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Wettstreit
der Systeme -
eine vorläufige Zusammenfassung |
PCM im Vergleich
Teil III |
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Rauschen und Verzerrungen
können durchaus auch bei PCM-Geräten auftreten. Unsere
ausführlichen Messungen aus den vorangegangenen Testreihen
zeigen dies. Lohnt es sich denn nun trotzdem, auf PCM umzusteigen?
Wird das gute alte Spulentonbandgerät nun zum alten Eisen
gehören? Nach den beiden ersten Folgen möchte ich
eine nach Einzelkriterien gegliederte, vorläufige Antwort
geben. Dabei verweise ich auch auf das in diesem Heft weitergeführte
Digital-ABC, in dem wichtige, bisher schon erörterte Begriffe
und weitere neue Stichworte erklärt werden. |
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Sicher erinnern Sie sich noch: Fünf PCM-Prozessoren
standen auf unserem Prüfstand, dazu ein Vertreter der analogen
Spezies, nämlich die bei HiFi-Tonbandamateuren weitverbreitete
Revox A 77, Zweispur, 19 cm/s, allerdings mit Dolby B.
Modernere Konstruktionen sind sicherlich vorstellbar, jedoch
gibt es wenig, was heute wirklich deutlich über diese Maschine
herausragt. Statt des von uns verwendeten Bandes Revox 601 gibt
es allerdings mittlerweile Besseres (z. B. Revox 631 oder sogar
CrO2-Band bzw. EE-Band). Die von uns ermittelten Daten stellen
also nicht das Nonplusultra heutiger HiFi-Analogtechnik dar.
Die Digital-Konkurrenten waren Hitachis V-300E - ein komplettes
PCM-Aufzeichnungsgerät, basierend auf VHS-Cassetten nach
NTSC-Fernsehnorm -, der schon lange und ausgiebig von uns verwendete
Prozessor Sharp RX-1 sowie eine seltene PAL-Version des Sanyo
Plus-10. Während diese drei Geräte aus Erprobungsserien
stammten bzw. Prototypen waren, wurden auch zwei (allerdings
oft mit langen Warteschlangen) im Handel erhältliche Geräte
getestet, und zwar der Sanyo Plus-5 und der Sony PCM F-1. Letzterer
ist umschaltbar auf die verfeinerte Quantisierung von 16 bit
bei erhöhter Anforderung (allerdings bei verminderter Zuverlässigkeit).
Eine Besonderheit wiesen auch die beiden Geräte von Sanyo
und der Hitachi-Recorder auf; bei ihnen war für Aufnahmen
mit unüblich starkem Hochtonanteil die Emphasis abschaltbar.
Im folgenden wird immer die übliche HiFi-Betriebsart bewertet
- also: eingeschaltete Emphasis bei PCM und eingeschaltete Dolby-B-Rauschverminderung
beim Spulentonbandgerät.
a. k. |
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Vergleich
magnetischer Speicher |
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ANALOG |
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DIGITAL |
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Umspulen, Cueing |
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Editieren |
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Azimut1, Wiedergabe |
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Azimut1, Gesamt |
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Verzerrungen |
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Dynamikumfang |
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Modulationsrauschen |
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Höhendynamik |
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Löschdämpfung, Kopiereffekt |
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Bandaustauschbarkeit2 |
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Kopien |
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Bandkosten |
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Gerätekosten |
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• bedeutet: fast immer eingehalten
+ bedeutet: nur unter günstigen Bedingungen |
1 entsprechend Phasendifferenz links
zu rechts 2 Analog: CC oder 2/4 Spur,
NAB/IEC, NR-Systeme; digital: Beta/VHS, PAL/NTSC |
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In dieser Tabelle
sind unsere Erfahrungen für unterschiedliche Geräte
zusammengetragen. Die verschiedenen Werte geben die Bandbreite
der Daten an. Bei Analog gelten die Werte für ein mittleres
Cassetten-Tonbandgerät mit gutem Band der Klasse II (Cr)
bis zu einem halbprofessionellen HiFi-Spulen-Gerät mit
19 cm/s und Dolby-B oder 38 cm/s. Bei Digital sind die Erfahrungen
mit den verschiedenen PCM-Prozessoren und verschiedenen Video-Recordern
zusammengetragen. In beiden Fällen sind natürlich
sehr viel schlechtere Daten möglich, aber dann liegen grobe
Fehler beim Gerät oder bei der Bedienung bzw. Anwendung
vor. Die Tendenz geht also sicherlich zu Digital, aber (z. Z.)
