Korrekter 5.1 -> Stereo 2.0 Downmix

Hallo!

5.1, gut und schön. Es gibt eben 6 Audio-Kanäle (vorne links/rechts, hinten links/rechts, Center und LFE). Bei den meisten DVD-/Bluray-Filmen liegt nur eine 5.1-Spur vor (nur ganz selten auch mal eine zusätzliche, in 2.0 gemasterte Spur). Wenn ich eine solche 5.1-Spur z.B. in Audacity öffne, werden mir die 6 Kanäle auch angezeigt.

Nun muss es doch ein KLARES VORGEHEN geben, wie ein 5.1->2.0-Downmix zu erfolgen hat. Das macht sowohl JEDER einfache DVD-Player (mit Scart- und Stereo-Augang), als auch PC-Abspielsoftware (VLC, etc.) "on-the-fly" bei der Wiedergabe auf Stereo.

Wie hat eine korrekte Channel-Mapping-Matrix auszusehen?

ffdshow macht es folgendermaßen:
[Blockierte Grafik: http://bilder.hifi-forum.de/medium/277661/51-stereo-channel-mapping_504480.png]
Vorne und hinten werden (jeweils für links und rechts) auf die Ausgangskanäle gelegt, Center und LFE werden mit jeweils 70% Pegel ebenfalls auf BEIDE Stereo-Kanäle gelegt.

Ist das so korrekt? Macht das ein DVD-Player genauso?

Weil ich gerade Kopien meiner DVD-Sammlung (ungeschützter :D) Film-DVDs als MKV (H.264) anlegen möchte, habe ich folgendes Problem:
Ich verwende dafür XMedia Recode (der nutzt die ffmpeg):
- "Hauptfilm" auswählen
- Videoencoder einstellen: H.264, progressive, Main 4.1, "slow", Bitrate ABR 1500~2000 je nach Film (Ich weiß, "constant quality" wäre besser ;))
- Video-Bearbeitung: Cropping (Ränder weg), Seitenverhältnis ausrechnen (resultierende Auflösung HOR/VERT*1,333*1,094) und eintragen
- Audio-Konfiguration: Deutsch AC3 5.1 wird 1:1 übernommen, die englische Tonspur wird auf Stereo ge-downmixed und als AAC 192kBit/s gespeichert

Alles top - das Problem ist, dass XMedia Recode keinen gescheiten Downmix hinbekommt, und entweder nur vorne links/rechts "herausgreift" oder den Center auf "links" mischt, etc. Habe mir dadurch schon einige Encodings versaut, da ich die Video_TS schon gelöscht hatte und mir das nicht direkt aufgefallen war (nochmal mache ich mir die Kopierarbeit nicht)...

Wenn der Downmix auf Stereo korrekt durchgeführt wird, dürfte kein Unterschied hörbar sein, wenn ich hinterher in VLC zwischen der englischen (vom Encoder ge-downmixten Stereospur) und der deutschen (vom VLC-Player "live" ge-downmixed) Tonspur geben. Der VLC macht das nämlich augenscheinlich korrekt...

(Wollte doch nur meine DVD-Filme als jeweils 1,5-2 GB große MKV haben, weil die sich so viel schöner auf PC, Smart-TV und Tablet/Smartphone anschauen lassen...)

Wäre schön, wenn mir da mal jemdand helfen könnte!

Gruß Alex

Zitat

Der Vorteil an Standards ist, dass man sich aus so vielen einen aussuchen kann.

Der ist gut! :lol: Ist leider was wahres dran...

