Die Geschichte des Surround-Sounds im Kino

Jeder, der schon mal im Kino war, kennt die Unterschiede im Ton. Jeder kennt auch die Abkürzungen DTS, THX, SDDS und wie sie sonst noch alle heißen. Aber wie stehen die in Zusammenhang?

1909 wurde in Belgien die Lichttonspur erfunden. Dabei wird der akustische Part eines Films optisch neben dem Bildfenster aufgezeichnet und mittels einer Fotozelle abgetastet. 1923, ein Jahr nachdem in Berlin die erste öffentliche Vorführung eines Tonfilms stattfand, kam die zweite Dimension hinzu. Die Tonspur war auf eriner Art Schallplatte aufgezeichnet und der Vorführer mußte auf die Synchronisierung zwischen Bild und Ton achten. Da das doch recht umständlich war, setzte sich das Lichttonverfahren durch - bis ins Digitalzeitalter von heute hinein.
Doch durch die schnell zunehmende Qualität des Filmmaterials und Größe der Bilder mußte die Geräuschkulisse den Bedürfnissen angepaßt werden. So entwickelte Disney im Jahr 1938 das erste Mehrkanaltonsystem 'Fantasound', das wegen des ersten Films in dieser Technik, 'Fantasia' so genannt wurde. Parallel zum eigentlichen Film lief ein Zweiter (Follower), der drei optische Tonspuren enthielt. Aber auch hier mußte auf Synchronität geachtet werden.
In den 50er Jahren bekam das Kino das Fernsehen als Konkurrenz, und mußte ums überleben kämpfen. Da durch die damalige Technik das Bildformat auf 4:3 (1:1.33) begrenzt blieb (und leider heute auch größtenteils ist), ging man im Kino dazu über noch größere und vor allem breitere Bilder als bisher zu zeigen - die Breitwand und Scope-Formate waren geboren.
Doch die breiten Bilder offenbarten, verschlimmert noch durch die damaligen Lautsprecherkonstruktionen, Lücken im Ton. Durch die breite Leinwand wurde die Geräuschkulisse regelrecht zerrissen, und man war dadurch gezwungen, standardmäßig auf Mehrkanalton zu setzen.

'Cinerama', eines dieser neuen Formate, benötigte drei Projektoren, die das gigantische Bild Seite an Seite auf eine Stark gekrümmte Leinwand warfen. Ein vierter Projektor mit einem Follower lieferte bis zu sieben Tonspuren. Der Aufwand macht es verständlich, daß sich dieses Format nicht durchsetzen konnte.
Ein anderer Ansatz aus 1952 nutzte eine anamorphotische Linse, die das Bild bei der Aufzeichnung horizontal zusammenstauchte, so daß der 35mm-Film damit in der Lage war, doppelt so breite Bilder aufzuzeichnen: CinemaScope.

Vierkanal-Surround

Zeitgleich kam ein neues Verfahren auf den Markt, eine Alternative zum Lichtton: die Magnetspuraufzeichnung. Auf dem Filmstreifen wurden nachträglich Oxidstreifen aufgebracht, die in einem weiteren Arbeitsschritt magnerisch mit Ton bespielt wurde. Dieser Magnetton bot vier Kanäle, und arbeitete nach einem Schema, das auch heute noch aktuell ist. Drei Kanäle (Links, Mitte und Rechts) werden von ebensovielen Lautsprechern hinter der Leinwand wiedergegeben, der vierte Kanal, damals noch als Effektkanal bezeichnet, tönte aus rund um die Zuschauer plazierte Boxen. Das 70mm-Filmformat ermöglichte sogar die Verwendung von sechs magnetischen Tonkanälen (Links, Halblinks, Mitte, Halbrechts, Rechts, 'Effekte').

