Technobabble: Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) V

...ein Bekannter, Besitzer einer High-End-Anlage, versuchte mir einst zu erklären, dass der Laser bei den teuren Markenrohlingen aufgrund der Materialeigenschaften "weicher" reflektiert würde und der Klang darum wärmer sei...

Zu diesem Thema war ich ja schon am Ende von Teil IV gekommen. Diese Rohling-Geschichte ist bezeichnend dafür, wie wenig der Laie überhaupt versteht, was Digitaltechnik bedeutet und wie sie wirklich funktioniert. Natürlich klingt jeder Rohling exakt gleich - weil er nämlich überhaupt nicht klingt! Das ist das Grundmissverständnis! Der Klang entsteht erst im D/A-Wandler und der ist ja nicht Bestandteil der Disc, sondern des Players - oder sogar des AV-Verstärkers, wenn der Player mit einem Digitalkabel an diesen angeschlossen sein sollte.

Was in der Regel nicht verstanden wird, ist die Tatsache, dass Digital Audio nicht das Audiosignal selbst, sondern nur eine höchst präzise mathematische Beschreibung desselben speichert. Das hatte ich in Teil IV bereits erwähnt, wiederhole es hier aber noch einmal, weil ich im Folgenden auch erklären will, was das eigentlich bedeutet.


Toms kleiner Digitalkurs

Nehmen wir einmal ein Gemälde, das ein namhafter Künstler angefertigt hat. Um das Gemälde zu erfassen, wird zunächst ein Raster aus kleinen Quadraten darübergelegt. Dann wird die Farbe in jedem Quadrat gemessen und als Zahlenwert aufgeschrieben. Für jede Farbnuance gibt es einen anderen Zahlencode. Der Zettel mit den Zahlen wird dann einem anderen Maler in einem anderen Raum gegeben, der nun eine leere Leinwand mit identischen Abmessungen mit demselben Raster versieht und dann die Quadrate mit den Farben füllt, deren Code auf dem Zettel steht, quasi "Malen nach Zahlen". Wenn er das alles richtig macht, sieht sein Bild hinterher dem Original ziemlich ähnlich - obwohl er das Original nie gesehen hat!

Gut, dieses Bild hat er wahrscheinlich doch schon mal gesehen...

Wie ähnlich, hängt nicht vom Talent des zweiten Malers ab (oder wieviel man ihm bezahlt), sondern nur davon, wie fein das Raster ist und wieviele verschiedene Farbnuancen er aufgeschrieben bekommen hat. Macht man das Raster deutlich feiner als die feinste verwendete Pinselstrichstärke und die Farbpalette deutlich variantenreicher als die des Originalkünstlers, würde die Kopie vom Original nicht mehr zu unterscheiden sein.

Digitalfotografie funktioniert übrigens exakt nach diesem Prinzip - das Raster (die Auflösung) gibt der Sensor in Kamera oder Scanner vor und die Anzahl der für die Farbcodierung verfügbaren Bits bestimmt die Anzahl der möglichen Farbnuancen - in der Regel wird mit 8 Bit pro Farbe gespeichert, das macht 256 verschiedene Nuancen für jeweils Rot, Gelb und Blau, zusammen über 16 Millionen verschiedene Einzelfarben, die jedes Rasterfeld (das Pixel) annehmen kann.

Das ist übrigens auch der "Trick" bei der Mona Lisa oben im Bild. Die Rasterfelder in der linken und mittleren Version sind klar erkennbar, aber auch das "perfekte" Bild rechts ist ebenso gerastert (mit 200 x 150 Pixel), nur eben gerade so fein, dass es nicht erkennbar ist.

Digital Audio funktioniert ganz ähnlich, der Unterschied besteht nur in der Natur des "Gegenstands" an sich. Ein Bild ist ein statischer Eindruck auf der Netzhaut des Auges, man sieht alle Pixel gleichzeitig. Selbst ein Video ist nur eine rasche Abfolge einzelner statischer Bilder. Wenn man bei einem Video die Pause-Taste drückt, bekommt man ein Standbild, das man immer noch betrachten kann. Musik ist jedoch immer ein "zeitserieller" Eindruck. Das Gehör empfängt die schwingenden Luftdruckunterschiede in rascher zeitlicher Abfolge nacheinander. Pausiert man die Musik, bleibt da nichts mehr zum Hören, es entsteht Stille.
Dennoch lässt sich ein Audiosignal, genau wie ein Bild, digital erfassen, nur stehen die erfassten Zahlen nicht für die Farbe eines bestimmten Pixels, sondern jeweils für den Zustand des analogen Audiosignals zu einem bestimmten Zeitpunkt. Ein elektrisches Audiosignal besteht ja aus nichts anderem als einer schwachen Wechselstromspannung, deren ständig schwankende Werte natürlich jederzeit gemessen werden können. Nichts anderes passiert im Analog-Digital-Wandler.