ist die Entscheidung keinesfalls so eindeutig, wie es viele
glauben machen. a. k. |
Resümee
in Stichworten
Gleichlaufschwankungen
Bei PCM-Geräten können keine schnellverlaufenden
Gleichlaufschwankungen auftreten. Möglich sind jedoch
bei einfach konstruierten Videorecordern geringe langsame
Schwankungen unter 1 Hz, die aber gehörmäßig
nicht stören und auch vom üblichen Gleichlaufwert
nicht erfaßt werden. Beim Analoggerät sind die
Gleichlaufwerte zwar um mehr als eine Größenordnung
schlechter, fallen aber trotzdem nur geübten Hörern
bei extrem kritischen Signalen auf. Problematisch wird es
bei mehrfachem Kopieren, hier werden Fehler der Analogtechnik
hörbar. Kritisch sind weiterhin beim analogen Spulengerät
die sehr schnellen Gleichlaufschwankungen (als eine Art des
Modulationsrauschens); wenn auch nicht auffällig, so
bewirken sie doch einen gewissen "Klangbrei".
Geschwindigkeit, Tonhöhe
PCM-Aufzeichnungen können in der Einhaltung der Bandgeschwindigkeit
extrem genau sein. Dies ist davon abhängig, ob der Videorecorder
seine Bandgeschwindigkeit anhand eines Quarzes nachregelt.
Das ist nämlich durchaus nicht bei allen Videorecordern
der Fall. Wir haben auch schon bei PCM Tonhöhenfehler
von knapp 0,8% festgestellt. Gute Analoggeräte können
zuverlässig besser als ±0,35% sein.
Hochlaufzeit, Startzeit
Hier ist die PCM-Technik weit unterlegen. Versuchen Sie nie,
in eine Aufnahme hineinzustarten, Sie werden den Stückanfang
vermissen.
Umspulgeschwindigkeit
Diese kann für beide Aufzeichnungsarten ähnlich
sein. Allerdings kann man mit der Spulenmaschine eindeutig
besser rangieren (kurze Bandstrecken umspulen). In diesem
Punkt ist übrigens Betaformat deutlich dem VHS-Videoformat
überlegen. Auch das Rangieren bei VHS über den Bildsuchlauf
ist für Amateure nur ein Notbehelf. (Video 2000 wird
für PCM kaum verwendet).
Editing, Montage
Die bewährte Montage bei Analoggeräten durch Schneiden
und Kleben entfällt bei Videobändern. Ein Notbehelf
ist die Montage durch Überspielung auf ein zweites Gerät
(Digital Copy), doch auch dann erhält man keine nahtlosen
Übergänge.
Die mechanischen Eigenschaften sind insgesamt eher bei der
Analogtechnik günstiger, zumindest, was Eigenaufnahmen
betrifft. Unwesentliche Vorteile klanglicher Art stehen deutlichen
Bedienungsproblemen gegenüber. Beim Aufnehmen vorgefertigter
Musik (ab Schallplatte) spielt das jedoch kaum eine Rolle,
dann wiegen die Nachteile von PCM nicht so schwer.
