 |
 |
| |
 |
| |
| |
 |
Fünf
PCM-Prozessoren und ein Analog-Bandgerät mit Dolby-B-NR |
| PCM im Vergleich |
|
| Meßdaten von digital
arbeitenden Geräten (PCM) können nicht direkt mit
den Meßdaten analog arbeitender Geräte verglichen
werden. In HiFi-Stereophonie 9/82 wurde ausführlich die
Hörbarkeit verschiedenartiger Verzerrungen diskutiert.
Nach dieser theoretischen Einführung soll nun anhand gemessener
Daten die Klangqualität der verschiedenen Geräte verglichen
werden, natürlich unter Berücksichtigung praktischer
und gehörphysiologischer Einschränkungen. |
|
PCM arbeitet problemlos und liefert ein optimales
Klangbild. So denkt man zur Zeit. Hört man digitale Aufnahmen
ab, so stellt man sofort fest, daß alles das, was bisher
(bei der Analogtechnik) zu bemängeln war, verbessert ist.
Aber..., beschäftigt man sich länger mit digitalen
Systemen, so fallen andere Fehler auf, auf die man bisher nicht
achtete, nicht zu achten brauchte, weil diese Art von Fehlern
bzw. Klangverfälschungen nicht auftrat. Allerdings: groß
sind diese Fehler der digitalen Systeme nicht, aber gänzlich
vernachlässigbar sind sie auch nicht.
Man muß sich bei einem Vergleich digitaler und analoger
Systeme klar darüber sein, über welche Art analoger
Bandspeicherung man bisher verfügte. Es ist keine Frage,
daß eine PCM-Speicherung einem Cassettenrecorder weit
überlegen ist. Vergleicht man aber die PCM-Anlage mit einem
Zweispur-Spulentonbandgerät, das zudem noch mit einem guten
Kompander ausgestattet ist, so können die Ergebnisse schon
anders aussehen.
Erinnern wir uns doch an die Einführung des Transistors
in der HiFi-Technik. Alles erschien besser, und doch gab es
ein Röhren-Comeback einige Jahre später bei High-End-Anlagen.
Und erst heute scheinen wir die Verstärkerfunktion vollständig
zu begreifen, so daß Röhrenverstärker nun wirklich
reine Historie sind.
In unserem Test befanden sich mehrere PCM-Geräte aus Erprobungsserien,
und zwar der Sharp RX-1 und der Sanyo Plus 10. Ein drittes Gerät,
der Hitachi V-300 E, den wir bereits vorstellten, dient ebenfalls
der Erprobung, ist also nicht käuflich. Bei den beiden
mittlerweile auf dem Markt angebotenen Geräten handelt
es sich um den Sanyo Plus 5 und den Sony PCM F 1. Als Vergleich
diente eine für heutige Verhältnisse einfache und
von uns auch schon seit vielen Jahren im Testlabor benutzte
Spulenmaschine, und zwar eine Revox A-77 mit eingebautem Dolby-B-Kompandersystem.
Diese Maschine entspricht nicht unbedingt dem Qualitätsniveau,
das heute möglich ist. Allerdings gibt es auch kaum eine
Maschine auf dem Markt, die wirklich wesentlich besser ist als
dieses "Uralt"-Gerät. Als Band wurde der mittlerweile
schon überholte Typ 601 verwendet. Mit besonders hochwertigen
Bändern sind natürlich günstigere Ergebnisse
möglich.
Als ideale Maschine für HiFi-Zwecke stelle ich mir ein
Spulengerät in Zweispurtechnik vor, das mit 19 cm/s und
NAB-Entzerrung arbeitet, einen Dolby-B-Kompander aufweist und
mit CrO2 bzw. EE-Bändern gefahren werden kann. (19 cm/s
wird gegenüber 38 cm/s bevorzugt wegen des besseren Baßfrequenzganges,
der geringeren Kopierdämpfung, der längeren ununterbrochenen
Spielzeit und der noch vertretbaren Bandkosten.)