Zitat

Simpler Front-Downmix, wie du ihn hier zeigst (Nachteil: Surround-Kanäle gehen völlig verloren)

Also damit ist das beschriebene:
L = VL + HL + 0,707*C + 0,707*LFE
R = VR + HR + 0,707*C + 0,707*LFE
...gemeint?
(die Faktor 0,707 entsprechen wohl -3dB)

Dabei könnte doch theoretisch aber Clipping entstehen, wenn hinten, vorne, C und LFE gleichzeitig vollen Pegel liefern würden (was nur bei leisen Film-Abmischungen nur wohl nie vorkommt).
Um das zu verhindern müsste die Matrize wohl so aussehen:
L = 0,293*VL + 0,293*HL + 0,207*C + 0,207*LFE
R = 0,293*VR + 0,293*HR + 0,207*C + 0,207*LFE
...dann könnte nichts mehr clippen (wäre nur eine gleichmäßige verteilte Pegel-Absenkung), wenn dann alle 4 einfließenden Kanäle 0dBFS hätten wäre die Summe ebenfalls max. 0dBFS - wäre dann nur im Normalfall sehr leise...

Ist diese "simple" Downmix-Methode genau die, die auch DVD-Spieler anwenden? Z.B. wenn ein simpler DVD-Player ganz easy per Scart an einem (Stereo) Möhrenfernseher angeschlossen ist - dann erfolgt eine Stereo-Ausgabe und 5.1 muss ja gedownmixed werden...

Und PC-Mediaplayer?
Also wenn ich am PC Filme schaue, dann geht der Ton "ganz normal in Stereo" von der "grünen Klinke" (Realtek HD-Audio) auf die HiFi-(Stereo-)Anlage. Die PC-Soundausgabe in Windows steht also ganz einfach auf "Stereo", und wenn der VLC oder ffdshow eine 5.1-Spur wiedergeben, wird per Software "live" gedownmixed.
Das klingt exakt genauso (gut), wie vom Cinch-Out eines (Hardware)-DVD-Players.

Lässt sich das irgendwie nachschauen, wie bestimmte Player (Hardware oder Software) den Downmix machen?

Zitat

• Dolby Pro-Logic (Surround-Kanäle werden eingemischt, sind aber nur eingeschränkt lokalisierbar)
• Dolby Pro-Logic II (Surround-Kanäle bleiben selbst mit nur zwei Lautsprechern ansatzweise lokalisierbar, es kann aber Verzerrungen in bestimmten Frequenzbereichen geben)

Ja, mir ist bekannt, dass das Verfahren sind, um 5.1 (teil-rekonstruierbar) auf Stereo zu mischen. "Pro-Logic 1" heißt soweit ich weiß einfach nur "Dolby Surround". Deswegen gab es wohl auch schon VHS-Kauffilme mit "Dolby Surround" (PL1).
Die hörten sich undecodiert (!) und nur auf Stereo wiedergegeben zwar verdammt gut, aber ziemlich "breit" und "spacy" an...
PL1 und PL2 kann man dann wohl per entsprechendem Decoder (AVR) aus dem Stereo-Signal wieder "ansatzweise" auf 5.1 "aufblasen", korrekt?

ffdshow bietet in der Mixer-Matrix auch eine Möglichkeit, um 5.1 per Pro-Logic (1 und 2) auf Stereo zu downmixen (womit quasi ein "Surround-in-Stereo-Coding" vorgenommen wird):

[Blockierte Grafik: http://fs1.directupload.net/images/141208/7oped8mi.png]

Dabei sieht die Matrix bei "Dolby Surround" dann folgendermaßen aus:

[Blockierte Grafik: http://fs1.directupload.net/images/141208/pec86v6w.png]

...wenn ich das richtig interpretiere, wird hier also im Vergleich zum "Simpel-Downmix" die Mono-Summe der hinteren Stereo-Kanäle einmal phasenrichtig auf rechts und einmal phaseninvertiert auf links gelegt. Der Rest bleibt unverändert. Das heißt die Mono-Summe der hinteren Kanäle (quasi "hinten Mitte") wird jeweils phaseninvertiert auf die beiden Kanäle gelegt. Also das Differenzsignal der resultierenden 2 Kanäle entspräche "hinten Mitte", wobei da auch noch die Stereo-Differenz der vorderen Stereo-Kanäle "mit drin" wäre...

