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Die SACD kam erst 2003 nach Europa

Laut der SONY Informationen wurde sie bereits 1999 in Japan vorgestellt, kam aber erst im August 2003 zur Funkausstellung nach Deutschland. Es gab aber nicht nur ganz wenige Player und dazu auch nur ganz wenige SACD Scheiben, also besondere CDs, die die versprochene Qualität überhaupt drauf hatten. Dafür gab es aber einen Prospekt von SONY, der einem das Wasser im Mund zusammenlaufen "ließ" - jedenfalls damals in 2003.


Und diese 40seitige überformatige Broschüre stellen wir hier vor:
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Überblick - Die CD aus 1979-1983

Ein Prospekt aus 2003

Die von Sony und Philips in den frühen 80er Jahren entwickelte Compact Disc (CD) war eine revolutionäre Entwicklung, die die Art und Weise, wie man über Audio-Medien dachte, von Grund auf ändern sollte.

Anders als analoge Aufnahmen, die zu jener Zeit gang und gäbe waren, wandelte das CD-System die Musiksignale in digitale Signale für Aufnahme und Wiedergabe um. Die Benutzer waren von der dramatischen Verbesserung der Klangqualität, der raschen Zugriffszeit und dem einfachen Handling der 12cm großen CD begeistert.

Dank dieser Vorzüge konnte die CD sich schnell am Markt durchsetzen und wurde zu einem der meistverwendeten Audioformate unserer Zeit.

Anmerkung :

Die Texte hier in dieser Broschüre sind eine Übersetzung aus dem Japanischen - vermutlich erst ins Englische und dann - ins Deutsche. Einige der verwendeten Begriffe wurden und werden bei uns so nicht benutzt und führen zu Mißverständnissen. In den Anmerkungen sind daher auch begriffliche Ergänzungen enthalten.

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Das PCM-Aufzeichnungsformat

Die (normale Audio-) CD verwendet ein PCM-Aufzeich- nungsformat (das steht für "Pulse Code Modulation"), bei dem die Musiksignale für jede Sampling- (= Abtast-) Frequenz in digitale Daten umgewandelt werden und in jeder Verarbeitungsstufe als eine Multibit-Quantisierung dargestellt werden.

Als das PCM-Format (etwa 1972) entwickelt wurde, versuchten die Ingenieure, eine Samplingfrequenz von 44,1 kHz und eine 16-bit-Quantisierung für die Aufzeichnung und Wiedergabe digitaler Daten zu erreichen. Dieses Ziel, das sie (erst viel später) als Standard für die CD-Technologie festlegen wollten, stellte damals ein (sehr hohes) Niveau dar, das die zu jenem Zeitpunkt verfügbare Technologie bei weitem überstieg.

Schließlich konnte dieses Ziel dank des Fortschritts bei A/D- Wandlern und anderer Halbleiterbausteine auf der Aufzeichnungsseite und dank der technischen Entwicklungen für digitale Filter und D/A-Wandler auf der Wiedergabeseite erreicht werden (etwa 1982/83).

Zu der Zeit, als das CD-Format entwickelt wurde, stellte PCM die fortschrittlichste Technologie im Aufnahmebereich dar, und ganz zu Recht begrüßte die Musikindustrie diese Technologie als neuen Wiedergabestandard.

Obgleich der Wiedergabefrequenzbereich und der Dynamikbereich dem hörbaren Bereich des menschlichen Ohrs entsprachen, stellten sie doch nur einen Bruchteil der Klänge dar, die es in der Natur gibt. Mit dem ständigen Fortschritt in der digitalen Technologie wurde es möglich, Aufnahmen anzufertigen, die ein noch großeres Volumen von Informationen enthielten, was zusatzliche Verbesserungen der Klangqualitat ermöglichte.

Diese technischen Fortschritte ebneten den Weg fur die Entwicklung eines neuen Quellmedienformats mit noch besserer Klangqualität, das die Einschränkungen der CD überwinden sollte. Erwartungsgemäßt begrüßte die Musikindustrie diese neuen Möglichkeiten als Mittel, die Qualität und die Beständigkeit neuer Master- Aufzeichnungen zu gewährleisten und die wertvollen Archive vor einer Beeinträchtigung im Laufe der Zeit zu schützen.

Die SACD von Sony und Philips

Als Antwort auf diese technischen Entwicklungen haben sich Sony und Philips erneut zusammengetan. Diese Zusammenarbeit führte zur Entwicklung der "Super Audio CD". Es ist zu erwarten, daß die Super Audio CD das neue Quellmedium für das nächste Jahrhundert wird.

Statt nur Verbesserungen der Samplingfrequenz oder des Quantisierungsniveaus zu bieten, stellt die Super Audio CD eine wahre Revolution der Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Daten dar.

Mit der Super Audio CD werden Klangsignale anhand der Direct Stream Digital (DSD)-Technologie gewandelt - ein vollkommen neuer Ansatz zur digitalen Aufzeichnung.

Das neue Format für das Zeitalter von digitalem, reinem Audiogenuß - Wie es funktioniert - die Theorie :

Ganz einfach gesagt drückt das DSD-Format Musiksignale entsprechend der Konzentration der Impulswellen aus, wie in Abbildung 1 gezeigt. Die Form der Welle entspricht einer durch die Luft gehenden Schallwelle von Verdichtung und Verdünnung. Obgleich die von DSD ausgedrückten Klangsignale Daten sind, enthalten sie Eigenschaften, die denen der ursprünglichen Klangwelle* außerst ähnlich sind. Werden diese Daten bei der Wiedergabe durch ein analoges Tiefpassfilter geleitet, so ist es möglich, das ursprüngliche analoge Tonsignal zurück zu gewinnen.
* Vermutlich wurde "Soundwave" als "Klangwelle" übersetzt.
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Abbildung 1 : die DSD "Klangwelle"

PCM und DSD im Vergleich

Im Vergleich zu PCM, bei dem die digitalen Daten deutlich abgegrenzt sind, sind die digitalen Daten, die mit DSD verarbeitet wurden, den analogen Daten extrem ähnlich. Die vereinfachte Aufzeichnungs- und Wiedergabetechnik von DSD führt zu einem Frequenzgang von über 100kHz und einem Dynamikbereich von über 120dB über den gesamten hörbaren Frequenzbereich. Das Endergebnis ist eine Musikwiedergabe, die besonders rein und originalgetreu klingt.

Aufterdem kann das DSD-Format mehr als viermal so viele Daten fassen als das aktuelle CD/PCM-Format, was die Entwicklung von Discs mit großer Kapazität für die Verwendung als Super Audio CD begünstigt. Mit dieser Zusatzkapazität bietet eine Standard-Super Audio CD ausreichend Speicherplatz für 2-Kanal Stereo-Daten sowie einen Bereich für bis zu 6-spurige Mehrkanaldaten und einen zusätzlichen Datenbereich, in dem Bilder, Textdaten oder andere Informationen gespeichert werden können - beide Möglichkeiten werden in naher Zukunft genutzt werden.

Drei Varianten des SACD-Formats

Es gibt drei Varianten des Super Audio CD-Formats. Die einschichtige (single layer) Super Audio CD und die zweischichtige (dual layer) Super Audio CD, beide beinhalten eine bzw. zwei Schichten mit hoher Datendichte (high density, HD). Es wurde außerdem eine Hybrid-Disc entwickelt, die aus einer HD-Schicht und einer CD-Schicht besteht. Da die CD-Schicht der Hybrid-Disc von herkömmlichen CD-Playern gelesen werden kann und da Super Audio CD-Player aktuelle CDs abspielen können, ist absolute Kompatibilitat zwischen dem Super Audio CD -Format und dem CD-Format gewährleistet.

