Surround Systeme

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Surround Systeme -Sound ist eine Technik, um die Klangwiedergabe durch Verwendung mehrerer Audiokanäle aus Lautsprechern, die den Hörer umgeben (Surround-Kanäle), zu verbessern.

Die erste Anwendung fand im Kino statt. Vor dem Surround-Sound hatten Theater-Soundsysteme im Allgemeinen drei “Bildschirmkanäle” von Lautsprechern, die sich links, in der Mitte und rechts vor dem Publikum befanden. Surround -Sound fügt einen oder mehrere Kanäle von Lautsprechern hinter dem Hörer hinzu, wodurch das Klangempfinden aus jeder horizontalen Richtung um 360 ° um den Hörer erzeugt werden kann. Die Surround -Klangformate unterscheiden sich hinsichtlich der Wiedergabe- und Aufnahmemethoden sowie der Anzahl und Positionierung zusätzlicher Kanäle. Die gebräuchlichste Surround-Soundspezifikation, der 5.1-Standard der ITU, erfordert 6 Lautsprecher: Center (C) vor dem Hörer, Left (L) und Right (R) in einem Winkel von 60 ° auf beiden Seiten der Center und Left Surround (LS) und Right Surround (RS) in Winkeln von 100–120 ° sowie ein Subwoofer, dessen Position nicht kritisch ist.

Surround-Sound hat normalerweise eine Hörerposition oder einen Sweet-Spot, an dem die Audioeffekte am besten funktionieren, und bietet dem Hörer an dieser Stelle eine feste oder nach vorne gerichtete Perspektive des Klangfelds. Die Technik verbessert die Wahrnehmung von räumlicher Klangerzeugung, indem die Klanglokalisierung ausgenutzt wird. die Fähigkeit eines Hörers, den Ort oder Ursprung eines erkannten Tons in Richtung und Entfernung zu identifizieren. Dies wird durch die Verwendung mehrerer diskreter Audiokanäle erreicht, die an ein Array von Lautsprechern geleitet werden.

Anwendungsgebiete

Obwohl Kino und Soundtracks die Hauptanwendung von Surround-Techniken darstellen, ist ihr Anwendungsbereich breiter als der, da Surround -Sound die Schaffung einer Audio-Umgebung für alle Arten von Zwecken ermöglicht. Mehrkanal-Audiotechniken können verwendet werden, um so unterschiedliche Inhalte wie Musik, Sprache, natürliche oder synthetische Klänge für Kino, Fernsehen, Rundfunk oder Computer wiederzugeben. In Bezug auf Musikinhalte kann eine Live-Aufführung zum Beispiel Multichannel-Techniken im Rahmen eines Open-Air-Konzerts, eines Musiktheaters oder für Rundfunk verwenden; für einen Film sind bestimmte Techniken für das Kino oder für zu Hause geeignet (zB Heimkinosysteme).Der narrative Raum ist auch ein Inhalt, der durch Multichannel-Techniken verbessert werden kann. Dies gilt hauptsächlich für Kinoerzählungen, z. B. für die Rede der Charaktere eines Films, sie kann jedoch auch für Theaterstücke, für eine Konferenz oder für die Integration von stimmenbasierten Kommentaren in ein Kino angewendet werden archäologische Stätte oder Denkmal. Zum Beispiel kann eine Ausstellung durch aktuelle Umgebungsgeräusche von Wasser, Vögeln, Zug oder Maschinenlärm verbessert werden. Topale Naturgeräusche können auch in pädagogischen Anwendungen verwendet werden.  Andere Anwendungsbereiche sind Videospielkonsolen, PCs und andere Plattformen.  In solchen Anwendungen wäre der Inhalt typischerweise ein synthetisches Rauschen, das von der Computervorrichtung in Interaktion mit ihrem Benutzer erzeugt wird. Es wurde auch viel Arbeit mit Surround-Sound geleistet, um die Situation in militärischen und öffentlichen Sicherheitsanwendungen zu verbessern.

