Audio Transparenz: sind hochpräzise Audio Systeme Fluch oder Segen?

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24 August 2016
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Wo viel Licht ist, ist starker Schatten. Das Goethe Zitat aus Götz von Berlichingen auf eine HiFi-Anlage übertragen bedeutet: je besser das Audio System ist, desto mehr Aufnahmen klingen schlechter. Da besitzt man eine durchschnittliche Wiedergabekette, keine schlechte, aber auch kein ausgefeiltes High-End-System und besitzt eine ordentliche Sammlung an CDs oder LPs. Egal ob sie im Abspielgerät drehen oder vom Music Server spielen, man geniesst den Grossteil der Sammlung. Dass nicht alle Aufnahmen von gleich hoher Qualität sind, weiss man, die klanglichen Unterschiede zwischen Alben sind durchaus hörbar. Nun rüstet man das Audios System mit besseren Komponenten aus, erreicht endlich High End Niveau. In einem Forum fragt ein Leser zum Thema: „Hallo Jim, ich bin neugierig, viele Aufnahmen nun schlecht klingen, nachdem Du dein System verbessert hast. Wie klingen „bekannt“ [sic] schlechte Aufnahmen jetzt auf dem neuen Audio System?“

Transparenz oder Verdeckungseffekte

Ein transparentes, präzises Audio System wandelt die gespeicherte Musikinformation mit einer extrem geringen Fehlerquote in Schallenergie um. Im Idealfall wird dem Signal nichts hinzugefügt und nichts weggelassen, im Zeitbereich treten keinen Schwankungen auf, die Signalwellenform wird genau reproduziert. Die faszinierende Präzision eines solchen Systems lässt sich besonders gut bei Raumaufnahmen mit akustischen Instrumenten erleben. Kein auf dem Markt befindliches Gerät oder Lautsprecher ist fehlerfrei. Gutes von Schlechterem unterscheidet sich lediglich anhand der Fehlerquote, respektive dem Grad der Signal Deformation, sowie den hinzugefügten Verzerrungskomponenten. Weitere bedeutende Faktoren sind ideale Gerätekombination, korrekte Aufstellung der Lautsprecher und die akustischen Gegebenheiten des Abhörraums.

Ein System mit extrem geringer Fehlerquote ist weitgehend frei von Verdeckungs- respektive Maskierungseffekten, Feindetails sind besser oder überhaupt erst hörbar. Präzise und stimmige Aufnahmen kommen besser zur Geltung, das Hörerlebnis ist intensiver. Die Kehrseite: Fehler und Manipulationen einer Einspielung treten nun offensichtlich und störender zu Tage. Die Qualitätsbandbreite, oder anders formuliert die Darstellungsbandbreite, eines transparenten Audio Systems (TRP) ist grösser als bei einem System mit deutlichen Verdeckungseffekten (VDE). Transparente Systeme decken einen grösseren Bereich auf der Perzeptionsachse ab (positiv – negativ).

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Bild 1: TRP = Transparentes Audio System, VDE = Audio System mit Verdeckungseffekten. Grösser = auf Bild klicken

Die genaue Einordnung in die Hörqualitätsskala ist subjektiv, hängt von der Perzeption des Hörers ab. Perzeption bedeutet, dass die von aussen kommenden Informationen im Erkenntnissystem des Hörers unwillentlich in einer bestimmten Weise strukturiert und eingeordnet werden. Perzeption ist somit die selektiv, subjektive Wahrnehmung der Schallinformation. Diesem subjektiven Ansatz, dem wir alle unterworfen sind, steht die Erfassung der technischen Eigenschaften eines Gerätes oder Lautsprechers mit Hilfe der Messtechnik gegenüber (mathematisch physikalischer Ansatz). Wer professionell im Musikaufnahme – und Wiedergabebereich arbeitet, sei es als Toningenieur, Entwickler oder in der Distribution der Produkte (Verkauf), muss fähig sein den persönlich subjektiven Ansatz mit den abstrakt technischen Aspekten zu verbinden. Dies ermöglicht eine objektivere Erfassung und Beurteilung von Komponenten und Systemen. Eine hohe Affinität für Musik gepaart mit technischem Grundwissen sind Voraussetzungen für eine möglichst objektive Beurteilung.

