Klangfaktor CDP-Analogfilter?

[cdbastler 0]

Hi Leute

 

ich möchte mal einige Aspekte der Analogfilter in CD-Playern zur Diskussion stellen (hier sind nicht die teilweise umschaltbaren DIGITALfilter gemeint!).

 

Manche Leute mißtrauen den üblichen Analogfiltern mit glattem Pegelverlauf bis 20 kHz, da sie die Signallaufzeiten frequenzabhängig verzerren und damit u.a. die Raumabbildung beeinträchtigen sollen.

Laut PC-Simulation einiger CDP-Filter differieren die Laufzeiten verschiedener Frequenzen durch die Filter im Audiobereich um weniger als 3 Mikrosekunden. Multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit (ca. 340 m/sec) ergeben sich akustische Ortungsfehler von maximal etwa 1 Millimeter – eine Dimension, die wohl die Abbildung von Stimmen, Instrumenten oder Konzerthallen nicht merklich beeinträchtigt und ohnehin in den Phasenfehlern selbst der weltbesten Lautsprecher untergehen dürfte.

 

Suspekter erscheinen mir allerdings die Über- und Nachschwinger („Klingeln“) am Ausgang solcher CDP-Analogfilter nach einem Rechtecksignal am Eingang. Die Fequenzen der Nachschwinger liegen zwar um meist 30 kHz, aber ihre Amplitude beträgt immerhin je nach Filterschaltung 5 bis 10 % des Eingangssignals.

Nun sind die Analogfilter ja direkt dem D/A-Wandler nachgeschaltet, und der liefert im Betrieb NUR Rechtecksignale. Beim Pegel eines 1 Bit-Differentialausganges von konstant 10 Volt müßte als bei den meisten CDP ein ständiges Klingeln von 0,5 bis 1 Volt (Spitzenspannung) meßbar sein, wenn die Ausgänge nicht stummgeschaltet sind.

Zum Glück steckt da wohl irgendwo ein Denkfehler drin, denn ich habe noch nix derartiges gemessen . . .

 

Obwohl also die üblichen CDP-Analogfilter im Betrieb offenbar nicht ständig klingeln, habe ich im Laufe der Zeit mehrere CDP-Typen auf klingelfreie Filter umgebaut, wobei „dramatische“ Höhenverluste bis ca. 1 dB bei 20 kHz nicht zu vermeiden waren.

Trotzdem brachte der Umbau immer Klanggewinne u.a. durch klarere Höhen(!), präzisere Ortung von Stimmen und Instrumenten, intensivere und größere Raumabbildung und insgesamt natürlicheren Klangeindruck – auch im A/B-Vergleich zu typgleichen serienmäßigen Geräten. Das wurde auch durch alle meine Bekannten bestätigt, die einmal einen solchen Vergleich gehört haben.

Die Unterschiede sind nicht dramatisch, aber so deutlich hörbar, daß ich eine Überprüfung per Blindtests für entbehrlich halte.

 

Mit dem genannten Höhenverlust lassen sich diese Erfahrungen angesichts üblicher Gehörleistungen wohl nicht erklären.

Daher scheint mir die unterdrückte(?) Klingelneigung der meisten CDP-Analogfilter zugunsten eines linealglatten Pegelschriebes doch irgendwie den Klang zu beeinträchtigen, bzw. ein Filter mit ungefährer Bessel-Charakteristik (kein Klingeln bei minmalem Höhenverlust) klanglich oft die bessere Wahl zu sein.

 

Was denkt oder wißt Ihr darüber? Kann jemand meinen vermutlichen Denkfehler über ständiges Filterklingeln durch die pausenlosen Impulse vom D/A-Wandler richtigstellen?

 

Gruß Ulf

 

P.S.: Auch dies ist nicht als versteckte Kritik am Medium CD zugunsten analoger Quellen gedacht :-)

 

 

[Bernhard 0]

Hallo Ulf,

 

bei Deinen Überlegungen hast Du außer acht gelassen, daß 99% aller CD-Player mit Oversampling arbeiten, das hat die folgenden Konsequenzen:

 

1) die Bedeutung des Analogfilters des CD-Players ist völlig untergeordnet, weil es nicht bei >20kHz wirken muß sondern erst bei >176kHz (bei 8-fachem Oversampling); auch die Charakteristik des Analogfilters ist völlig unkritisch; einfachste Tiefpässe geringer Ordnung (2..3) sind völlig ausreichend.

 

2) das Analogfilter verursacht keine Über- und Nachschwinger, ein "Klingeln" welcher Art auch immer findet normalerweise nicht statt; vielleicht meinst Du das Gibbsche Phänomen, aber das äußert sich, wenn überhaupt, beim Digitalfilter.