Hinterdigitalkontrolle
Ebenso wie bei Spulen- oder Cassettengeräten eine Hinterbandkontrolle
außerordentlich wichtig sein kann, um die Qualität
der Aufnahmen zu kontrollieren, ist eine Hinterdigitalkontrolle
bei PCM-Aufnahmen sehr wesentlich. Zwar kann über eine
Hinterdigitalkontrolle nicht festgestellt werden, ob die Aufnahmetaste
überhaupt gedrückt ist, das Band eingelegt ist oder
eine Aufzeichnung möglicherweise nur aus Drop-outs besteht,
aber man kann das Signal klanglich überwachen. Das klangliche
Ergebnis ist prinzipiell das gleiche wie bei einer Wiedergabe,
allerdings können Fehler am Videorecorder oder am Videoband
eine wesentlich erhöhte Fehlerrate und damit zusätzliche
Verzerrungen bei der Wiedergabe bewirken. Übersteuerungseffekte
und Fehler des Prozessors jedoch sind bei der Hinterdigitalkontrolle
erkennbar.
Eine weitere wichtige Eigenschaft des PCM-Prozessors ist die
Möglichkeit, Kopien des PCM-Bandes in korrigierter aufbereiteter
Form zu erstellen. Hierbei korrigiert der PCM-Prozessor in einer
Rechenschaltung das wiedergegebene Signal, so daß die
nachfolgende Aufnahme fehlerfrei erfolgt. Diese Eigenschaft
ist für die Benutzung von PCM-Systemen außerordentlich
wichtig, weshalb man auf eine Digitalcopy-Korrekturschaltung
in keinem Fall verzichten sollte.
Dynamik,
nicht einfach vergleichbar
Die von einem elektroakustischen System verarbeitbare Dynamik
erstreckt sich prinzipiell zwischen dem Grundrauschen und dem
maximalen noch verzerrungsfrei übertragbaren Signal.
Die unteren Dynamikbegrenzungen werden - ebenso wie die oberen
- nach verschiedenen Kriterien festgelegt. Zum einen kann die
störende Wirkung des Rauschens gemeint sein, des Rauschens,
das man zwischen dem Erklingen der Töne in Pausen durchhört
(Pausenrauschen). Verwandt, aber doch in seiner Stärke
abweichend, ist das Hintergrundrauschen, das Rauschen, das man
während der Musik im Hintergrund noch mithört. Aber
nicht nur diese Rauschpegel können als Begrenzung des Dynamikbereiches
angesehen werden, es ist genauso möglich, hier die Stärke
des leisesten vom System noch speicherbaren Tones als untere
Grenze anzunehmen. Es ist z.B. bekannt, daß Sinustöne,
die einige dB unter dem Rauschpegel liegen, vom Ohr durchaus
noch gut wahrgenommen werden können. Hier gibt es zwischen
digitalen und analogen Systemen Unterschiede. Während das
übliche analoge Magnettonband problemlos beliebig kleine
Töne speichern kann, ist die digitale Signalübertragung
zu kleinsten Lautstärken hin beschränkt; je nach Auflösung
(Bit-Anzahl) können kleinste Spannungsänderungen überhaupt
nicht mehr gespeichert werden. Das Pausenrauschen ist meßtechnisch
recht gut erfaßbar, wenn auch der reine Meßwert
noch nicht mit letzter Genauigkeit den Höreindruck widerspiegelt,
da das digital und das analog bedingte Rauschen von anderer
Qualität sind. In Hinsicht auf das Hintergrundrauschen
sind allerdings beim analogen Bandgerät Abstriche zu machen:
Es kann gegenüber dem Pausenrauschen deutlich höher
sein, zumindest gilt das bei Verwendung ungünstig ausgelegter
Rauschverminderungssysteme.
In HiFi-Stereophonie 9/82 habe ich ausführlich dargelegt,
was bei der Beurteilung von Verzerrungswerten zu beachten ist,
und daß die oberen Grenzen der Systemdynamik bei analogen
und digitalen Bandspeichergeräten anders gewählt werden
müssen. Aufgrund des harten Verzerrungseinsatzes bei PCM-Geräten
sollte man den üblichen Aussteuerungsgrenzwert mindestens
6 dB unter die absolute Übersteuerungsgrenze legen. Dieser
Aussteuerungsgrenzwert ist mit dem üblichen bei analogen
Spulengeräten (mit 3% kubischen Verzerrungen [k3]) vergleichbar.