Der Kopierschutz (Anmerkung : das Allerwichtigste!)

Mit der wachsenden Beliebtheit des Disc-Formats und Verbesserungen der Klangqualität ist es natürlich besonders wichtig, die Urheberrechte der Künstler und Musikhersteller zu schützen und gleichzeitig den Schutz der Verbraucher vor illegalen Kopien von Musiksoftware sicherzustellen.

Um das Problem der Softwarepiraterie zu bekämpfen, setzt man bei der Super Audio CD die Pit Signal Processing (PSP)-Technologie ein, um ein kaum sichtbarcs Bild, vergleichbar mit einem Wasserzeichen, auf der Signalseite der Disc abzulegen. Mit diesem Wasserzeichen ist mühelos feststellbar, ob eine Disc eine Raubkopie ist. Es ist also ein effizientes Mittel, um den Schutz der Künstler und Rechtsinhaber zu gewährleisten.

Das mit dem Schutz der Verbraucher ist natürlich Unsinn

Den Verbraucher hatte nie interessiert, ob die gekaufte CD "ihn" schützt oder aber eher den Hersteller und das Label.

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Die Vorteile der SACD (aus der Sicht von SONY)

Die Super Audio CD bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem CD-Format: herausragende Klangqualität durch das DSD-System, Mehrkanal-Aufzeichnung, Speicherkapazität für Text und Bilder, verschiedene Disc-Varianten, Schutz der Urheberrechte und viele weitere Vorteile.

Sie ist eindeutig die ideale Audio-Disc für das nächste Jahrhundert. Das soll aber nicht heißen, daß das Super Audio CD-System die aktuelle CD ersetzen wird. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wurden weltweit etwa 600 Millionen CD-Player und 12 Milliarden CDs produziert.

Wir erwarten, daß die Produktion der herkömmlichen CD fortgesetzt wird, während die Super Audio CD ein System für jene Musikfreunde bietet, die eine noch größere Klangtreue verlangen. Mit anderen Worten: die Super Audio CD wird das aktuelle CD-Format ergänzen und eine noch größere Vielfalt für ein noch größeres Publikum bieten.

Für die Super Audio CD-Normen ist ein Scarlet Book in Vorbereitung, ähnlich dem Red Book für die CD-Format-Normen. Das Scarlet Book wird sicherstellen, daß die Super Audio CD genauso bekannt wie die CD wird, so daß sowohl Super Audio CD als auch CD am Markt Erfolg haben können.
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Das DSD-Format:
Keine Datenreduktion oder Interpolation erforderlich

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Das Klangformat für herkommliche CDs: PCM

Die meisten in der PCM-Aufnahmetechnologie für das herkömmliche CD-Format verwendeten A/D-Wandler sind heutzutage 1-bit-Wandler mit einer hohen Samplingfrequenz. In der Regel wird zur Bildung von PCM-Signalen ein 64fs 1-bit Datenimpulsstrom im Delta-Sigma-Modulator (DS) erzeugt und dann durch Dezimierungsfilter geleitet; in welchem die Daten durch eine Verringerung der Samplingrate (64fs -> fs) in Multi-bit-PCM-Daten verwandelt werden.

Auf der Wiedergabeseite verwenden die meisten modernen CD-Player einen 1-bit D/A-Wandler, um die digitalen Signale wieder in analoge Signale zu verwandeln.

Hierbei werden die PCM-Signale
wieder durch einen digitalen Filter einem Oversampling unterzogen. Nach einem Interpolationsprozess, bei dem die Daten wieder erstellt werden, werden die Signale durch einen Delta-Sigma Modulator geleitet, der die Signale wieder in einen 1-bit Datenimpulsstrom zurück verwandelt.

Außerdem werden alle Signale bei der Aufzeichnung von dezimierten PCM-Daten auf eine CD einer 16-bit Quantisierung (2 hoch 16 oder 65.536 Stufen) bei einer Samplingfrequenz von 44,1kHz unterzogen. Daten, die diese Samplingfrequenz übersteigen, werden eliminiert, wodurch das Dalenvolumen bei jeder Stufe abgerundet wird.

Darüber hinaus werden Frequenzen, die die Wiedergabefrequenz - im Prinzip die Hälfte der Samplingfrequenz, also 22,05 kHz - übersteigen, abgeschnitten. Und schließlich begrenzt der 16-bit-Prozeß den Dynamikbereich, so daß subtile Klangsignale im Quantisierungsrauschen verlorengehen.

Das für die Super Audio CD entwickelte DSD-Format

Obwohl beide Systeme, das herkömmliche CD-Formal und das DSD-Format für Super Audio CD, einen 1-bitA/D-Wandler und einen Delta-Sigma Modulator bei der Aufnahme verwenden, unterscheiden sie sich wesentlich im Hinblick auf die Signalverarbeitung.

Bei herkömmlichen CDs stellt das Dezimierungsfilter eine zusätzliche Datenverarbeitung während der Aufzeichnungsphase dar; bei der Super Audio CD werden die 1-bit-Daten direkt, d.h. ohne qualitätsmindernde Konvertierungen, im 1-Bit-Format auf die Disc aufgezeichnet. Dieser direkte Aufzeichnungsvorgang ist einer der wesentlichen Vorteile der Super Audio CD.

Die Samplingfrequenz des DSD-Formates beträgt 2,8224 MHz und ist somit 64mal höher als die 44,l kHz-Frequenz der herkömmlichen CD. Diese Frequenz bedeutet, daß pro Sekunde 2,8224 Millionen Quantisierungsvorgänge durchgeführt und als 1-bit-Daten auf Disc aufgezeichnet werden.

Obgleich die Bitzahl nur l/16 tel der beim CD-Format anfallenden Bitzahl beträgt, ist die Samplingfrequenz 64mal höher, so daß DSD eine Datenkapazität erreicht, die die Kapazität der CD um das Vierfache übersteigt.

Im Prinzip ist es möglich, den Audio-Frequenzbereich auf etwa 1,4 MHz auszuweiten.

Abbildung 2 : Unterschiede bei SACD und PCM Aufnahme und Wiedergabe


Wie in Abbildung 2 dargestellt
, werden die Daten im DSD Format direkt vom Delta-Sigma Modulator gesendet. Digitale Daten im PCM-Format müssen jedoch eine Vielzahl externer Filterprozesse wie Dezimierung und Interpolation durchlaufen. Da DSD diese zusätzlichen Prozesse nicht benötigt, entstehen beispielsweise kein Requantisierungsrauschen oder Restwelligkeiten im Filterdurchlaßbereich. So ist es möglich, Daten zu übermitteln, die ihre ursprüngliche Frische und Reinheit behalten - dies war mit digitalen PCM-Daten nicht möglich.

Die Delta-Sigma-Modulation und A/D-Wandler

Abb. 3 : Beispiel für eine 1-Bit Quantisierung

Wie in Abbildung 3 gezeigt, setzt der 1-bit Quantisierer die eingehenden analogen Signale auf einen Standardpegel herab und gibt diese Signale als einen von zwei Werten, „0" oder „1", aus (1 bit).

Nehmen wir an, daß Sinuswellen in diesen 1-bit Wandler eingegeben werden.

