Signalverarbeitung; Upsampling; Filterung - AVM EVOLUTION SD 3.2 Bedienungsanleitung

8.2.1 Signalverarbeitung

Ihr AVM-Gerät ist mit einer Upsampling-Elektronik und hochpräzisen Wandlern ausgestattet, deren
Wirkungsweise nachfolgend erläutert wird. Sollten Sie technisch nicht sonderlich interessiert sein,
können Sie die nachfolgende Seite getrost überspringen und mit dem SD 3.2 / 5.2 einfach Musik hören.
Sie werden Ihre Musiksammlung neu entdecken! Genau das möchten wir auch bezwecken, denn
Upsampling-Technik ist bei allen Geräten von AVM kein Modegag oder eine philosophische Kuriosität,
sondern bietet hör- und messbare Vorteile.

8.2.2 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 die auf der CD
gespeicherten Informationen bei der Digital-/ Analogwandlung nicht vollständig aus. Dies hat mehrere
Gründe: Systembedingt entsteht bei der Rückwandlung von Digitalinformation Quantisierungsrauschen.
Das 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. einem Analogsignal wird 44100-mal pro
Sekunde sein digitales Pendant mit einer Auflösung von max. 65536 Stufen zugeordnet. Wenn das Signal
zwischen diesen Stufen liegt, muss sich der A/D-Wandler für den jeweils nächst liegenden (aber nicht
exakt zutreffenden) Digitalwert entscheiden.
Die entstehenden Ungenauigkeiten sind statistisch verteilt und äußern sich bei der Rückwandlung als
gleichmäßig über die Bandbreite von Null bis zur Samplingfrequenz verteiltes Rauschen. Dieses
Rauschen begrenzt die Dynamik nach unten und verschleiert auf der CD enthaltene Feininformation. Der
SD 3.2 / 5.2 rechnet das Digitalsignal vor der Rückwandlung auf eine höhere Abtastfrequenz um (192
kHz/24 Bit). Dadurch 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 davon liegt wegen der hohen Samplingfrequenz außerhalb des Audio-
Frequenzbandes und kann relativ einfach weggefiltert werden. Der Teil der Information, der vorher vom
Rauschen verdeckt wurde, wird so hörbar gemacht. Durch die gleichzeitige Erhöhung der Wortbreite auf
24 Bit sind genauere Zwischenwerte möglich, das Quantisierungsrauschen des D/A-Wandlers wird so
nochmals deutlich reduziert.

8.2.3 Filterung

Das NF-Signal muss 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 96 kHz Aliasing-
Komponenten erst ab einer Frequenz von 48 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
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