In beiden Fällen kann im Extremfall eine Übersteuerungsreserve
von 6 dB genutzt werden. Bei den von uns angegebenen Dynamikwerten
ist zu beachten, daß der für den Normalbetrieb geltende
Aussteuerungsgrenzwert zugrunde liegt. Gegenüber Herstellerangaben
darf sich daher ein um 6 dB ungünstigerer Wert ergeben.
Vergleicht man die Fremdspannungsabstände miteinander,
so ist die analoge Aufzeichnung deutlich unterlegen. Allerdings
sollte man berücksichtigen, daß prinzipiell durchaus
70 dB bei einem Spulentonbandgerät möglich wären.
Interessant ist, daß bei den PCM-Prozessoren immerhin
um 10 dB unterschiedliche Werte gemessen wurden, und zwar zwischen
71,5 und 81,5 dB, bei dem 16-bit-Gerät sogar 87 dB.
Der Geräuschspannungsabstand erbrachte beim Spulentonbandgerät
knapp 77 dB, mit modernen Bändern könnten sogar durchaus
auch 82 dB möglich sein. Interessant ist, daß PCM-Geräte
hier nicht in jedem Fall mithalten können. Auch hier ergibt
sich bei PCM-Geräten ein Unterschied bis zu 8,5 dB, unter
Berücksichtigung des 16-bit-Geräts sogar ein Unterschied
bis zu 13,5 dB. Hierbei wurden nur die Werte bei eingeschalteter
Aufnahme-Höhenanhebung (Emphasis) ausgewertet. Aufnahmen
ohne Emphasis sind nur sinnvoll bei außerordentlich hochtonreichen
Signalen; dies kann man aus den Werten für die Höhendynamik
bei 14 kHz ablesen. Bei der Höhendynamik erreicht das Spulentonbandgerät
nach unseren Messungen 63 dB, heute können aber bis zu
68 dB durchaus möglich sein.
Die PCM-Geräte sind in dieser Disziplin auch im ungünstigsten
Fall noch deutlich überlegen. In puncto Höhendynamik
zeigten sich bei den verschiedenen Geräten Unterschiede
bis zu 9 dB; berücksichtigt man das 16-bit-Gerät,
dann bis zu 13,5 dB. Auch diese Werte wurden bei eingeschalteter
Emphasis ermittelt. Bei Geräten, die die Abschaltung der
Emphasis erlauben, können nochmals 3,5 bis 6,5 dB gewonnen
werden. Wie man sieht, lohnt sich nicht bei allen Geräten
eine solche Umschaltung, weil der Gewinn oft nicht so groß
ist. Bei der Höhendynamik ist zu berücksichtigen,
daß wir für die digital arbeitenden Geräte einen
Aussteuerungs-Grenzwert von 3 dB unter der Begrenzung angenommen
haben.
Verzerrungen
schwierig abzuwägen
Um das Verzerrungsverhalten richtig einschätzen zu können,
waren viele verschiedene Messungen notwendig, die natürlich
auch alle ausgewertet werden mußten und deren Ergebnisse
wir nicht pauschal, sondern nur getrennt darstellen konnten.
Das hat uns viel Arbeit gemacht, und der Vergleich der vielen
Verzerrungsdiagramme und ausgearbeiteten Verzerrungswerte wird
Ihnen nicht viel weniger Mühe machen - leider.
Bei Extremaussteuerungen zeigt das analoge Spulenbanderät
einen sehr hohen Anteil an k3 (kubischen Verzerrungen); Verzerrungsanteile
höherer Ordnung (k>6) können sich jedoch gegenüber
einigen PCM-Geräten sehen lassen. Zu beachten ist auch,
daß diese Verzerrungen beim analogen Gerät und noch
höherer Aussteuerung nur noch schwach zunehmen, während
sie bei den PCM-Prozessoren oberhalb der Aussteuerung von +
6 dB schlagartig ansteigen. Während die PCM-Geräte
bei sehr hoher Aussteuerung - mit Ausnahme vielleicht des Sharp-Gerätes
und evtl. des Sanyo Plus 5 - außerordentlich geringe Klirrgradwerte
erreichen, nehmen die Klirrverzerrungen bei geringerer Aussteuerung
deutlich zu. Bei kleineren Aussteuerungen ist das analoge Spulenbandgerät
kaum unterlegen, zumindest, was die Klirrkomponenten höherer
Ordnung angeht. Hier können Digitalgeräte durchaus
10 bis 20 dB schlechter sein. Während beim analogen Bandgerät
die Verzerrungskomponenten im Rauschen verschwinden, sind bei
der PCM-Aufzeichnung die Verzerrungskomponenten noch deutlich
aus dem Rauschen heraushörbar. Wie Bild 1.7 zeigt, gibt
es auch manchmal quadratische Verzerrungen (k2) bei analogen
Geräten. Sie sind in diesem speziellen Fall auf den von
Revox schlecht konstruierten Wiedergabeexpander zurückzuführen.
