CD-Qualität hoch zwei
Zwei neue Tonträger wollen die Audio-CD beerben. DVD und Super-Audio-CD bieten beide eine Klangqualität, die die Grenzen des menschlichen Hörvermögens übersteigt – und das sogar in Raumklang mit sechs Surroundkanälen. Bessere Marktchancen hat die DVD.
Fast 18 Jahre hat die CD nun schon auf dem Buckel – ziemlich viel für heutige Verhältnisse. Und seit drei Jahren beweist uns die DVD, dass man auf derselben Fläche sieben mal so viele Daten unterbringen kann. Die Filmindustrie weiß das zu schätzen. Da fragt sich natürlich auch die Musikindustrie, ob und wie sich diese zusätzliche Speicherkapazität sinnvoll nutzen lässt. Drei Varianten sind denkbar: bessere Klangqualität durch höhere Auflösung, sechs Surround- statt zwei Stereo-Kanäle und/oder längere Spielzeit.
Während die CD damals praktisch ohne Konkurrenz den Markt erobern konnte, streiten sich nun zwei Systeme um ihre Nachfolge. Philips und Sony, die CD-Erfinder, treten mit ihrer „Super Audio CD“ (SACD) gegen die „DVD-Audio“ an, die federführend von Panasonic entwickelt wurde. Schon bei der Einführung der Video-DVD standen sich diese beiden Lager mit jeweils eigenen Systemvorschlägen gegenüber. Doch damals einigte man sich noch vor dem Marktstart auf einen gemeinsamen Standard – bei dem die Sony/Philips-Seite kräftig Federn lassen musste. Diesmal bleiben die Fronten hart: Beide Seiten sind bereits mit Geräten am Markt.
In ihren physikalischen Eigenschaften basieren beide Systeme auf der DVD. Die Speicherung und Abtastung funktioniert also im Prinzip wie bei der CD, nur dass die Grübchen auf der Disc kleiner und enger benachbart sind. Entsprechend wird zur Abtastung ein Laser mit kürzerer Wellenlänge eingesetzt: mit sichtbarem Rot- statt Infrarotlicht. Die Unterschiede zwischen SACD und DVD-Audio liegen in erster Linie im Datenformat. Da bleibt nämlich die DVD-Audio dem PCM-Format der CD treu, das heißt jeder abgetastete Spannungswert wird durch eine äquivalente Dualzahl ausgedrückt. Nur hat diese Zahl beim neuen Tonträger mehr Stellen: bis zu 24 statt der 16 des CD-Systems. Und auch die Abtastrate kann Werte bis zu 192 kHz annehmen – gegenüber 44,1 kHz bei der CD. Damit kann die DVD-Audio Tonfrequenzen bis über 80 kHz und eine Dynamik von 144 dB wiedergeben.
Dagegen gehen Sony und Philips bei der SACD einen neuen Weg. Nicht mehr der komplette Zahlenwert jeder Spannungsprobe wird gespeichert, sondern nur noch der Unterschied zum vorhergehenden – dies aber mit wesentlich schnellerem Takt. „Direct Stream Digital“ (DSD) nennt sich dieses Verfahren, das ebenfalls Töne bis nahe 100 kHz speichern kann und eine Dynamik von etwa 120 dB erreicht. Nun lässt sich mit diesen schlichten Zahlen sicherlich nicht das klangliche Ergebnis ausdrücken. Vorteil des Bitstromverfahrens der SACD ist, dass auf der Wiedergabeseite eigentlich ein simpeler Tiefpass ausreicht, um das Analogsignal in erstklassiger Qualität zurück zu gewinnen. Dagegen erfordert die DVD-Audio Hochbitwandler, die mit unglaublicher Präzision gefertigt sein müssen, wenn sie das Klangpotenzial der Scheibe wirklich rüber bringen sollen. Bei der Produktion im Studio ist das SACD-System freilich im Nachteil: Mehrere DSD-Bitströme zu mischen, ist wegen ihrer amorphen Natur kaum möglich. Deshalb wird im hoch auflösenden PCM-Format gemischt und danach ins DSD-Format gewandelt.
Selbstverständlich können die neuen Player auch normale CDs wiedergeben. Umgekehrt gilt das nur sehr eingeschränkt: Eine DVD-Audio wird von jedem CD-Spieler gleich wieder ausgespuckt, und selbst der herkömmliche DVD-Video-Player entlockt ihr keinen Ton. Dagegen haben Sony und Philips bei der SACD eine CD-kompatible Variante vorgesehen. Sie heißt Hybrid-SACD und besteht aus zwei Schichten, von denen die äußere die Hochbit-Information trägt, während auf der inneren derselbe musikalische Inhalt im Original CD-Format gespeichert ist. Herkömmliche CD-Player fokussieren automatisch auf die innere Schicht, wobei ihr Laserstrahl die halbtransparente äußere gut durchdringt. SACD-Spieler können dagegen auch auf die äußere Schicht fokussieren und trotz der geringeren Reflexion das Hochbit-Signal zuverlässig auslesen.
