Kompromisslos musikalisch auch zum Selbstbau
hoer-wege Information zu den

Digitalen PCM Filtern der AUDIOLAB Geräte

AUDIOLAB hat, zusammen mit einigen anderen Firmen, einen Wettbewerb um oder mit Digitalen Filtern initiiert. Über Sinn bzw. Unsinn solcher "besonderen" Digitalen Filter lässt sich trefflich streiten, da diese aber lediglich per Software implementiert werden, muss nur ein entsprechendes Programm geschrieben werden. Mit anderen Worten: Einmal entwickelt kosten diese Filter nichts mehr. Sollte irgendwann das Streben nach immer höheren Datenraten an eine Obergrenze ankommen, erleben wir möglicherweise ein ähnliches Streben bei der Anzahl der verfügbaren Digitalen Filter. Da wir alle "zahlengläubig" sind, ist dann logischerweise ein Gerät mit 30 oder 40 "verschiedenen" Filtern natürlich besser als ein Gerät mit nur 2 verschiedenen Filtern.
Wer sich gerne durch die verschiedenen Filter hören möchte, ist z.B. beim M-DAC+ und beim 8300 CD, und natürlich auch beim M-DAC genau richtig. Die meisten dieser Filter hat der Entwickler John Westlake entworfen. Er selbst bevorzugt das "Optimal Transient XD" Filter, deshalb werden die AUDIOLAB Geräte mit dieser Filter-Einstellung geliefert. Die HiFiWERKSTATT bevorzugt nach der hoer-wege Modifikation allerdings das "OPTIMAL SPECTRUM" Filter.
Ein "richtiges" oder "falsches" Filter gibt es nicht, deshalb verwundert es nicht, dass viele durch diese große Auswahl mit zum Teil nur marginalen Unterschieden verunsichert werden. Die Filter verändern eher subtil den Klang, "besser" oder "schlechter" ist deshalb ausschließlich eine Frage des persönlichen Geschmacks. Deshalb können und wollen wir keine Empfehlung geben, welches Filter für Sie und Ihre Anlage am Besten ist, das "dürfen" Sie selbst entscheiden. Wir wollen hier einige Informationen geben, die Sie vielleicht noch mehr "verunsichern", oder im besten Fall dabei helfen, die für Sie richtige Entscheidung zu treffen. Dabei sollten Sie immer bedenken: Auch wenn Sie sich nicht mit den verschiedenen Filtern beschäftigen, hören Sie mit den hoer-wege modifizierten AUDIOLAB Geräten trotzdem 1. Klasse.

Um Schwingungen sichtbar zu machen, Musik ist genau genommen auch "nur" eine Abfolge unterschiedlicher Schwingungen, wird ein Oszilloskop benutzt. Damit lassen sich die Veränderungen in Volt (= Spannung) eines Signals über die Zeit verfolgen. Oder anders ausgedrückt: Das Oszilloskop zeigt uns, welche Spannungen über eine gewisse Zeit z.B. vom Ausgang des 8300 CD an den angeschlossenen Verstärker "geliefert" werden. Das Bild unten zeigt Musik, und zwar JOE JACKSON von der CD "FAST FORWARD", Links Track 1 bei 1m45s, Rechts Track 4 bei 0m32s. Die Ausschnitte zeigen jeweils 0,3s.

Musik ist eine Abfolge von Impulsen unterschiedlichster Frequenzen, was diese Bilder eindrucksvoll belegen. Da sich die Signale jedoch dauernd verändern, lassen sich diese Bilder zur Untersuchung und Einschätzung des Ausgangs-Signals des 8300 CD nicht nutzen. Stattdessen nimmt man (künstliche, also technisch erzeugte) Sinuswellen, z.B. eine einzige Frequenz (hier 1 kHz) deren Pegel normalerweise gleich bleibt. Das sieht auf einem Oszilloskop so aus wie auf dem Bild unten links. Es soll Menschen geben, die der CD die Fähigkeit zur einwandfreien Wiedergabe eines 20 kHz Tones absprechen, deshalb im Bild rechts 20 kHz Sinus mit vollem Pegel. Für Messungen an Audio-Geräten werden außerdem Nadel-Impulse oder Rechteck-Signale verwendet, je nachdem, was mit den Messungen gezeigt, oder genauer ausgedrückt, welche "Annahme" unterstützt werden soll. Diese künstlichen Signale haben jedoch alle eine Gemeinsamkeit: In der Musik kommen Sie NICHT vor !!