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Bild 2

Diese beiden Aspekte sollte auch der Musikliebhaber bei der Evaluation eines Systems möglichst berücksichtigen. Soll man nun bewusst ein mittelmässiges System kaufen, damit auch schlechte Aufnahmen erträglich klingen? Auf Kosten eines höheren Genusses bei guten bis hervorragenden Aufnahmen? Je besser eine Aufnahme ist, je mehr Hörgenuss sie bietet, desto mehr fällt eine schlechte Einspielung negativ auf, einfach auf Grund der in die Höhe erweiterten Messlatte. Man muss sich der eigenen Perzeption bewusst sein, muss kritisch die eigenen Massstäbe und Hörgewohnheit hinterfragen. Mit dem bisher Bekannten ist man vertraut. Die über Jahre geformte Hörerfahrung hat uns geprägt. Radikal neue Höreindrücke müssen zuerst eingeordnet werden. Die gesteigerte Transparenz neuerer Audio Systeme kann irritieren, wenn man ein hochauflösendes Klangbild in dieser Form bisher nicht kannte, nicht mal vom Konzertsaal her (die Mikrofone haben bei der Aufnahme in der Regel einen akustisch besseren Platz als der Konzertbesucher). Kommt nun noch eine schlechte Aufnahme mit all ihren Fehlern zur Widergabe, zeigt der Daumen schnell mal nach unten.

Ein Ansatz zum Umdenken und Neuentdecken

Bekanntes mit Neuem verbinden, aber die Veränderung darf nicht zu radikal sein. Dies ist der meist unbewusste Ansatz für viele Audiokäufer. Oft auch auf Grund von über Jahrzehnte geformter Hörprägungen, akzeptieren sie daher schlechtere Anlagen oder „tunen“ ihre Anlagen auf dieses Klangideal hin. Dies ist nicht grundsätzlich falsch, aber es erstaunt, wie oft teure Audio Systeme unter ihren Möglichkeiten klingen, manchmal sogar gezielt mit Hilfe von Tuning Zubehör elaboriert. Der von vielen bevorzugte warme Klang entsteht, nicht immer aber oft, durch Verdeckungseffekte, die unterschiedliche Ursachen haben können: nicht ideale Gerätezusammenstellung oder -qualität, schlecht positionierte Lautsprecher, verschleifen des Signals im Zeitbereich, bewusster Einsatz von überholter Technik – um nur einige zu nennen. Verdeckungseffekte entstehen auch im Konzertsaal durch Reflexionen und Schallüberlagerungen. Diese Effekte variieren, je nach Sitzplatz oder Mikrofonstandort bei der Aufnahme. Der menschliche Hörsinn ist besonders empfindlich im Zeitbereich, wo die Auflösung bei rund 2 bis 5 Mikrosekunden liegt. Im Gegensatz dazu sind wir bei Frequenzgangfehlern sehr tolerant. Ein transparentes System muss somit vor allem eine sehr geringe Fehlerquote im Zeitbereich haben. Wohlgemerkt, dies gilt für alle Stufen des Systems: dem Aufnahmeprozess, der Schallspeicherung und beim Reproduktionsprozess. Ein Studio ohne transparentes Abhörsystem wird nur mit Glück und Erfahrung eine transparente Aufnahme herstellen. Ohne Verwendung von transparenten Aufnahmen in seiner täglichen Arbeit wird ein Händler (oder Konsument)  nur mit Glück oder Erfahrung ein transparentes Wiedergabesystem zusammenstellen und installieren können.

Transparent bedeutet nicht analytisch und überzeichnet

Transparent bedeutet in der digitalen Domäne bitgenau. In der Akustik versteht man darunter ein klares, präzises und durchhörbares Klangbild. Auf keinen Fall ist damit das eher negativ besetzte Attribut „analytisch“ zu verstehen. Eine analytische Wiedergabe entsteht, wenn eher weichgezeichnete Aufnahmen durch überziehen des „Schärfereglers“ auf Effekt (oder Pseudotransparenz) getrimmt werden. Dies kann im Studio beim Mastering geschehen, aber auch in der Wiedergabekette, bedingt durch die Geräte-, Kabel- und/oder Lautsprechereigenschaften.

