Dr. Sound klärt auf: Technische Daten und Jitter, Teil 2
Wer oder was ist Jitter?
Lange Zeit war die digitale Audiowelt absolut unantastbar, der Glaube an die Fehlerfreiheit der neuen Ära schien nicht erschütterbar zu sein. Die ersten Zweifler ereiferten sich jedoch bald über die empfundene Kühle der Wiedergabe, dann kam auch noch der Begriff der Undefiniertheit hinzu und schon verlor das digitale Audiolager an Anhängern.
Ein Grund dafür ist der sogenannte Jitter. Wie ein Phantom geisterten die abenteuerlichsten Beobachtungen durch die Foren der Audiowelt. Wir wollen einen Blick auf diese Eigenheit der digitalen Übertragung werfen und zeigen, wie dieser Fehler messbar und interpretierbar ist.
Jitter – der Begriff
Das aus der englischen Sprache stammende Wort beschreibt Schwankung, Fluktuation oder Zittern. Ein digitales Signal, wie das im Hi-Fi-Bereich übliche S/P-DIF-Signal, das viele Geräte der Unterhaltungselektronik annehmen oder ausgeben, besteht aus verschiedenen Komponenten. Die zwei wichtigsten Teile sind die Taktung des Signals und die Datenpakete. Kurz und knapp erklärt verursacht der Jitter, dass die samplegenaue Taktung nicht mehr akkurat mit den Sample-Daten der Abtastung in Verbindung gebracht werden kann.
Als Sample bezeichnet man eine Probe, die zu einem definierten Zeitpunkt einem Musiksignal entnommen wurde. Das heißt: Auf einer CD befinden sich 44 100-Mal pro Sekunde Proben, die aus einem analogen Signal aufgezeichnet wurden. Dabei können diese Proben nur Werte einer vorgegebenen Quantisierungsstufe, bei einem 16-Bit-Datenwort einer CD ist das eine von 65 536 Stufen (wie bei einer Treppe), annehmen, die dann auch wieder bei der Wiedergabe genau an der gleichen zugehörigen Zeitposition reproduzierbar wird.
Kommt es aufgrund von Auslesefehlern des digitalen Signals zu Problemen bei der Rekonstruktion des Dateninhaltes durch fehlerhaft interpretierte Zeittaktinformationen, dann hat schon der Jitter zugeschlagen. Dies kann schon durch gestörte oder schwache Signale verursacht werden. Man spricht vom Übertragungsjitter, daneben gibt es noch den A/D-Wandler-Jitter bei der Aufnahme oder den geräteinternen Jitter durch mangelhafte Laufwerke. Das sind die bekanntes- ten Arten, die immer durch die genannte Ursache entstehen: Die übermittelte Dateninformation kann nicht mit der zugehörigen Auslesezeitpunktinformation an jeder Stelle in Verbindung gebracht werden.
Klang unter dem Jitter-Einfluss?
Mit dem zeitlichen Betrag der Taktschwankung oder ihres Pegels gegenüber der Solltaktung kann sich der Klang verschlechtern. Je stärker eine Abweichung zwischen der analogen Signalwellenform und der rekonstruierten Wiedergabewellenform ist, desto deutlicher sind die Verzerrungen durch Jitter wahrnehmbar. Bekannt ist, dass hochaufgelöste Datenströme, also mit 24 Bit oder mehr, weniger vom Jitter verschlechtert werden, weil der durch den Jitter bedingte Pegelfehler kleiner ausfällt als bei 16-Bit-Daten.
Neben dem zyklischen ist der zufällige Jitter durch seine unberechenbare Verteilung mit seinen zufälligen Verzerrungen eher ein Auslöser für zusätzliches Rauschen. Weiterhin wird dem Jitter eine Verschlechterung der Impulswiedergabe und damit der räumlichen Abbildung zugeschrieben. Auch ein konturloser Bassbereich oder ein zum Zischeln neigender Präsenzbereich kann eine Folge sein.
Was können wir messen?
Messen können wir mit dem Audio Precision System 2720 verschiedene Arten von Jitter-Symptomen an den digitalen Ausgängen eines Hi-Fi-Gerätes, die entweder durch die Schnittstelle selbst oder durch die geräteinterne Taktung entstehen können. Dazu gehört das Jitter-Histogramm. Es zeigt, in welchem Zeitbereich und mit welchem Pegel Schwankungen des Taktsignals auftreten. Die Auswertung findet dabei in einem vorgegebenen Zeitbereich statt und erfolgt bei uns über eine große Bandbreite von 50 Hz bis 100 kHz, somit ist sichergestellt, dass alle signaldeterminierenden Anteile erfasst werden, weil diese auf die jeweilige Empfängerschaltung rückwirken.
Wichtig beim Lesen aller Histogramme ist, dass der Pegel des Störsignals möglichst klein bleibt, denn die Stärke der Störung kann einflussreicher sein als große Taktschwankungen mit verschwindend geringem Pegelanteil. Datenblockjitter oder auch Cell-by-Cell-Jitter-Messung: Die Kurven in Cyan zeigen zwei aufeinanderfolgende 24-Bit-Datenblöcke an, sie beginnen jeweils mit einem Synchronimpuls.
Die grüne Kurve darüber zeigt die unregelmäßigen Taktschwankungen innerhalb der Übertragung an, die im Idealfall als horizontale Linie erscheinen sollte. In der folgenden Ausgabe erklären wir, welche weiteren objektiven Werte wir bestimmen und wie diese zu interpretieren und zu werten sind.
(Jens Voigt)
