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Upsampling, DSP-Modul und andere Dinge

Inhaltsverzeichnis

  1. 3 Upsampling, DSP-Modul und andere Dinge

HIFIAkademie cdPlayer von innen

Herr Reith hält getrennte Versorgungsspannungen für die verschiedenen Sektionen eines CD-Spielers für sinnvoll, allerdings ist er der Ansicht, dass ein großer Transformator hierfür besser geeignet sei als beispielsweise zwei kleine – und so zweigen vom vergossenen 80 VA Ringkern-Trafo mehrere Abgriffe ab, die das Laufwerk, den Wandler, das DSP-Modul, die Ausgangsstufe und die Bedieneinheit separat versorgen. Die Idee dahinter ist bekannt und wird von vielen Herstellern verfolgt: Die unterschiedlichen Sektionen sollen sich nicht über ein gemeinsames Netzteil beeinflussen können, insbesondere soll der Strombedarf des Laufwerks nicht den empfindlichen DAC-Chip tangieren.

Abgriffe von Trafo

Apropos Laufwerk: Die HIFIAkademie setzt hier auf gut beleumundete Ware, nämlich auf das Philips CD pro 2 – ein Dreher, der auch in einigen hoch- bis höchstpreisigen Produkten anderer Marken zu finden ist.

Philips cd-pro Laufwerk

Das Laufwerk besitzt einen Metallrahmen, auf dem oben eine Metallabdeckung geschraubt ist, die Herr Reith allerdings entfernt und durch eine große Aluminiumplatte ersetzt. Diese Aluplatte wird auf in Gummi gelagerte Federbeine gestellt, um dergestalt eine vom Gehäuse entkoppelte, „frei schwebende“ Abspieleinheit zu erhalten. Der cdPlayer besitzt also ein Subchassis-Laufwerk.

Subchassis-Konstruktion

Laufwerk auf Federn gelagert

Als Begründung für diesen Schritt würde man nun eine Aussage wie: „Geräteresonanzen wirken sich so geringer auf den Ausleseprozess aus, was es in klanglicher Hinsicht richtig bringt“ erwarten. Herr Reith hingegen meint, dass das vielleicht schon sein könnte, sich aber sehr schwer beweisen ließe. Ihm sei es vor allem darum gegangen, die Bewegungen des Laserschlittens vom Gerätechassis zu entkoppeln, damit man den Player selbst nicht (mechanisch) summen hört. Sowas nennt man wohl Tiefstapeln aus Passion.

Ob man eine CD hört oder einen der Digitaleingänge nutzt – der Weg der Daten bleibt der gleiche: Zunächst kommt ein Upsampler, danach folgt das DSP-Modul und schließlich der eigentliche DA-Wandler sowie die Ausgangsstufe.

HIFIAkademie - der Weg der Daten

Auch wenn Herr Reith behauptet – wie eingangs erwähnt – keine Theorien für das Upsamplen zu besitzen, so hat er doch seine Gründe. Der cdPlayer übersetzt alle Audiodaten intern in ein einheitliches Format – nämlich 24 Bit / 96 kHz. Natürlich macht dies aus einer 16Bit/44,1kHz CD-Aufnahme keine „höherwertige“, doch die „Arbeitsbedingungen“ im Player sollen sich so verbessern. Als Argument führt Herr Reith an, dass das Filter im DA-Wandler Chip in der Regel für eine bestimmte Arbeitsfrequenz optimiert worden sei und wenn diese nicht getroffen werde, könnte es eben auch nicht optimal arbeiten – mit möglicherweise negativen klanglichen Konsequenzen. Auch können, soll die Eingangstaktfrequenz (der Digi-Eingänge) variabel gehalten und gleichzeitig mit einem DSP gearbeitet werden, die Parameter, mit denen dieses DSP arbeitet, einheitlich, d.h. nicht samplingfrequenzabhängig, ausfallen – was dessen Programmierung vereinfache.

Die „sagenumwogene Jitterunterdrückung“ via Upsampling betrachtet Herr Reith hingegen eher kritisch. Schlecht ausgeführt, könnte man sich durch das Hochrechnen der Daten auch einen veritablen „Jitter-Generator“ konstruieren. Die höhere zeitliche Präzision bei der (Audio-)Datenverarbeitung, die mit dem Upsampling-Verfahren einhergehen könne, sei eher ein Nebenprodukt aus der jeweiligen Rechengenauigkeit und der Größe des zum Upsamplen nötigen Zwischenspeichers, welche eine langsamere Taktnachführung gestatte. (Nur nebenbei und für jene, die englischsprachige Techniktheorien über Upsamplen interessant finden – Herr Doug Rife, der Mann hinter dem bekannten Lautsprecher-Messsystem „Melissa“, besitzt eine lesenswerte „Theory of Upsampled Digital Audio“ (pdf-Download).)

