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Manchmal staunt der Ingenieur beim Lesen von Testberichten; oder vielleicht packt ihn eine gewisse Wehmut beim Lesen klarer Urteile zu einer Materie, die - wie er nur zu gut weiß - eher unklar bleibt.

Versucht nun der gleiche Ingenieur, als hoffentlich technisch Vorbelasteter, über hörbare Unterschiede zwischen CD-Spielern zu schreiben, so merkt er gar schnell, wieviel zu diesem Thema noch unsicher, wieviel noch Vermutung ist. Kein Wunder - dieser Beitrag wird klarzumachen versuchen, wie exotisch ein CD-Spieler gegenüber seinen Audiokollegen ist.

Also zuerst Vorsicht; der Beitrag soll technischen Inhalt haben; keine Rede von satten Bässen, von herrlich klar ziselierten Gitarrenläufen.

Mit anderen Worten: keine Rede davon, daß ein bestimmter Effekt (und es werden viele zu erwähnen sein) „hörbar" ist. Höchstens die Behauptung, daß (wenn überhaupt) ein klar erkennbarer (wenn auch vielleicht überraschender) kausaler Zusammenhang zwischen dem betreffenden Effekt und technisch meßbaren Eigenschaften des Tonsignals bestehen kann, wenn man nicht entsprechend dimensioniert und konstruiert hat.

Vorsicht auch bei der Größenordnung der Effekte, die restlos alle höchstens im Mikroskopischen (sagen wir: im sehr Subtilen) liegen; die fast ausnahmslos sehr gute klangliche Beurteilung der allermeisten CD-Spieler beweist ja, daß auch unterschiedlichste technische Lösungen zu einem guten Endergebnis führen.

Vorsicht auch (dies ist aber zum Glück nicht Thema dieses Beitrags) beim Vergleich der CD mit der analogen LP: Die zwei Medien haben ganz andere Frequenzgänge (was läßt sich alles beim Schneiden einer Analogplatte einstellen...), ganz andere Übersprechwerte zwischen den beiden Kanälen, ganz andere Dynamikwerte, und ihre Masters werden nach ganz anderen Gesichtspunkten gefertigt. Würde die CD gleich klingen wie die LP, vom Rauschabstand her, wäre dies ein unerklärliches Wunder.

Bei der Betrachtung technischer Lösungen, die (unter Umständen; bei sehr gut geübten Hörern; auch dann nur schwach) einen Klangunterschied zur Folge haben können, werden wir - wie beim letzten Beitrag - einen Mechanismus außer acht lassen: das Versagen der Fehlerkorrektur, beziehungsweise das Eintreffen von Concealment (zu gut Deutsch Austastung oder Interpolation). Spricht die Interpolation häufig an, so ist etwas im System (Platte oder Spieler) defekt.

Das häufige Concealment ist keine klangliche Verfärbung, sondern der Versuch, ein kaputtes Signal als präsentabel zu schminken; man kann es vergleichen mit dem Abspielen einer LP mit extrem hohem Oberflächengeräusch - sicher kein geeignetes Objekt fürs Prüfen eines Plattenspielers. Das gelegentliche Concealment ist der gelungene Versuch, einen lokalen Defekt der Platte fast unhörbar zu machen (etwa wie beim Abspielen einer verkratzten LP); unterschiedliche Fähigkeiten beim Bewältigen dieser lokalen Defekte haben nicht direkt mit Klangeigenschaften zu tun. Wir werden der Einfachheit halber annehmen, daß es im wesentlichen keine wirklich unkorrigierbaren Fehler gibt.

Ein letztes Wort zu hörbaren (oder gar „gehörten") Unterschieden. Es gibt tolle Aussagen von Menschen mit stupend gutem Gehör (die gibt es; das eigene Gehör wird aber selten unterschätzt; mit der Intelligenz soll's nicht anders sein) und von extrem subtilen, jedoch ganz eindeutig hörbaren Effekten. Hörtests aber bleiben schwer reproduzierbar, und Aussagen über Hörerlebnisse erst recht: War es mit Kopfhörern? Oder mit welchen Lautsprechern? Wie genau stimmten die Pegel? Lassen sich die Ergebnisse bei der gleichen Versuchsperson wiederholen? Lohnt sich der Aufwand für derart kleine Unterschiede überhaupt?