Das Bild oben links zeigt einen 1 kHz Sinus-Ton mit voller Auflösung von 16 Bit. Die Spannung beträgt hier 6 Volt bzw. +/- 3 Volt.
Der grüne Text im Bild gibt Erläuterungen zur Anzeige auf dem Bildschirm, die y-Achse zeigt die Spannung, die x-Achse die Zeit an.
Um 1kHz darzustellen werden 200µs, für die Darstellung eines 20kHz Tones werden 10µs auf der x-Achse gewählt.
Um die Veränderungen durch die Filter besser zeigen zu können, haben wir in einigen Fällen die 20kHz Töne im 100µs Raster dargestellt. Die Darstellung auf der y-Achse bleibt immer gleich.

Die Eigenschaften der Filter laut der AUDIOLAB BDA (= Bedienungs-Anleitung) für den 8300 CD, zu finden auf der IAD-AUDIO Homepage.

  • Sharp Rolloff ist laut der BDA das "schlechteste" Filter und deshalb nur für Vergleichszwecke dabei. Es soll deutliches Klirren auf der "Zeitebene" aufweisen.
  • Slow Rolloff beginnt mit der Absenkung bei einer tieferen Frequenz als Sharp Rolloff, und zeigt eine sanftere Dämpfung und soll deutlich weniger "Time-Domain-Klirren" produzieren.
  • Minimum Phase weist eine sanftere Dämpfungskurve ähnlich Slow Rolloff auf, soll jedoch kein Klirren im "Zeitbereich" zeigen. Es kann laut BDA als Analogfilter im Digitalbereich angesehen werden.
  • Optimal Transient Filter zeigen angeblich keinen Klirr - die natürliche Zusammenstellung der Harmonischen Oberwellen in der Musik soll bewahrt werden. Trotz der schlechten Messwerte soll der Klang mit diesen Filtern eine solche "Reinheit" und "Natürlichkeit" aufweisen, so dass die schlechten Messwerte mehr als kompensiert werden.
  • Optimal Spectrum sorgt laut BDA für eine nahezu perfekte Sprungantwort auf der Frequenzebene. Dieser Filter soll jedoch Klirren in der "Zeitebene" aufweisen, was zu "Ermüdung" beim Hören führen kann.
  • Die Eigenschaften der Filter sichtbar gemacht per Oszilloskop. Wir erinnern uns, das Oszilloskop zeigt den Verlauf der Spannung über die Zeit an. Somit werden auch Fehler auf der "Zeitebene" oder im "Zeitbereich" oder "Time-Domain" sichtbar. Verzerrungen wären ebenfalls sichtbar, aber aufgrund des großen Massstabs erst bei Werten ab etwa 5%.
    Die erste Reihe zeigt das Filter Sharp Rolloff bei 1, 10 und 20kHz gemessen, dass anscheinend die auf der CD gespeicherten Signale auf das Genaueste reproduziert, also technisch betrachtet "high-fidelity" (höchste Klangtreue) bietet. Die anderen Filter zeigen insbesondere bei der 20 kHz Messung (zumeist die Bilder ganz rechts), mehr oder weniger deutliche Abweichungen vom Original.
    Während beim Filter Sharp Rolloff der Pegel bei 1, 10 und 20kHz praktisch gleich bleibt, zeigt Minimum Phase bei 20 kHz einen leichten, und Optimal Transient einen stärkeren Anstieg im Pegel von 6,0 auf 6,96 Volt. Das zeigt, dass beide Filter die bei der Wandlung der Bits in den analogen Bereich prinzipiell entstehenden Artefakte weniger gut unterdrücken als das "scharfe" Filter. Das Optimal Spectrum Filter zeigt dagegen bei 20 kHz einen deutlichen Pegelabfall auf 4,16 Volt, und dämpft deshalb den Hochtonbereich stärker als vom Original vorgegeben.