Nach dem Hochrechen erfolgt die digitale Signalbearbeitung. Freilich nur optional, in der Standardeinstellung reicht das DSP-Modul die Daten lediglich weiter. Aber diese Option bei einem CD-Spieler dieser Preisklasse zu haben, ist schon eine große Besonderheit. Die Schaltung des Moduls wie auch die zum Betrieb notwendige Software wurden von Herrn Reith selbst entwickelt – „damit sie genau das macht, was ich möchte“. Hier programmiert der Chef noch selbst, nicht gerade eine Selbstverständlichkeit, aber andererseits: Warum sollte „Made in Germany“ nicht auch für immaterielle Güter gelten? Zugang zum DSP gewährt jeder handelsübliche Rechner, der zu diesem Zweck über ein USB-Kabel mit dem cdPlayer verbunden wird. Vorab muss ein kleines Programm (auch aus der Reith’schen Feder) von der HIFIAkademie-Homepage heruntergeladen und installiert werden. Startet man dies, dann schaut’s so aus:

Programm zum DSP-Modul der HIFIAkdemie

Jetzt stehen einem acht unterschiedliche Filter (Hochpass, Tiefpass, Linkwitz, …) an 16 möglichen Stellen im Frequenzschrieb zur Verfügung – je Kanal versteht sich. Sie fragen sich: „Wozu der ganze Kram?“ Nun, mal ein – zugegeben: simplifiziertes – Beispiel: Sie haben den Verdacht, dass sich der Oberbassbereich aufgrund Ihrer Lautsprecher und/oder Ihres Raums etwas zu dicke gibt und gleichzeitig wäre Ihnen nach etwas mehr „Luftigkeit“ obenrum? Eine entsprechende Korrekturkurve könnte so ausschauen:

DSP-Beispiel

Ist das sexy? Es wird wohl zwei Lager geben: a) Das ist ein Eingriff in den Signalweg und hat nichts mit einer proklamierten Wiedergabetreue zu tun. b) Verdammt, ich habe schon etliche Hunderter in Kabel & Co gesteckt, und hier kann ich exakt Höhe, Frequenz und Steilheit einer Pegeländerung angeben – und das durch ein Feature in einem CD-Player?! Hervorragend!

Tja, beide Ansichten sind wahr und falsch: Ja, es ist ein Eingriff, wenn auch einer, der sich vor der Wandlung in ein analoges Signal vollzieht. Aber liebe Leute: Messt doch einmal Eure Raumimpulsantwort (siehe Raumakustik) und schaut sie an. Na? Zieht Ihr jetzt ein Leben auf der Straße in Betracht, weil Ihr erkannt habt, dass Euer Wohnzimmer einen unglaublich großen Eingriff in den Signalweg vornimmt? Aber, Lager B: Die schöne große Glasfront im Wohnzimmer wird nicht zwingend weniger reflektiv, nur weil Ihr hier und da am Frequenzgang schraubt, wie auch Lautsprecher, die jeden Impuls verschleifen, im Nachgang ihn nun lauter oder leiser verschleifen … Dieses DSP ist keine Allzweckwaffe. Aber ein Taschenmesser ist es schon. Mindestens. Bevor man es aber zückt, sollte man wissen, was man in der Hand hält (siehe DSP-Modul), sich zudem die Lineareinstellung des Moduls sichern und durchaus darüber nachdenken, ein kleines Mess-Set aufzubauen, statt nur auf seine Ohren zu hören …

DSP-Beispiel 2
Beispielkorrektur eines HIFIAkademie Kunden: Die Mode bei 40-60 Hz konnte abgesenkt, die Überhöhung im Mittenbereich etwas runtergefahren und die Höhen leicht angehoben werden.

Nach dem DSP-Modul erfolgt die Wandlung über den Burr Brown PCM1794A DAC-Chip, welcher ein 8fach-Oversampling für die Digitalfilterung benutzt. Die Filtercharakteristik kann – nebenbei bemerkt – übers Touchpanel gesteuert werden kann (Flat / Soft), allerdings sind die klanglichen Auswirkungen alles andere als brachial, soviel darf schon mal verraten werden. Dass nur ein Wandlerbaustein verwendet wird – es gibt ja auch CD-Spieler mit mehreren DACs – hält Herr Reith übrigens für vorteilhaft, da so zwar der Signal-Rausch-Abstand ein klein wenig höher ausfalle, dies aber letztlich besser sei, als wenn das Klirrspektrum aus einem niedrigeren Rauschteppich „sauber“ herausschaue. (In gewisser Weise gleicht dieses Argument dem für die Verwendung von Dither – das Hinzufügen eines Rauschens zur Aufnahme, um Kleinsignalverzerrungen zu maskieren. Wiki erklärt, worum es beim Dithering geht, Stephen Dawson erklärt es aber anschaulicher.)

Sich solche Gedanken zu machen, wenn der DAC-Chip mit 0,0004% THD+N und 127 dB Dynamikumfang spezifiziert ist, finde ich schon interessant. Wie auch die Ansicht, dass gesockelte (statt gelötete) OPs in der Ausgangsstufe von Vorteil seien, denn: „Wer möchte, kann somit die OPs leicht austauschen und so den Typen finden, der in seiner Anlage und zu seinen Ohren am besten passt. Das wäre mit anderen Lösungen nicht machbar. Die letzten 5% [Klang] sind keine Frage der einzelnen Komponente sondern der geschickten Abstimmung aufeinander. Den Super-OP oder die Super-Schaltung gibt es nicht. In der einen Anlage klingt der eine am passendsten, in der anderen ein anderer.“ Wer also an dieser Stelle tunen will, der braucht den Lötkolben nicht zu bemühen …

OPs im Detail

Test: HIFIAkademie cdPlayer | CD-Player

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