Anfang der 70er Jahre erlosch jedoch das Interesse an großen Leinwänden. Stattdessen entstanden Schachtelkinos mit Mono-Ton, und nur noch eine Handvoll Premierenkinos konnten die 70mm-Filme mit vollem Sechskanalton wiedergeben.
Zwischendurch versuchte sich MCA mit einem Lautsprecherhersteller, Sensurround' zu etablieren. Sensurround bestand im wesentlichen aber nur aus enormen Subwoofern, und wurde nicht einmal für eine handvoll Filme eingesetzt. Einer dieser Filme ist 'Erdbeben' von 1974, der für dieses System wie geschaffen war (und eigentlich nur dafür geschaffen wurde!). Heute noch kann man sich den Druck in der Magengrube vorstellen, wenn man sich die Effektsequenzen anhört, die netterweise auf der John-Williams-Soundtrack-CD enthalten sind.
Aber mangels Standardisierung und der Spezialisierung auf einzelne Filme konnte sich keins der damaligen Systeme durchsetzen. Da jedes große Studio sein eigenes Surroundsystem entwickelte, konnten sich die anderen auch schlecht anschließen.
Im Laufe der Jahre stellten sich zwei gravierende Nachteile, der klanglich weit überlegenen Magnettonspur heraus. Erstens war sie ca. 20mal teurer als der Lichtton, da das Aufgießen und Bespielen der Tonspuren sehr Arbeitsintensiv ist, zweitens begannen die Magnetstreifen nach häufigem Abspielen abzubröckeln.

Dies war die Sternstunde des amerikanischen Audio-Ingenieurs Ray Dolby, der sein in den späten sechziger Jahren entwickeltes Rauschunterdrückungssystem 'Dolby-A' in Verbindung mit einer verbesserten Lichtton-Lesekopfjustierung dazu nutzen konnte, dem Lichtton ein Stereosignal in sehr guter Qualität abzugewinnen, denn bisher enthielten Lichtton-Kopien zwei Spuren mit einem identischen Tonsignal (Mono), um den Rauschabstand und evtl. schlechte Lesekopfjustierungen zu verbessern bzw. auszugleichen.
Durch ein Matrixsystem konnten zudem mittels einer Encoder- und Decoderschaltung alle vier Tonkanäle in nur zwei optischen Spuren untergebracht werden. Dieses 'Dolby Stereo' erlaubt das erstellen von Filmkopien in einem Arbeitsgang, die zudem durch den optischen Ton eine wesentlich längere Haltbarkeit aufweisen. Jetzt konnten auch die 35mm-Kinos Mehrkanalton in guter Qualität nutzen. Und 1977 schließlich, mit den Filmen 'Star Wars' und 'Close Encounters' trat 'Dolby Stereo' seinen Siegeszug um die Welt an.
Doch auch die 70mm-Filme erfuhren Verbesserungen. Da die Leinwände mittlerweile wieder kleiner geworden waren, und sich die Lautsprechertechnik erheblich verbessert hatte, waren auch keine fünf Frontkanäle mehr nötig. Drei reichten aus. Dolby nutzte die beiden freigewordenen Spuren, um eine separate Tieftonspur zu ermöglichen, die die Baßwiedergabe verbesserte. Optional gab es dann noch ein stereophones Surroundsignal, das erstmals im Film 'Superman' (1978) zum Einsatz kam.
1987 wurde Dolby Stereo um die SR-Technik (Spectral Recording) erweitert, mit der sich die Tonqualität der optischen Aufzeichnung bereits sehr dem Niveau des 70mm-Magnettons näherte. SR bezeichnet eine verbesserte Rauschunterdrückung, die bisher nur in Tonstudios zum Einsatz kam, und nun auch den Frequenzgang des Lichttons erheblich verbesserte. 'Robocop' (1988) nutzte hier als erster die neuen Möglichkeiten.

CDS

Das erste digitale Tonsystem kam schon im Jahr 1991 mit dem Film 'Dick Tracy' in die Kinos. CDS (Cinema Digital Sound) nannte Kodak dieses System, das sich aber nicht durchsetzen konnte, weil die Digitaldaten den Platz des Analogtons einnahmen, und sich kaum jemand die sündhaft teuren Anlagen zulegen wollte.

Dolby, durch CDS aufgeschreckt, kündigte sofort sein 'SR.D' an, das er ein Jahr später mit dem Film 'Batman Returns' (1992) präsentierte, nachdem schon erste inoffizielle Tests ohne Ankündigung mit 'Star Trek VI: The Undiscovered Country' gelaufen waren. Im Gegensatz zu Kodak beließ Dolby die analogen Lichttonspuren, wo sie waren und quetschte seine neuen Digitalinformationen, quasi als Zugabe, zwischen die Transportlöcher des Films. Aus dieser Analog-Digital-Kombination entstand auch der Name 'SR.D'. Da die optischen Daten jedoch nicht beliebig klein aufgezeichnet werden konnten, damit sie der Projektor mit genügender Sicherheit wieder lesen konnte, mußte man den Datenstrom komprimieren - ein Problem, das bei digitalen Codierungen immer wieder auftaucht.