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• Gesagt wird, daß man den Unterschied hört zwischen CD-Spielern mit einem Digi-tal/Analog-Wandler im Zeit-multiplex für die beiden Kanäle, und solchen mit einem DA-Wandler pro Kanal. Gesagt wird auch, daß ein Wandler genügt, wenn man zwei Sample-and-Hold-Schaltungen verwendet.
• Gesagt wird, daß man dank der Verwendung „professioneller" Bauelemente (Kondensatoren, Widerstände, Operationsverstärker, hoffentlich nicht bald Elektronenröhren) deutlich mehr aus der CD herausholen kann.
• Gesagt wird auch, daß CD-Stabilisatoren (eingebaut, auf die CD gelegt, auf sie geklebt...) den Klang verbessern.
• Gesagt wird, daß eine bessere Anpassung des Ausgangskabels auch hörbar besser klingt. Und daß externe und sogar interne Kabel höchster Qualität den Klang positiv beeinflussen.
• Die Verwendung optischer Verbindungen für digitale Signale soll auch klanglich von Vorteil sein.
• Gesagt wird, daß raffinierte Tracking-Elektronik nicht nur den Laser-Strahl auf der Rille führt (dafür ist die Elektronik auch da), sondern auch erhöhten Klanggenuß möglich macht.
• Gesagt wird, daß die Speisung eines CD-Spielers mit Batterie (statt ab Netz) einen besseren Klang produzieren kann. Und sogar, daß es den Klang ein wenig verschlechtern kann, wenn man die digitale Audioschnittstelle benutzt.
• Gesagt wird kaum etwas über den Eigenlärm der Spieler und sein Frequenzspektrum, aber dieser Lärm existiert trotzdem.

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Einige der obigen Effekte sind in keiner Weise CD-spezifisch: Der Wandlerbetrieb beispielsweise ist entweder immer hörbar (auch wenn die Signale nicht aus einer CD kommen, sondern aus einem AD-Wandler) oder eben nicht. Gute bzw. schlechte Bauelemente bleiben gut oder schlecht außerhalb eines CD-Spielers. Kabel, die die Klangwelt verbessern, werden dies auch ohne CD-Spieler tun. Da lassen sich einfache Antworten, oder zumindest wohldefinierte Fragezeichen, finden. Andere Effekte sind „CD-spezifisch": sie haben scheinbar mehr mit Magie als mit Kausalität zu tun und hängen direkt mit dem CD-Spieler zusammen. Ihre Rückführung auf die Physik ist um so reizvoller.

Betrachten wir als nächstes ein „Modell" eines CD-Spielers, das eine gewisse Allgemeingültigkeit haben soll.

Der Strahl des Laser-Pickups wird in zwei Richtungen der Plattenoberfläche angepaßt: senkrecht, entsprechend der Höhe, zur Kompensation des Höhenschlags, und seitlich, für die eigentliche Rillen-nachführung, d.h. zur Kompensation der Exzentrizität. Die zwei Anpassungen werden mechanisch ausgeführt; es müssen Massen bewegt werden. Als Ergebnis besteht ein optisches Signal, das als fehlerfrei (vom Fall seltener grober Defekte abgesehen) angenommen wird, so daß Restfehler nach der Korrektur mit Sicherheit ausgeschlossen sind.

Aus dem wiedergewonnenen Datensignal wird die momentane Drehgeschwindigkeit der Platte gelesen und mit einer Quartzfrequenz verglichen; Abweichungen führen zu digitalen Korrektursignalen am Motor des Plattentellers derart, daß die mittlere Geschwindigkeit konstant richtig bleibt.

Nach Dekodierung und Fehlerkorrektur wird das digitale Audiosignal in ein analoges umgewandelt; es erscheint am analogen Audioausgang. Ein im wesentlichen digitaler Steuer- und Bedienungsteil verbindet den Anwender mit der Elektronik.

Aus dem Netz bzw. aus einer Batterie, in beiden Fällen aber über eine Spannungsversorgung, werden die einzelnen Fuktionsblöcke des CD-Spielers mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt; bei früheren Modellen waren noch zahlreiche verschiedene Spannungen notwendig. In der Regel haben die einzelnen Funktionsblöcke gemeinsame Speiseleitungen; beispielsweise kann aus einer gemeinsamen +5Volt Leitung Strom für die mechanischen Antriebe (Pickup, Motor) und für die digitalen Schaltungen bezogen werden; meistens ist die Erdschiene für „analoge", „digitale" und „mechanische" Teile des CD-Spielers gemeinsam.