Ein analoges Audiosignal hat im Unterschied zu einem Bild also eine zeitliche Komponente, d.h. es gibt einen Verlauf von Spannungsänderungen, der in allen Ausprägungen erfasst werden muss. Dazu werden fortlaufend aktuelle "Schnappschüsse" (sogenannte "Samples") des Kurvenverlaufs gemacht und aufgeschrieben. Das passiert in einem festgelegten zeitlichen Abstand, der sog. "Sampling-Rate". Auch hier lautet die Faustregel, je häufiger ein Sample genommen wird und je genauer der Spannungswert der Signalkurve erfasst werden kann, desto eher ähnelt die übertragene "Kopie" dem analogen Original.
Das Audiosignal für die CD-Produktion hat eine festgelegte Sampling-Rate von 44100 Hz, was nichts anderes bedeutet als dass vierundvierzigtausendeinhundertmal pro Sekunde ein "Schnappschuss" des gegenwärtigen Kurvenzustands erfasst und aufgeschrieben wird. Für jedes Sample stehen bei der CD 16 Bit zur Verfügung, damit lassen sich 65535 verschiedene Spannungswerte, ähnlich der Farbnuancen, erfassen (das Ganze natürlich doppelt, denn jede CD hat zwei Kanäle, weil Stereo der Standard ist - Mono-Signale werden daher in zwei identischen Kanälen aufgezeichnet). SACD, DVD-Audio und Blu-Ray erlauben höhere Auflösungen, mit denen die Reproduktion noch genauer erfolgen kann.

Ein digitaler Datenstrom ist unter normalen Bedingungen völlig unempfindlich gegen äußere Einflüsse - Brummeinstreuungen, Frequenzeinbußen, Kabelimpedanzen, Übergangswiderstände - das spielt alles keine Rolle, denn das Signal ist viel simpler und damit deutlich robuster als ein analoges Audiosignal, das ja das gesamte hörbare Spektrum von 20-20000 Hz enthält und entsprechend anfällig für Klangverfälschungen auf dem Übertragungsweg ist. Ein Digitalsignal kennt dagegen nur zwei Zustände (entsprechend Null und Eins) und die Übertragung erfolgt mit einer einzigen, festen Frequenz. Handelt es sich um ein elektrisches Digitalsignal, gibt es daher nur zwei verschiedene Spannungsstufen, die übertragen werden müssen: "High" und "Low". Diese können auch bei schlechten elektrischen Übertragungseigenschaften oder Störungen von außen sicher unterschieden werden. Ob die Signalflanken steil oder verschliffen sind, spielt ebenfalls keine Rolle, auch Timingprobleme werden von der Eingangsstufe des Wandlers automatisch korrigiert. Deshalb kann man auch für eine normale SPDIF-Verbindung (Digitalkabel z.B. zwischen Player und Verstärker) unbesorgt das allerbilligste Cinch-Kabel verwenden, das man finden kann. Ähnlich siehts übrigens aus bei HDMI - dort fangen die Hersteller bereits wieder an, Auflösungen und Bildwiederholraten sowie Logos wie "3D" auf die Verpackungen zu drucken. Das ist derselbe Bullshit wie immer - jedes HDMI-Kabel seit Juni 2006 ist für 3D und alle derzeit üblichen Auflösungen und Frameraten natürlich gleich gut geeignet - weil es eben Datenübertragung ist.

Der Digital-Analog-Wandler hat am Ende der Kette nun die wichtige Aufgabe, aus den ankommenden Zahlenwerten (pro Sekunde bekommt er also pro Stereokanal 44100 mal einen von 65535 möglichen Werten zugespielt) wieder ein hörbares, analoges Audiosignal zu rekonstruieren. Dazu verfügt er an seinem Ausgang über einen Wechselstromgenerator, dessen jeweilige Spannungszustände aus den übertragenen Zahlenwerten gewonnen werden und daher eine genaue Reproduktion dessen sind, was der Analog-Digital-Wandler am Anfang der Kette gemessen hat.