Untereinander sind die beiden neuen Formate nicht kompatibel, das heißt SACD-Player spielen keine DVD-Audio ab, und umgekehrt. Lediglich Pioneer hat ein Gerät angekündigt, das beide Formate beherrscht – und 12 000 DM kosten soll. Reine SACD- oder DVD-Audio-Spieler sind schon für knapp 2000 DM zu haben, Tendenz fallend. Wobei alle DVD-Audio-Geräte gleichzeitig auch die DVD-Video abspielen können, während kombinierte SACD/DVD-Video-Player noch rar und um die 4000 DM teuer sind. Nicht eben billig sind auch die Tonträger selbst: zwischen 50 und 60 DM kostet ein SACD- oder DVD-Audio-Album.
Welches der beiden neuen Systeme wird das Rennen machen? Die Geräteindustrie steht mit großer Mehrheit hinter DVD-Audio. Dagegen beschränkt sich das SACD-Lager im Wesentlichen auf die Kern-Konzerne Sony und Philips und deren Töchter. Viel wichtiger für den Markterfolg ist aber die Unterstützung durch die Musikindustrie, und auch da hat SACD eindeutig die schlechteren Karten. Von den fünf großen, weltweit operierenden Plattenfirmen bietet lediglich Sony Music SACDs an – alle anderen bekennen sich mehr oder weniger deutlich zu DVD-Audio. Zwar ist die SACD-Auswahl mit weltweit fast 200 Titeln derzeit wesentlich größer, weil das System schon seit gut einem Jahr am Markt ist. DVD-Audio-Player gibt’s dagegen erst seit einigen Monaten, und die ersten Alben kommen erst jetzt in den Handel.
Eine andere Frage ist, ob der Verbraucher die neuen Tonträger mit offenen Armen aufnimmt. Die gesteigerte Klangqualität dürfte allenfalls ein highfideles Nischenpublikum ansprechen. Und ob sich Musikaufnahmen in Surround-Technik durchsetzen, steht auch dahin. Jedenfalls sieht die Musikindustrie in der Mehrkanaligkeit den eigentlichen Charme der neuen Systeme, der auch breitere Bevölkerungsschichten anziehen könnte. Pläne für die Langspiel-DVD-Audio mit bis zu sieben Stunden Spielzeit in CD-Qualität haben einige Konzerne auch schon in der Schublade. Nicht zuletzt wird es von der Preisgestaltung abhängen, ob der Markt die neuen Scheiben akzeptiert. Je mehr Leute sich ihre Musik kostenlos aus dem Internet holen, desto schwieriger dürfte es werden, im Laden für ein Album 50 DM oder mehr zu verlangen. ULRICH WIENFORTH
DVD und SACD: Technik für klangverwöhnte Konsumenten
Abtastrate: Taktfrequenz, mit der bei der Analog-/Digital-Umwandlung Spannungsproben aus dem Analogsignal genommen werden. Die Abtastrate muss mindestens doppelt so groß sein wie die höchste zu übertragende Frequenz
CPPM-Kopierschutz: „Copy Protection for Prerecorded Media“ – Verwürfelung der Bits auf der DVD-Audio, die das Speichern und Kopieren auf dem PC verhindern soll.
DSD: „Direct Stream Digital“ – Datenformat der SACD. Unstrukturierter Bitstrom, in dem jedes Bit dieselbe Wertigkeit hat. „Eins“ bedeutet, dass sich der Momentanwert gegenüber dem vorhergehenden erhöht hat, „null“, dass er sich verringert hat.
DVD: „Digital Versatile Disc“ – Speichermedium mit 4,7 Gigabyte Kapazität. Wie bei der CD ist die Information in Form von Grübchen in die Kunststoffscheibe geprägt, die von einem Laserstrahl abgetastet werden. Wegen der kleineren Laser-Wellenlänge (650 statt 780 Nanometer) können die Grübchen kleiner und enger benachbart sein.
DVD-Audio: Neuer, hoch auflösender Tonträger auf DVD-Basis. Er hat Platz für zwei Kanäle (Stereo) mit 24 Bit und 192 Kilohertz Takt oder sechs Kanäle mit je 24 Bit und 96 Kilohertz Takt. Diese Formate laufen aber nicht auf herkömmlichen DVD-Video-Playern. Zusätzlich kann auf der DVD-Audio eine DVD-Video-kompatible Spur mit datenreduziertem Dolby-Digital-Ton enthalten sein.
Dynamik: Verhältnis zwischen der größten und der kleinsten darstellbaren Amplitude bei digitalen Systemen. Sie ergibt sich aus „Wortbreite mal 6 dB“, bei der CD also 16 mal 6 dB gleich 96 dB.
Hybrid-Disc: SACD mit zwei übereinander liegenden Schichten, eine im hoch auflösenden und eine im CD-Format. Der infrarote Laserstrahl des herkömmlichen CD-Players durchdringt die äußere, halbtransparente Schicht und kann die CD-Ebene lesen. SACD-Player tasten die Hochbit-Schicht ab.
PCM: „Pulse Code Modulation“ – das klassische Digitalformat. Dabei wird die abgetastete Spannungsprobe durch eine äquivalente Dualzahl ausgedrückt.