 

Lösungsansatz

Wie trennt und erkennt man nun soft und warm von verschliffen? Wie präzis von analytisch, wann herrscht Transparenz? Um Transparenz erfahren zu können benötigt man:

  1. Eine transparente Aufnahme,
  2. ein transparentes Wiedergabesystem,
  3. welches korrekt (vor allem die Lautsprecherposition) in einem geeigneten Raum installiert ist.

Dies ist quasi der Orientierungspunkt an dem andere Systeme und Aufnahmen in Bezug gesetzt werden.

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Bild 3: Transparenz im Sinne der grünen Zone entsteht nur wenn die Aufnahme und das Wiedergabesystem die Transparenz Kriterien erfüllen. Grösser = auf Bild klicken

Es bleibt natürlich dem Musikliebhaber überlassen, was er als Klangideal empfindet. Ob die Vorstellung eher Richtung soft und warm geht, was ein minus an Detailauflösung bedingt oder in Richtung Effekte und Druck, was ein eher raueres, weniger präzises, überzogenes Klangbild provoziert. Die Zielvorgaben hängen auch stark vom primär gehörten Musikgenre ab. Die grossen Gegensätze sind hier Klassik und Pop, wie wir dies in früheren Blogs schon angesprochen haben (siehe Verweise im Anhang). So finden wir konzentriert im Klassik Gerne transparente Aufnahmen, aber auch immer wieder Jazz Alben, die das Kriterium erfüllen. Im Pop Genre ist die Sache komplexer, da der seit Jahren herrschende Lautstärkekrieg der Produzenten die Klangqualität in den Keller gehen liess (Beispiele: Adele Alben „21“ und „25“, Coldplay „A Head Full of Dreams“). Bei Pop sind gute Aufnahmen eher in der Minderzahl. Remasters von Alben aus den späten 60er bis 90er Jahren sind genau zu prüfen, ob sie in die Kategorie Loudeness War gehören oder ob eine sanfte Renovation und das Ausmerzen der durch die damalige Technik und Aufnahmeästhetik bedingten Unzulänglichkeiten vorliegt.

Musikbeispiele

Im Anhang finden Sie eine Liste mit Alben, die das Transparenz Kriterium erfüllen oder ihm sehr nahe kommen. In der Fachzeitschrift Audio Ausgabe 9/2016 gibt‘s als Heftbeigabe eine CD aus der Reihe AUDIO Hörkurs Vol.2 mit Schwerpunkt Digital/Analog: „Hören sie besser! Erkennen Sie anhand unserer ausgesuchten Hörbeispiele worauf es ankommt – bei ihrer HiFi-Anlage als auch bei digitalen und analogen Aufnahmen“. Die Musikbeispiele stammen aus dem Tacet Katalog, sind auf hohem Niveau und erfüllen mehrheitlich das Transparenz Kriterium. Die Musiker sind in der Regel vorne positioniert, d.h. primär im Direktschallfeld  aufgenommen. Die 64 Tracks wurden von Andreas Speer vom Tacet Label und dem AUDIO Team sorgfältig zusammengestellt.

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Bild 4: Empfehlenswerte Heftbeigabe: AUDIO CD zu Heft 9/2016. Grösser = auf Bild klicken

Die CD bietet aufschlussreiche Vergleiche, da viele Musikstücke mehrfach in technisch unterschiedlicher Form vorhanden sind. Auch ein Vergleich Digital/Tonband und Digital/Schallplatte ist vorhanden. Im Weiteren wird auf einige Aspekte der Digitaltechnik, wie Bittiefe, Datenreduktion oder Dither eingegangen. Die Hörbeispiele erlauben diese unterschiedlichen Sachverhalte gehörmässig zu vergleichen und zu erfassen. Einzigartig sind auch die Vergleiche zwischen moderner und älterer (16Bit)  A/D-Wandlertechnik und dem Ruherauschen am Mischpultausgang mit und ohne Dither.

Auf das wichtige, interessante aber ziemliche vernachlässigte Thema Dither gehen wir in einem der nächsten Blogs ein.