Arten von Medien und Technologien

Kommerzielle Surround-Sound-Medien umfassen Videokassetten, DVDs und SDTV-Sendungen, die als komprimiertes Dolby Digital und DTS kodiert sind, sowie verlustfreie Audiosignale wie DTS HD Master Audio und Dolby TrueHD auf HDTV Blu-ray Disc und HD DVD, die mit dem Studiomaster identisch sind. Andere kommerzielle Formate umfassen die konkurrierenden Formate DVD-Audio (DVD-A) und Super Audio CD (SACD) sowie MP3 Surround. Cinema 5.1-Surroundformate umfassen Dolby Digital und DTS. Der Dynamic Digital Sound (SDDS) von Sony ist eine 8-Kanal-Kinokonfiguration mit fünf unabhängigen Audiokanälen auf der Vorderseite mit zwei unabhängigen Surround  Kanälen und einem Niederfrequenz-Effektkanal. Bei der herkömmlichen 7.1-Surround Lautsprecherkonfiguration werden bei der herkömmlichen 5.1-Anordnung zwei zusätzliche hintere Lautsprecher für insgesamt vier Surround -Kanäle und drei Frontkanäle eingeführt, um ein mehr 360 ° -Schallfeld zu erzeugen.

Die meisten Surround-Soundaufnahmen werden von Filmproduktionsfirmen oder Videospielproduzenten erstellt. Einige Consumer-Camcorder verfügen jedoch über eine solche Funktion, die entweder eingebaut oder separat erhältlich ist. Surround Sound-Technologien können auch in der Musik eingesetzt werden, um neue künstlerische Ausdrucksformen zu ermöglichen. Nach dem Scheitern der Quadrophonie in den 70er Jahren wurde die Multichannel-Musik seit 1999 mit Hilfe der Formate SACD und DVD-Audio langsam wieder eingeführt. Einige AV-Receiver, Stereo-Systeme und Computer-Soundkarten enthalten integrierte digitale Signalprozessoren und / oder digitale Audioprozessoren, um Surround-Sound von einer Stereo-Quelle zu simulieren (siehe falsches Stereo).

1967 spielte die Rockgruppe Pink Floyd das erste Surround-Sound-Konzert bei “Games for May”, einer verschwenderischen Angelegenheit in der Londoner Queen Elizabeth Hall, wo die Band ihr maßgeschneidertes quadrophonisches Lautsprechersystem debütierte. Das von ihnen hergestellte Steuergerät, der Azimuth-Koordinator, wird jetzt im Londoner Victoria and Albert Museum als Teil ihrer Theatre Collections Gallery gezeigt.

Surround Systeme

Surround-Sound wird auf verschiedene Arten erzeugt. Die erste und einfachste Methode ist die Verwendung einer Surround Sound-Aufnahmetechnik, bei der zwei verschiedene Stereobilder aufgenommen werden, eines für die Vorder- und eines für die Rückseite, oder durch Verwendung eines speziellen Setups, z. ein erweiterter Decca-Baum  – und / oder einmischen von Surround-Sound für die Wiedergabe auf einem Audiosystem mit Lautsprechern, die den Hörer umgeben, um Audio aus verschiedenen Richtungen abzuspielen. Ein zweiter Ansatz ist die Verarbeitung des Audios mit psychoakustischen Schalllokalisierungsverfahren, um ein zweidimensionales (2-D) Schallfeld mit Kopfhörern zu simulieren. Ein dritter Ansatz, der auf dem Huygens’schen Prinzip basiert, versucht, die aufgezeichneten Schallfeldwellenfronten im Hörraum zu rekonstruieren. eine “Audio-Hologramm” -Form. Eine Form, die Wellenfeldsynthese (WFS), erzeugt ein Schallfeld mit einem gleichmäßigen Fehlerfeld über die gesamte Fläche. Kommerzielle WFS-Systeme, die derzeit von den Unternehmen Sonic Emotion und Iosono vermarktet werden, erfordern viele Lautsprecher und erhebliche Rechenleistung.

Die Ambisonics-Form, die ebenfalls auf dem Huygens’schen Prinzip basiert, ermöglicht eine genaue Klangrekonstruktion am zentralen Punkt; weniger genau vom Mittelpunkt entfernt. Es gibt viele kostenlose und kommerzielle Softwareprogramme für Ambisonics, die den Großteil des Verbrauchermarktes dominieren, insbesondere Musiker, die elektronische Musik und Computermusik verwenden. Darüber hinaus sind Ambisonics-Produkte der Standard in der von Meridian Audio vertriebenen Surround-Sound-Hardware. In seiner einfachsten Form verbraucht Ambisonics nur wenige Ressourcen, dies gilt jedoch nicht für die jüngsten Entwicklungen wie Near Field Compensated Ambisonics höherer Ordnung. Vor einigen Jahren wurde gezeigt, dass WFS und Ambisonics im Grenzbereich zusammenlaufen.