Natürlich läßt sich das Modell weiter ausbauen: die Wärmeverhältnisse, die elektrische Einstrahlung (Störungen durch Fremdgeräte und -felder) und Abstrahlung (Störungen anderer Geräte), die mechanische Einstrahlung (Schlaganfälligkeit, Festigkeit gegen Vibrationen) und Ausstrahlung (Lärmentwicklung) lassen sich alle darstellen und abschätzen.

Der CD-Spieler besteht aus drei Blöcken: Laser mit Servos (links), Digitalsignalverarbeitung (rechts] und NF-Teil einschließlich Wandler. Dazu kommt als Wichtigstes die Stromversorgung eines jeden Blocks. Deren Rückleitung bildet eine Masse, dort treffen sich

• a) von den Servos niederfrequente Regelströme,
• b) vom NF-Teil Überlagerungen mit Tonfrequenz,
• c) vom Digitalteil sehr hochfrequente Stromkomponenten.

Da die Masseleitung aber auch in direktem Bezug zur Musiksignalleitung steht, wirkt sich das Zusammentreffen aller Störkomponenten auf den Klang aus.

Ein solches theoretisches Modell kann relativ abstrakt erscheinen. Seine Nützlichkeit liegt darin, daß es einen Leitfaden bei der Suche nach Erklärungen liefert. Effekte aber, die innerhalb eines realistisch komplizierten Modells noch keine Erklärung erhalten, existieren voraussichtlich nicht in der vermuteten Form, oder aber (sofort klar durch Blindtests erhärtet) liefern sie wertvolle Hinweise darauf, daß das Modell - und damit unser Verständnis - unvollständig ist.

Ein solcher Hinweis soll dem objektiven Techniker willkommen sein. Der Beweis hingegen, daß goldene Ohren reproduzierbar etwas hören können, das außerhalb guter technischer Modelle liegt, gelingt natürlich nicht jedem. Andererseits ist bereits das obige Modell komplex genug, um interessante und zuerst unerwartete Möglichkeiten der Querbeinflussung zu liefern.

Eine Übersicht der Signaltypen innerhalb eines CD-Spielers soll illustrieren, wie komplex die neuen Geräte gegenüber der bisherigen Audiotechnik sind. Ein CD-Spieler arbeitet mit einer Taktversorgung von üblicherweise einigen Megahertz (17 MHz ist ein häufiger Wert), woraus einzelne niederfrequentere Taktsignale abgeleitet werden. Der Mikroprozessor zur Steuerung des Geräts ist meistens um einiges langsamer, möglicherweise mit einer eigenen, asynchronen Taktversorgung. Das Datensignal ab Platte ist im Frequenzband von fast DC (Gleichspannung) bis ca. 2 MHz. Das digitale Audiosignal hat 44,1 kHz Abtastrate, das analoge 20 kHz Bandbreite. Regelsignale an die Mechanik reagieren auf Höhenschlag, Exzentrizität und Schwankungen der Drehgeschwindigkeit, in einem beschränkten Frequenzumfang von einigen Hertz.

Innerhalb eines CD-Spielers trifft man also auf erstaunlich viele Signalfrequenzen und auf einen von Fall zu Fall stark variierenden Strombedarf, und die Stromversorgung wird entsprechend von den einzelnen Funktionsblöcken unterschiedlich beansprucht: Die schnelle und komplexe digitale Elektronik braucht viel Strom bis zu sehr hohen Frequenzen; die Mechanik braucht auch viel Strom bei sehr niedrigen Frequenzen; beide Teile sind gegen Störungen so gut wie immun. Die analoge Audioelektronik hingegen steht mitten in diesem elektronischen Dschungel, und sie ist störanfällig. Im Vergleich dazu sind bisherige Geräte wie Verstärker, Tuner, Tonbandgerät und Plattenspieler doch relativ einfach.

Anhand dieses Modells werden wir nun überprüfen, ob einige der vorhin erwähnten Effekte vielleicht erklärlich sind, und ob man sie - sofern es sie aufgrund einer knappen Dimensionierung geben soll - durch entsprechende Dimensionierung auch eliminieren kann.