Im Hochtonbereich:
Differenztonverzerrung
In HiFi-Stereophonie 9/1982 wurden die Vorteile der Differenztonmessungen
im Hochtonbereich erläutert, und in Heft 10 haben wir ihre
besonderen Vorteile bei der Beurteilung von UKW-Empfangsteilen
dargestellt. Gerade auch für analoge und digitale Bandaufzeichnungsgeräte
eignet sich diese Messung sehr gut, um Verzerrungen im Hochtonbereich
zu ermitteln. Dabei ist zu beachten, daß sich je nach
Frequenzpaarung der aufgenommenen Signale Verzerrungskomponenten
im tiefen Frequenzbereich bilden können, und zwar sowohl
(!) durch quadratische als auch durch kubische Verzerrungen.
Bei diesen Meßergebnissen zeigt sich die deutliche Überlegenheit
von digitalen Systemen. Allerdings bleibt anzumerken, daß
eine analoge Aufzeichnung, gerade was Hochtonverzerrungen betrifft,
durch eine gesteigerte Bandgeschwindigkeit oder, besser noch,
durch geeigneteres Bandmaterial (CrO2 bzw. EE-Band bei unveränderter
Emphasis) gewinnt.
Es ist zu beachten, daß die analoge Aufzeichnung nicht
so hoch ausgesteuert werden konnte wie die digitale, es gelten
daher für die analoge Verzerrungsanalyse andere Aussteuerungswerte!
Während bei der analogen Aufzeichnung insbesondere hohe
kubische Anteile auftreten, sind bei der PCM-Speicherung deutlich
geringere Verzerrungswerte festzustellen. Bemerkenswert ist
aber auch hier, daß die unterschiedlichen PCM-Prozessoren
qualitativ ein stark streuendes Bild abgeben. Unterschiede von
bis zu 15 bis 25 dB (Faktor 5 bis 20) bei hohen Aussteuerungen
brauchen nicht kommentiert zu werden. Bei etwas geringerer Aussteuerung
ergeben sich sogar Unterschiede von 30 bis 44 dB (Faktor 30-150).
|
|
|
| |
Analog |
Digital |
Hersteller
Typ |
Revox
A 77 Band: (601) |
Hitachi
V-300E |
Sanyo
Plus-5 |
Sanyo
Plus-10 |
Sharp
RX-1 |
Sony
PCM F-1 |
Kategorie
Betriebszustand |
19 cm/s |
19 cm/s
Dolby B |
(14bit) |
(Emphasis) |
(14bit) |
(14bit)
Emphasis |
(14bit) |
(14bit)
Emphasis |
(14bit)
(Emphasis) |
14bit
(Emphasis) |
16bit
(Emphasis) |
Hinterbandkontrolle
Hinterdigitalkontrolle
Digital Copy
(Korrigiert) |
+ |
+ |
|
-
? |
-
+ |
-
+ |
+
+ |
+
+ |
-
(+) |
+
+ |
+
+ |
Dynamik
Fremdspannungsabstand
Geräuschspannungs-
abstand (A, eff.)