Surround Systeme Sound kann schließlich auch durch Mastering-Pegel aus stereophonen Quellen wie bei Penteo erzielt werden, bei dem die Digital Signal Processing-Analyse einer Stereo-Aufnahme verwendet wird, um einzelne Klänge in die Panoramapositionen der Komponenten zu analysieren und sie dann in einem Fünf-Kanal-Kanal zu positionieren Feld. Es gibt jedoch mehr Möglichkeiten, Surround-Sound aus Stereo zu erzeugen, beispielsweise mit den auf QS und SQ basierenden Routinen zum Codieren von Quad-Sound, bei denen die Instrumente im Studio über 4 Lautsprecher verteilt wurden. Diese Art, Surround mit Softwareroutinen zu erzeugen, wird normalerweise als “Upmixing” bezeichnet, was besonders bei Decodern der Sansui QSD-Serie erfolgreich war, die einen Modus hatten, in dem das L ↔ R-Stereo auf einen ∩-Bogen abgebildet wurde.

Niederfrequenzeffekt (LFE) -Kanal

Da der niederfrequente Effektkanal nur einen Bruchteil der Bandbreite der anderen Audiokanäle benötigt, wird er als “.1” -Kanal bezeichnet. zum Beispiel “5.1” oder “7.1”.

Der LFE-Kanal kann im Surround-Sound zu Verwirrungen führen. Es wurde ursprünglich entwickelt, um extrem niedrige “Sub-Bass” – Cinema-Soundeffekte (mit kommerziellen Subwoofern, die manchmal bis zu 30 Hz herunterfallen, z. B. das laute Grollen von Donner oder Explosionen) auf ihrem eigenen Kanal zu übertragen. Dies ermöglichte es den Theatern, die Lautstärke dieser Effekte auf die akustische Umgebung und das Klangwiedergabesystem des jeweiligen Kinos einzustellen. Durch die unabhängige Steuerung der Subbass-Effekte wurde auch das Problem der Intermodulationsverzerrung bei der analogen Filmklangwiedergabe reduziert. Ein “Subwoofer”, der Frequenzen ab 5 Hz wiedergeben kann, wurde von einem kleinen Lautsprecherhersteller in Florida entwickelt. Es verwendete ein Propeller-Design und erforderte einen großen Schrank, um die Unterschall-Luftmasse zu bewegen.

Bei der ursprünglichen Umsetzung des Kinos war der LFE ein separater Kanal, der an einen oder mehrere Subwoofer gespeist wurde. Heimwiedergabesysteme verfügen jedoch möglicherweise nicht über einen separaten Subwoofer, sodass moderne Heim-Surround-Decoder und -Systeme häufig ein Bass-Management-System enthalten, das den Bass aller Kanäle (Main oder LFE) nur den Lautsprechern zuführen kann, die mit niedriger Frequenz umgehen können Signale. Der entscheidende Punkt hier ist, dass der LFE-Kanal nicht der “Subwoofer-Kanal” ist; Möglicherweise gibt es keinen Subwoofer, und wenn, gibt es vielleicht mehr als nur Effekte.

Einige Plattenlabels wie Telarc und Chesky haben argumentiert, dass LFE-Kanäle in einem modernen digitalen Multichannel-Unterhaltungssystem nicht benötigt werden.Sie argumentieren, dass alle verfügbaren Kanäle einen vollen Frequenzbereich haben und daher kein Bedarf besteht ein LFE in der Surround-Musikproduktion, da alle Frequenzen in allen Hauptkanälen verfügbar sind. Diese Etiketten verwenden manchmal den LFE-Kanal, um einen Höhenkanal zu transportieren, wodurch die Redundanz für den ursprünglichen Zweck hervorgehoben wird. Das Label BIS verwendet im Allgemeinen einen 5.0-Kanal-Mix.

Standardkonfigurationen

Es gibt viele alternative Setups für ein Surround Systeme Sound-Erlebnis. Eine 3-2-Konfiguration (3 Front-, 2 Back-Lautsprecher und ein Low-Frequency-Effekt-Kanal) (häufiger als 5.1-Surround bezeichnet) ist der Standard für die meisten Surround-Sound-Anwendungen. einschließlich Kino-, Fernseh- und Verbraucheranwendungen. Dies ist ein Kompromiss zwischen der idealen Bilderzeugung eines Raums und der Zweckmäßigkeit sowie der Kompatibilität mit Zweikanal-Stereo. Da die meisten Surround-Sound-Mischungen für 5.1-Surround (6 Kanäle) produziert werden, benötigen größere Setups Matrizen oder Prozessoren, um die zusätzlichen Lautsprecher zu speisen.

