Ein Downmix legt die Kanäle einer Tonmischung nach einer festen
Rechenvorschrift auf eine kleinere Kanalzahl zusammen — 7.1 auf 5.1,
5.1 auf Stereo. Jeder Kanal, der dabei wegfällt, wird mit einem
definierten Pegel auf die verbleibenden addiert. Sein Inhalt bleibt also
hörbar, seine Richtung nicht.
In einfachen Worten
Ein Film ist für viele Lautsprecher gemischt. Du hast vielleicht nur
fünf davon, oder zwei. Damit trotzdem nichts fehlt, wird der Ton
zusammengelegt: Was aus dem hinteren Lautsprecher kommen sollte, spielt
dann der seitliche mit. Du hörst alles — nur nicht mehr, aus welcher
Richtung es kam. Ein Notbehelf ist das nicht: Wie zusammengelegt wird,
ist festgeschrieben, und die Tonleute im Studio hören mit, wie ihre
Mischung auf diesem Weg klingt.
Zusammengelegt wird fast immer irgendwo — die eigentliche Frage lautet,
an welcher Stelle. Drei Orte kommen in Betracht, und sie rechnen
Verschiedenes.
Im Studio hört der Tonmeister über den Monitorweg des Renderers ab,
wie seine Mischung auf kleineren Aufbauten ankommt. Das ist der
Referenzfall: die Fassung, gegen die gemischt wurde.
Im Encoder entsteht der Downmix schon beim Herstellen der Tonspur.
Bei Dolby TrueHD und Dolby Digital Plus mit 7.1-Kern werden die 5.1- und
die Stereo-Ebene beim Codieren erzeugt, nach Pro-Logic-IIx- oder
Lo/Ro-Regeln; ältere Decoder greifen genau auf diese Ebenen zu. Der
Downmix steckt dann bereits in der Datei.
Im Wiedergabegerät rechnet schließlich der Zuspieler oder der
AV-Prozessor, wenn die Tonspur mehr Kanäle mitbringt, als der Aufbau
wiedergeben kann. Wer entscheidet, welches der beiden Geräte das tut,
entscheidet damit auch über die Koeffizienten.
Der Standardweg addiert Seiten- und Rückkanal unverändert auf das eine
Surroundpaar:
Ls = 0 dB × Lss + 0 dB × Lrs
Rs = 0 dB × Rss + 0 dB × Rrs
Kein Kanal wird bevorzugt, kein Pegel abgesenkt. Verloren geht allein die
Trennung zwischen seitlich und hinten.
Die Alternative nach Pro Logic IIx setzt Kreuzterme ein, damit die
hinteren Kanäle nicht restlos auf ihrer eigenen Seite verschwinden:
Ls = Lss + (−1,2 dB × Lrs) + (−6,2 dB × Rrs)
Rs = Rss + (−6,2 dB × Lrs) + (−1,2 dB × Rrs)
Der linke Rückkanal landet also hauptsächlich links, mit −6,2 dB aber
auch rechts. Diese kleine Beimischung erhält einen Rest der seitlichen
Ausdehnung, den die reine Addition einebnet.
Drei Sätze sind gebräuchlich. Welcher davon passt, entscheidet nicht der
Geschmack — es entscheidet, was am anderen Ende der Kette hängt.
Lo/Ro — konventionelles Stereo, die Vorgabe:
Lo = L + (−3 dB × C) + (−3 dB × Ls)
Ro = R + (−3 dB × C) + (−3 dB × Rs)
Lt/Rt (Legacy) — matrixcodiertes Stereo:
Lt = L + (−3 dB × C) − (−3 dB × Ls) − (−3 dB × Rs)
Rt = R + (−3 dB × C) + (−3 dB × Ls) + (−3 dB × Rs)
Lt/Rt (Pro Logic II) — dieselbe Idee mit richtungsabhängigen
Gewichten:
Lt = L + (−3 dB × C) − (−1,2 dB × Ls) − (−6,2 dB × Rs)
Rt = R + (−3 dB × C) + (−6,2 dB × Ls) + (−1,2 dB × Rs)
Der Unterschied steckt im Vorzeichen. Bei Lo/Ro werden die Surroundkanäle
schlicht addiert, das Ergebnis ist ein gewöhnliches Stereosignal. Bei
Lt/Rt gehen sie im linken Zweig mit umgekehrtem Vorzeichen ein — die
Surroundinformation steckt danach in der Phasenbeziehung der beiden
Kanäle und lässt sich von einem Matrixdecoder wieder herausziehen. Dolby
empfiehlt für jeden Lt/Rt-Downmix zusätzlich eine 90-Grad-Phasenschiebung
der Ls/Rs-Zuführung, weil sich die Surroundanteile sonst gegenseitig
auslöschen können.