    SharpRollOff 1kHz/6,08V/200µs SharpRollOff 10kHz/6,08V/20µs SharpRollOff 20kHz/5,96V/100µs
    Minimum Phase 1kHz/6,04V/200µs Minimum Phase 10kHz/6,04V/20µs Minimum Phase 20kHz/6,24V/100µs
    Optimal Transient 1kHz/6,08V/200µs Optimal Transient 10kHz/6,92V/20µs Optimal Transient 20kHz/6,96V/100µs
    Optimal Transient DD 20kHz/7,0V/100µs Optimal Transient XD 20kHz/7,0V/10µs Slow Rolloff 20kHz/6,24V/100µs
    Optimal Spectrum 1kHz/6,04V/200µs Optimal Spectrum 10kHz/6,04V/20µs Optimal Spectrum 20kHz/4,16V/20µs

    Schlussfolgerung: Kein Filter ist optimal, aber ohne Filter geht es auch nicht, es sei denn, man hat nichts gegen Klirr in der Größenordnung von 10% und mehr. Somit "dürfen" und können Sie bei Audiolab selber entscheiden, welche Nachteile durch die jeweiligen Filter Sie am ehesten tolerieren können. Wer jetzt meint, er hört lieber analog, denn da gibt es diese Digitalen Filter nicht, der möge sich einen 10 kHz Ton vom Plattenspieler ansehen:

    LP 10kHz mit -14dB/2,10V/20µs Plattenspieler mit CARDAS Test Record

    Überraschung: Das Ergebnis der Messung des Plattenspielers fällt deutlich besser aus als von mir erwartet, jedoch sollte bedacht werden, dass hier das feinste an analoger Technik zum Einsatz kam, was derzeit verfügbar ist. Als Verstärker durfte übrigens unser PHONO-MC EVO zeigen, wie gut er ist. Bedacht werden sollte auch, dass der von LP wiedergegebene Ton nur 1/3 des Pegels vom CD-Spieler aufweist. Dennoch sind die Abweichungen vom Original zwar sichtbar, aber noch recht gering, und es ist praktisch kein Rauschen sichtbar. Hierbei wird dann leicht vergessen, dass auch auf analoger Ebene kräftig gefiltert wird. Und es sollte jedem bewußt sein, dass diese Kombination etwa das 10-fache kostet wie ein 8300 CD.

    Noch mehr Erkenntnisse zur digitalen Wiedergabe finden Sie in unseren bereits 2004 erstellten Bericht 1-Bit contra Multibit.

    Hotline: Die HiFiWERKSTATT hoer-wege beantwortet unter der Telefon-Nr. 0421 / 647321 Montag - Freitag von 15:00 bis 19:00 Uhr Ihre Fragen gerne. Mailto: hifiwerkstatt@ewe.net

    HiFiWERKSTATT hoer-wege
    Stephan Horwege
    Gallberg 40
    28790 SCHWANEWEDE
    Ortsteil Neuenkirchen bei Bremen
    die Beschreibung der Anfahrt findet sich im Impressum.

    PREISE und OPTIONEN: Hier finden Sie in übersichtlicher Tabellenform alle Preise und Optionen zum Bau ganzer Geräte mit den Platinen, Gehäusen und Frontplatten der HiFiWERKSTATT hoer-wege, getrennt nach:

    DA-Wandler-Projekte
    CD-Spieler-Projekte
    Verstärker-Projekte.