Das Standard-Surround-Setup besteht aus drei LCR-Lautsprechern (links, Mitte und rechts), zwei Surround Systeme Lautsprechern LS und RS (linker und rechter Surround-Lautsprecher) sowie einem Subwoofer für den Low-Frequency-Effects-Kanal (LFE), der tiefpassgefiltert ist bei 120 Hz. Die Winkel zwischen den Lautsprechern wurden durch die Empfehlung 775 der ITU (International Telecommunication Union) und die AES (Audio Engineering Society) wie folgt standardisiert: 60 Grad zwischen den L- und R-Kanälen (ermöglicht Zweikanal-Stereokompatibilität) direkt mit dem Center-Lautsprecher vor dem Zuhörer. Die Surround-Kanäle liegen 100-120 Grad vom Center-Kanal entfernt, wobei die Positionierung des Subwoofers aufgrund des niedrigen Richtungsfaktors von Frequenzen unter 120 Hz nicht kritisch ist. Der ITU-Standard ermöglicht auch zusätzliche Surround-Lautsprecher, die gleichmäßig zwischen 60 und 150 Grad verteilt werden müssen.

Surround-Mixe von mehr oder weniger Kanälen sind akzeptabel, wenn sie kompatibel sind, wie von der ITU-R BS beschrieben. 775-1 mit 5.1 Surround. Beim 3-1-Kanal-Setup (bestehend aus einem monophonen Surround-Kanal) handelt es sich um einen solchen Fall, bei dem sowohl LS als auch RS vom monophonen Signal mit einem gedämpften Pegel von -3 dB gespeist werden.

Die Funktion des Center-Kanals besteht darin, das Signal so zu verankern, dass sich die zentralen Panning-Bilder nicht verschieben, wenn sich der Hörer bewegt oder vom Sweet Spot entfernt sitzt. Der Center-Kanal verhindert auch das Auftreten von Timbral-Modifikationen, die für 2-Kanal-Stereo typisch sind, und zwar aufgrund von Phasendifferenzen an den beiden Ohren eines Hörers.Der Center-Kanal wird insbesondere in Filmen und im Fernsehen verwendet, wobei der Dialog hauptsächlich den Center-Kanal versorgt. Die Funktion des Center-Kanals kann entweder monophon sein (wie beim Dialog) oder in Kombination mit dem linken und rechten Kanal für echtes Dreikanal-Stereo verwendet werden. Bei Motion Pictures wird der Center-Kanal normalerweise für monophone Zwecke verwendet, wobei Stereo ausschließlich für den linken und rechten Kanal reserviert ist. Es wurden jedoch Surround-Mikrofontechniken entwickelt, die das Potenzial von Drei-Kanal-Stereo voll ausschöpfen.

5.1 Surround Systeme

In 5.1 Surround sind Phantombilder zwischen den Frontlautsprechern ziemlich genau, wobei Bilder nach hinten und vor allem zu den Seiten instabil sind.Die Lokalisierung einer virtuellen Quelle, die auf Pegelunterschieden zwischen zwei Lautsprechern auf der Seite eines Hörers basiert, zeigt eine starke Inkonsistenz im standardisierten 5.1-Setup, die auch stark durch die Bewegung von der Referenzposition beeinflusst wird. Daher ist 5.1 Surround nur bedingt in der Lage, 3D-Sound zu übertragen, wodurch die Surround-Kanäle besser für Umgebungen oder Effekte geeignet sind.

7.1 Surround Systeme

7.1-Kanal-Surround ist ein weiteres Setup, das am häufigsten in großen Kinos verwendet wird und mit 5.1-Surround kompatibel ist, obwohl dies in den ITU-Standards nicht angegeben ist. 7.1-Kanal-Surround fügt dem 5.1-Surround-Setup zwei zusätzliche Kanäle hinzu (Center-Left (CL) und Center-Right (CR)), wobei sich die Lautsprecher um 15 Grad vom Mittelpunkt des Zuhörers befinden.  Diese Konvention wird verwendet, um einen vergrößerten Winkel zwischen den Frontlautsprechern als Produkt eines größeren Bildschirms abzudecken.

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