Quadrofonie

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Quadrofonie (auch: Vierkanalstereofonie) ist eine in den 1960er Jahren entwickelte Form der Mehrkanalaufzeichnung und -wiedergabe, die vor allem zwischen etwa 1969 und 1980 verbreitet war. Sie erreichte keine große Verbreitung, ist jedoch bedeutend als Vorläufertechnik der heutigen Dolby Surround-Technik und ihrer Nachfolger, sowie auch Surround-Sound 5.1.

Inhaltsverzeichnis 1 Anwendungen 2 Verbreitung 3 Pseudoquadrofonie 4 Neuere Verfahren 5 Vergleich der Verfahren, historisch und aktuell 6 Siehe auch 7 Weblinks

[Bearbeiten] Anwendungen

Quadrofone Aufnahmen für die Matrix-Technik, also nicht für diskrete vier Kanäle, basieren auf der Richtungsdominanzschaltung und wurden auf so genannten Quadroschallplatten (SQ, QS, RM, CD4/QuadraDisc), Tonband oder 8-Spur-Kassetten (Q8) aufgezeichnet. Für die Audio-CD wurde im Red Book-Standard ein Quadrophonie-Format definiert, es gab jedoch nie CDs und Abspielgeräte dafür.

Bei quadrofonen Aufnahmen werden je vier Mikrofone und Lautsprecher sowie – je nach Verfahren – zwei oder vier Übertragungskanäle eingesetzt; dabei unterscheidet man:

• Diskrete Übertragung: System 4-4-4
  • Die 4 Audiokanäle bleiben auf dem gesamten Signalweg getrennt. Für jedes Tonträgerformat werden quadro-fähige Abspielgeräte benötigt: CD4-Verfahren für Plattenspieler, 8-Spur-Kassettendecks, Tonbandgeräte mit 4 Köpfen; das designierte Quadro-Verfahren für die Audio-CD gehört ebenfalls in diese Kategorie. Eine 4-kanalige Übertragung im UKW-Rundfunk ist nicht möglich.
• Matrixverfahren: System 4-2-4
  • Die 4 Kanäle werden mit Hilfe komplexer mathematisch-elektronischer Verfahren unter Ausnutzung von Phasenunterschieden in 2 Stereokanäle codiert und beim Abspielen wieder decodiert. Herkömmliche stereophone Abspielgeräte können beibehalten werden, es wird lediglich ein Decoder und zugehöriger 4-Kanal-Verstärker mit Lautsprechern benötigt. Somit kann jedes stereofähige Tonträgerformat matrix-codierte Quadrophonieaufnahmen wiedergeben; einer Verbreitung im UKW-Rundfunk steht nichts im Wege. Z. T. senden Radiosender sogar "unabsichtlich" quadrophon, wenn sie eine matrix-codierte Plattenaufnahme senden. Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass die Vor-Rück-Kanaltrennung nicht so gut funktioniert wie bei den diskreten Verfahren, und dass die Kanäle eigentlich unterdefiniert sind, wodurch Phantom-Signale entstehen können. Leider entstanden auch zeitgleich mehrere, untereinander nicht kompatible Matrix-Codierverfahren. Das später im Filmbereich verbreitete Dolby Surround-System verwendet denselben Ansatz.

[Bearbeiten] Verbreitung

Die Quadrofonie konnte sich aufgrund konkurrierender und nicht kompatibler technologischer Matrix-Quadrosysteme wie SQ, QS, UD4, EV4, QM, UMX usw. nie in größerem Maßstab durchsetzen.

Außerdem basierten diese Systeme auf der falschen Annahme, dass ein Klangfeld durch Aufnahme von vier Kanälen und Wiedergabe über vier Lautsprecher in 90°-Anordnung zueinander reproduziert werden könnte. Bei einer solchen Anordnung entstehen jedoch Lücken im Klangfeld. Bessere Aufzeichnung und Reproduktion eines räumlichen Schallfeldes erreicht man mit anderen Aufnahmetechniken, wie z. B. dem Ambisonic-System, das 1972 von Michael Gerzon vorgeschlagen wurde, bis heute jedoch keinen nennenswerten wirtschaftlichen Erfolg bringen konnte.

Quadrofonie basiert auf dem Effekt der Phantomschallquelle. Sitzt man in einem gleichseitigen Dreieck mit zwei Lautsprechern, funktioniert die Phantomschallquelle. Dreht man sich mit dem Rücken zu den Lautsprechern, ist die Lokalisation der Schallquelle deutlich schlechter. Dreht man sich nun gar zur Seite, versagt der Effekt vollends.