Daraus folgt eine harte Grenze: Ein Lt/Rt-Signal auf eine Stereoanlage
ohne Matrixdecoder gegeben klingt hohl und ortungsschwach, weil die
Gegenphasigkeit hörbar bleibt, statt aufgelöst zu werden. Wird ein
Lt/Rt-Paar zu Mono summiert, hebt sich der Surroundanteil sogar
vollständig auf. Für alles, was am Ende einkanalig wird, ist Lo/Ro
deshalb der richtige Weg.
Die Koeffizienten oben stammen aus dem Monitorweg des
Dolby-Atmos-Renderers — das ist die Referenz aus dem Studio. Ein Receiver
im Wohnzimmer rechnet nicht zwingend dasselbe, und für AC-3 und
E-AC-3 steht auch schwarz auf weiß, warum.
Statt fester Zahlen gibt die Norm dort zwei Stellschrauben vor, die der
Programmanbieter im Datenstrom mitschickt. Die allgemeine Gleichung
lautet Lo = 1,0 × L + clev × C + slev × Ls;
für clev sind 0,707 (−3 dB), 0,595 (−4,5 dB) und 0,500 (−6 dB)
vorgesehen, für slev 0,707 (−3 dB) und 0,500 (−6 dB). Wie laut Center
und Surround im Stereobild landen, entscheidet also die Produktion und
nicht das Gerät. Bei Lt/Rt entfällt diese Wahl, dort stehen die 0,707
fest.
Warum diese Vereinheitlichung überhaupt nötig war, sagt die Norm selbst:
Erst wenn die Gleichungen festliegen, kann ein Produzent nachhören, wie
seine Mischung heruntergerechnet klingt, und nachbessern, bevor sie
ausgeliefert wird. Die Standardisierung dient dem Studio, nicht dem
Decoder.
Zwei Nebenwirkungen wiegen in der Planung schwerer, als ihre Beiläufigkeit
vermuten lässt. Erstens werden alle Koeffizienten nach unten skaliert, damit nichts
übersteuert, wenn mehrere Kanäle gleichzeitig Vollaussteuerung erreichen
— um 0,4143 bei Lo/Ro und um 0,3204 bei Lt/Rt. Ein Downmix ist also
insgesamt leiser, nicht nur schmaler. Zweitens ist die Behandlung des
LFE-Kanals ausdrücklich freigestellt: Ob und mit welchem Pegel er im
Stereosignal auftaucht, legt die Norm nicht fest, und in der Praxis
entscheidet das Gerät. Genau hier weichen zwei Receiver mit derselben
Tonspur hörbar voneinander ab.
Beide Vorgänge greifen im selben Gerät ineinander, machen aber
Verschiedenes. Das Bassmanagement schneidet unterhalb der Trennfrequenz
Anteile aus den Kanälen heraus und schickt sie zum Subwoofer; die Zahl
der Kanäle bleibt, der Frequenzumfang je Kanal ändert sich. Der Downmix
legt ganze Kanäle zusammen; der Frequenzumfang bleibt, die Zahl der
Kanäle sinkt.
Berühren tun sie sich an einer Stelle, und die ist gerade genannt worden:
beim LFE. Weil sein Anteil am Stereo-Downmix nicht festgelegt ist,
entscheidet sich am Zusammenspiel beider Vorgänge, ob ein Effektsignal
auf einer Stereozone überhaupt noch ankommt.
