HauptseiteProjekteDiplomarbeiten → 96 kHz contra 48 kHz


Die Frage nach der Anzahl der Bit kann etwas leichter beantworten werden. Wie die nächste Grafik zeigt, verläuft der Rauschteppich eines 16 Bit-Wandlers zum Teil weit über der Hörschwelle. Eine Erhöhung der Wortbreite auf 24 Bit könnte zwei gehörrelevante Vorteile mit sich bringen. Zum einen kann das Wandlereigenrauschen auf ein nicht mehr wahrnehmbares Niveau reduziert werden, zum anderen hat die genauere Abtastung des analogen Signals zur Folge, dass der Phasenfehler des Wandlers kleiner ausfällt, da mit jedem Quantisierungsfehler auch eine Unschärfe der Phasenlage einhergeht.



Wie immer, die Diskussion um die klanglichen Eigenschaften der neuen 96 kHz-ADDA-Wandler im Vergleich zu den 44,1/48 kHz-Wandlern ist recht kontrovers. Zum einen sagt man der neuen Wandlergeneration mit 96 kHz und 24 Bit ein wahrhaft phantastisches Klangerlebnis nach, das "endlich" den digitalen Beigeschmack der CD vergessen läßt und einen ungeahnt realitätsnahen Musikgenuss verspricht. Zum anderen sind ebenso oft skeptische Stimmen zu vernehmen, die eine klangliche Verbesserung nur aufgrund der erhöhten Samplingfrequenz bezweifeln, da die zusätzlich übertragenen Frequenzen über 22 kHz für die auditive Wahrnehmung nicht relevant seien und nur den Speicherplatz unnötigerweise halbieren.

Am 15.-16. November 1997 fand ein Gemeinschaftsseminar des VDT und der AES in Köln statt, mit dem Thema: "24 Bit und 96 kHz: Pro und Kontra". Nach zwei Tagen äußerst interessanter Vorträge, ohne aber den Stein der Weisen gefunden zu haben, ging man mit dem Vorhaben auseinander, die offenen Fragen bezüglich der klanglichen Eigenschaften der verschiedenen Abtastfrequenzen durch ausführliche Hörtests zu beantworten.

Am Erich-Thienhaus-Institut in Detmold wurden von uns zu diesem Thema umfangreiche Hörtests durchgeführt. Die Bedingungen für einen solchen Hörtest sind hier ideal, da ein guter Abhörraum zur Verfügung steht und vor allem über 50 hörerfahrene Tonmeisterstudenten zur Beurteilung der Hörbeispiele herangezogen werden konnten. Als Tonmeisterstudenten interessierten uns in erster Linie die klangästhetischen Unterschiede zwischen den verschiedenen Wandlern. Wir wollten feststellen, welches der beiden Wandlerverfahren (48 kHz bzw. 96 kHz) das Signal weniger beeinflusst. Um diese Frage beantworten zu können, ist es unumgänglich, die gewandelten Signale jeweils mit dem analogen Referenzsignal direkt aus dem Mikrofonvorverstärker zu vergleichen. Dies ist allerdings nur möglich, wenn während der Hörtests vor dem Mikrofon live Musik gespielt wird. Hierfür erklärten sich freundlicherweise drei hervorragende Studenten der Musikhochschulen Detmold und Mannheim bereit. Für den größeren Teil der Versuche stand uns dankenswerterweise der Disk-Flügel von Yamaha zur Verfügung, der für diesen Einsatz bestens geeignet ist, da er die Musikbeispiele mit größtmöglicher Präzision und Ausdauer wiederholen kann. Die Unschärfe der Beurteilung, die bei dieser Methode durch die leicht verschiedenen Vortragsweisen der Live-Klangbeispiele entsteht, läßt sich minimieren, indem die Anzahl der Hörtests recht groß gewählt wird. Zugegebenermaßen ist dieses Vorgehen bei Hörversuchen recht aufwändig, aber es stellt die einzige Möglichkeit dar, eine Aussage darüber zu treffen, welcher Wandler das ursprüngliche Signal gehörmäßig am wenigsten beeinflusst. Zusätzlich kann man aussagen, ob und in wieweit die Signale Unterschiede zur analogen Referenz aufweisen. Dies ist nur bei Live-Hörtests möglich!

Ein weiteres Problem der Versuchsplanung, das beachtet werden muss, treibt den Aufwand der Hörversuche noch mehr in die Höhe. Es macht nämlich überhaupt keinen Sinn, lediglich einen 48 kHz-Wandler mit einem 96 kHz-Wandler zu vergleichen, da man so lediglich zwei Wandler allgemein beurteilt und niemals auf den eigentlich interessierenden Unterschied schließen kann, nämlich die klangliche Auswirkung der unterschiedlichen Abtastfrequenzen. Dies liegt daran, dass die analogen Ein- und Ausgangsschaltungen jeweils verschieden ausgelegt und natürlich auch verschieden klangbeeinflussend sind. Man versucht also eine Gleichung mit (mindestens) zwei Unbekannten zu lösen, was schwerfallen dürfte.

Um dieses Problem zu lösen, müssen sehr viele Wandler der verschiedenen Kategorien verglichen werden, die dann durch eine Mittelung auf klangliche Gemeinsamkeiten der beiden Wandlergruppen schließen lassen. Zum Zeitpunkt unserer Tests waren lediglich zwei 96 kHz-Wandler funktionsbereit. Uns standen für die "Mittelung" also nur jeweils zwei Wandler je Abtastfrequenz zur Verfügung.

Diese ausgiebigen Hörvergleiche jeweils eines Wandlers mit dem analogen Referenzsignal stellten unseren ersten Hörtest dar. Mit Hilfe der Ergebnisse des ersten Versuchs konnten wir feststellen, wie stark die einzelnen Wandler von der analogen Referenz abweichen. Wir erhielten ein Maß für die Streuung der Klangeigenschaften um den Fixpunkt des analogen Vorbilds.

In einem zweiten Versuch wollten wir dann gezielt den Einfluss bestimmen, der nur durch die unterschiedliche Abtastfrequenz zustande kommt. Theoretisch beinhaltet eine höhere Samplingrate nur ein breiteres Übertragungsspektrum. Demnach müßte man klangliche Eigenschaften verschiedener Samplingrates durch eine gezielte Bandbegrenzung das Audiomaterials simulieren können, indem man beispielsweise ein mit 96 kHz gesampletes Signal, welches ein Nutzspektrum bis 48 kHz aufweist bei 24 kHz begrenzt. Dies entspricht der Bandbreite eines mit 48 kHz gesampleten Signals. Hierbei steht man natürlich vor dem Problem, ein möglichst nebenwirkungsfreies Begrenzungsfilter einzusetzen. Man erhält aber den bedeutenden Vorteil, die Signale mit ein und demselben Wandler abspielen zu können. Die Filterwirkung des Audiocubes der Firma Spectral Design mittels Doublerating (Heruntersamplen eines 96 kHz Signals auf 48 kHz und wieder Hochsamplen auf 96 kHz) hat beeindruckend gute Werte, so dass wir uns leicht für dieses Filter zur Bandbegrenzung entscheiden konnten.

Aus den Ergebnissen des ersten und des zweiten Versuchs konnten wir abschätzen, wie verfälschend Wandler allgemein im Vergleich zur analogen Referenz sind und wieviel davon auf die verschiedenen Abtastraten zurückzuführen ist.


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