Abb.4 : Ausgabe des 1-Bit Quantisierers


Wie in Abb. 4 zu sehen,
wird der Teil über dem Standardpegel als „1" ausgegeben, während der Teil unterhalb des Standardpegels als „0" ausgegeben wird. Das Ergebnis ist eine Rechteckwelle. Der Unterschied zwischen der Form der eingehenden und der ausgehenden Welle (grauer Bereich, unten in Abb. 4) wird als Quantisierungsgerauschen bezeichnet. Wie dieses Beispiel zeigt, kann selbst der 1-bit Wandlungsprozeß zu einer beträchtlichen Verzerrung des Tonsignals der Tonausgabe führen.

  • Anmerkung : Dieses Beispiel ist einem Laien selbst mit hohem EQ überhaupt nicht einleuchtend !!!.

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Abb.5 : Beispiel für eine Delta-Sigma-Modulatorkonfiguration

In Abb. 5 (nächste Seite) sieht man, wie ein einfaches DS-Modulatorsystem aufgebaut ist. Die Ausgabe vom 1-bit Wandler besteht aus 1-bit wertigen Daten („0" und „1"). Diese Ausgabedaten werden mit dem eingehenden Signal verglichen, um Fehler zu erkennen. Die Fehlerdaten werden von der Verzögerungsstufe um ein Sampling-Intervall verzögert und als zu subtrahierende Kompensierungsdaten wieder in das eingehende analoge Signal eingespeist. Dieser Prozeß der ständigen Rückführung der Fehlerdaten zum Eingang des 1-bit Wandlers für jedes Sample stellt das grundlegende Konzept dieses Systems dar.
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Die Methode der Extraktion und Rückführung von Ausgabefehlerdaten in die eingehenden Signale zwecks Subtraktion als Kompensierungsdaten bezeichnet man als „negatives Feedback". Es ist die allgemein verwendete Methode zur generellen Beseitigung von Verzerrungen.

Abb. 6a-c : Ausgangssignal vom Delta Sigma Modulator
Abb. 6b
Abb. 6c

In Abb. 6 sieht man die Wellenform, die ausgegeben wird, wenn eine Sinuswelle in den DS-Modulator eingegeben wird. Im Vergleich zu den in Abb. 4 gezeigten Ergebnissen schaltet die Ausgabe aus dem Konverter mit einem präziseren Timing zwischen „0" und „1" um. Im Ergebnis steigt die Anzahl von „1"-Impulsen, wenn die Sinuswelle größer wird, während die Anzahl von „0"-Impulsen ansteigt, wenn die Sinuswelle unterhalb des Basispegels sinkt.

Auf diese Weise drückt die DS-Modulation den Pegel des Signals korrekt aus, indem der Impulswellenform eine Dichte-Kennlinie (die als „Schattenkennlinie" bezeichnet wird) hinzugefügt wird.

Im Gegensalz zu PCM, das nur die berechneten Daten verarbeitet, konvertiert die DS-Modulalion das analoge Signal direkt in einen Impulsslrom von Nullen und Einsen. Das System trägt daher die Bezeichnung Direct Stream Digital.

Der schattierte Bereich in Abb. 6 stellt das Quantisierungsgeräusch dar, das bei der DS-Modulation entsteht. Falls wir nur das Quantisierungsrauschen betrachten, sehen wir, daß es bei der DS-Modulalion im Vergleich zu dem Geräusch, das bei ausschließlicher Verwendung eines 1-bit Wandlers entsteht (Abb. 4), segmentierter ist, obwohl die ursprüngliche Eingangssinuswelle dieselbe ist.
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Aufgrund der hoheren Samplingfrequenz wird die Menge des niederfrequenten Quantisierungsgeräuschs reduziert, während die Menge des hochfrequenten
Quantisierungsgeräuschs ansteigt.

In Wirklichkeit ist das Volumen des Quantisierungsgeräuschs (Gesamtfläche des schattierten Bereichs) dasselbe, ob der Vorgang vom DS-Modulator oder einem 1-bit Wandler durchgeführt wird.

Der Unterschied besteht darin, daß das Quantisierungsrauschen, welches von der DS-Modulalion herrührt, in den oberen Frequenzbereich verschoben ist. Dies ist möglich, da die Integrator-Funktionen (S) wie eine Art Tiefpaßfilter wirken.

Aus diesem Grund besitzt das Quantisierungsrauschen aufgrund der DS-Modulalion eine andere frequenzmäßige Verteilung und ist nicht linear verteilt. Daher bezeichnet man diesen Prozeß auch als Geräuschformung oder Noise Shaping.

Im allgemeinen ist das Quantisierungsrauschen bei PCM je nach Anzahl der Bits linear. Bei der DS-Modulation unterliegt das Rausehen einer Geräuschformung.

Da die DSD-Methode eine hohe Samplingfrequenz von 2,8224 MHz verwendet, wird das Quantisierungsgeräusch in einen höheren Frequenzbereich verschoben. Dies reduziert das Rauschen in dem vom menschlichen Ohr wahrnehmbaren, erheblich tieferen Frequenzbereich.

Außerdem kann das Rausehen im hohen Frequenzbereich eliminiert werden, indem das Signal bei der Wiedergabe durch ein analoges Tiefpaßfilter geleitet wird. Durch die Einbindung der DS-Modulation kann das DSD-Format einen erweiterten Frequenzumfang und einen größeren Dynamikumfang im hörbaren Bereich erzielen.

Der DS-Modulator

Abb.7 : Ausformung der Geräuschformung

Der DS-Modulator, wie er im realen DSD-System verwendet wird, hat viele höherwertige Feedbackstufen. Je nach Ordnungszahl des Modulators und Schaltkreisstruktur wird die Art der Geräuschformung bestimmt.

Der DS-Modulator ist eine wesentliche Technologie für die Super Audio CD. Und mit den ständigen Verbesserungen in diesem Bereich wird der Klang der Super Audio CD eine noch höhere Qualität erreichen. Durch künftige Weiterenlwicklungen dieser Technologie wird der breite Dynamikbereich, der das Super Audio CD-Format kennzeichnet, immer mehr Wirklichkeit werden.

Vergleich des Frequenzumfangs von CD und SACD

Die Abbildung 8 zeigt eine theoretische Simulation eines stark vereinfachten DS-Modulationssystems. Im Prinzip ist es möglich, einen noch mehr erweiterten Audiobereieh und einen Dynamikbereich von über 120dB zu erreichen. Mit DSD kann der Frequenzumfang für den Hochfrequenz-Bereich bis auf etwa 1,4 MHz ausgeweitet werden.
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Abb.8 : Simulation des Hintergrundgräusches bei einem Delta-Sigma Modulator

In der praktischen Anwendung wird der Frequenzumfang zwecks Reduzierung des Quantisierungsgeräuschs in der Regel zum Zeitpunkt der Wiedergabe durch ein Tiefpaßfilter im Player festgelegt, was einen optimalen Wiedergabe-Frequenzbereich gewährleistet.

Der Wiedergabe- Frequenzbereich der Super Audio CD ermöglicht eine außergewöhnlich präzise und orginalgetreue Wiedergabe von Analogsignalen mit einer Frequenz von bis zu 100 kHz. Der bei PCM begrenzte Frequenzumfang für CDs und die damit verbundene scharfe Begrenzung des Tonspectrums führt jedoch zu beträchtlichen Verlusten. Der Unterschied im Wiedergabefrequenzumfang zwischen beiden Formaten ist daher sehr gut wahrnehmbar.
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Anmerkung:

In der Praxis haben sich die Unterschiede als fast nicht wahrnehmbar herausgestellt.

