SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 1 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Super Audio CD (SACD) Präsentation

SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab

Professor Horst Cerjak, 19.12.20051

Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD

Super Audio CD (SACD)

Präsentation im Rahmen der Vorlesung

Digitale Audiotechnik 2




Inhalt

• Historischer Überblick• DVD Audio• Super Audio CD (SACD)• Vergleich SACD-DVD Audio• Zusammenfassung• Quellenangabe




Historischer Überblick - Formate

• CD veröffentlicht 1982 durch Sony und Phillips• Bisher zwischen 16 und 18 Mrd CDs verkauft

– 1983 800.00 (in U.S.)– 1986 53 million (in U.S.)– 1990 1 billion (worldwide)

• Vorteile– Einfaches Handling– Größerer Dynamikumfang– Weitgehende Verschleißfreiheit durch

Fehlerkorrektur + Berührungsfreie Abtastung





• Damaliger Stand der Technik: 16 bit• Rasche Weiterentwicklung heute Wandler mit 24

Bit/96kHz und 115dB SNR Massenware• Verschiedene Firmen versuchten getrennt

voneinander hochauflösende Formate auf Markt zu bringen:– Multimedia-CD (MMCD)

1994 - Sony/Philips– Super Density Disc (SD)

1995 – Toshiba/Pioneer/Matsushita





• Vermittlung der Computer-und Filmindustrie Bildung des sog. „DVD-Forums“ durch Zusammenschluss vieler Firmen

• DVD-Video (DVD-V) als Multimedialer Datenträger verabschiedet

• Jede der beteiligten Firmen versuchte möglichst viele Patente im Format unterzubringen Lizenzgebühren!





• Nachdem DVD-Video Standard war, arbeitete Working Group 4 des „DVD-Forums“ an Audio-Standard auf DVD-Basis– Lange Diskussion um Kopierschutz– Zusätzliche Verlängerung, weil Kopierschutz der DVD-V (CSS) sehr

schnell geknackt wurde

• Parallel dazu entwickelten Sony und Phillips proprietäres Format, das auf der Basis von 1-bit-PCM-Signal mit 64-facher Abtastrate einer CD beruht





• Systemstreit setzt sich derzeit fort bei

– DVD-A gegen SACD– Den wiederbeschreibbaren DVD-Formaten DVD+RW, DVD-RW,

DVD-RAM




Umsetzer

• Sigma-Delta Umsetzer




A/D Wandlung

• 2 Charakteristische Größen:– Abtastrate Bandbreite– Quantisierung Dynamikumfang

• Trick „Noise Shaping“:– Digitalisierung im Mittel weißes Quantisierungsrauschen

• Bei korrekter Ditherung (+-1LSB Triangel PDF Dither): keine Rauschmodulation mehr




DVD Audio

• Physikalisches Format: selber physikalischer Layer wie DVD-V

• Abmessungen wie CD (1,2mm stark, 12cm Durchmesser)

• 4 definierte Read-Only-Formate:– DVD-5 (1 Seite, 1 Schicht)– DVD-9 (1 Seite, 2 Schichten)– DVD-10 (2 Seiten, jeweils 1 Schicht)– DVD-18 (2 Seiten, jeweils 2 Schichten)

• Maximale Bitrate von 9,6 Mbit/s




DVD Audio




DVD Audio - Formate

• Linear-Pulse-Code-modulierte Audiodaten (LPCM) sind obligatorisch– Abtastraten von 44.1/48/88.2/96/176,4/192kHz– Wortbreiten von 16/20/24 bit– Bis zu 6 Kanäle– Man kann Spielzeit durch Meridian Lossless Packing (MLP)

erhöhen

• Datenkomprimierte Formate– Dolby Digital (DD, “AC3“)




DVD Audio - Formate

• Linear-Pulse-Code-modulierte Audiodaten (LPCM) sind obligatorisch– Abtastraten von 44.1/48/88.2/96/176,4/192kHz– Wortbreiten von 16/20/24 bit– Bis zu 6 Kanäle– Man kann Spielzeit durch Meridian Lossless Packing (MLP)

erhöhen

• Datenkomprimierte Formate– Dolby Digital (DD, “AC3“)– Digital Theater Systems (DTS)– MPEG




Logisches Format - Features

• Logisches Format entspricht dem einer DVD-V

• Features– „Black Disc“ möglich (Disc ohne Video, Multimedia Content)– Standbilder – „ASV“ möglich– Textinformationen




Super Audio CD (SACD)

• Parallel zu DVD-Audio entwickelt

• Proprietäres Format basiert auf 1-Pit-PCM-Signal mit 64-facher Abtastrate einer CD

• Gedacht als Stereo-Medium nun Multichannel




SACD

• Physikalisches Format ebenfalls wie DVD-V– Von Produktionsseite her: gleiches Equipment zum Pressen– Verbraucherseite: die gleichen Laufwerk

• Möglichkeit einer „Hybrid Disc“:




SACD

Damit stehen 4 Varianten der SACD zur Verfügung:




SACD - Prinzip

• Direct Stream Digital (DSD)




SACD - Prinzip

Vorschrift: 120 dB SNR im Audioband




SACD – Noise Shaper 7.Ordnung




SACD – Noise Shaper beim dcs904




SACD - Kopierschutz

• Mehrere „Schutzmechanismen“– Lead-in-Area der SACD verschlüsselt– Entschlüsselungs-Algorithmus nur in Hardware weitergegeben– Pit Signal Processing Physical Disc Mark Sichtbare Wassermarke– SACD-Formatierer und PSP-PDM Encoder nur vermietet– Mastering Maschinen produzieren individuellen SID-Code




Gegenargumente

• Jede Signalverarbeitungsstufe (zB im Studio) wird DSD automatisch in ein PCM Signal umwandeln:

• Abtastrate 2,88 MHz sehr rechenintensiv




Gegenargumente

• Reine Sigma-Delta A/D-D/A Umsetzer gibt es gar nicht mehr (Jitter Probleme)

• Korrektes Dithering nicht möglich• Akkumulierte HF-Energie im Band über 20kHz kann

durch Intermodulation im Verstäker in das Audioband zurückgespiegelt werden




Argumente für SACD

• Kein Filter Ringing (ausgeprägtes Ein-Ausschwingen)

• „Digitale“ Endverstärker– Möglichkeit den DSD-Strom direkt zu verstärken– Transistoren im Schaltbetrieb →wenig Verlustleistung bei

schnellen Transistoren




Hörvergleich




Hörvergleich

• mehrere Ensembles in Stereo und Surround aufgenommen

• Ohne Bearbeitung gespeichert• Wandler beherrschen beide Formate• Wiedergabe in akustisch optimaler Umgebung




Hörversuch - Ergebnis




Hörversuch - Ergebnis

Selbst unter optimalen Hörbedingungen und mit

erfahrenen Hörern konnten 141 von 145 Testpersonen definitiv keinen Unterschied

zwischen DVD-Audio und SACD feststellen!




Quellenangabe

• http://www.sonymusic.com/sacd/• Production Partner Heft Ausgabe 03/2001• http://superaudio-cd.com/• Seminararbeiten von Holger Hiebel (2003) und Boris

Müller (2004)• http://www.hfm-detmold.de/hochschule/eti.html/• Die zugehörigen wikipedia Einträge

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