Die nächsten Folgen dieser Serie:
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) VI
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) VII
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) VIII 

Die früheren Folgen:
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) I
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) II
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) III
Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) IV

Technobabble: Vinyl vs. CD (Wahn und Wirklichkeit) IV

Wollen wir mal das Gesamtsystem Schallplatte betrachten:
Wie man aus dem Physikunterricht weiß, ist es prinzipiell nicht möglich, Energie von einer Form verlustfrei in eine andere zu überführen. Bei Vinyl passiert das mehrfach - und unter hohen Verlusten. Bereits beim Lackschnitt wird elektrische Energie in mechanische Energie gewandelt. Gleichzeitig wird der Frequenzgang des Audios extrem verbogen, damit das überhaupt möglich ist - die Bässe werden um 20 dB abgesenkt und die Höhen um den gleichen Betrag angehoben (20 dB entspricht Faktor 10 - die Bässe haben nur noch ein Zehntel, die Höhen das Zehnfache der ursprünglichen Lautstärke). Beim Abtasten auf dem heimischen Plattenspieler wird dann mechanische Energie wieder in elektrische Energie gewandelt. Leider ist von der ursprünglichen elektrischen Energie hier kaum noch etwas übrig, deshalb muss diese elektronisch um etwa den Faktor 1000 verstärkt werden. Ebenso muss der verbogene Frequenzgang mit einem entsprechenden Gegenfilter korrigiert werden. Analoge Filter verursachen jedoch immer Phasenverschiebungen, die sich auf die Präzision der Wiedergabe auswirken. Wie schon früher ausgeführt, kommt es beim Abspielen zu Verzerrungen, dazu kommen Störgeräusche wie Rillenrauschen und Knackser durch statische Aufladung und Staub. Auch das sind Veränderungen des Originalsignals.

Das Gesamtsystem Schallplatte verursacht also an mehreren Stellen mehr oder weniger starke Veränderungen am Audiosignal. Eine 1:1 Reproduktion des Studiomasters ist damit unmöglich, egal mit welcher Anlage. Dagegen verändert der Laserstrahl bei der CD-Abtastung das Audiosignal nicht, da er nicht das Audiosignal selbst abtastet, sondern stattdessen nur eine höchst präzise mathematische Beschreibung des Audiosignals, die auf der Disc in Form von winzigkleinen Buckeln und dazwischenliegenden Vertiefungen als Nullen und Einsen gespeichert ist.

Um das an dieser Stelle ganz deutlich zu sagen: anders als eine Vinyl-Schallplatte handelt es sich bei einer CD nicht um einen Tonträger, sondern um einen reinen Datenträger!

Der große Vorteil der Digitaltechnik ist daher, dass sich der Datenstrom aus lauter aneinander gereihten Nullen und Einsen, die der Analog-Digital-Wandler im Tonstudio erzeugt hat, völlig verlustfrei speichern, transportieren und vervielfältigen lässt. Denn erst im Abspielgerät des Kunden erzeugt ein Digital-Analog-Wandler daraus wieder ein hörbares Audiosignal. Alles was zwischen den beiden Wandlern stattfindet, ist für den Wohlklang völlig irrelevant - es kann nichts verändert werden - jedenfalls nicht unbeabsichtigt!

Die Fehlerkorrektur, die bei jeder Speicherung von Daten erforderlich ist, gleicht nur den Nachteil des jeweiligen Speichermediums aus. Bei optischen Datenträgern ist es natürlich erforderlich, dass Staub, Kratzer und Fingerabdrücke auf den Discs keine Störungen verursachen. Dazu bedient man sich mehrerer Tricks, zum Beispiel Prüfsummen. Auch werden Daten immer zu einem gewissen Anteil redundant gespeichert - wenn einzelne Bits (Nullen oder Einsen) nicht lesbar sein sollten, lässt sich der verlorene Wert so zweifelsfrei rekonstruieren. Auch das geschieht also verlustfrei - es sei denn eine Disc wäre zu stark verschmutzt oder verkratzt.

Eine Digitalaufnahme kommt in jedem Fall dem am Nächsten, was der Toningenieur, der Künstler, die Band, der Produzent entschieden hat - wie oben beschrieben, der A/D-Wandler steht im Tonstudio, der D/A-Wandler steht beim Hörer im Wohnzimmer. Mehr Klangtreue gäbe es nur noch, wenn der Hörer seinen gemütlichen Sessel direkt im Studio aufstellen könnte.