SACD: „Super Audio Compact Disc“ – von Philips und Sony eingeführter, hoch auflösender Tonträger. Physikalisch basiert die SACD auf der DVD, sie verwendet aber das DSD-Datenformat. Die Scheibe kann Stereo- und/oder Mehrkanalsignale in sehr hoher Qualität speichern.
Twin Laser: DVD-Player können mit ihrem Rotlicht-Laser zwar vorbespielte CDs, nicht aber selbst bespielte CD-Rs abtasten. Deshalb haben einige Geräte einen zweiten Laser mit CD-Wellenlänge.
Wasserzeichen: Nicht-manipulierbarer Kopierschutz. Die SACD verwendet eine Modulation der Grübchen-Breite als Kopierschutz: Sie lässt sich auf Brennern mit heutigen Mitteln nicht nachbilden. Die Player nehmen aber SACDs ohne diese Modulation nicht an. Die DVD-Audio versteckt ihren Kopierschutz unauslöschbar – und angeblich unhörbar – direkt im Audiosignal. Er soll künftig von nachgeschalteten Geräten erkannt und beachtet werden. Goldene Ohren wollen aber dieses Wasserzeichen schon herausgehört haben. uw
High-End
HiFi für Fledermäuse?
Jetzt spinnen sie vollends, die HiFi-Freaks. So reagieren die meisten Menschen, wenn sie von neuen Tonträgern hören, die Frequenzen bis nahe 100 kHz speichern können. Ist es nicht erwiesen, dass der menschliche Hörbereich von 20 Hz bis 20 kHz reicht? Und dass selbst diese 20-kHz-Grenze nur von wenigen, jungen Hörern erreicht wird? Sicher, die überwiegende Mehrzahl der Nutzer wird keinen Unterschied zwischen CD und DVD-Audio heraushören. Und doch lassen sich Argumente ins Feld führen, die nicht ganz von der Hand zu weisen sind.
So lastet sie der CD-Technik an, dass sie Frequenzen oberhalb 20 kHz abrupt mit steilflankigen Tiefpassfiltern abschneidet. Solche Filter erzeugen aber Phasendrehungen im Durchlassbereich, also unterhalb 20 kHz, und die können den Klangeindruck verfälschen. Generationen von CD-Player-Entwicklern haben mit den verschiedensten Filtervarianten experimentiert, und einige nehmen eine Dämpfung ab etwa 15 kHz in Kauf zugunsten einer weitgehend phasenlinearen Wiedergabe. Wenn nun DVD-Audio und SACD einen deutlich erweiterten Übertragungsbereich bieten, kann man solche „gutmütigen“ Filter einsetzen, ohne den hörbaren Bereich zu dämpfen.
Ein weiterer Grund für den hörbaren Einfluss von Ultraschallkomponenten könnte in den physikalischen Eigenschaften der Schallausbreitung zu suchen sein. Das periodische Verdichten und Verdünnen der Luft folgt nämlich nicht streng proportional den Auslenkungen der Schallquelle, etwa der Lautsprechermembran. Anders gesagt: Die Schallausbreitung in der Luft ist ein durchaus nichtlinearer Vorgang. Und an nichtlinearen Kennlinien entstehen einerseits Obertöne bei Vielfachen der Eingangsfrequenz, andererseits aber auch Mischprodukte bei Differenzfrequenzen. Wenn also in der Musik Spektralanteile von, sagen wir, 20 kHz und 30 kHz vorhanden sind, dann entsteht durch die Nichtlinearität ein – hörbares – Mischprodukt bei 10 kHz, wohlgemerkt bei direkter Darbietung vom Musikinstrument zum Ohr. Schaltet man nun eine elektronische Kette dazwischen, die bei 20 kHz abschneidet, dann fehlt dieses Mischprodukt. Der Klang ist dann zwar technisch „sauberer“, aber weniger naturgetreu.
An hoch auflösenden Digitalformaten sind nicht nur HiFi-Freaks, sondern auch die Plattenfirmen interessiert. In deren Archiven lagern kostbare Aufnahmen auf Analogbändern, deren Lebensdauer begrenzt ist. Man möchte sie, bevor es zu spät ist, auf digitale Medien kopieren. Dabei soll natürlich nichts verloren gehen, und gute Analogbänder können durchaus Frequenzen bis an die 40 kHz speichern. Ob wahrnehmbar oder nicht, man möchte einfach auf der sicheren Seite bleiben und arbeitet deshalb mit der neuen, hoch auflösenden Technik.
Auch viele HiFi-Interessierte möchten einfach sicher sein, dass nichts verloren geht. Dazu braucht es natürlich keine Bandbreite bis 100 kHz, nicht die ultimative Abtastrate der DVD-Audio von 192 kHz. Die ist ja auch nur als Option vorgesehen und dürfte kaum verwendet werden. Eine Auflösung von 24 Bit und 96 kHz Takt ist dagegen beim Studio-Equipment schon weitgehend Standard und wird es auch bei der DVD-Audio werden. ULRICH WIENFORTH
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