 

3) das Übertragungsverhalten 0..22kHz wird 100%-ig vom Digitalfilter bestimmt und bei den besseren Playern sind verschiedene Filtercharakteristiken einstellbar.

 

4) Variable Filterlaufzeiten können beim Digital-Filter völlig vermieden werden mit phasenlinearen Filtern oder sie sind sehr gering, wie Du schon selbst festgestellt hast

 

D.h. Dein Analogfilter überlagert das Digitalfilter; es ergibt sich offenbar eine minimale Frequenzgangänderung, die subjektiv besser gefällt, ein "Klingeln" oder ein anderer hypothetischer Mangel der CD-Wiedergabe wird dadurch aber nicht beseitigt; eine veränderte Charakteristik des Digitalfilters wird am besten mittels CD-Player mit UMSCHALTBAREM Digitalfilter eingestellt; ein subjektiv anheimelnder Frequenzgang wird sehr effektiv mit einem Equalizer erreicht. ;-)

 

Grüße

 

Bernhard

 

 

[cdbastler 0]

Hallo Bernhard,

 

>das Analogfilter verursacht keine Über-

>und Nachschwinger, ein "Klingeln" welcher

>Art auch immer findet normalerweise

>nicht statt; vielleicht meinst Du

>das Gibbsche Phänomen, aber das

>äußert sich, wenn überhaupt, beim

>Digitalfilter.

 

Eine Klingelerscheining der meisten Digitalfilter kenne ich aus Stereoplay's berüchtigtem "Impulstest": ein isoliertes Rechteck wird vom Digitalfilter mit 22 kHz-Klinglern umrahmt.

Seeehr wichtig für die klangliche Beurteilung des CDP, denn Musik besteht ja fast nur aus isolierten Rechtecken und ähnlichen Meßsignalen . . .:-)

 

Aber auch Analogfilter mit unterkritischer(?) Dämpfung / Q > 0,58 klingeln laut meinen PC-Simulationen nach, wenn man sie mit einer Rechteckflanke füttert.

Und genau diese Art von Filtern ermöglicht meines Wissens erst den bekannten schnurgeraden Pegelschrieb bis 20 kHz, statt einem beginnenden Höhenabfall klingelfreier Filter schon im Audiobereich.

 

Wie gesagt habe ich die kompletten analogen Signalwege mehrerer "normaler" CDP ab dem D/A-Wandler-Ausgang am PC simuliert. Und auf Rechteckflanken, wie sie der Wandler ständig liefert, reagieren alle von mir berechneten Original-Filtergruppen mit einem "saftigen" Überschwinger von 5 - 10 % der Eingangsamplitude.

 

In der Praxis hast Du freilich recht - am Analogausgang der CDP ist auch ohne Stummschaltung kein Dauerklingeln feststellbar, selbst wenn ein 1-Bit-Wandler bei Digital Null eine ungefähr regelmäßige Folge von 0 und 1 ausspuckt.

Und genau das ist mir rätselhaft. Rechnet mein PC falsch, oder in welchem Punkt entspricht die Simulation nicht dem praktischen Betrieb eines CDP??

 

Mit ratlosem Gruß

 

Ulf

 

 

 

[Bernhard 0]

Hallo Ulf,

 

>>> Aber auch Analogfilter mit unterkritischer(?) Dämpfung / Q > 0,58 klingeln laut meinen PC-Simulationen nach, wenn man sie mit einer Rechteckflanke füttert. <<<

 

Deine PC-Simulation stützt sich auf eine einzelne Sprungantwort und man sieht einen klaren Überschwinger, die Zeitdauer für eine Periode des Überschwingers ist in etwa die reziproke Grenzfrequenz des Filters; bei einem CD-Player mit 8-fachem Oversampling, liefert der CD-Player während der Zeitdauer für einen Überschwinger etwa 16 Samples, d.h. man muß also die Sprungantworten von ca 50 Samples überlagern, um das Signal am Ausgang des CD-Players zu berechnen, vorausgesetzt jeder Überschwinger "dauert" etwa 3 Schwingungsperioden. Und das wird Dein Simulationsprogramm wahrscheinlich nicht tun; Fazit: eine einzelne Sprungantwort "klingelt" etwas, die Summe von 50 Sprungantworten klingelt nicht mehr. :-)

 

Grüße

 

Bernhard

 

[cdbastler 0]

Hallo Bernhard

 

>Fazit: eine einzelne Sprungantwort

>"klingelt" etwas, die Summe von

>50 Sprungantworten klingelt nicht mehr.

>:-)

 

Das war ein guter Hinweis, den ich auch als Nicht-Techniker kapieren kann.

 

Also bleiben meine Höreindrücke auf technischer Ebene erstmal ungeklärt, aber was soll's . . .

 

Danke jedenfalls für Deine Erklärungen.

 

Gruß Ulf