Sechskanal-Surround

Lichttonspur mit Dolby-Digital zwischen der Perforation

Mit 'AC-3' (Audio Codec Number 3), das wie schon erwähnt, unter dem Namen 'SR.D' eingeführt wurde, reduzierte Dolby den Datenstrom auf ein zehntel. So enthält jedes kleine Quadrat zwischen den Transportlöchern auf dem Film 76 mal 76 Punkte digitaler Toninformation und hatte nun sogar noch soviel Platz, daß noch Raum für sein Miniaturisiertes Doppel-D-Symbol in der Mitte jedes Kästchens war.

Dieselbe Filmkopie konnte nun sowohl in einem Billig-Kino mit Mono Ton als auch in einem modernen High-End-Palast mit sechskanal-Digitalsound laufen. Außerdem konnte man immer noch auf den Lichtton zurückfallen, wenn die Digitalanlage einmal versagen sollte. So setzte die FIlmindustrie auf Dolby, der sein 'SR.D' bald in 'DSD' (Dolby Stereo Digital) umbenannte. Später ließ man auch noch das Wort Stereo unter den Tisch fallen, um eine Verwechslung mit den rein zweikanaligen Medien auszuschließen, so daß das heute bekannte 'Dolby Digital' übrigblieb.
Durch die diskrete Speicherung der digitalen Audiodaten konnten nicht nur die Nachteile der Matrixtechnik, das Übersprechen der Kanäle, eliminiert werden, es war nun auch möglich, eine wesentlich höhere Dynamik auf dem Film unterzubringen.
Dolby Digital arbeitet mit 18-Bit Worten und kann so, im Gegensatz zur CD, die mit 16 Bit arbeitet, 108 dB Dynamik bieten (CD: 96 dB).

Inzwischen haben mehrere Mitbewerber noch weitere Digitalsysteme auf den Markt gebracht, zum Beispiel 'DTS' (Digital Theatre Systems Inc., von Steven Spielberg gefördert), das mit 'Jurassic Park' (1992) den Durchbruch schaffte. Es handelt sich bei 'DTS' um ein System mit separatem Tonträger: Der Sound befindet sich auf CD-ROMs, die mit dem Film synchronisiert werden (interessanterweise schließt sich damit der Kreis zu den ersten Tonfilmen mit den Schallplattensystemen :-)
Steven Spielberg, Verfechter exzellenten Filmtons, hatte das Problem, daß nur einige hundert Kinos auf der Welt 70mm-Filme mit sechskanal-Magnetton zeigen konnten, viel zu wenig für einen Blockbuster, zumal seine Filme in anderen Kinos ihren Glanz verloren.
Also wurde 'DTS' von vornherein auf geringe Kosten optimiert, und so läuft es mit handelsüblichen PCs und CD-ROMs, die preiswert in riesigen Stückzahlen gefertigt werden. Nach den ersten Tests waren sogar die Studiobosse von Universal überzeugt, denn seit den frühen Tonfilmtagen (und nach 'CDS') standen duale Systeme auf der schwarzen Liste - und zwar ganz oben links.
Der DTS-Prozessor ist nichts weiter als ein 386er PC. Ausgestattet mit zwei CD-ROM Laufwerken kann er so bis zu drei Stunden und zwanzig Minuten digitalen Filmton speichern (einer der Gründe, weshalb Titanic nur drei Stunden und neunzehn Minuten geht). Auf dem Film selbst wird nur ein Timecode zwischen optischer Tonspur und Bild untergebracht. Jedem Bild wird einfach eine Nummer zugeteilt, und so kann der Prozessor den Ton mit dem Bild synchronisieren. Der Code enthält auch Informationen über Filmtitel und Rolle, so daß sofort erkannt wird, wenn eine falsche CD im Laufwerk liegt. Auch 'DTS' behält den Analogton als eiserne Reserve bei. Die Datenkompression ist allerdings bei weitem nicht so stark wie bei Dolby Digital oder Sonys SDDS (siehe unten), und der Frequenzgang der Surroundkanäle ist nach unten eingeschränkt, so daß in ihnen der LFE-Kanal (Low Frequency Effects) Platz hatte - so gesehen ist 'DTS' eigentlich nur ein Fünfkanalsystem.
'DTS' setzt das Verfahren 'apt-X100' zur Datenkompression ein, das 4:1 komprimiert und nach Aussagen der Entwickler selbst nach 12 kaskadierten Codec-Durchläufen praktisch nicht vom Original zu unterscheiden wäre.

