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.

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1 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 im Rahmen der Vorlesung Digitale Audiotechnik 2

2 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 2 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Inhalt Historischer Überblick DVD Audio Super Audio CD (SACD) Vergleich SACD-DVD Audio Zusammenfassung Quellenangabe

3 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 3 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

4 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 4 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Historischer Überblick - Formate 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

5 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 5 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Historischer Überblick - Formate 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!

6 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 6 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Historischer Überblick - Formate 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

7 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 7 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Historischer Überblick - Formate Systemstreit setzt sich derzeit fort bei –DVD-A gegen SACD –Den wiederbeschreibbaren DVD-Formaten DVD+RW, DVD-RW, DVD-RAM

8 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 8 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Umsetzer Sigma-Delta Umsetzer

9 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 9 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

10 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 10 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

11 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 11 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD DVD Audio

12 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 12 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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)

13 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 13 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

14 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 14 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Logisches Format - Features Logisches Format entspricht dem einer DVD-V Features –Black Disc möglich (Disc ohne Video, Multimedia Content) –Standbilder – ASV möglich –Textinformationen

15 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 15 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

16 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 16 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Physikalisches Format ebenfalls wie DVD-V –Von Produktionsseite her: gleiches Equipment zum Pressen –Verbraucherseite: die gleichen Laufwerk Möglichkeit einer Hybrid Disc:

17 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 17 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Damit stehen 4 Varianten der SACD zur Verfügung:

18 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 18 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD SACD - Prinzip Direct Stream Digital (DSD)

19 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 19 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD SACD - Prinzip Vorschrift: 120 dB SNR im Audioband

20 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 20 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD SACD – Noise Shaper 7.Ordnung

21 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 21 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD SACD – Noise Shaper beim dcs904

22 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 22 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

23 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 23 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Gegenargumente Jede Signalverarbeitungsstufe (zB im Studio) wird DSD automatisch in ein PCM Signal umwandeln: Abtastrate 2,88 MHz sehr rechenintensiv

24 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 24 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

25 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 25 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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

26 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 26 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Hörvergleich

27 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 27 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Hörvergleich mehrere Ensembles in Stereo und Surround aufgenommen Ohne Bearbeitung gespeichert Wandler beherrschen beide Formate Wiedergabe in akustisch optimaler Umgebung

28 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 28 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Hörversuch - Ergebnis

29 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 29 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD Hörversuch - Ergebnis Selbst unter optimalen Hörbedingungen und mit erfahrenen Hörern konnten 141 von 145 Testpersonen definitiv keinen Unterschied zwischen DVD-Audio und SACD feststellen!

30 SPSC – Signal Processing & Speech Communication Lab Professor Horst Cerjak, 19.12.2005 30 Markus Bürger Graz, 05/10/2007 SACD 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