Das Heft sollte bis 8.9.2016 im Zeitschriftenhandel verfügbar sein, danach sind Nachbestellungen beim Verlag möglich. Audio Heftservice für Nachbestellungen

Technische Betrachtung

Hier einige Screenshots zur AUDIO CD. Diese CD ist ein gutes Hilfsmittel um sich dem Thema auf der eher technisch abstrakten Seite zu nähern – wie dies oben angesprochen wurde. Der theoretische Ansatz lässt sich dann auch gehörmässig einordnen und so die eigene Prägung (Perzeption) kritisch zu prüfen.

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Bild 5: AUDIO CD Tracks 15 & 16.  Die Einspielung der Sonate für zwei Gitarren wurde parallel analog (Band) und digital gespeichert. Die A/D-Wandlung erfolgte in beiden Fällen mit dem identischen Wandler. Da die Zeitgenauigkeit in der digitalen Domäne besser ist, dient die grüne Kurve als Bezugspunkt. Das analoge Band zeigt leichte Verschiebungen im Zeit- und Amplitudenbereich, welche zu Verdeckungseffekten führen (Phasenstabilität). Die Schlussnote ab Band ertönt ca. 50ms später als beim digitalen Pendant (geringfügig zu tiefe Drehzahl der Bandmaschine). Grösser = auf Bild klicken

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Bild 6: AUDIO CD Tracks 17 & 18. Die Mozart Klaviersonate wurde parallel analog (LP) und digital gespeichert. Die A/D Wandlung erfolgte in beiden Fällen mit dem identischen Wandler. Die LP hat einen sehr kleinen Zeitversatz von 0.5ms. Die blaue Kurve für die LP wurde daher im Photoshop um den Faktor versetzt positioniert. Wie beim Band zeigt auch die LP deutlich Abweichungen zur digitalen Variante in Zeit und Wellenform. Grösser = auf Bild klicken

Die bei Band und LP gesehenen Veränderungen machen den typischen analogen Klang dieser Speichermedien aus. Man muss sich allerdings bewusst sein, dass dies Abweichungen vom originalen Schwingungszug sind. Die digitale Domäne lässt eine akkuratere Schallspeicherung zu – wenn alles richtig gemacht wird und nicht mit veralteten Geräten und Aufnahmeverfahren gearbeitet wird. Zu den digitalen Artefakten komme ich später.

Der warme, analoge Klang hat uns über Jahre geprägt, trotz seiner Schwächen. Heute wird er von zahlreichen Musikenthusiasten geliebt, gerade wegen seiner Fehler. Die digitale Studiotechnik bietet heute zahlreiche Zusatzprogramme (Plug In), welche die Charakteristik analoger Hardware nachbilden. Hier ein Produkttext von iZotope, einem führenden Anbieter von Studio Software (Ozone 7 Komponenten):

„..Signalverarbeitung, inspiriert von Oldtimer-Hardware, bringt nostalgischen Klang. Mit einem Mausklick bringen Sie kreativ die Farbe und den Charakter analoger Hardware in ihre digitale Aufnahme“ (Siehe auch Blog: Verdorbene Sache? Wie man bessere Klangqualität einem mythischen Sound opfert).

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Bild 7: Referenztabelle: Pegel der AUDIO CD, Tracks 15 bis 18.  Grösser = auf Bild klicken

 

Dither – Digitalen Artefakten die Schärfe nehmen:

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Bild 8: Dither ist ein wichtiges Element, wenn digitale Aufnahmen sauber klingen sollen. Wie erwähnt, gehen wir in einem späteren Blog im Detail auf das Thema ein. Die AUDIO CD nimmt sich dem Thema ebenfalls an. Hier vorab drei Screenshots, ergänzend zu den auf der CD verfügbaren Höreindrücken. Das Bild oben zeigt eine Sinusschwingung von 1000 Hertz (24/96), bei extrem geringem Pegel von minus 80 dB (dies ist 10 bis 20dB leiser als mit analoger Technik möglich ist). Mit 24 Bit Wortlänge lässt sich dieses Signal perfekt aufzeichnen, nicht aber mit 16 Bit. Bei einem analogen System steigen die Verzerrungen mit zunehmender Lautstärke des Signals. Bei der Digitaltechnik ist dies umgekehrt. Die leisen und kleinen Signalanteile sind hier das Problem. Ist ein Signal kleiner als das kleinstwertigste Bit (LSB – Least Significant Bit) entstehen Rundungsfehler, die Quantisierungsverzerrungen (nicht korrekt auch als Quantisierungsrauschen bezeichnet). Diese Fehler sind extrem leise und betreffen das LSB (Bereich -90 bis -96dB). Grösser = auf Bild klicken