Bei Pro-Logic II sieht es so aus:

[Blockierte Grafik: http://fs1.directupload.net/images/141208/r87lrlif.png]

...etwas komplizierter zu verstehen...

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Also auf die Frage, wie Media- und DVD-Player einen Downmix machen, wäre wohl mit dem als erstes genannten "Simpel-Downmix" zu antworten, ja?

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Zitat

Das mit "AAC 192 kbps" verstehe ich nicht... Erstens unterstützt AAC doch auch Mehrkanal, mit erheblich stärkerer Kompression als AC3; zweitens sollte man AAC in einem Qualitätsmodus komprimieren lassen, nicht mit fester Bitrate. Ich würde also eher beide 5.1-Tonspuren in AAC konvertieren lassen, dann hat man in der Summer vermutlich ähnliche Bitrate wie 5.1-AC3 + 2.0-AC3.

Was generell die Effizienz der Lossy-Codecs angeht, habe ich das etwa so im Kopf (aufsteigend):
1. MP2
2. AC3 / WMA
3. MP3
4. AAC / OGG
...hatte selbst mal allen 6 Formaten bei verschiedenen Bitraten experimentiert (allerdings nur mit einem Stereo-Track).

Werden die Kanäle (normalerweise) bei 5.1 auch "Joined" encodiert, also Mono-Summe und Differenzsignal(e) (in diesem Fall 5 Stück), wie das bei Stereo auch üblich ist?
Bei 5.1 hätte ich dann kein "Gefühl" mehr für die nötige Bittrate bei den einzelnen Codecs (bei Stereo habe ich da für jeden Codec so meine "Faustregeln").

Die meisten AC3-5.1-Spuren auf den DVDs haben 384kBit/s. Wenn AAC jetzt ca. 1,5-fach effizienter sein soll, müsste man dann doch mit AAC-5.1 bei etwa 256kBit/s in etwa genauso gut sein. Das kommt mir wenig vor, weil man bei Musik (Stereo) in AAC bei 128-192kBit/s von guter Qualität spricht - und dann sollen 256kBit/s für 5.1 reichen? :hm:

OK, ich werde dann wohl jetzt einfach beide Tonspuren 5.1 lassen und jeweils in AAC-256 codieren...
Bei die bereits gemachten Rips ist die englische Spur denn eben jetzt einfach kaputt...:mad:
Dachte mir halt, es reicht mir wenn ich die in Stereo behalte und mit auf XMedia Recode verlassen, aber der hat die eben leider "kaputtgemixt"...

An sonsten ist das Format an sich eigentlich fast egal...die heutigen Smart-TVs fressen alle Codecs, und für Android-Geräte jeder Art gibt es den MX-Player (sehr feine App!)...

OH, DA HAT SICH WAS ÜBERSCHNITTEN JETZT:

Zitat

Und wenn es einem nur um das Stereo-Ergebnis geht, das mit einem 2.0 oder 2.1 System wiedergegeben wird, ist DPL dann überhaupt sinnvoll?

Nein, dann wäre wohl eher ein "Simpel-Downmix" angebracht.

ABER: Dann kommt wohl das zum tragen:

Zitat

All DVD players include two RCA connectors for stereo output. Any disc with multichannel audio is automatically decoded and downmixed to 2-channel Dolby Surround output for connection to a regular stereo system or a Dolby Surround/Pro Logic system.

Also kommt da ein ein "Dolby Surround"-Stereo-Signal raus...Okay!

Zitat

If your DVD player has multichannel analog outputs (left/center/right/left rear/right rear), do not connect them to a stereo system with only two inputs or you will lose center and rear audio — use the 2-channel left/right outputs instead.

Das ist klar...dann würde das gleiche passieren, wie mir XMedia Recode meine Downmixes "verhunzt" hat...nur die Front-Kanäle rausgegriffen...

