Pro Audio White Papers

Grenzen der digitalen Audiotechnik
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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erschienen als Artikel im 'Studio Magazin' unter Mitarbeit von Dieter Kahlen


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Klirrfaktor als Fehlerbeschreibung eines Analogsystems bezeichnet das Maß an Oberwellen, die dem Originalsignal durch das Übertragungssystem hinzugefügt werden. Diese Oberwellen, die in analogen Geräten vorwiegend als k2 und k3 vorkommen, stehen in einem fixen musikalischen Zusammenhang mit dem Grundton. Eine durch herkömmlichen, 'analogen' Klirrfaktor erzeugte Verzerrung fügt also keine Töne hinzu, die in einem realen Klanggemisch nicht bereits enthalten sind, sondern verändern lediglich in geringem Maße sein Obertonspektrum. Dadurch ist die Hörsamkeit solcher Klirrfaktoren sehr gering. Viel kritischer wird die Angelegenheit erst in dem Moment, in dem man dem Originalsignal Frequenzen hinzufügt, die in keinem musikalisch sinnvollen Verhältnis zum Grundton stehen - auf solche Verzerrungen reagieren wir nach meinen Erfahrungen um mindestens den Faktor 20 sensibler.

Obwohl wissenschaftliche Untersuchungen zu diesem Bereich wie erwähnt bislang nicht existieren, könnte man aufgrund der von der Anwenderseite bisher berichteten Erfahrungen mit Abtastraten von 96 kHz die Hypothese aufstellen, dass erst jenseits einer Abtastrate von 500 kHz die durch den beschriebenen Effekt auftretenden Störfrequenzen so gering werden, dass man sie vermutlich vernachlässigen kann.

Wagen wir einen Blick in die Zukunft. 96 kHz als Stand der Technik erzeugen bei einer Wortbreite von 24 Bit eine bestimmte Datenmenge, die natürlich von allen nachfolgenden Signalverarbeitungs-Prozessen verarbeitet werden muss. Durch eine Verdopplung der Abtastrate auf 192 kHz wird die Anzahl einer bei gegebenen Rechner-Konfiguration möglichen Bearbeitungsschritte halbiert - entweder durch Halbierung der zu verarbeitenden Kanäle oder durch entsprechende Reduzierung der Signalbearbeitungen, beispielsweise in Plug-Ins. Wenn wir wie erwähnt nun davon ausgehen, dass die Abtastrate noch zweimal verdoppelt werden muss, um die zuvor beschriebenen Probleme wirklich loszuwerden, dann benötigen wir dazu - bezogen auf die heutigen 96 kHz - die insgesamt achtfache Rechenleistung bei unveränderten Anforderungen an Spurenzahl und Signalverarbeitung.

Betrachten wir den Entwicklungsstand im Prozessorbereich, so läßt sich aus heutiger Sicht kein Zeitpunkt vorhersehen, zu dem ein bezahlbarer, handelsüblicher PC eine solche Rechenleistung erbringen wird. Es geht dabei ja nicht mehr in erster Linie um die Taktrate der CPU, sondern um den gesamten I/O-Bereich - die zu verarbeitende Datenmenge muss schließlich auch zum Prozessor transportiert und nach der Berechnung weitergeleitet werden. Zu diesem Thema gehört auch die Problematik, dass weitere nennenswerte Steigerungen der Prozessor-Taktrate unweigerlich zu erheblichen thermischen Problemen führen werden. Hier nähern wir uns einer physikalischen Barriere, die mit der heutigen Halbleiter- Technik auf Basis von Silizium kaum noch zu überspringen sein dürfte. Ohne an dieser Stelle Pessimismus verbreiten zu wollen, wird daraus doch klar ersichtlich, dass sich die geforderten Abtastraten in absehbarer Zeit zumindest für Anwendungsbereiche mit vielen Spuren und aufwändiger Signalbearbeitung kaum werden realisieren lassen. Die Entwicklung einer grundlegend neuen und damit deutlich leistungsfähigeren Rechner-Technologie wird nicht in Jahren zu messen sein, sondern eher in Jahrzehnten.

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