Zuerst einige „Effekte", die nicht CD-spezifisch sind. Arbeitet nur ein DA-Wandler im Zeitmultiplex für zwei Kanäle, so wird ein Kanal gegenüber dem anderen um ca. 11 Mikrosekunden verzögert, was ca. 4 Millimeter Luftweg für Schallwellen entspricht. Einige Menschen scheinen so etwas reproduzierbar zu hören; die Empfindlichkeit des Ohres auf Zeitversatz zwischen Kanälen ist nicht gut erforscht, man nimmt aber an, daß 11 Mikrosekunden für die allermeisten Hörer ganz und gar unbedenklich sind. Die Abhilfe ist einfach: zwei Wandler, bezei-hungsweise nur einer, gefolgt von einem analogen Speicher („Sample-and-Hold").

Bei der Qualität der Bauelemente ist man hingegen ein wenig ratlos. Schlechte Bauelemente gibt es bekanntlich (Widerstandstypen, die mehr rauschen als andere; Kondensatoren, die verzerren; etc.). Diese Effekte lassen sich aber messen. Ob Bauelemente ohne meßbaren Unterschied „besser klingen" können? Es ist noch kein Urteil möglich, es läßt sich aber vermuten, daß die Verwendung „edler" Bauelemente normalerweise von anderen Maßnahmen begleitet wird, die die Klangqualität ebenfalls beeinflussen können.

Und wie steht es mit den berühmten Kabeln? Heute läßt sich noch nichts messen; kein physikalisches Modell erlaubt vorauszusagen, daß Kabel, die nur schwache Ströme führen, im Audioband unterschiedlich klingen sollen. Und gäbe es einen hörbaren Unterschied, so wäre er wohl auch detektierbar und meßbar. Vielleicht hat man noch nicht das richtige Kabelmodell gefunden und die richtigen Messungen gemacht; vielleicht klingen 10 Zentimeter Audiokabel immer gleich, egal wie groß die Kupferkristalle ausschauen.

Stabilisatorplatten, Klemmvorrichtungen und Dämpfungsfolien gehören bereits zu den sehr CD-spezifischen Effekten. Nun - allen gemeinsam ist die Vorstellung, die Platte würde sich durch sie mechanisch besser benehmen (mehr Masse und daher regelmäßigere Bewegungen; weniger Resonanzen). Solange die Rillennachführung und die digitale Kompensation der Geschwindigkeitsschwankungen einwandfrei funktionieren, soll dies jedoch keinen Einfluß auf den Klang haben. Eine hart arbeitende Mechanik aber (bei nicht stabilisierten Platten ist dies eher möglich) wird mehr niederfrequenten Strom benötigen. Ist die Stromversorgung entsprechend dimensioniert und die Auslegung der Strompfade sorgfältig, so ist tatsächlich keine Klangbeeinflussung denkbar. Die Stromversorgung kann aber typischerweise eher knapp dimensioniert sein. Im weiteren sind sehr niederfrequente Fremdsignale oder Amplitudenschwankungen praktisch nicht meßbar, es sei denn, man suche sie gezielt zu ermitteln.

Dies erklärt vielleicht auch, warum Batteriebetrieb einen leichten Einfluß auf bestimmte CD-Geräte haben könnte: Dadurch wird ein unter Umständen knapp bemessener Transformator oder Spannungswandler vermieden; dadurch wird also auch ein Weg eliminiert, worüber mögliche Störkomponenten aus Digitalelektronik oder Mechanik sich dem analogen Tonsignal überlagern könnten.

Optische Verbindungen zwischen der digitalen Elektronik und den Wandlern werden als eine Technik angepriesen, die eine Klangverbesserung erlaubt, da die zu wandelnden Signale frei sind von Störungen und die analogen Signale frei sind von sehr hochfrequenten Störungen. Das ist technisch durchaus überzeugend; jede Entkopplung zwischen den analogen Signalen und der digitalen Umgebung mit ihren unregelmäßigen, hochfrequenten Strömen ist willkommen. Natürlich kann man anstelle der teuren optischen Übertragung die (auch teure) elektronische Sorgfalt walten lassen; optische Verbindungen sind eine Lösung, aber bei weitem nicht die einzige.

Ob raffinierte Servosysteme hingegen zur Klangqualität beitragen können, erscheint zweifelhaft. Zwar dienen sie der robusten, störfreien Entnahme des Datensignals auch bei groben Defekten wie Preßfehlern, Staubteilchen und Kratzern. Dadurch wird ein gutes Tonsignal auch dann reproduziert, wenn einfachere Systeme bereits mangels Daten zum Concealment greifen müßten. Dies verschiebt ein wenig die Grenze, an welcher eine Klangbeurteilung sinnlos wird, ändert aber am Klang des CD-Spielers unter normalen Betriebsbedingungen nichts.