Bei Quadrophonie mischt man nun Phantomschallquellen von vier im Quadrat angeordneten Lautsprechern zwischen jeweils direkt benachbarten Lautsprechern. Daraus ergibt sich, dass der Zuhörer zwangsläufig ein Paar Lautsprecher im Rücken hat, und jeweils ein Paar zu den Seiten. Da man weiß, dass Phantomschallquellen aber nur von vorne (und streng genommen nur im gleichseitigen Dreieck) funktionieren, ist offensichtlich, dass Quadrophonie nicht funktionieren kann.

Die Problematik der Verbreitung entstand auch durch die Tatsache, dass in den frühen 1970er Jahren, als die Quadrofonie von diversen Audio-Herstellern propagiert wurde, die Audioanlagen sehr teuer waren. Es war vielen Hörern nicht möglich, mit der Abfolge der erscheinender Neuerungen mitzuhalten. Der Großteil der Aufnahmen wurde damals allein Stereo aufgenommen, und war somit nicht für Quadrofonie geeignet. Die Stereo-Aufnahmen konnten nur in "Pseudoquadrophonie" wiedergegeben werden, was dem Klang abträglich war, und als Effekt anzusehen ist. Das ist ähnlich, als wenn man Mono-Signale in Pseudostereofonie wandelt.

[Bearbeiten] Pseudoquadrofonie

Als Pseudoquadrofonie bezeichnet man die Wiedergabe zweikanaliger Stereo-Aufnahmen über vier Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen.

Aus dem heutigen Blickwinkel stellt sich diese Art und Weise der Wiedergabe als die gängigste dar. Viele Anbieter, z. B. Dual, Marantz, Pioneer und Scan-Dyna, brachten "Quadro-Adapter" auf den Markt, diese machten (im Regelfall) nicht viel mehr, als die Aufteilung des Signales auf verschiedene Lautsprecher. Marantz arbeitete sogar mit Quadrofonie-Tapedecks, die mit einem sogenannten "Panorama-Regler" das Signal aufteilten, und mit verschieden starken Signalen auf die Main- und Rearspeakers leiteten. Eine "echte" Quadrofonie fand somit nicht statt.

[Bearbeiten] Neuere Verfahren

Quadrofonie ist eine Vorläufertechnologie des Dolby Surround-Systems, das erst auf dem Matrix-Verfahren der Quadrofonie basierte, und der aktuellen digitalen 5.1/6.1/7.1-Surroundverfahren.

Dieses Verfahren konnte sich jedoch erst behaupten, als der Trend sich von dem eigentlichen "Musikgenuss" entfernte, und seinen Schwerpunkt in das "Home-Cinema" verlagerte. Die Wiedergabe von Geräuschen und Stimmen unterliegt (subjektiv) einem anderen, räumlichen Ortungsverhalten, und ist somit "einfacher" auf mehrere Kanäle aufzuteilen.

[Bearbeiten] Vergleich der Verfahren, historisch und aktuell

Die vier Kanäle der Quadrofonie basieren nicht auf nur vier Aufnahme-Kanälen bzw. Mikrofone, sondern es werden wie bei Stereo oder dem aktuellem Surround zunächst Rohaufnahmen auf bis zu 30 oder mehr Spuren aufgezeichnet, auf denen die diversen Instrumente oder Orchester- bzw. Gesangsgruppen aufgezeichnet sind. So kann beispielsweise in jedem Kanal eine andere Instrumentengruppe erklingen. Allenfalls im Amateur-Bereich werden für Quadro-Aufnahmen nur vier Aufnahme-Mikrofone eingesetzt. Erst dann folgt der kreative Teil der Abmischung, wobei bei Stereo auf zwei und bei Quadro auf vier Kanäle abgemischt wird. Beim aktuellen Surround mit 5.1 oder mehr Kanälen wird entsprechend verfahren. Das Surround-Klangfeld der diskreten Quadrofonie ist also genau so stabil wie das des heutigen Surround. Liegen die vier diskreten Quadro-Kanäle dann vor, wird je nach System encodiert, wobei die Matrix-Systeme (z.B. SQ und QS) auf zwei Kanäle reduziert werden (mit den darin "versteckten" andersphasigen Rück-Kanälen) und für das weiterhin diskrete CD-4 System auf Schallplatte werden Differenzsignale zu dem stereokompatiblen Gemisch im hörbaren Bereich auf einem 30 kHz Trägersignal gespeichert. Encodiert wird dann durch spiegelbildliche Matrixschaltungen (Decoder) bzw. bei CD-4 mit Demodulatoren, wobei eine "einfache" A/B Matrix dann vorne und hinten auseinander sortiert. Während die Matrix-Systeme anfänglich nur eine geringe Übersprechdämpfung vorne-hinten besaßen (3-12 oder max. 20 dB), wurde bei CD-4 sogleich eine Kanaltrennung von 30 dB erreicht. Diese Kanaltrennung wird heute von den volldigitalen Systemen noch übertroffen.

