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1.4.1 Upsampling
Die Informationsmenge auf der CD ist durch das Audio-Format von 44,1 kHz / 16 Bit eindeutig definiert.
Zusätzliche Information im Sinne einer höheren Auflösung oder eines erweiterten Frequenzbereichs kann
daraus nicht gewonnen werden. Konventionelle D/A-Wandler-Systeme nutzen jedoch die von der CD
angelieferten Informationen bei der Digital-/ Analogwandlung nicht vollständig aus. Dies hat mehrere
physikalisch bedingte Gründe: Systembedingt entsteht bei der Rückwandlung von Digitalinformation
Quantisierungsrauschen. Dieses kommt daher, daß die diskret vorliegenden (quantisierten) Werte leichte
Ungenauigkeiten gegenüber dem analogen (kontinuierlichen) Originalsignal haben. Beim CD-Format ist die
mögliche Auflösung durch die Wortbreite von 16 Bit definiert, d.h. daß bei der CD-Produktion einem
Analogsignal 44100-mal pro Sekunde sein digitales Pendant mit einer Auflösung von max. 65536 Stufen
zugeordnet wird. Wenn nun das Signal zwischen diesen Stufen liegt, muß sich der Analog/Digital-Wandler
für den jeweils nächst liegenden (aber nicht exakt zutreffenden) Digitalwert entscheiden.
Die entstehenden Ungenauigkeiten sind statistisch verteilt und äußern sich daher bei der Rückwandlung als
gleichmäßig über die Bandbreite von Null bis zur Samplingfrequenz verteiltes Rauschen. Dieses Rauschen
begrenzt die Dynamik nach unten und führt zur Verschleierung von auf der CD enthaltener Feininformation.
Wird das Digitalsignal vor der Rückwandlung auf eine höhere Abtastfrequenz umgerechnet (upsampling),
verteilt sich das Quantisierungsrauschen auf ein breiteres Frequenzspektrum. Da die Rauschenergie
konstant bleibt, bedeutet die höhere Rauschbandbreite ein niedrigeres Rauschniveau (ähnlich, wie die
gleiche Menge Flüssigkeit je nach Durchmesser des Gefäßes unterschiedlich hohes Niveau hat). Ein großer
Teil des Rauschens liegt wegen der hohen Samplingfrequenz außerhalb des interessierenden Audio-
Frequenzbandes und kann relativ einfach weggefiltert werden. Dadurch wird der Teil der Information, der
vorher vom Rauschen verdeckt wurde, hörbar gemacht. Beim cd6 wird das Digitalsignal vor der D/A-
Wandlung auf bis zu 192 kHz upgesampelt. Durch die gleichzeitige Erhöhung der Wortbreite auf 24 Bit sind
genauere Zwischenwerte möglich. Dadurch kann das systembedingte Quantisierungsrauschen des D/A-
Wandlers nochmals deutlich reduziert werden.
1.4.2 Filterung
Am Bandende muß das NF-Signal gefiltert werden, um unerwünschte Spiegelfrequenzen (Aliasing-
Komponenten) vom Nutzsignal zu trennen. Diese Filterung verursacht unter normalen Bedingungen
drastische Phasenverschiebungen. Dadurch kann die räumliche Abbildung beeinträchtigt werden. Beim
Standard-CD-Format (44,1 kHz) treten Aliasing-Komponenten bereits ab einer Frequenz von 22 kHz auf.
Dies erfordert den Einsatz von steilflankigen Analogfiltern höherer Ordnung, was ein Anstieg der Phasen-
und Amplitudenverzerrungen mit sich bringt. Im Vergleich dazu treten beim Upsampling auf 192 kHz
Aliasing-Komponenten erst ab einer Frequenz von 96 kHz auf. Dadurch können impulsoptimierte Filter
eingesetzt werden, die innerhalb des Hörbereichs sehr schonend mit dem Analogsignal umgehen. Es treten
keine Phasen- und Amplitudenverzerrungen auf. Das Klangbild bleibt stimmig und stabil.
Ein besonderes Augenmerk wurde auf eine Minimierung des Jitters gelegt. Unter Jitter versteht man
Schwankungen im Takt des Digitalsignals. Diese Schwankungen, die größtenteils laufwerksbedingt sind,
haben zur Folge, daß die anliegenden Daten zum falschen Zeitpunkt verarbeitet werden. Dadurch entstehen
im Analogbereich Verzerrungen und Rauschen, die für eine verwaschene, leicht aufgerauhte
Klangcharakteristik verantwortlich sind. Um die exakte zeitliche Abfolge der angelieferten Daten zu
gewährleisten, gibt es viele Ansätze. AVM hat hier einen sehr radikalen und konsequenten Weg beschritten:
Die Basis aller zur Signalverarbeitung notwendigen Taktfrequenzen wird in einem speziellen Taktgenerator-
IC erzeugt, der einen hochpräzisen Quarzoszillator enthält. Dadurch ist sicher gestellt, daß das Verhältnis
der benötigten Frequenzen immer exakt gleich bleibt und damit alle Baugruppen optimal synchronisiert sind.
Durch Upsampling wird der Datenstrom vom angelieferten 44,1 kHz-Takt unabhängig. Zwischenspeicherung
in einem Pufferspeicher und anschließendes zeitrichtiges Ausgeben sorgen dafür, daß der Wandler keinerlei
laufwerksinduzierten Jitter mitbekommt.
1.4.3 Digital- / Analogwandlung
Im cd6 sind an der D/A-Wandlung insgesamt vier 24-Bit-Wandler beteiligt. Ihre hohe Auflösung gewährleistet
von vornherein eine sehr exakte Umwandlung der Digitalwerte in Analogsignale. Um auch noch den
Restfehler zum grossen Teil zu eliminieren, verwenden wir pro Kanal jeweils zwei Wandler, die
spiegelbildlich
arbeiten.
Das
so
entstehende
symmetrische
Analogsignal
wird
durch
einen
Differenzverstärker aufsummiert, wobei die Fehler der einzelnen Wandler sich zum grossen Teil
kompensieren. Gleichzeitig verringert sich auch das Rauschen um annähernd 3 dB.
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