Ich hatte früher mal einen alten DVD-Player, der hatte einen 5.1-Analog-Out (6-Kanal-DAC). Heute übernimmt ja der AVR die D/A-Wandlung...
Ich kenne das da so, dass man im Setup-Menü umstellen konnte, ob 5.1 oder Stereo ausgegeben wird (und dann musste man von den Front-L/R-Cinch abgreifen, die anderen waren bei Stereo-Einstellung stillgelegt). Neuere Player haben analog eh nur noch Stereo-Anschlüsse (Stereo-Cinch und Scart)...

Zitat

Bei dts-Tonspur ist das verboten, das darf nur digital ausgegeben werden!

:ani_lol::ani_lol:
Am PC kann ich nach wie vor bis zu 7.1 Kanäle analog über die Klinken ausgeben! Völlig egal ob DTS, AC3, AAC oder PCM - das decodiert der Software-Player...
Außerdem wirds in einem AVR auch analog gewandelt - man kommt nur normal nicht an das Signal ran (es sei denn man lötet auf der Platine rum...)

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Dann hätten wir geklärt, dass Hardware-DVD-Player einen Stereo-Downmix nach Dolby Sourround machen!

Dann bleibt die Frage, was z.B. der VLC-Player für einen Downmix macht (bei ffdshow dagegen kann man ja alle 3 Varianten einstellen - die "Simpel-Downmix" ist die Standardeinstellung)

Zitat

Noch mal: Laut DVD-FAQ wird ProLogic-Downmix gemacht. Also eben nicht "simpel". Die Phasendrehung/-spiegelung ist wichtig für das anteilmäßige "Ausblenden" (durch gegenläufige Wellen) von Klanganteilen "von hinten", die ja nicht genauso laut werden sollen wie der Center von vorn.

Also hatte ich richtig geschlussfolgert:

Zitat

Dann hätten wir geklärt, dass Hardware-DVD-Player einen Stereo-Downmix nach Dolby Sourround machen!

Kleiner Spaß am Rande:
Wenn man also vor 15 Jahren ein Musik-Album in 5.1 von einer "DVD-Audio-Disc" mit dem DVD-Player an der Anlage für's Auto auf Musikkassette aufgenommen hätte, hätte man da "Dolby Surround"-Codiertes Material auf MC gehabt...:D...womöglich noch zusätzlich mit "Dolby-C-Rauschunterdrückung" und "Dolby HX-Pro"...:lol:
Wie wäre es denn mal mit ProLogic II auf LP-Schallplatte?

Zitat

Und für mich wäre ein ProLogic-II-Downmix auch bei nur 2 Lautsprechern sinnvoll. Meiner Erfahrung nach hat man damit vielleicht nicht ganz den virtuellen Kopfhörer-Surroundklang, aber zumindest noch "reichlich" Raumklang-Eindruck. Das ist dann aber eher "Geschmackssache" als "korrekt nach Standard".

Ja, dass sich Dolby Surround auch auf Stereo-Lautsprechern "nett" anhört, kannte ich ja schon von einigen VHS-Kauffilmen, wo das so auf die HiFi-Spuren aufgenommen war...ein DVD-Player produziert also das gleiche...
Wie ProLogic 2 sich auf Stereo anhört, habe ich mal ausprobiert (mit ffshow): Je nachdem ganz nett...

Schon verrückt, dass man es sich patentieren lässt, wie man ein paar Kanäle zusammenmischt...(siehe meine ffdshow-Screenshots...)

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Dann bleibt nach wie vor die Frage:

Zitat

Dann bleibt die Frage, was z.B. der VLC-Player für einen Downmix macht (bei ffdshow dagegen kann man ja alle 3 Varianten einstellen - die "Simpel-Downmix" ist die Standardeinstellung)

...ich weite das mal noch auf andere Software aus, z.B. PowerDVD etc.

Alle anderen Media-Player greifen ja auf DirectShow zu, und was das macht wissen wir ja (alle Varianten einstellbar)...