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Abb.9: Unterschied bei der Wiedergabe einer 10kHz Rechteckwellenform

Abb. 9 zeigt den Unterschied der Ergebnisse, wenn ein 10 kHz-Rechtecksignal mit DSD-Technik bzw. herkömmlicher PCM-Technik konvertiert wird. Eine Rechteckwellenform besteht aus einer Grundwelle und theoretisch unendlich vielen sinusformigen Oberwellen. Das heißt: die Rechteckwellenform beinhaltet zahlreiche ungerade harmonischc Oberwellen.

Mit dem PCM-Format der CD können die Bestandteile des Rechtecksignals nicht über die zweite Harmonische hinaus reproduziert werden, was zu einer erheblichen Signalverformung führt, das Rechtecksignal wird zum Sinussignal. Im Gegensatz dazu kann das DSD-Format harmonischc Oberwellen bis in sehr hohe Frequenzbereiche reproduzieren, was zu einem Ausgangssignal führt, welches der ursprünglichen Rechteckwellenform extrem ähnelt.

Dieses Beispiel zeigt, wie das DSD-Formal eine originalgetreue Klangumwandlung erreicht, bei der das Ausgangssignal nahezu identisch mit der Originalquelle ist.

DSD-Signalverarbeitung bietet ein extrem detaillierteres, hochauflösendes Klangbild und kann daher Instrumente mit ihrem gesamten Klangspektrum oder Tierlaute und alle anderen Klänge, die in der Natur vorkommen, in außergewöhnlicher Qualität aufzeichnen. DSD ist in der Lage, die Stimmung, das Ambiente und den „Flair" einer Live-Aufführung wiederzugeben. Das bei der Super Audio CD verwendete DSD-System kann die künstlerische Qualität einer Aufführung in bislang nicht gekanntem Maße wiedergeben und so die Lebhaftigkeit des Künstlers und die Lebendigkeit und Natürlichkeit der Akustik einer Konzerthalle widerspiegeln.

Disc-Merkmale und Wasserzeichentechnologie

Neue Disc mit großer Kapazität

Aufgrund des für die Super Audio CD verwendeten DSD-Formates wurde die Kapazität der Disc um das Vierfache einer herkömmlichen CD erhöht. Trotz dieser größeren Kapazität besitzt die Super Audio CD dieselben Abmessungen wie eine aktuelle CD: 12 cm Durehmesser, 1,2mm dick.

Die Standard Super Audio CD-Disc (einschichtig) bietet eine etwa sechsmal größere Kapazität als eine herkömmliche CD, d.h. 4,7 Gigabytes. Bei 2-Kanal Stereo bedeutet dies eine Aufnahmekapazität von über 100 Minuten. Die tatsächliche Wiedergabezeit hängt natürlich von der jeweiligen Aufnahme ab.

Tabelle 1 : Format-Vergleich SACD und CD

Getrennter Platz für Mehrspuraufzeichnungen und Zusatzdaten

Abb. 10 : Aufzeichnungsbereich

Die Super Audio CD ist so standardisiert, daß Speicherplatz für Mehrkanalaufzeichnungen von bis zu 6 Spuren sowie für zusätzliche Daten und Audiosignale, einschließlich herkömmlicher 2-Kanal Stereoaufzeichnungen, vorgesehen ist. Kurzum, die Standardisierung und Verteilung des verfügbaren Speicherplatzes stellt sicher, daß die Super Audio CD allen zukünftigen Anforderungen gerecht wird.

Der für Mehrkanaldaten reservierte Speicherplatz auf der Disc ist vorgesehen für qualitativ hochwertige, im DSD-Format aufgenommene Mehrspur- Audioaufzeichnungen, die ein bislang unvorstellbares Hörvergnügen bieten. Der Speicherplatz für zusätzliche Daten kann für Text, Songtexte, Erklärungen und sogar für Fotos verwendet werden. (Abb. 10) Diese beiden Bereiche werden schon bald in der Super Audio CD genutzt werden.

Wenn eine Disc in den Player eingelegt wird, werden die Disc-Informationen, die im Hauptinhaltsverzeichnis (Master TOC - table of content) gespeichert sind, automatisch eingelesen. Diese Master-TOC enthalt Informationen über die Disc und den Künstler. Es gibt ebenfalls eine „Area-TOC" für jeden Bereich der Super Audio CD 2-Kanal, Mehrkanal, und Zusatzdaten.

Jede Area-TOC enthält aufgezeichnete Informationen über die im jeweiligen Abschnitt befindliche Spur. Dank der Kombination dieser beiden Inhaltsverzeichnisse gestalten sich die Bedienung des Players und der Zugriff auf die Spuren sehr einfach. Bei der Super Audio CD können beispielsweise Disctitel, Spurtitel und Künstlerinformationen am Player angezeigt werden, ähnlich wie bei der CD-TEXT Funktion herkömmlicher CDs.

Bis zu 255 Musiktitel und mehr

Mit der Super Audio CD können bis zu 255 getrennte Tracks aufgezeichnet und indexiert werden, eine wesentliche Steigerung gegenüber den 99 Tracks des herkömmlichen CD-Formats.

Mit der Super Audio CD wird es ebenfalls möglich, Aufzeichnungen wie eine 200
Titel umfassende „Best of*" der klassischen Musik oder auch Sprachlernsoftware mit flexiblen Zugriffsmöglichkeiten zu erstellen. Die Super Audio CD wurde im Hinblick auf künftige Anwendungen konzipiert und übertrifft die herkömmliche CD-Norm in Bezug auf die TOC und die Spurkonfiguration bei weitem.

Schutz der Urheberrechte

Aktuelle Audiosysteme schützen vor illegalen Urheberrechtsverletzungen, indem auf Hardwareseite das Serial Copy Management System (SCMS) implementiert ist. Die Super Audio CD bietet eine hohe Speicherkapazität und stellt daher einen hohen Wert als Softwaregut dar, was ein effizientes Urheberrechtsschutzsystem unabdingbar macht. Die Super Audio CD bietet daher nicht nur auf Hardwareseite, sondern auch auf der Disc eine Technologie zum Schutz der Urheberrechte, wodurch ein illegales Kopieren des geschützten Eigentums verhindert wird.

Und das war der eigentliche Knackpunkt

Die Käufer hatten damit ihre Probleme, denn in Deutschland darf ein Privatmann bis zu 7 Kopien erstellen und auch unentgeltlich an Freunde weitergeben. Das wird mit einer GEMA Pauschalabgabe abgegolten. Es hatte nicht funktioniert und die Käufer blieben dann einfach weg. So einfach regelt der Markt irgendwelche Zwänge.

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Drei Disc-Varianten

Abb.11: 3 Disc-Varianten

Die Super Audio CD bietet drei unterschiedliche Disc - Varianten (siehe Abb. ll).Der gebräuchlichste Typ ist die einschichtige Disc, die eine Schicht (HD/High Density) mit hoher Datendichte enthält. Wie bereits zuvor erläutert, bietet diese Disc eine Speicherkapazität von 4,7 GByte.

Es gibt ebenfalls eine zweischichtige Disc, bei der zwei Super Audio CDs zu einer einzigen Disc kombiniert werden, wodurch erweiterte Wiedergabezeiten und eine Speicherkapazität von 8,5 GByte möglich werden.