Achtkanal-Surround

Auch Sony holte zum großen Schlag aus, und brachte mit 'SDDS' (Sony Dynamic Digital Sound) das mit Abstand ausgefallenste System auf den Markt. Neben den herkömmlichen drei Frontkanälen werden bei SDDS nun auch ein 'halblinks' und 'halbrechts eingeführt', zusätzlich zum LFE-Kanal und stereomorphem Surround. Dabei sind alle Kanäle diskret und ohne Frequenzbeschränkung aufgebaut. Sogar der Subwooferkanal ist nicht (wie bei Dolby Digital) auf niedrige Frequenzen begrenzt oder (wie bei DTS) anderen hinzugemischt. Auf Wunsch (welches Kino hat schon fünf Lautsprecher hinter der Leinwand, bzw. welches braucht es überhaupt?) rechnet 'SDDS' die Datenflut auf sechs oder vier Kanäle herunter.

Aber auch 'SDDS' kommt nicht ohne Datenreduktion aus. Verwendet wird 'ATRAC', das Sony auch für die Mini-Discs einsetzt, mit einer Kompressionsrate von fünf zu eins. Untergebracht werden die Informationen wieder optisch, diesmal allerdings ganz außen auf dem Filmstreifen, noch außerhalb der Perforation. Dort ist viel Platz vorhanden und bietet unentschlossenen Filmemachern die Möglichkeit, Lichtton, Dolby Digital, DTS und SDDS gleichzeitig auf einen 35mm-Film zu kopieren.
Sony ist recht stolz auf die durchgängige, digitale Signalverarbeitung. Während 'Dolby Digital' und 'DTS' die D/A-gewandelten Signale in den Kinoprozessor einspeisen, erledigt Sony alle zusätzlichen klanglichen Korrekturen über einen DSP, der einen Equalizer für alle Kanäle enthält und bequem von einem handelsüblichen Windows-PS aus fernbedient werden kann.
Aber die Konkurrenz schläft nicht. Dolby bietet mittlerweile auch einen volldigitalen Kinoprozessor an.

Und nun?

Welches der drei Systeme sich durchsetzen wird, steht zur Zeit noch in den Sternen. 'DTS' hatte durch 'Jurassic Park' einen guten Start und derzeit können 8700 Kinos Filme mit DTS-Ton vorführen (Stand 1997). Doch mit 9500 Kinos und 'Dolby AC-3' als etabliertem Heimkino-Tonsystem fährt Dolby bereits auf der Überholspur. Sonys SDDS kann weltweit immerhin schon 3600 Installationen vorweisen.

George Lucas erkannte das Problem: Die Mehrkanaltechnik hatte sich etabliert, der Filmton wurde mit enormen Aufwand produziert, aber die Verstärker und Lautsprecher in den Kinos ließen sehr zu wünschen übrig.
Gemeinsam mit seinem Tonmeister Tomlinson Holman entwickelte Lucas einen Standard für die optimale elektroakustische Ausstattung von Filmtheatern. Das umfangreiche Regelwerk trägt das mittlerweile berühmte Kürzel 'THX' (Tomlinson Holman's eXperiments).
THX ist also kein neues Raumklangverfahren, sondern vielmehr ein Gütesiegel. Nachdem es anfangs nur für Dolby Stereo gedacht war, können heute besondere Varianten zusammen mit allen anderen Tonsystemen zusammenarbeiten.
THX spezifiziert die Qualität der Wiedergabekette, und zwar vom Verstärker über das Kabel bis hin zum Lautsprecher. Zusätzlich muß noch die Akustik eines THX-Kinos den hohen Ansprüchen von Lucasfilm genügen. Die Voraussetzungen dafür, sich mit dem THX-Logo schmücken zu dürfen, werden regelmäßig, einmal im Jahr von Lucasfilm-Mitarbeitern überprüft.

Die vier wichtigsten Surround-Verfahren im Überblick

	Aufzeichnung	Anzahl Kanäle	Vorn links	Vorn halblinks	Mitte	Vorn halbrechts	Vorn rechts	Hinten	Hinten links	Hinten rechts	Baßkanal
Dolby Stereo (SR)	optisch	4	x		x		x	x
Dolby Digital	optisch	6	x		x		x		x	x	x
DTS	auf synchronisierte CDs	6	x		x		x		x	x	x
SDDS	optisch	8	x	x	x	x	x		x	x	x

Artikel:

Mike Coenen