Höhendynamik 14 kHz |
63,5
71,0
58,0 |
63,5
76,5
63,0 |
≈76,5
≈79
≈82 |
≈81,5
≈84,0
≈78,5 |
≈68,5
≈72,5
≈75,5 |
≈71,5
≈75,5
≈69,5 |
72,5
78,5
81,5 |
75,0
83,0
77,0 |
≈76,5
≈79,0
≈72,5 |
80,5
82,0
76,0 |
87,0
89,0
83,0 |
Verzerrungen
400 Hz
Aussteuerung:
bei + 4bis + 5 dB
k2
k3
k≥6 |
Bild 1.1
-57
-20
-62 |
← |
|
2.1b
-83
-85
<-87 |
|
3.1b
-60
-63
-69 |
|
4.1b
-70
-82
-68 |
5.1
-51
-53
-56 |
6.1a
-81
<-87
<-87 |
6.1b
-80
<-87
<-87 |
bei 0 dB
k2
k3
k≥6 |
Bild1.2
-61
-30,5
<-77 |
← |
|
2.2b
-83
<-87
<-87 |
|
3.2b
-81
-73
-73 |
|
4.2b
-62
-81
-61 |
5.2
-43
-72
-56 |
6.2a
-84
<-85
<-87 |
6.2b
-84
<-86
<-87 |
bei -30 dB
k2
k3
k≥6 |
Bild 1.3
<-54
<-50
<-60 |
←
<-55
<-58
<-68 |
|
2.3b
-64
-66
-65 |
|
3.3b
-52
-61
-52 |
|
4.3b
-63
-53
-60 |
5.3
-62
-67
-62 |
6.3a
<-69
-55
-53 |
6.3b
-72
-57
-54 |
14 u. 15 kHz
bei -6 bis -7dB
d2;4;6
d3;5;7
|
|
|
|
2.4b
-62
-56 |
3.4a
-61
-58 |
3.4b
-48
-54 |
|
4.4b
-47
-63 |
5.4
-41
-55 |
6.4a
-66
-79 |
6.4b
-66
-79 |
bei-12 dB
d2;4;6
d3;5;7 |
(Aussteue-
rung
-16 dB!)
1.5a (b)
-59(-56)
-28 (-42) |
(Aussteue-
rung
-16 dB!)
←
-42*(-48)
-28 (-42) |
|
2.5b
-67
-70 |
|
3.5b
-65
-77 |
|
4.5b
-46
-62 |
5.5
-37
-50 |
6.5a
-71
-80 |
6.5b
-71
-80 |
d2;4;6
d3;5;7 |
(Aussteue-
rung
-26 dB!)
1.6 a (b)
<-68 (-62)
-47 (-60) |
(Aussteue-
rung
-26 dB!)
←
-48* (-53)
-47 (-60) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
 |
Die Meßergebnisse
(anklicken öffnet eine größere Darstellung) |
| |
|
Wer macht
das Rennen?
Nach den bisher dokumentierten Meßwerten geht der Sony
PCM F 1 als klar überlegen aus unserem Test hervor. Dagegen
liegt der Sanyo Plus 5 am hinteren Ende der Skala, kurz davor
ist der Sharp RX-1 angesiedelt.
Hier schon Sieger und Besiegte festzustellen wäre voreilig.
In jedem Fall ist aber das Zweispur-Spulentonbandgerät
noch keineswegs aus dem Rennen, zumindest unter Berücksichtigung
des Preises und der Zuverlässigkeit. Zur Beurteilung der
PCM-Recorder ist noch vieles über gehörphysiologische
Besonderheiten zu sagen, insbesondere über sogenannte Granulateffekte
(Rauschen und Verzerrungen bei kleinen Aufnahmelautstärken)
wie auch über Impulsverzerrungen. Auch wurden Kompensationseffekte
bei einigen Geräten festgestellt, so daß sich die
Ergebnisse doch noch verschieben können, wenn man die Austauschbarkeit
berücksichtigt. Ferner können die PCM-Prozessoren
unterschiedlich gut Fehler der Video-Bandspeicherung "verdauen".
Manche Prozessoren reagieren zum Beispiel außerordentlich
empfindlich auf Drop outs. Einige Prozessoren haben überhaupt
keine Kontrollmöglichkeit über die Speicherfehlerhäufigkeit.
Auffällig, aber auch peinlich, wird eine zu hohe Fehlerrate
bei solchen Geräten erst dann, wenn der Ton kurzzeitig
ganz aussetzt. Zusatzmessungen hierzu, aber auch eine ausführliche
Darstellung der beiden im Handel erhältlichen Prozessoren
Sanyo Plus 5 und Sony PCM F 1, werden folgen.
a.k.
aus: HiFi Stereophonie,
Heft 12/1982, Seite 1504ff |
|
| |
weiter
zu Teil II > |
| Herzlichen
Dank an die Motorpresse
Stuttgart für die Erlaubnis, diese Artikel hier zu
veröffentlichen. |
|
|
| |
|
 |
|
)