Der dritte Disc-Typ ist die sogenannte Hybrid Disc, die eine HD-Schicht und eine CD-Schicht aufweist. Die Schichten der zweischichtigen Disc und der Hybrid Disc sind je 0,6mm dick. Zwei dieser Schichten sind miteinander verbunden und 1,2mm dick, dieselbe Dicke wie alle Super Audio CDs und herkömmlichen CDs.

Die CD-Schicht kann von herkömmlichen CD-Playern und von Super Audio CD-Playern gelesen werden, so daß vollständige Kompatibililät zwischen Super Audio CD-Playern und aktuellen CD-Playern gewährleistet ist (Abb. 12).

Abb.12: Disc-Kompatibilität

Wasserzeichen-Technologie (Kopierschutz)

Das Wasserzeichen

Um das urheberrechtlich geschützte geistige Eigentum optimal zu schützen, verwendet die Super Audio CD die Pit Signal Processing (PSP)-Technologie, um ein Wasserzeichen, das aus einer kontrollierten Menge von mikroskopisch kleinen Vertiefungen auf der Disc-Oberfläche besteht, in die Disc einzubetten. PSP erlaubt zwei Arten von Wasserzeichen: ein „unsichtbares" Wasserzeichen, das nur vom Super Audio CD-Player erkannt werden kann, und ein „sichtbares" Wasserzeichen (je nach Entscheidung des Herstellers), das auf die Disc in Form von Text oder in Form eines Bildes aufgedruckt wird. Falls eine gefälschte Disc eingelegt wird, erkennt der Super Audio CD-Player das Fehlen des unsichtbaren Wasserzeichens, was ein Abspielen der CD verhindert. Es ist fast unmöglich, beide Wasserzeichentypen eindeutig zu duplizieren, sodaß eine Unterscheidung zwischen echten und gefälschten Discs ganz einfach ist, insbesondere bei dem sichtbaren Wasserzeichen, das unmittelbar identifiziert werden kann. Dieses ausgefeilte System schützt sowohl die Künstler als auch die Verbraucher vor illegalen Kopien.

Eine technologisch tolle Idee - aber . . . .

Nur, wie weiter oben schon gesagt, schützte sich der Käufer vor den Kopierschutz- Maßnahmen den SACDs, indem er sie einfach nicht gekauft hatte. Die Stückzahlen sowohl der Player als auch der Medien dümpelten in homöopatischen Mengen vor sich hin.

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Einseitiges Auslesen der Disc

Bei allen drei Disctypen werden die Informationen von nur einer Seite der Disc eingelesen. Bei der zweischichtigen Disc und der Hybrid Disc ist die äußere Schicht halbtransparent, so daß die innere Schicht durch die äußere Schicht hindurch
ausgelesen werden kann (Abb. 13).

Aus diesem Grund ist es bei der Super Audio CD niemals erforderlich, die Disc umzudrehen. Außerdem kann die Oberseite wie bei einer herkömmlichen CD bedruckt oder etikettiert werden.

Abb. 13: Lesen des Signals bei einer Hybrid-Disc

Die Geburt der Gefühle.

Der erste Super AUDIO CD Player der Welt - der SCD-1

Der SCD-1 ist der erste 2-Kanal Stereo-kompatible Super Audio CD-Player, der Super Audio CDs und herkömmliche CDs abspielen kann. Der SCD-1 nutzt die hochwertigen Spezifikationen des Super Audio CD-Standards optimal aus und bietet auch zahlreiche Verbesserungen zur Wiedergabe von Standard-CDs. Die Kompatibilität für beide Formate wurde dank eines neu entwickelten doppelten, feststehenden optischen Pickup-Mechanismus (Fixed Optical Twin Pickup), eines speziell entwickelten, hochintegrierten DSD-Decoder LSIs und eines neuen ACP-Systems erzielt. Außerdem bietet der SCD-1 einige clevere strukturelle Innovationen sowie Verbesserungen des Gerätes wie neues Design des Chassis und des Disc-Lademechanismus.

1. Twin Pickup-Mechanismus

Der SCD-1 verfügt über zwei unabhängige optische Pickups, die in den sog. Twin Pickup-Mechanismus integriert sind. Jeder Pickup liest Daten auf einer bestimmten Discebene aus: 650nm für Super Audio CD und 780nm für die herkömmliche CD. Das feststehende optische Pickupsystem ist dieselbe Technologie, die sich bei Top-CD-Playern bewährt hat. Außerdem verhindert das feststehende System unerwünschte Schwingungen, wahrend die Daten absolut präzise eingelesen werden.

Anmerkung : Die ersten DVD Player hatten alle das Twin-Pickup Prinzip mit zwei verschiedenen Laser-Einheiten auf dem Abtastkopf-Schlitten. Das war also nichts Neues !

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2. RF-Prozessor

Vom Pickup eingehende Signale werden vom RF-Verstärker verstärkt und in den RF-Prozessor geleitet. Im RF-Prozessor werden die RF-Signale von Super Audio CD und CD für die Extraktion yon Taktsignalen und für die Synchronisation, Demodulation und Fehlerkorrektur verwendet.

Anmerkung: Ein "RF-Vertstärker" ist ein Hochfrequenzverstärker für den 2,7 MHz Datenstrom. Ein Laie kann mit solchen nicht erklärten Begriffen so gut wie nichts anfangen.

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3. DSD-Decoder für Super Audio CD

Der DSD-Dekoder ist das Kernstück der Signalverarbeitung der Super Audio CD und daher der wichtigste Baustein. Hier werden die digitalen Daten der Disc eingelesen und in 1-bit DSD-Daten verwandelt.

4. ACP-System für Super Audio CD

Dieses System eliminiert den Einflu£ der Schallverzerrung, die bei Impulssignalen auftreten können. Das System ist außerdem für die Rückwandlung der höchstpräzisen Breitband-DSD-Musiksignale in saubere analoge Signale zuständig.

5. Digitales Filter VC24 für CD

Die bislang fortschrittlichste Technologie ist in dieses digitale Filter eingebaut, das für die PCM-Wiedergabequalität des CD-Formates ausschlaggebend ist. Kernbestandteil dieser Technologie ist ein digitales 24-bit Digitalfilter mit variablen Koeffizienten, welches als VC24 bekannt ist.

Anmerkung: Auch das ist wieder weit hergeholt. Selbst ich bin bislang mit einem VC24 Filter noch nie in Berührung gekommen und kann ohne eine genauere Erklärung damit nichts anfangen. Soetwas gehört in solch einen Prospekt wirklich nicht rein.

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6. S-TACT

Dieses System verbessert die Präzision des Impulses auf der Zeitachse, um die Signalgenauigkeit von DSD für Super Audio CD und PCM für Standard-CD zu gewährleisten.

7. Strompuls-D/A-Wandler

Dieses System ist für die Digital/Analog-Wandlung von DSD für Super Audio CD und PCM für die herkömmliche CD zuständig. Es bietet Verbesserungen der Präzision der 1-Bit Impulsverstärkung. So werden die Daten mit den zusätzlichen Verbesserungen des ACP-Systems bei der DSD-Signalverarbeilung in ein analoges Signal zurück gewandelt.

Über die Aussage des letzten Satzes (obne) machen Sie sich bitte selbst so Ihre Gedanken.

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8. Tiefpaßfilter

Das Tiefpaßfilter, ein GIC-Filtertyp, spielt eine maßgebliche Rolle für die Frequenzbandbreite der Wiedergabe und somit für die gesamte Klangqualität.

