Zeitbasisabweichung bei digitalen Systemen
Im Zusammenhang mit digitalen Audioschnittstellen hört man immer wieder den Begriff Jitter. Die Digital-I/O-Karte Prodif 32 wird zum Beispiel mit einem Extreme Low Jitter Design von weniger als 4 ns beworben. Aber was sagt das überhaupt aus? Definition Aufgrund der Entstehung lassen sich verschiedene Ausprägungen des Jitter feststellen. Durch PLL-Regelkreise verursachte Zeitbasisabweichungen sind um die Soll-Abtastfrequenz statistisch gleich verteilt. In einem AES/EBU-Signal, welches neben den Clock-Daten auch noch Subcode-Informationen enthält, kann Jitter aufgrund der Art der Speicherung im Datenwort auch programmabhängig auftreten. Fehlanpassungen verursachen hingegen zufällige Abweichungen. Wie klingt Jitter? Diese Verzerrungen im Analogsignal treten in der gleichen zeitlichen Verteilung auf wie die Abweichungen von der Zeitbasis im Digitalsignal. Daher erzeugt programmabhängiges Jittern eine Art Intermodulationsverzerrung und zufälliges Jittern ein weißes Rauschen bei der Wiedergabe. Gleichverteiltes Jittern ist hingegen so gut wie nicht wahrnehmbar. Überhaupt sind die Auswirkungen eher gering und nur auf guten Abhöranlagen wahrnehmbar, aber eben durchaus vorhanden. Schwarze Magie Jedes Gerät, das von einem digitalen Signal durchlaufen wird, fügt weitere Abweichungen hinzu. Daher ist Jitter kumulativ, es wird also mit jedem weiteren Glied in einer digitalen Kette stärker. Stellt Euch vor, Euer Signal gelangt vom Digitalausgang Eures Samplers in ein digitales Mischpult, durchläuft über einen digitalen Aux-Weg ein Effektgerät und gelangt dann zum 4-Kopf-DAT-Recorder, über dessen digitale Hinterbandkontrolle Du das Signal schließlich abhörst. Wie dieses Signal klingt, ist abhängig vom Zusammenwirken aller im Übertragungsweg vorhandenen PLLs und deren Fähigkeit, Jitter zu unterdrücken. Nach einer so langen Kette sind die Auswirkungen aber in der Regel hörbar. Und nun kommt das Unglaubliche: Wenn Du Dir danach die Aufnahme anhörst, sind die durch Jitter verursachten Verzerrungen, die Du im Monitorweg während der Aufnahme deutlich gehört hast, plötzlich spurlos verschwunden! Die Begründung ist leicht nachvollziehbar: Wie wir gesehen haben, wurden die übertragenen Daten ja nicht verändert, in der aufgezeichneten Information kommt Jitter nicht vor. Beim Abspielen des Bandes ist nun nicht mehr die lange Kette von PLLs aktiv, sondern nur noch ein einziger Clock-Generator im DAT-Recorder, der keine so stark hörbaren Verzerrungen mehr erzeugt. An verschiedenen Orten Innerhalb eines Computerprogrammes kannst Du Dein Signal ähnlich wie im oben genannten Beispiel ebenfalls durch Mischpulte und Effekt-PlugIns routen. Im Gegensatz zu den Hardware-Pendants ergeben sich hier jedoch überhaupt keine Probleme durch Jitter, da der gesamte Computer von einem einzigen Clocksignal gesteuert wird und alle intern ablaufenden Berechnungen nacheinander Samplewort für Samplewort abgearbeitet werden. Die einzelnen Effekte müssen hier nämlich nicht einem schwankenden Eingangssignal folgen und an Ihrem Ausgang eine neue Sample Rate erzeugen. Trotzdem sind gerade Computer für Jitterprobleme bekannt. Die Ursache liegt hier in den Digital-I/O-Karten, denn es ist sehr schwer, ein Digitalinterface im Rechner mit einem sauberen Clocksignal zu speisen. Störungen der Masseverbindungen und der Spannungsversorgung auf der einen Seite, Einstreuungen durch andere Clock-Oszillatoren des Motherboards auf der anderen Seite können nur mit großem Schaltungsaufwand von der Digitalkarte ferngehalten werden. Daher kann man bei der Einstellung von DSP-Effekten leicht beeinflußt werden und die Qualität für zu schlecht halten, obwohl in Wirklichkeit das abgehörte Signal nur durch Jitter beeinflußt wird und eine mit dem gleichen System gebrannte CD-R später einwandfrei klingt. Wer Audiodaten vom DAT-Band auf eine CD-R überträgt, hat vielleicht ebenfalls schon einmal den Eindruck gehabt, daß die CD-R hinterher besser klingt. Das ist keine Einbildung, sondern tatsächlich oft der Fall. Der Grund besteht darin, daß die Wiedergabe eines CD-Players viel gleichmäßiger erfolgt als die eines DAT-Recorders. Und selbst auf verschiedene Art und Weise hergestellte CDs können unterschiedlich klingen. Zwar werden die Daten der CD im Player zunächst in einen FIFO (First In First Out) eingelesen und aus diesem dann abgespielt, aber beispielsweise über die Spannungsversorgung können geringe Anteile von Ungleichmäßigkeiten des Eingangssignales auf den Ausgang übertragen werden, und das menschliche Ohr reagiert sehr sensibel auf Verzerrungen. So klingen CDs, die auf Stand-Alone-Recordern aufgenommen wurden, aufgrund der Anbindung des Recorders über AES/EBU theoretisch schlechter als die gleichen Aufnahmen über einen SCSI-CD-Brenner am Computer, denn auch ein noch so guter PLL im AES/EBU-Eingang ist nicht so gut wie ein fester Quarzoszillator. Inwieweit die Unterschiede dann tatsächlich hörbar sind, hängt von der Qualität der Geräte ab. Weil bei der Reduzierung von Jitter so viele Punkte zu berücksichtigen sind und selbst FIFO-Puffer nicht sämtliche Probleme beseitigen, arbeiten die derzeit besten Masteringsysteme mit RAM-Speicher. In diesen wird der komplette Datenträger überspielt, danach kann das Quell-Laufwerk abgeschaltet werden. Die unbeeinflußten Datenworte werden dann mit einem extrem stabilen Clocksignal ausgelesen. Da bei diesem Abspielvorgang der Einfluß des ursprünglichen Datenträgers komplett entfällt, sind tatsächlich alle Wechselwirkungen ausgeschlossen und das Resultat ist nur von der Stabilität der Clock abhängig. Zusammenfassung |