Frequenzgang
Wie von analogen Geräten gewohnt, muß man hier
erst auf den Wiedergabefrequenzgang eingehen. Dieser muß
bei analogen Geräten immer einige Toleranz aufweisen,
weil die Bezugsbänder auch schon mit Fehlern behaftet
sind. So kann man im Hochtonbereich wohl kaum etwas Besseres
als ±2 dB garantieren. Im Baßbereich ist der
Frequenzgang wellig und fällt bei einigen Geräten
(jedoch kaum bei Revox) früh und deutlich ab. (Kritisch
wird dies sowieso bei der von japanischen Herstellern bevorzugten
Geschwindigkeit von 38 cm/s bei Zweispur.)
Nur wenige HiFi-Bandmaschinen kann man so gut auf die Bandsorte
einmessen wie eine Revox. Der Frequenzgang für Aufnahme
ist aber auch dann keineswegs linealgerade. Auch hier kann
man wohl kaum besser werden als ±2dB zwischen 30 Hz
und 18 kHz. Bei Sinustönen wird in einem bestimmten Pegelbereich
der Frequenzgang zusätzlich noch durch den Dolby-B-Kompander
verbogen, bei komplexen Spektren, wie bei Musik, tritt diese
Frequenzgangänderung aber kaum auf.
PCM-Geräte haben einen linealgeraden Frequenzgang (±0,5dB)
zu bieten. Insbesondere im Baßbereich sind sie eine
Offenbarung gegenüber sehr vielen Bandmaschinen. Im äußersten
Hochtonbereich (über 20 kHz) fällt der Frequenzgang
aber extrem steil ab. Man streitet sich darüber, wie
stark dieser Effekt hörbar ist. Vorteilhaft ist auch,
daß man bei PCM sichergehen kann: Überall auf der
Welt kann der richtige Wiedergabefrequenzgang erreicht werden,
da er rein elektrisch und damit berechenbar ist.
Allerdings kann es auch bei PMC einmal Ausreißer geben.
Wir benutzten einmal einen Prozessor, der es (durch einen
Fehler in dem überaus komplizierten Antialiasingfilter)
auf -7 dB bei 15 kHz brachte. Im Gegensatz zu Analoggeräten
konnte dieser Fehler nicht selbst bzw. in einer üblichen
Werkstatt durch bekannte Justagevorgänge behoben werden.
Erwähnt werden müssen auch die Azimutprobleme bei
Analoggeräten, die in der Praxis noch viele Schwierigkeiten
bereiten. Bei PCM ist der Hochtonfrequenzgang davon unbeeinflußt.
Die Stereoposition kann somit auch nicht durch Azimut- (das
sind auch Phasenschwankungen) verschwimmen (wie besonders
deutlich bei allen Cassettenrecordern). Insgesamt muß
man hier der PCM-Technik einen Superpluspunkt einräumen.
Verzerrungen
In HiFi-Stereophonie 1982 Nr. 9 wurde an Beispielen gezeigt,
daß der kubische Klirrgrad von Spulengeräten für
die Klangqualität gar nicht so entscheidend ist (es sei
denn zum Vergleich von Magnetbandgeräten untereinander).
Harte, plötzlich einsetzende Verzerrungen sind kritischer.
Auch müssen beim Vergleich unterschiedlicher Gerätearten
die Differenzverzerrungen beachtet werden (HiFi-Stereophonie
1982 Nr. 10). Die Verzerrungswerte zeigen, daß die analoge
Technik nun doch nicht so schlecht ist, wie manche sie hinstellen.
Manche PCM-Geräte können zumindest das Analoggerät
nicht klar distanzieren. Wichtig ist dabei, daß man
die auffälligen Verzerrungen höherer Ordnung ihrem
Einfluß entsprechend stark bewertet. Sehr gut konnte
der Sony PCM-F1 abschneiden, die Verzerrungswerte waren ausgezeichnet,
wenn auch die Revox bei mittleren Frequenzen und leiser Wiedergabe
(400 Hz, -30 dB) überlegen war. Die übrigen PCM-Prozessoren
zeigten noch Schwachstellen, dabei ist zu bemerken, daß
der Hitachi nur bei Bandaustausch kritische Ergebnisse zeigte,
bei Wiedergabe von Eigenaufnahmen waren die Werte gut.