Der persönliche Geschmack spielt bei der Klangtreue keine Rolle - das darf er auch gar nicht!
Kein Mensch hört alle Frequenzen gleichermaßen gut - das menschliche Gehör ist vielmehr optimiert, Sprache zu verstehen, daher ist es im Bereich des menschlichen Stimmumfangs am Empfindlichsten (tatsächlich liegt Babygeschrei exakt auf der allerempfindlichsten Frequenz - evolutionsbedingt ein nachvollziehbarer Vorteil). Bässe und Höhen sind dagegen deutlich weniger empfindlich.

Für die Klangtreue ist es jedoch immens wichtig, dass die Kennlinien der Aufnahme- und Wiedergabegeräte in der gesamten Kette keine Frequenzen bevorzugen oder benachteiligen, denn nur dann bleibt das Klangerlebnis für den Hörer wirklich neutral. In der Analogtechnik war dies früher ein Zustand, der nur mit teurem Equipment und selbst damit nur annäherungsweise erreichbar war. Das führte zu mehr oder weniger großen Klang-Verfärbungen. Gute Wandler für die Digitaltechnik sind heutzutage jedoch billig und sie haben stets einen schnurgeraden Frequenzgang, sind daher völlig neutral.

Als "audiophil" bezeichnete sich zu Analogzeiten ein Liebhaber möglichst großer Klangtreue, der daher gleichzeitig auch bereit war, große Summen für sein Equipment auszugeben, auch wenn das nicht immer eine Verbesserung bedeutet hat. "Audiophile" haben leider immer wieder wahnhafte Ideen entwickelt, wie sich Wohlklang angeblich noch weiter steigern lässt, und so auch viel Geld für absoluten Humbug ausgegeben, beispielsweise für fingerdicke Lautsprecherkabel mit vergoldeten Anschlüssen. Gesteuert und gefördert wurde dieses Verhalten von den Audio- und Hifimagazinen, an deren Kompetenz es lange keinen Zweifel gegeben hatte, die jedoch mit dem Aufkommen der Digitaltechnik und der daraus resultierenden Erkenntnis, dass hervorragender Klang plötzlich auch mit einem Bruchteil des bisher eingesetzten Gelds möglich war, Einbußen im Anzeigengeschäft befürchteten und daher viele der erwähnten Wahnideen selbst entwickelten - wie etwa der berühmte Filzstift, mit dem man ernsthaft CDs am Rand bemalen sollte. Oder es wurden gebrannte CD-Rohlinge auf Klangunterschiede getestet - die dann natürlich auch angeblich festgestellt wurden und natürlich waren die teuren Markenrohlinge die bestklingenden. Da Musik heute oft auf USB-Sticks transportiert wird, würde es mich nicht wundern, wenn es da inzwischen auch schon entsprechende Vergleichstests gegeben hätte.

Hifi-Anlagen sind verglichen mit der Anfangszeit der Stereotechnik inzwischen völlig ausgereift und daher gibt es auch nur noch wenig Schwankungen in der Qualität. Preisunterschiede enstehen hauptsächlich durch die Anzahl der Anschlüsse und der eingebauten Features. Sicherlich lässt sich auch der Sound beeinflussen, aber das geht nicht mehr so unkompliziert wie früher mittels Bass-, Mitten- und Höhenregler, ohne die Verstärker in der Analogzeit nicht auskamen. Moderne A/V-Receiver lassen diese Möglichkeiten und noch viele mehr jedoch durchaus zu - schlechte Basswiedergabe eines Lautsprechers kann man also nach wie vor kompensieren. War das früher jedoch Geschmacksache, werden heutige A/V-Receiver meist mit einem Messmikrofon geliefert, das am Hörplatz aufgestellt wird und die Kompensation macht der Receiver dann automatisch gemäß der ermittelten Kennlinie. Was nicht heißt, dass man nicht der Meinung sein darf, mehr Bässe wären toll - nur hat man dann keine neutral eingestellte Anlage mehr, sobald man die einmal aufgedreht hat.


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"So wird's gemacht" - hier war ursprünglich ein interessanter Doku-Clip des Senders DMAX mit diesem Titel über die Vorgänge in einem Vinyl-Presswerk verlinkt. Leider nicht mehr online.
Dieser Clip war richtig gut - man konnte sehr schön sehen, wie steinalt die Maschinen sind, die da von einem Haufen von Menschen praktisch in Handarbeit bedient werden.