Die Aufteilung des Klangfeldes bei der Quadrophonie in gleiche 90°-Sektoren ermöglicht (allerdings nur theoretisch, wie oben erklärt) eine (bei diskreter Wiedergabe) homogene Klangwiedergabe als auch Ortung mit für alle Richtungen gleiche Bedingungen. Bei den eher nach vorne dominierenden neuen 5.1 oder mehr Klangquellenanordnungen liegt der Schwerpunkt eher auf der Wiedergabe von Geräuscheffekten, was mit einem homogenen bzw. gleichförmigen Rundum-Klangfeld eher weniger zu tun hat. Die Verwendung von acht oder mehr Lautsprechern wurde vorwiegend für Kinos konzipiert, in dem ja 90% der Zuschauer nicht am akustisch optimalen Platz für Phantomklangbilder sitzen, ist also nur eine Hilfslösung. Vier Kanäle genügen, um einen 360°-Raum abzubilden, aber eben nur im sogenannten "Sweet Spot". Dass die Wiedergabe zwischen den beiden hinteren Lautsprechern nicht so breit klingt wie vorne, kann man leicht feststellen, indem man sich mal rückwärts zur normalen Stereowiedergabe stellt.

Beachtet man jedoch die ausführlichen Vergleiche der verschiedenen Mehrkanalsysteme, wie sie Wendy Carlos (früher als Walter Carlos bekannt geworden durch elektronische Adaptionen klassischer Werke und ein Pionier der Quadrophonie) auf ihrer Homepage http://www.wendycarlos.com erläutert, wird klar, dass die Limitationen der 4-Kanaltechnik der 70-er Jahre des 20. Jahrhunderts nicht nur durch die am weitesten verbreitete Matrixtechnik entstanden (ein Trennen der Kanäle bei der Wiedergabe war mit der Analogtechnik der Zeit unzureichend, denn aufgrund der Phasenbeziehungen der Kanäle zueinander waren keine Phantomklangbilder zwischen den hinteren Lautsprechern und zwischen hinten und vorne möglich), sondern auch durch die bereits erwähnte falsche 90°-Aufstellung der Lautsprecher. Denn: Das Ohr ist konstruktiv für räumliche Wahrnehmung nach vorne und zur Seite ausgelegt (man beachte die Ausrichtung der Ohrmuschel). Will man Effekte erzeugen wie Klang genau hinter dem Kopf oder sogar darin, muss man sich psychoakustischer Techniken bedienen (sozusagen Virtual Surround mit vier oder mehr Kanälen). Es hat sich gezeigt, dass dies am besten (auch bei alten diskreten Quadroaufnahmen) funktioniert, wenn die Surroundlautsprecher SEITLICH zum Ohr aufgestellt werden, in etwa derselben Entfernung wie die vorderen Exemplare. Dann verschwinden die räumlichen Lücken zwischen vorne und hinten und der Raum hinter dem Hörer wird durch psychoakustische Effekte erzeugt.

Zusammenfassend betrachtet gab und gibt es eine Vielzahl matrixbasierender und diskreter Mehrkanalsysteme, die zum Ausgleichen ungünstiger räumlicher Bedingungen und Hörpositionen im Laufe der Zeit um weitere Lautsprecher erweitert wurden. Zur Wiedergabe eines akustischen 360°-Raumes bedarf es mindestens vier gleichwertiger (!) Lautsprecher, wobei die hinteren seitlich des Hörers plaziert werden sollten. Zu bevorzugen sind auf alle Fälle diskrete Klangquellen, klassisch CD-4, Q8, Spulentonbänder, modern DVD-A, SACD und DTS. Dolby Digital ist für reine Audiowiedergabe konzeptionell unterlegen, da es für das Kino entwickelt wurde. Alle Matrixsysteme arbeiten mit Phasenverschieben und Zusammenmischen der Ausgangskanäle, die danach nur mit gehörigem Aufwand wieder zu trennen sind. Hier gibt es allerdings auch beachtliche Weiterentwicklungen wie Neo6 oder Dolby ProLogic II, die sich zur Dekodierung eines digitalen Klangprozessors bedienen können. Theoretisch ist so ein Prozessor auch für alte matrix-kodierte Quadrophonieaufnahmen denkbar, der Aufwand steht aber in keinem Verhältnis zum Nutzen, da inzwischen dank der weiten Verbreitung von Mehrkanal-Anlagen viele historische quadrophonische Aufnahmen durch Wiederveröffentlichungen auf modernen Tonträgern wiederbelebt werden.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Monofonie | Stereofonie
• Kunstkopf
• Surround Sound | Home Cinema | MPEG-2 | Digital Theater Systems/dts | Dolby Digital | AC-3 | DVD Audio | SACD

[Bearbeiten] Weblinks

• Gedanken zur Einführung der Quadrophonie in den 1970er Jahren