„Wer keine sieben Lautsprecher hat, hört von einer 7.1-Mischung weniger."
Das trifft nicht zu: Beim Standard-Downmix auf 5.1 gehen beide hinteren
Kanäle mit vollem Pegel auf das Surroundpaar, es fehlt kein einziges
Geräusch. Was fehlt, ist die Unterscheidbarkeit zwischen seitlich und
hinten.
Klar — kostenlos ist das nicht. Beim Schritt auf Stereo wird der Center
um mindestens 3 dB abgesenkt, und die Überlaufskalierung nimmt das ganze
Signal noch einmal zurück. Ein Downmix liefert also denselben Inhalt mit
gröberer Richtungsauflösung und verschobener Pegelbalance — weder
verlustfrei noch gleichwertig zur großen Fassung.
Bassmanagement: verschiebt Frequenzanteile zwischen vorhandenen
Wegen, statt Kanäle zusammenzulegen.
Upmixer: die Gegenrichtung — aus vorhandenen Kanälen werden
zusätzliche errechnet, unter anderem für die Höhenebene.
Dialognormalisierung: verschiebt die Wiedergabelautheit einer
Tonspur, ohne die Kanalzuordnung anzurühren.
Rendering objektbasierter Formate: Ein Renderer setzt
Positionsdaten auf die tatsächlich vorhandenen Lautsprecher um. Er
verteilt Objekte und addiert dabei keine fertigen Kanäle. Das Ergebnis
ähnelt einem Downmix, der Weg dorthin ist ein anderer.
Ein Wohnzimmer gibt 5.1.4 her, mehr nicht. Die Sammlung besteht aus
Blu-rays mit Dolby-TrueHD-Tonspuren, deren Kern 7.1 hat. Die Konzeptfrage
zielt nicht auf die Zahl der Endstufen im Receiver. Sie lautet: An welcher
Stelle der Kette sollen die beiden Rückkanäle verschwinden?
Legt der Zuspieler zusammen und gibt fertiges PCM aus, sind seine
Koeffizienten gesetzt und im Menü meist nicht einmal sichtbar. Der
Prozessor bekommt dann ein 5.1-Signal und weiß nicht mehr, dass es einmal
mehr war. Das Verfahren der Wahl ist deshalb Bitstream: Der Zuspieler
reicht die Tonspur unverändert durch, der Prozessor decodiert selbst und
rechnet auf den vorhandenen Aufbau — bei einer Atmos-Spur sogar über den
Renderer statt über feste Koeffizienten.
Die Geräteentscheidung fällt danach von selbst. Gefragt ist ein Zuspieler,
der Bitstream sauber durchreicht, und ein Prozessor, der die Formate der
Sammlung selbst decodiert. Ein Player mit besonders vielen
Downmix-Einstellungen ist für diesen Raum das falsche Kriterium.
Wie die Ziffernfolgen zu lesen sind, steht bei der Kanal-Notation. Was
beim Schritt von 7.x auf 5.x genau an Richtungsauflösung wegfällt,
erklärt der Eintrag zum Split-Surround. Die Gegenrichtung beschreibt der
Eintrag zum Upmixer, die Sonderstellung des Effektkanals der Eintrag zum
LFE-Kanal. Warum eine Mehrkanalspur über S/PDIF oder TOSLINK überhaupt
zum Downmix-Fall wird, klärt die Wissensseite zum Bitstream über
Zweikanalschnittstellen; wie ein Renderer Objekte auf vorhandene
Positionen umsetzt, der Eintrag zum objektbasierten Ton.
Die Koeffizienten für 7.1 auf 5.1 und für 5.1 auf Stereo, die Empfehlung
zur 90-Grad-Phasenschiebung und die Angaben zur Erzeugung der 5.1- und
Stereo-Ebenen beim Codieren stammen aus dem Handbuch des
Dolby-Atmos-Renderers. Die Decoder-Gleichungen, die wählbaren Werte für
clev und slev, die Überlaufskalierung, der Vorrang von Lo/Ro für Mono
und die Freistellung des LFE-Kanals stehen in ATSC A/52.