Was man aber auch sehen konnte: Für den Schneidvorgang wird nicht etwa ein analoges Tonband, sondern ein stinknormales digitales Audiofile als Master benutzt - das ebenso Spitzenwert-komprimiert ist wie bei der CD, allerdings haben sie zusätzlich noch einen EQ drin, der die Höhen ab 16 kHz mit 12 dB/Oktave abschneidet!
Hatte zum Glück ein paar Screenshots gemacht, auf denen man das sehr schön sehen kann:

Alles analog, na klar...

Bei der CD geht's rauf bis 20 kHz - nicht so bei Vinyl!
Da geht's ab 16 kHz mit 12 dB/Oktave steil abwärts!

Nicht gedacht hätte ich auch, dass die gesamte Fertigung nicht einmal annähernd unter Reinraumbedingungen geschieht! - Da läuft niemand mit Schutzkleidung oder Kopfhaube herum - die Schneidevorrichtung hat ebenfalls keine Staubschutzhaube und der Behälter mit dem Vinylgranulat hat natürlich keinen Deckel!
Wahrscheinlich deshalb braucht es jemanden wie in diesem Clip der Deutschen Welle zu sehen, der den Staub aus dem galvanisierten Master per Hand wieder rausmeißelt! - Technik, die begeistert!

Fazit: Meine optimistische Grundannahme, dass die Vinylproduzenten echte Analogfreaks sind, die einen radikalen und puristischen Ansatz haben, ist damit leider geschreddert. - Hier werden ganz normale Digitalproduktionen hergenommen und quasi "zweitverwertet" - möglicherweise erzielbare Zugewinne an Dynamik durch Verwendung eines nicht Spitzenwert-begrenzten Audios oder sogar durch ein analoges Mastertape interessieren hier offenbar niemanden. - Würde ja auch deutlich mehr Aufwand sein und Geld kosten.
Stattdessen nimmt man einfach eine CD und kopiert die auf Vinyl - und damit es "wärmer" klingt, werden noch die Höhen abgesenkt. So einfach ist das. Da kann der Vinylkäufer sich schön einbilden, ein mit großer Sorgfalt hergestelltes Analogprodukt erworben zu haben - in Wahrheit bekommt er nichts anderes als eine billige CD-Kopie auf einem minderwertigeren Tonträger.

Mein einmal scherzhaft gemeinter Vorschlag, doch einfach die CDs herzunehmen und sie durch das kostenlose Audio-Plugin von Izotope: "Vinyl" mit den nötigen Klicks und Verzerrungen zu versehen, wenn man schon auf die Lagerfeuerromantik nicht verzichten will, bekommt hier eine neue Dimension - denn genau das macht das Presswerk, nur nimmt es kein Plugin dazu, sondern ein Stück Plastik. Das Ergebnis ist in der Tat dasselbe (nur ist es natürlich nicht kostenlos)!


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ICEHOUSE - Primitive Man (1982/2012)

Dieses Album hatte ich beim Erscheinen 1982 gekauft und fand es ziemlich klasse - nicht nur die beiden Hitsingles Street Café und Hey Little Girl, sondern vor allem den genialen Song Great Southern Land. Damals gab es eine kurze Zeit, in der plötzlich australische Bands ziemlich in waren, neben Icehouse hatten auch Bands wie Midnight Oil, Real Life und Goanna einige Hits.

Auf CD gab es "Primitive Man", das zweite Icehouse-Album, das Iva Davies praktisch im Alleingang eingespielt hat, und das ich vor allem wegen des genialen Linn-Drumcomputers geil fand, bislang jedoch immer nur als sündhaft teuer - jetzt gibt es endlich ein bezahlbares Remaster ("30th Anniversary") und eine DVD mit Fernsehauftritten (Top of the Pops etc.) und einem Konzertausschnitt live in Germany ist auch dabei. Verpackung ist klasse (Dreifach-Papersleeve im Pappkarton-Look mit ausführlichem Booklet, vielen Fotos und Linernotes von Iva Davies himself). Die CD enthält B-Seiten, 12"-Versionen und der (ziemlich verschiedene) Single-Mix von Street Café ist auch drauf. Die Songreihenfolge ist anders als bei meiner LP, aber vermutlich war die damals für den deutschen Markt verändert.

Kleine Anekdote am Rande: Damals, als Street Café in Deutschland ein Hit war, traf ich auf einer Party einen Australier, der, wie es sich herausstellte, mit Iva Davies in derselben Schulklasse gewesen war. Zufälle gibt's...