...und dem Programmierer von XMedia Recode werde ich mal eine freundliche Mail schreiben, warum der keinen vernünftigen Downmix macht, wenn die Quelle 5.1 und das Ziel Stereo ist...
Das Programm ist zwar "primär" nur ein ffmpeg-GUI, hat aber noch viele andere nette Bearbeitungs-Features (Cropping z.B.), da sollte der Downmix auf Wunsch auch korrekt ausgeführt werden.

Zitat

Na ja, bring mal nicht die inhaltlich völlig unterschiedlichen Technologien durcheinander

Nö, mache ich doch gar nicht...

Von Dolby gibt es:

a)
Dolby B/C/S Noise-Reduction: (Analoge) Compander-Verfahren zur Unterdrückung von Rauschen, z.B. bei MC-Aufnahmen (beim FM-Rundfunk hatte man in den 80ern ja auch mal versucht sowas einzuführen - ist nix draus geworden). Die Dynamikkompression und -Expandierung wird analog in Hardware-ICs (im Tapedeck) gemacht. (Leider gibt's kein Software-Tool zur Expandierung, was bei der Restauration von alten Kassettenaufnahmen nach der Digitalisierung manchmal sehr hilfreich wäre)...
=> Braucht heute eigentlich kein Mensch mehr, weil man heute nicht mehr analog auf Band aufnimmt

b)
AC3 alias "Dolby Digital": Ein simpler Lossy-Audiocodec für 1 bis 8 Kanäle, wie auch MP3, AAC, OGG usw...
=> Hat sich eigentlich auch überlebt, da es effizientere Codecs gibt, ist aber eben im DVD-Standard enthalten

c)
Dolby Surround ("ProLogic 1") und ProLogic II: Bestimmte Channel-Mapping-Matrizen (siehe ffdshow), um Mehrkanal-Ton so in ein Stereo-Signal (2 Kanäle) "zu verpacken" (die natürlich sowohl digital als auch analog gespeichert werden können), sodass die Surround-Informationen zum Teil (wenn auch nicht 100% diskret) erhalten bleiben. Das hört sich auch bei reiner Stereo-Wiedergabe brauchbar an und kann per entsprechender Kanal-Matrix in Teilen wieder in Mehrkanalton zurückgewandelt werden. Die De- und Encodierung (Channel-Mapping) kann digital oder analog ausgeführt werden.

Hat natürlich alles nichts miteinander zu tun...

Einverstanden?

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Zitat

Zu XMR: Es gibt einfache und fortgeschrittene Programme. Letztere bieten mehr Funktionalität, erfordern aber auch etwas Aufwand bei der Einarbeitung in ihren Funktionsumfang und ihre Bedienung. Vermutlich liegt z.B. TEncoder zwischen XMR und MeGUI...

Ja, was mir an XMR so gefällt ist, dass es (abgesehen vom ffmpeg De- und Encoding) noch zahlreiche Bearbeitungsfunktionen bietet, und eine aufgeräumte graphische Oberfläche, die leicht zu verstehen ist. Statt Script-Befehlen bevorzuge ich lieber Checkboxen und Drop-Down-Menüs...
Beispiel Cropping: Klar kann ich das auch per Script machen, aber bei XMR sehe ich z.B. DIREKT in der Live-Vorschau, wie viel ich wegnehmen muss, ohne im Blinden rumzustochern...

Nur scheint dieses Programm an einigen Stellen etwas "buggy" zu sein und mit den neueren Versionen wurde es nicht unbedingt besser. Wenn ich versuche 5.1-AC3 nach 5.1-AAC zu konvertieren, dann verstellt er z.B. die Samplingrate...
Ein gescheiter Stereo-Downmix gehört da IMHO auch mit rein. Das ist ja nun nicht schwer zu programmieren, deswegen werde ich dem Sebastian Dörfler mal ne Mail schreiben.

An sonsten hällst du es für OK mit XMR zu encodieren?

