Super Audio Compact Disc


Super Audio Compact Disc

Die Super Audio Compact Disc, kurz SACD oder SA-CD, ist ein Datenträger und physisch eine spezielle Form der Digital Versatile Disc (DVD), die von Philips und Sony entwickelt wurde. Die SACD verwendet eine höhere digitale Auflösung des Audiosignals als die Audio-CD und bietet außerdem die Möglichkeit, Mehrkanalton (Raumklang) ohne Datenreduktion zu speichern. Sie wurde als Nachfolger der Audio-CD (CD-DA) konzipiert und steht seit mehreren Jahren in Konkurrenz zur DVD-Audio, die vergleichbare Eigenschaften aufweist.

Inhaltsverzeichnis

Technik

Auf der SACD liegt das Audiomaterial im Direct-Stream-Digital-(DSD-)Format vor. Dieses unterscheidet sich von der Puls-Code-Modulation-Technik (PCM-Technik) der Audio-CD oder DVD-Audio. Für das Direct-Stream-Digital-Format kommt die sogenannte Delta-Sigma-Modulation zum Einsatz. Die Wortbreite des digitalisierten Audiosignals beträgt hier lediglich 1 Bit, allerdings bei einer Abtastrate von 2,8224 MHz (64×44,1 kHz). Im Gegensatz dazu liegen auf einer herkömmlichen Audio-CD die Audiodaten in Puls-Code-Modulation mit 16 Bit Auflösung bei 44,1 kHz Abtastrate vor. Auch wenn für beide Codierungen heute vornehmlich Delta-Sigma-Analog-Digital-Umsetzer verwendet werden, unterscheiden sich beide Verfahren grundsätzlich in der Art der Signalverarbeitung. Das bei der Analog-Digital-Umsetzung erforderliche Antialiasing-Filter – es kann insbesondere bei der verhältnismäßig niedrigen Abtastrate der Audio-CD zum filter ringing effect (engl. für Filterklingeln) führen – kann bei den wesentlich höheren Abtastraten der Delta-Sigma-Modulation wesentlich weniger störend ausgelegt werden. Auch kann bei Einsatz der üblichen Delta-Sigma-Umsetzer bei der Analog-Digital-Wandlung auf Dezimationsfilter und bei der Digital-Analog-Wandlung im Endgerät auf Interpolationsfilter verzichtet werden.[1]

Laut Werbeaussagen von Sony/Philips soll aufgrund

  • der erheblich höheren Samplingfrequenz,
  • einer größeren oberen Frequenz (ca. 50.000 Hertz statt 20.000 Hertz) und
  • eines Dynamikumfangs von über 120 dB

die SACD bereits bei Stereo-Wiedergabe besser klingen als eine konventionelle Audio-CD – eine hochwertige Aufnahme sowie eine sehr hochwertige Stereoanlage vorausgesetzt. Vermutungen aus dem High-End-Sektor, DSD sei dem PCM-Format grundsätzlich überlegen, ließen sich bisher nicht belegen. Die klanglichen Eigenschaften der SACD sind auch mit PCM-Technik zu realisieren, wenn man die für die Dynamik bestimmende Auflösung und die für den Frequenzbereich entscheidende Samplingfrequenz entsprechend erhöht, beispielsweise auf 24 bit bei 176,4 kHz.[2] Auf der Blu-ray Disc kommt die Puls-Code-Modulation verstärkt zum Einsatz.

Vergleicht man die zugrundeliegende Technologie der Puls-Code-Modulation mit der des Delta-Sigma-Modulators (herkömmlicher Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandler), besteht der einzige Unterschied im Fehlen des Abtastratenwandlers (Downsampling) am Ausgang des Delta-Sigma-Modulators: Im DSD-Format wird das Audiosignal mit geringer Wortbreite (1 Bit) und einer hohen Abtastrate gespeichert. Die Bandbegrenzung, die auch die höherfrequenten Rauschanteile unterdrückt, ist bei herkömmlichen Delta-Sigma-Analog-Digital-Umsetzern (mit PCM-Ausgang) mittels digitalen Filters unmittelbar nach dem Delta-Sigma-Modulator bei der Abtastratenwandlung integriert, während sie bei der DSD-Technik erst später, nämlich bei der Audiowiedergabe, vorgenommen wird.

Darüber hinaus unterstützt die SACD Mehrkanalton (Raumklang) mit bis zu sechs Kanälen. Die SACD kann – wie die DVD-Audio – hochauflösenden Mehrkanalton verlustfrei speichern. Kompressionsverfahren wie beispielsweise Dolby Digital oder DTS, die zum Beispiel bei der DVD-Video zum Einsatz kommen, können dies nicht. Die Mehrkanal-Tonspur auf der SACD ist optional: Einige SACDs beinhalten lediglich eine hochauflösende Stereo-Spur, sie nutzen die Mehrkanal-Option also nicht.