Abb. Seite 21-1 - Signalfluß innerhalb des SCD-1

9. Pufferverstärker

Der Line-Ausgangsverstärker ist in allen Stufen diskret aufgebaut. Er nimmt die hochqualitativen analogen Super Audio CD Signale entgegen und leitet sie an den Vorverstärker weiter.

Anmerkung : Das Herausstellen der diskreten Bauteile Technolgie als Fortschritt oder als besonderes Qualitätsmerkmal ist schon lange out. Die modernen Operationsverstärker können das (inzwischen) viel besser - wie gesagt im Jahr 2003.

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Die neu entwickelte Basiseinheit des SCD-1

Pickups, d.h. optische Abtasteinheiten, sind besonders empfindlich gegenüber Störungen, insbesondere gegenüber den vom Servo-Stromfluß stammenden Geräusehen. Leider ist es nicht möglich, den Servostrom zu eliminieren, da er für zahlreiche Operationen benötigt wird.

Wir haben daher bei der Entwicklung des SCD-1 besonders auf die Erzeugung einer „ruhigen Umgebung" geachtet, bei der die Pickup-Operation nicht durch das Servogeräusch beeinträchtigt wird und somit präzise Leseleistungen gewährleistet sind.

Der optische Abtastmechanismus ist an der Basiseinheit befestigt und greift auf dasselbe System zurück, das auch bei hochwertigen CD-Playern verwendet wird. Der optische Pickup steht ebenfalls fest und ist daher nicht schwingungsgefährdet. Im SCD-1 wird die komplette Disc horizontal in die korrekte Position über die feststehende Laserabtasteinheit geführt. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen reduziert dies den Einfluß des Servostroms auf den Pickup in beträchtlichem Maße.

Das System besteht aus zwei unabhängigen optischen Pickups, die in ein sog. Twin Pickup System integriert sind, welches Super Audio CDs mit einer Wellenlänge von 650nm und CDs mit einer Wellenlänge von 780nm auslesen kann.

Der Spindelmotor besteht aus einem neu entwickelten Druckguß-Aluminium, das hohe Festigkeit bietet. Die Statorseite, der stationäre Teil, umfaßt das Sapphirlager, während die Spindelwellenseite (die Spindelachse) die im Lager verwendete Rubinkugel enthält. Diese einzigartige Kombination von Materiaiieri gewährleistet lange Lebensdauer und verringert den Verschleiß am Kontaktpunkt, um äußerst stabile Rotation sicherzustellen. Das Resultat dieser Maßnahmen: Der Servosteuerungsstrom wird noch weiter reduziert.

  • Anmerkung : Bei den SONY CD Spielern (und nicht nur bei diesem Hersteller) geht nach weniger als 10 Jahren sehr oft die Lasereinheit kaputt und die gibt es dann nicht mehr nachzukaufen. Da ist es völlig unwichtig, daß das Rubin-Lager 100 Jahre halten könnte.

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Die mechanische Basis, auf die diese Teile montiert sind, besteht aus einer 6mm dicken soliden Aluminiumplatte, die hervorragende Festigkeit für eine stabile Grundlage bietet.

Die ausgeschnittene Öffnung für die Bewegung des Spindelmotors ist mit einer zusätzlichen Platte verstärkt, um die Gesamtfestigkeit zu steigern. Diese Platte enthält Öffnungen, um schwingungsbedingte Resonanzen zu verhindern. Dies ist einer der zahlreichen Aspekte, die die Festigkeit erhöhen, Schwingungen minimieren und eine hohe Klangqualität gewährleisten.

Der gesamte Mechanikblock ist mit Gummidämpfern schwimmend auf vier stabilen Stützen montiert, welche direkt am Chassis befestigt sind. Diese Konstruktion stellt ein ausgeglichenes System dar, in dem die Gummidämpfer eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung von Schwingungseinflussen spielen, ohne die Gesamtstabilität zu beeinträchtigen. Aus diesem Grunde haben wir uns für dieses verstärkte, schwimmende System mit einer bestimmten Anzahl Gummidämpfern entschieden, da es ein hohes Maß an Gleichgewicht bietet.

Es wird ein manuelles Disc-Zentriersystem mit einem hochpräzisen Disc-Stabilisator verwendet, der perfekt auf die hohen Drehzahlen der Super Audio CD zugeschnitten ist.

RF-Signal Verarbeitung und Steuerungsservosystem

Abb.23-02 : Das Servosystem

Die vom optischen Pickup gelesenen Disc-Signale werden vom RF-Verstärker innerhalb des Mechanikblocks verstärkt und in den RF-Prozessor weitergeleitet, der sich auf der Hauptplatine befindet. Dieser einzelne RF-Prozessorchip ist für die Extraktion des Taktsignals und die Synchronisation sowie für die Demodulation und die Fehlerkorrektur der RF-Signale für CD und Super Audio CD zuständig. Außerdem ist er für das eigentliche Einlesen der auf der Dise enthaltenen Informationen verantwortlich.

Zur Steuerung des optischen Pickups und der Motorsysteme wird andererseits ein exklusiver Servo-DSP-LSI verwendet. Obgleich die Super Audio CD im Vergleich zur herkömmlichen CD eine hohe Datendichte aufweist, wurde die Abtastgeschwindigkeit zusätzlich um den Faktor drei erhöht und die Spurabstand halbiert, so daß die Servosteuerungssysteme von Super Audio CD und CD sehr unterschiedlich sind.

Dank eines ausschließlich für den digitalen Servo verwendeten DSPs erreicht der SCD-1 präziseste Servosteuerung sowohl für Super Audio CD als auch für die CD und liest das Signal absolut stabil aus.

Wie bereits zuvor gesagt, erlaubt die Verwendung eines exklusiven LSI-Kreises für digitale Prozesse wie die RF-Signalverarbeitung und Servooperationen die Verwendung kleinerer Platinen, was unnötige Störungen reduziert.

Der DSD-Decoder

Kernstück der 1-bit Signalverarbeitung der Super Audio CD ist der neu entwickelte DSD-Decoder-LSI. Der RF-Prozessor extrahiert lediglich die auf der Disc enthaltenen Daten, ohne irgendeine Analyse der eingehenden Daten vorzunehmen. Der DSD-Decoder muß jedoch intelligente Entscheidungen bezüglich der Verarbeitung der eingehenden Daten treffen und das hochauflösende l-bil Audiosignal erzeugen.

Der DSD-Decoder liest zunächst das unsichtbare Wasserzeichen ein - ein wichtiges Merkmal zum Schutz der Super Audio CD vor illegalen Kopien und beginnt sodann mit der Decodierung der eingehenden Daten. Unter Verwendung des Speichers werden die blockweise ausgegebenen Daten neu geordnet und entsprechend dem Master-Takt der Audio-Platine in einem ununterbrochenen 1-bit Audiodatenstrom ausgegeben.

Dieser LSI-Baustein ist ebenfalls für das Auslesen von Sub-Code-Daten wie TOC-Informationen einschließlich Titelnummern, Zeitangaben und Textdaten zuständig.
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Das Koncept der D/A Wandlung des SCD-1

Indem das bei der Super Audio CD verwendete DSD-Signal durch einen analogen Tiefpaßfilter geleitet wird, ist es im Prinzip möglich, dieses Signal in ein analoges Signal zurückzuverwandeln. Dies unterliegt natürlich gewissen Beschränkungen. Es war daher erforderlich, ein neues D/A-Wandlersystem zu entwickeln, das eine Umwandlung mit höherer Präzision als je zuvor erlaubt.