Gibt neues zu XMedia Recode und Downmix:

Also ich habe mir ein 5.1-Testfile (AC3) runtergeladen, wo nacheinander alle 6 Kanäle "durchgesprochen" werden: "vorne links" "vorne center", usw...(der LFE-Kanal war ein kurzer Bass-Sweep)

Die ffdshow-Matrix macht genau das, was sie auch anzeigt - also standardmäßig einen gut brauchbaren "Simple-Downmix".
VLC macht es genauso, nur dass er den Center nicht um -3dB absenkt, wie es eigentlich "korrekt" wäre, weil er ja auf 2 Lautsprechern ausgegeben wird, was ja wieder +3dB bedeutet, und es lässt den LFE fallen (was aber auch nicht schlimm ist).

Normalerweise werden die Kanäle so durchnummeriert:
1. vorne links
2. vorne rechts
3. vorne center
4. LFE
5. hinten links
6. hinten rechts

Audacity zeigt die auch in der Reihenfolge (als Mono-Spuren) an.

In XMR gibt es tatsächlich eine simple Zuweisungsfunktion: Die verfügbaren Zielkanäle (6 bei 5.1, 2 bei Stereo), wo man (bei Einstellung "benutzerdefiniert") jeweils per Drop-Down-Menü einen Quellkanal zuweisen kann. Allerdings sind die völlig falsch durchnummeriert, was verwirrend ist. Man kann aber auch manuell nicht mehrere Quellkanäle auf einen Zielkanal legen.
Dann gibt es noch die Einstellung "automatisch" und "deaktiviert". In Beiden Fällen hat er es (zumindest in der neuesten Version getestet) geschafft, einen korrekten Downmix zu machen (hinten/vorne + Center + LFE auf den jeweiligen Stereo-Kanal, und jeder Kanal wird um -12dB gesenkt, also völlig korrekt).
Das passierte aber erst korrekt, nachdem ich mehrfach zwischen den 3 Optionen hin und her geschaltet hatte. Davor machte legte er "vorne links" auf "links" und "center" auf "rechts"...:mad:
Danach machte er es aber auch nach dem Programm-Neustart korrekt!

Also man weiß nie genau, wann und ob er es jetzt "geschnallt" hat...

Genau das werde ich dem Entwickler jetzt schreiben, und fragen ob es möglich ist eine Zuweisungs-Matrix wie in ffdshow einzubauen! Die Matrix hat ja den Vorteil, dass man jeden Kanal beliebig und mit einstellbarem Pegel-Faktor belegen kann. Das wäre ultimiativ!
...und auch nicht schwer zu programmieren!

Dazu wäre es cool, wenn er die eingebaute "normalisieren"-Funktion (die ich bisher nicht verwende), so erweitern kann, dass es nicht nur eine manuelle fixe Summen-Pegelanpassung und eine automatische Lautheits-Normalisierung gibt, sondern auch eine normale Spitzenpegel-Normalisierung, die bei einem Downmix auch hinterher angewendet werden sollte...

Zitat

So einfach, wie du beim Draufschauen auf die Matrix glaubst, ist der ProLogic-Downmix exakt nach Vorschrift eigentlich gar nicht, und bei ProLogic II mit 7-kHz-Filter für die Surroundkanäle noch mal etwas komplexer.

Also macht ffdshow auch kein wirklich korrektes Pro-Logic-Downmix...naja...

Im Bezug auf XMedia Recode hätte ich nur gerne die Matrix, um bei Bedarf "on-the-fly" einen normalen "Simpel-Downmix" korrekt machen zu können...genauso wie die Media-Player das bei der Wiedergabe auch machen...

Das Programm hat noch ein paar mehr Baustellen, mal schauen ob der da was dran machen will...

Das hat ja mit 1:1-Encoding/Transcoding nicht viel zu tun, das sind ja "Advanced Features" zur Nachbearbeitung - darum mag ich das Programm ja...weil alles im Handumdrehen zu bewerkstelligen ist...

Habe jetzt bei den restlichen Rips erstmal beide Tonspuren (E und D) 1:1 kopiert - kann man ja hinterher immer nochmal ändern und die Videospur durchleiten... (MKV -> MKV)