Unter ungünstigen Bedingungen (ungeeigneter Recorder,
schlechtes Videoband) können die Verzerrungen deutlich
zunehmen. Das kann so extrem sein, daß eine Wiedergabe
unter Umständen in Heft 2/83 auch einfachsten Ansprüchen
nicht mehr genügt. Wir haben solche Erfahrungen unter
recht üblichen Bedingungen sowohl mit Sanyo Plus 5 als
auch Sony PCM-F1 gemacht. Wegen des äußerst umfangreichen
Sachverhaltes muß hier auf den Teil 2 unserer Untersuchung
in Heft 2/83 verwiesen werden.
Dynamikumfang
Hier gab es die besondere Überraschung des Tests. Die
Revox konnte keineswegs vom PCM-Testfeld distanziert werden
(wenn man einmal vom Spezialfall bei Sony mit 16 bit absieht).
Der Fremdspannungsabstand der Revox sieht zwar nicht überragend
aus, aber das ist das bekannte Restbrummproblem dieser alten
Maschine. Beim Meßwert des Geräuschspannungsabstandes
ist zu bemerken, daß das Rauschen von PCM-Geräten
bei gleichem Meßwert akustisch wesentlich stärker
stört. (Siehe Granulation Noise im Digital-ABC). Dieser
Effekt wurde im Testteil 2 gehörmäßig bestimmt
und meßtechnisch erfaßt. Bei diesem Test übertraf
das Analoggerät sogar die Sony PCM-F1 bei 16 bit. Es
zeigte sich, daß man beim Analoggerät 13 bis 22
dB mit der Musik tiefer an das Rauschen herangehen kann, ohne
daß es besonders stark stört.
Fazit: Dynamikmeßwerte darf man ohne gewisse Korrekturen
zu Ungunsten von PCM-Systemen nicht mit üblichen analogen
Geräten vergleichen. Weiterhin darf man bei PCM keinesfalls
zu niedrig aussteuern, weil die Verzerrungen zu kleinen Lautstärken
hin zunehmen. Mit PCM-Geräten darf man also auch bei
(gemessenem) größerem Dynamikumfang keinesfalls
sorgloser mit der Aussteuerung umgehen.
Zusätzliches Modulationsrauschen ist ein Problem bei
hohen Anforderungen an die Analogtechnik. In Teil 1 und 2
sieht man, wie z.B. Hochtonsignale durch Modulationsrauschen
tiefere Frequenzbereiche "einschmieren" (Bilder
1.5a und 1.6a). |
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Modulationsrauschen
bei 14-kHz-und 15-kHz-Nutzslgnalen |
Eine andere Art von speziellem Modulationsrauschen,
treffender als Rauschmodulation bezeichnet, ist das leichte
Aufschwellen des Grundrauschens bei lauter Wiedergabe durch
den Kompander. Dieses Rauschen wird zwar weitgehend durch die
Nutztöne verdeckt, aber ein Rest kann hörbar bleiben.
Beim Analoggerät tritt es durch den Dolby-B-Kompander auf,
bei PCM durch D/A- und A/D-Wandler mit kompandierter Kennlinie.
So nimmt bei der Dolby-Revox das Grundrauschen bei hoher Aussteuerung
um gut 8 dB zu, bei den Sanyo-Prozessoren (12+2 bit) sind es
theoretisch 12 dB, praktisch sind es weniger, weil die Geräte
von vornherein schon stark rauschen, die Zunahme erscheint daher
kleiner. Analoge Geräte haben hier aber wieder den Nachteil,
daß sie Rauschfahnen ziehen können. Während
das PCM-Gerät sofort nach Beendigung des Tones das Rauschen
üblicherweise wieder vermindert, muß sich der analoge
hierzu Zeit lassen. Während bei Dolby-B solche Fahnen kaum
herausgehört werden, sind sie für stärker wirkende
Rauschverminderungssysteme wie z.B. für dbx auffällig.
