letzten Schritt werden im Encoder die Daten aus den Subbändern sowie Zusatzinformationen vom Multiplexer zu einem Datenstrom zusammengesetzt. Darin enthalten ist auch Platz für Daten, die über die für eine 5.1-Codierung nötigen hinausgeht, also etwa für einen zusätzlichen hinteren Surround-Kanal.

Der Decoder synchronisiert und korrigiert die einkommenden Daten und teilt sie mit Hilfe der übertragenen Zusatzinformationen wieder auf die Subbänder auf, von wo sie über Filter wieder als PCM-.Signal in den Zeitbereich transformiert werden. Im Decoder gibt es keine Routinen, die die Audioqualität anpassen. Er enthält hingegen einen DSP-Block, der vom Anwender – also vom Gerätehersteller – programmiert werden kann. Dieser DSP kann Berechnungen ausführen auf den Daten der Subbänder oder des Gesamtsignals, auf einzelnen Kanälen oder alle Kanäle umfassend. Anwendungen sind herauf- und heruntermischen von Kanälen, Kontrolle der Dynamik oder Zeitverzögerungen zwischen den Kanälen.

Zusammenfassung

DTS ist ein digitales Mehrkanaltonverfahren für Musik und Heimkino mit den Varianten:
DTS 5.1
DTS-ES Discrete 6.1
DTS-ES Matrix 6.1
DTS-ES Neo:6.1

DTS ist bei der Codierung flexibel. Es kann Signale mit einer Samplingfrequenz bis 192 kHz und einer Auflösung bis 24 Bit verarbeiten. Die Art der Codierung wird als Zusatzinformation zur Steuerung des Decoders übertragen.

DTS benötigt einen eigenen Decoder, der im DVD-Spieler, in einem separaten Gerät oder im Verstärker/Receiver eingebaut sein kann.

DTS kann als zusätzliche Tonvariante auf einer DVD enthalten sein.

weitere Informationen unter www.dtsonline.com.
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