Das DSD-Signal besteht aus 2 Datenwerten: „0" und „1". Ein Wert von „0" hat keine Impulsausgabe, ein Wert von „1" ja; dies erklärt, warum das Signal als Impulsdichtemodulation (PDM)-Signal bezeichnet wird.
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Abb.24-03: Das D/A Wandlersystem

Die exakte Reproduktion dieses Signals ist für die Aufrechterhaltung des qualitativ hochwertigen, präzisen DSD-Signals von ausschlaggebender Bedeutung. Die wichtigsten Faktoren bei der Festlegung der Genauigkeit der Impulsreproduktion sind:

• Präzision der Amplitude
• Präzision der Zeitaehse

Um die Präzision der Amplitude zu verbessern, wurden das ACP-Svstem und ein Strom puls-D/A-Wandler eingebaut. Und zur Verfeinerung der Präzision der Zeilachse dient ein S-TACT-Impulsgenerator

ACP-System (Accurate Complementary Pulse Density Modulation)

Abb.25-04: Ideales Impullsignal
Abb.25-05: Tatsächliche Impulsausgabe
Abb.25-06: Ideales ACP Impulssignal
Abb.25-07: DSD-Signal mit ACP-Verarbeitung

Ein inhärenter Nachteil eines Halbleiters wie einer integrierten Schaltung (IG) ist die Umschaltverzerrung.

Anmerkung: Wieder ein Begriff, der auch in technisch bewanderten Hifi Keisen nahezu ungebräuchlich ist. Mehr darüber steht in den Fachartikeln der Hifi-Stereophonie.

Um diese unerwünschte Verzerrung zu beseitigen, hat Sony das ACP-System („Accurate Complementary Pulse Density Modulation"-System) entwickelt.

Das ideale Impulssignal für den Austausch von digitalen Daten ist eine ideale, rechteckige Wellenform (Abb. 4). Leider sind die Impulssignale, die tatsächlich vom IC ausgegeben werden, verformt. Das heißt: obwohl sie rechteckig sein sollten, sind sie am Anfang und Ende (ansteigende und abfallende Flanke) jedes Impulses schräg und können somit keine rechten Winkel bilden. Diese Verformung führt zu zusätzlichen Verzerrungen in Form von Überschwingen.

Darum erscheint die Umschaltverzerrung beim Wechsel von der „0"-zur-„l"- und „l"-zur-„0". (Abb. 5).

Siehe Abb. 5. Diese Abbildung zeigt ein ununterbrochenes DSD-Signal. Die Umschaltverzerrung ist an dem Punkt des „0"-zur-„l"-und „1"-zur-„0"-Wechsels sichtbar.

Außerdem ist zu beachten, daß keine Umschaltverzerrung festzustellen ist, wenn das Signal von „0" zu „0" oder von „1" zu „1" geht, da keine Änderung im Impulswert vorliegt. Daraus folgt, daß die Umschaltverzerrung nicht eigentlicher Bestandteil des DSD-Signals ist, sondern eine Nebenerscheinung der Anordnung der Signalimpulse ist. Da das DSD-Signal zu diesem Zeitpunkt schon eine direkte Darstellung des Audiosignals ist, kann gefolgert werden, daß die Umschaltverzerrungen direkt Auswirkungen auf das Audiosignal, somit auf die Klangqualität haben.

Im ACP-System wird ein Impuls für beide Werte des ursprünglichen DSD-Signals, „0" und „1", ausgegeben; deren jeweilige Breite komplementär zu einander ist (Abb. 6).

Das ursprüngliche DSD-Signal enthält zwei Arten von Impulswerten, einer mit „1" Ausgabe, der andere ohne „0". Im ACP-System werden diese beiden Typen in zwei neue Impulstypen umgewandelt, breite Impulslänge und kurze Impulslänge. Wie in Abbildüng 7 gezeigt, weist das umgewandelte ACP-Signal genau eine Umwandlung für jeden Zyklus (l/64fs (fs=44,lkHz)) des ursprünglichen DSD-Signals auf. Das heißt: es gibt immer genau eine ansteigende und eine abfallende Flanke des Signals in jedem Zyklus.

Dem entsprechend gibt es im ACP-System genau dieselbe Menge Verzerrung in jedem Zyklus, unabhängig vom Typ der Umwandlung („0" zu „0", „0" zu „1", „l" zu „0" oder „l" zu „l").

Das Ergebnis ist ein Audiosignal, das mühelos perfektioniert werden kann, indem der Pegel verschoben wird, um präzise Amplitudenverhältnisse herzustellen. Mit der ACP-Technologie ist es uns gelungen, DSD-Signale direkt in analoge Daten zu umzuwandein, ohne Einschränkungen in Punkto der hohen Präzision und großen Bandbreite von DSD hinnehmen zu müssen.

Das dem D/A-Wandlersystem des SCD-1 zugrundeliegende Konzept

S-TACT Impulsgenerator

Der S-TACT (Synchronous Time Accuracy Controller) Impulsgenerator liest die Impulscodedaten ein und steuert den Impulsausgang entsprechend. Der Impuls wird unter Verwendung des Taktgenerators erzeugt, der durch einen Quarzoszillator gesteuert wird.

Aus diesem Grund ist der mit S-TACT erzeugte Impuls extrem präzise; im allgemeinen spricht man hiervon „Quarzpräzision". Herkömmliche Systeme beinhalteten Stufen wie ein digitales Filter und Geräuschformer auf Taktgeneratorseite. Der SCD-1 trennt beide Systeme jedoch vollständig, um den Einfluß des digitalen Störgeräusches (Abb. 8) zu beseitigen.
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Abb. 26-08: Vergleich von herkömmichem System
und S-TACT
Abb. 26-09: Vergleich von
herkömmichem System
und bei S-TACT

Die Signalverarbeitung, die in der digitalen Verarbeitungsstufe erfolgt, wird mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die die Samplingfrequenz der CD um das 512fache übersteigt.

Das einspricht dem Achtfachen der Samplingfrequenz von Super Audio CD, und wird mit einer Kapazität von mehr als 50 bit durchgeführt. Während dieser Operationen gibt das Transistorelement im LSI-IC ein beträchtliches Umschaltgeräusch ab.

Die eigentliche Menge des Umschaltgeräusches hängt von dem zu verarbeitenden Audiosignal ab. Dieses Geräusch gelangt in das Netzteil und erzeugt Spannungs-Schwankungen, die zu einem Präzisionsverlust der Zeitachse führen, wenn der Ausgangsimpuls gebildet wird.

Da hierdurch ein Jitter (Taktschwankungen) im Impulsstrom verursacht wird, sinkt die Präzision des ursprünglichen Signals (Abb. 9 Herkömmliches System).

S-TACT verwendet hingegen einen separierten Schaltungsaufbau, um die digitale Verarbeitung vollständig von der Impulserzeugung abzutrennen. Als Ergebnis erhält man einen Impuls, der Quarzpräzision auf der Zeitachse erreicht. Unter Verwendung dieser Technologie kann Super Audio CD eine höhere Wiedergabequalität für exzellente Audio-Software bieten (Abb. 9 S-TACT).

Strompuls-D/A-Wandler

Abb.27-10 : Strompuls- A/D-Wandler

Der Stromimpuls-D/A-Wandler (Abb. 10) wandelt die Spannungs- impulsausgabe vom S-TACT-Impulsgenerator in einen Stromimpuls um. Beim Spannungsimpulssignal kann die Höhe des Impulses geringfügig in Form von Schwankungen während der Umschaltphase beeinflußt werden. Um dies zu verhindern, setzt Sony im SCD-1 einen Strompuls-D/A-Wandler ein, der diese Impulssignale präzise reproduziert. Unter Verwendung einer besonders stabilen und konstanten Stromversorgung wandelt der Strompuls-D/AWandler des SCD-1 die Spannungsimpulse in Stromimpulse um und verbessert dadurch die Präzision der Impuls-Amplituden.