Betrachtet man den CD-Spieler als ein ganzes, zusammenhängendes System, so entdeckt man unerwartete, jedoch durchaus logische Möglichkeiten zur Querbeeinflussung zwischen Dingen, die scheinbar ohne Zusammenhang zueinander stehen. Einige Mythen oder Fakten der Audiotechnik für Puristen hingegen - diejenigen Effekte, die bezeichnenderweise nichts mit der CD-Technik als solcher zu tun haben - bleiben nach wie vor unerklärt.

Weiteres Fazit aber auch: Die CD-Technik entwickelt sich. CD-Chips brauchen immer weniger Leistung und verlangen auch nicht mehr so exotische Speisespannungen, wie dies bei der ersten Generation noch der Fall war. Effekte, die vielleicht ganz am Anfang der CD-Ära noch zu finden waren, sind vielleicht inzwischen im Stillen erkannt und beseitigt worden. Das Thema bleibt ein wenig esoterisch, und ein wenig ungreifbar.

Ziemlich alles Technische läßt sich messen, vorausgesetzt, man weiß, wonach gesucht wird. Bei den oben genannten CD-Effekten ist eine Messung aber schwer (muß man alles nochmals messen, mit CDs mit wohldefiniertem Höhenschlag und Exzentrizität?... etc.); dabei weiß man immer noch nicht, ob die Effekte hörbar sind. In den meisten Fällen ist es sinnvoller, auf Hörtests zu vertrauen, während die Ingenieure sich den Kopfzerbrechen.

Auch ist es leider möglich, Meßgeräte irrezuführen. Schwache Signale bei sehr tiefen Frequenzen werden von den Meßgeräten unterdrückt, tieffrequente schwache Pegelschwankungen ignoriert. Jeder Digitalaudio-Ingenieur kann Signale künstlich erzeugen, die beispielsweise 60 dB Klirrfaktor haben, jedoch mit 90 dB gemessen werden; darüber, ob solche Signale hörbar anders sind als perfekte Sinussignale, kann man streiten; sie beweisen auch nicht, daß etwas an CD-Geräten nicht stimmt - lediglich, daß Meßgeräte nicht perfekt sind.

Schließlich kann man am falschen Objekt messen, bzw. vor lauter guter Messung einfach Dinge übersehen. Berühmtes Beispiel: Lautsprecher mit einem Kilometer Abstand zwischen Tief- und Hochtöner, bei entsprechend kompensierten Pegeln (solche Boxen sind nicht handelsüblich). Die Messung zeigt natürlich einen flachen Amplitudengang bei linearer Phase. Bei eingeschwungenen Sinussignalen merkt man gar nichts. Hoch- und Tieffrequenzen erreichen den Zuhörer ca. 3 Sekunden nacheinander. Das Beispiel ist zwar geradezu grotesk, darf uns aber ruhig zum Denken anregen.

Und Musik ist nicht Sinus. Was man messen könnte (bei einem sehr großen, unrealistischen, unverhältnismäßigen Aufwand wohl) ist nicht gleichbedeutend dem, was man vielleicht hört. Das bedeutet also, daß es kein objektives Kriterium für technische Vergleiche zwischen CD-Spielern gibt, abgesehen von den heutigen Messungen mit ihrem beschränkten Charakter. Die zu diesem fragwürdigen Unternehmen notwendige Meßtechnik müßte zuerst erfunden werden.

Besser ist es, auf subjektive Beurteilung zu vertrauen, jede pauschale Erklärung bei derart nuancierten Unterschieden mit Skepsis zu genießen und Geräte zu wählen, die von fachlich kompetenten, etablierten Firmen kommen; sie kannten schon HiFi, als es noch keine Bits gab. Sie wissen, daß ein Audiogerät immer ein heikler Kompromiß ist zwischen Preis, Bedienung, Klangqualität, Reserven, Robustheit, Servicefreundlichkeit und so weiter und so fort. Mit Erfahrung löst man diese Aufgabe besser.

Roger Lagadec (1988)

In der nächsten Folge: Die selbstgebaute Spitzenklasse-Box. Kursproramm 1 : Verzerrungen, Fertigungsqualität, Nachbausicherheit, Kosten.