Höhendynamik,
Höhenaussteuerbarkeit
Im Hochtonbereich ist PCM überlegen, die Höhendynamik
ist wesentlich besser (allerdings sind hier Steigerungen bei
der Spulenmaschine durch ein besseres Bandmaterial möglich).
Die saubere Abspeicherung des Hochtonbereiches macht allerdings
auch bei der Aufnahme Probleme, weil alles mit PCM etwas anders
klingt. Eine analoge Aufzeichnung kann manche Aufnahme- (auch
Mikrophon-) fehler schönen. Bei der Wiedergabe können
Hoch- und eventuell auch Mittentöner stärker belastet
werden. PCM überträgt stärkere Impulsspitzen
im oberen Frequenzbereich. Übersprechdämpfung,
Löschdämpfung
Die Löschdämpfung bei PCM ist geradezu ideal. Kein
leise "wiederauftauchendes" Restsignal wie bei Analogbändern
ist möglich. Und die Übersprechdämpfung ist ausschließlich
durch die Elektronik begrenzt, Werte wie bei Verstärkern
sind also erreichbar. Damit könnte man die beiden Stereokanäle
sogar für völlig unzusammenhängende Informationen
verwenden (allerdings nur bei gleichzeitiger Aufnahme, da links
und rechts nicht wie beim Spulentonbandgerät getrennt aufgenommen
werden können. Zuverlässigkeit
In PCM-Prospekten wird immer wieder die mangelnde Zuverlässigkeit
von analogen Bandmaschinen kritisiert; ich kann diese Kritik
nicht teilen. Ohne großen Aufwand ist mit analogen Tonbandmaschinen
eine sehr hohe Zuverlässigkeit erreichbar, das gilt auch
in Hinsicht auf die elektroakustischen Übertragungsdaten
solcher Maschinen. Dagegen ist auch heute noch keineswegs gesichert,
daß man bei PCM nicht doch plötzlich einen 2 s langen
Aussetzer hat. Solche Aussetzer können eine mehrere Stunden
lange Aufnahmearbeit zunichte machen. So weit möglich,
macht man daher bei wichtigen Aufnahmen immer eine Doppelaufnahme
auf zwei Videorecordern (oder wenn es keine Liveaufnahme ist,
auch zwei Aufnahmen hintereinander). Wie in Teil 2 festgestellt
wurde, ist es aber keineswegs so, daß die Musikqualität
entweder einwandfrei ist oder gar nichts klappt. Es gibt genug
Fälle, in denen das Gerät Musik verarbeitet, aber
mit deutlich eingeschränkter Qualität. Vorsicht und
Einarbeitung in die neue Technik sind wichtig. Nicht zuletzt
ist folgendes zu beachten (und da habe ich mich schon oft ärgern
müssen): Vor einer Aufnahme ist der Videoeingang am Recorder
einzuschalten (damit man nicht ARD oder ZDF aufnimmt), dann
ist der Videorecorder und der Prozessor (zumindest bei RX-1
und Plus 5) auf Aufnahme zu schalten. Bei häufigem Rangieren
mit Aufnahme-Wiedergabewechseln kann es sonst schon mal vorkommen,
daß man den Aufnahmeanfang durch versäumtes Umschalten
verpatzt. Zudem sind übliche Videorecorder so unübersichtlich,
daß es einem vor Rangierarbeit und Montage per überspielen
graust. So gut PCM klingen kann - lieber ist mir eine vollständige
Live-Aufnahme als eine extrem gute (statt einer "nur"
sehr guten) unvollständigen.
a. k. aus: HiFi Stereophonie,
Heft 4/1983, Seite 434ff |
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weiter
zu: Vergleich Analog-PCM: Eine Widerrede (Diskussion Jecklin/Klingelnberg
II) > |
Herzlichen
Dank an die Motorpresse
Stuttgart für die Erlaubnis, diesen Artikel hier zu
veröffentlichen. |
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