Hochleistungs-Digitalfilter mit variablen Koeffizienten

Digitaler FilterVC24

Tabelle 28/1: Vergleich digitaler Filter
Tabelle 28/2: Position des 24-bit VC Filters

Der SCD-1 bietet hervorragende Wiedergabequalität bei Super Audio CD und bei herkömmlichen CDs. Die Schlüsseltechnologie für die Wiedergabe der hohen Klangqualität beim CD-Format liegt in dem variablen Digitalfilter mit 24-bit Präzision (VC24).

Im Vergleich zu herkömmlichen digitalen VC-Filtern kann der VC24 doppelt so viele Verarbeitungsschritte durchführen, ist also doppelt so schnell und besitzt eine Wortlänge von 24 bit (im Vergleich zu den herkömmlichen 22 bit) und führt ein direktes 8-fach Oversampling bei 16-bit Wortlänge durch (3 bit länger), und all dies in einem einzigen Modus.

Vergleicht man dies mit der Anzahl bits, die tatsächlich innerhalb der verfügbaren Zeit verarbeitet werden können, erhält man: 2 x 2 x 3 = 12 mal mehr Verarbeitungsschritte.

Wenn die Bitrate im Standardformat, d.h. im l0ner Zahlensystem, angegeben wird, stehen 2 bit 2 hoch 2 für viermal die Anzahl Verarbeitungsschritte und 3 bit werden 2 hoch 3 für achtmal die Anzahl Verarbeitungsschritte.

Die Gesamtsamplingrate beträgt also: 2 x 4 x 8 = 64 mal die Anzahl Verarbeitungsschritte. Diese beachtliche Steigerung der Verarbeitungsleistung gegenüber herkömmlichen digitalen VC-Filtern ermöglicht es dem VC24, eine verbesserte CD-Wiedergabequalilät zu erzielen.

Der Tiefpaßfilter

Abb.29-11: GIC-Tiefpass-Filter
Abb.29-12: Die Kennlinie
die Platine

Der Stromimpulsausgang des D/A-Wandlers wird I/V(Strom/Spannung)-gewandelt und schließlich in der letzten Stufe durch ein analoges Tiefpaßfilter geleitet, in welchem das analoge Audiosignal entsteht. Der SCD-1 verwendet ein GIC-Tiefpaßfilter, das sich von üblichen aktiven Tiefpaßfiltern dadurch unterscheidet, daß die Signale nicht durch Halbleiter oder Aktivelemente wie OP-Verstärker geleitet werden. So kann der GIC-Filter ein hohes Maß an klanglicher Integrität oder reiner Klangqualität wahren (Abb. 11).

Im Super Audio CD-System wird die Wiedergabefrequenz nicht durch das Format festgelegt. Statt dessen hängt sie von der Filtercharakteristik des Tiefpaßfilters auf der Playerseite ab. Aus diesem Grund setzt eine Optimierung der Klangqualität voraus, daß zahlreiche Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Balance zwischen erhöhter Frequenz-Bandbreite und Eliminierung von Quantisierungsgeräuschen sowie Filtereigenschaften, wie Schaltungsaufbau, Anzahl der Filterstufen und schließlich auch Bauteilequalität.

Ausgehend von all diesem wird die am besten geeignete Filtercharakteristik so gewählt, daß optimale Klangqualität sichergestellt ist. Der Frequenzumfang des DSD-Signals überschreitet erheblich den Wiedergabefrequenzbereich der herkömmlichen CD.

Herkömmliche Verstärker und Lautsprecher wurden für einen Frequenzumfang von etwa 20kHz konzipiert. Wenn wir annehmen, daß der SCD-1 zusammen mit solcher Ausrüstung verwendet wird, muß der Frequenzbereich in der Standardposition so eingestellt werden, daß er bei etwa 50kHz langsam endet, wodurch eine Filterkennlinie entsteht, die den DSD-Signalen, welche 100kHz übersteigen können, genügt. Kombinieren Sie den SCD-1 mit dem TA-E1 und TA-N1 und genießen Sie (unter Verwendung der Custom-Position) einen nochmals erweiterten Frequenzumfang.

Der Isolatorfuß

Der neu entwickelte „Isolator-Gerätefuß" ist ein außergewöhnlicher Fuß, der zwei wichtige Vorteile bietet. Zum einen verhindert der Punktkontakt Resonanzen und damit unsaubere Klänge im mittleren bis hoben Frequenzbereich. Die Kontaktoberfläche ist perfekt für die Wiedergabe von schweren Baßklängen geeignet. Die Basis des Isolators besteht aus Hartgußeisen, das gute Dämpfungseigenschaften aufweist.

Die Innenseite der Basis verwendet ebenfalls die Punktkontakt-Bauweise. Der Kontaktpunkt besteht aus zwei verschiedenen Metallen, Messing und Gußeisen, um transparente Klänge im mittleren bis hohen Bereich zu gewährleisten. Durch diese Kombination von Materialien und das Design der Bauteile konnte die Klangqualität über einen breiten Frequenzbereich verbessert werden.

Das BP (Base Pillar)-Chassis

Als erster Super Audio CD-Player bietet der SCD-1 revolutionäre konstruktionstechnische Innovationen, beispielsweise das neue Chassis. Früher wurde das Chassis verstärkt, indem ein Rahmen und Verstrebungen verwendet wurden. Die neue vereinfachte Chassis-Struktur des SCD-1 läßt alle Konventionen hinter sich. Das Basischassis besteht aus zwei 5mm dicken Metallplatten, die eine starre 10mm Basis bilden.

Auf dieser Basis sind sieben Pfeiler aus Gußeisen mit hohem Kohlenstoffgehalt, 4,5mm dicke Seitenwände und eine 5mm dicke Abdeckplatte montiert. Indem Materialien verwendet wurden, die als solche extrem fest sind, konnte ein einfaches, aber sehr starres und stabiles Chassis konstruiert werden. Dank dieser neuen Chassiskonstruktion entstand ein großer Freiraum in der Einheit, was eine ideale Anordnung u.a. des Mechanikblocks, des Netzteils und des Audioblocks ermöglicht.

Digital Out

Während der CD-Wiedergabe sind zwei Arten digitaler Ausgabe möglich: koaxial und optisch. Anhand des DIGITAL OUT-Knopfs am oberen Bedienfeld kann die digitale Ausgabe ein- und ausgeschaltet werden. Während der Super Audio CD-Wiedergabe gibt es kein digitales Ausgangssignal.

Erkenntnis:

Wenn Sie auch viele blumige Sprüche und fremde neu gestaltete Fachbegriffe und verfremdete Übersetzungen entdeckt haben, dann haben auch Sie erkannt, daß es hier nur um die schönen bunten großformatigen Hochglanzfots geht. Haben Sie aber mehr entdeckt, das mir vielleicht entgangen ist, senden Sie mir bitte eine Nachricht über unser Feedbackformular.

Warum diese beiden Verstärker samt einer großen Lautsprecherbox im gleichen Prospekt unter dem SACD Label "segeln", hat sich mir nicht erschlossen, aber mal sehen . . . . .
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