Zu Beginn des Digital Zeitalters 1983, war man der Ansicht, diese Quantisierungsverzerrungen seien unhörbar, da a) extrem leise und b) durch die Musik verdeckt. Ein Irrtum, wie sich herausstellte. Die Quantisierungsverzerrungen sind zwar extrem leise, aber das Störspektrum korreliert mit der Musik und wird daher als sehr störend empfunden. Zwar sind die Quantisierungsverzerrungen nicht direkt wahrnehmbar, sind aber einer der Gründe für den oft bemängelten klinischen Klang der Digitaltechnik.

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Bild 9: Zeigt die Sinusschwingung von Bild 8, runtergerechnet auf 16 Bit ohne hinzufügen von Dither (= Truncation). Die Rundungsfehler sind sichtbar. Auf der CD ist dennoch das Sinussignal klar hörbar, aber von lästigen Störgeräuschen im Vordergrund überlagert (für die CD-Demo wurde das extrem leise Signal auf normale Lautstärke angehoben um den Effekt deutlich hörbar zu machen). Einem Signal bei -80db stehen nur noch 3 Bit zur Verfügung. Grösser = auf Bild klicken

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Bild 10: Hier wurde die Sinusschwingung von Bild 8 auf 16 Bit durch hinzufügen von Dither runtergerechnet (Dreick Dither). Die Verzerrungen wurden mit digitalem Rauschen (Dither) dekorreliert, d.h. Verzerrungen gegen Rauschen eingetauscht und die verstümmelten Signalanteile teilweise wiederhergestellt. Die Unterschiede sind auf der CD gut hörbar. Durch Dithern geht 3dB Dynamikumfang verloren, für das CD Format mit Dither gilt somit ein Dynamikumfang von 93dB.

Bitte beachten Sie, dass diese drei Screenshots, wie auch die Tonbeispiele auf der CD, das Quantisierungsproblem stark vergrössert/lauter darstellen um es fassbar zu machen. Auf der CD erinnert in der Lautstärke zunehmendes Warnrauschen daran, den Lautstärkeregler wieder auf Normalwert zu stellen, bevor der nächste Track gespielt wird. Grösser = auf Bild klicken

Auffallend an den analog digital Vergleichen (Tracks 15 bis 18) ist, dass die Klangbilder überraschend nahe beieinander liegen, zumindest bezogen auf die beiden Aufnahmen mit wenig komplexen Signalen. Die in der Praxis grösseren Klangunterschiede sind offensichtlich bedingt durch weitere voneinander abweichende Produktionsschritte und Faktoren, wie zum Beispiel unterschiedlichem Mastering für CD- und LP-Produktion.

Anhang

Beispiel eines transparenten Audio Systems:

Lautsprecher Bowers & Wilkins 803D3
Vorverstärker Classé CP-800
Endverstärker Classé CA-D200
Quelle Digibit Aria Music Server

Ob ein System Transparent klingt ist nicht primär eine Frage des Preises, sondern vielmehr abhängig von der Gerätequalität, der sinnvollen Zusammenstellung der Komponenten und letztendlich ist auch entscheidend ob das System optimal in einem geeigneten Raum platziert ist.

Albenliste:

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Liste als PDF

„Die grossen Gegensätze sind hier Klassik und Pop, wie wir dies in früheren Blogs schon angesprochen haben“ – hier die angesprochenen Beiträge:

HD, 2xHD und trotzdem kein HD. High Res Audio: Dichtung und Wahrheit (Teil 1)

HD Transfer, HD Remaster. High Res Audio: Dichtung und Wahrheit (Teil 2)

HD Realität 2016. High Res Audio: Dichtung und Wahrheit (Teil 3)