Es gibt einige SACD-Spieler, die lediglich Stereo-SACDs, nicht aber Mehrkanal-SACDs abspielen können.

Ähnlich wie beim MLP-Verfahren der DVD-Audio kommt auch bei SACD ein verlustfrei arbeitender Kompressionsalgorithmus zum Einsatz. Vor dem Fertigstellen des SACD-Images wird das DSD-Audiomaterial ins Format DST (Direct Stream Transfer) umgewandelt. Die Kompressionsrate – und damit die mögliche maximale Spielzeit – ist vom Audiomaterial abhängig. Bei der SACD kann man daher keine konkrete Aussage über die maximale Spielzeit machen. Grob geschätzt liegt diese ungefähr im selben Bereich wie bei der herkömmlichen Audio-CD (maximal 80 Minuten).

Varianten

Es gibt drei verschiedene Typen von Super-Audio-CDs:

  • Single Layer: enthält eine High-Density-(HD-)Schicht und ist nur auf SACD-Playern abspielbar.
  • Dual Layer: enthält eine zweite HD-Schicht für zusätzliche Aufnahmezeit und ist ebenfalls nur auf SACD-Playern abspielbar.
  • Hybrid Layer: enthält neben der HD- eine CD-Schicht, die für herkömmliche CD-Spieler lesbar ist

Bei der Hybrid-Disc-Technologie werden ein CD- und ein DVD-Layer auf die Scheibe aufgebracht. Der DVD-(SACD-)Layer liegt vom Laser aus gesehen vor dem CD-Layer; er ist für Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm, das für CD-Abtastung benutzt wird, transparent und reflektiert nur Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm, das für DVD-Abtastung genutzt wird. Er enthält die Audiodaten in SACD-Qualität. Der darunter liegende CD-Layer enthält die Audiodaten im Format der Audio-CD (16 Bit, 44,1 kHz) und kann von handelsüblichen CD-Spielern ausgelesen werden. Die meisten SACDs werden zurzeit in diesem Verfahren hergestellt.

Kopierschutz

Abgesehen vom bei Hybrid-SACDs zusätzlich vorhandenen CD-Layer, der genau wie jede Audio-CD problemlos abspiel- und kopierbar ist, sind die hochauflösenden Inhalte einer SACD durch einen Kopierschutz vor der unerwünschten Verbreitung geschützt.

Das Kopierschutzverfahren der SACD ist äußerst effektiv. Es besteht aus mehreren Schutzebenen: Pit Signal Processing (PSP) ist ein digitales, unsichtbares Wasserzeichen, das die Authentizität der SACD sicherstellt. Dabei wird bei den Gruben (Pits), in denen die Daten codiert sind, nicht nur wie bei der DVD die Länge ausgewertet, sondern auch die Breite, in der das Wasserzeichen codiert ist. PSP kann nur im Masteringprozess erstellt werden.[3]

Die Lead-In Area einer SACD ist verschlüsselt und kann ausschließlich von einem Hardwarebaustein in SACD-Playern dekodiert werden. Außerdem sind die Audiodaten per Content Scrambling kodiert und ein Teil des zum Dekodieren benötigten Schlüssels befindet sich auch hier in der SACD-Hardware. Beide Maßnahmen verhindern, dass SACDs auf Standard-DVD-ROM-Laufwerken ausgelesen werden können. Optional kann durch PSP ein sichtbares Wasserzeichen auf der Datenseite eingefügt werden.

Des Weiteren geben die bisher verfügbaren Abspielgeräte die auf einer SACD gespeicherten Inhalte ausschließlich analog an den Verstärker weiter. Die neuartige Multimedia-Schnittstelle HDMI versteht sich seit ihrer Version 1.2 jedoch auch auf die digitale Weitergabe von DSD-Daten. Nachdem im September 2010 der HDCP-Masterkey veröffentlicht wurde, könnte man theoretisch mithilfe eines daraus generierten Schlüssel das Signal entschlüsseln.

Marktsituation

Seit nunmehr zwölf Jahren (Stand 2011) ist die Super Audio Compact Disc (SACD) als Konkurrenzmedium zur klassischen Compact Disc (CD) und zur DVD-Audio am Markt erhältlich. Die Zahl der Veröffentlichungen und verfügbaren Abspielgeräte für dieses neue Format hat in diesem Zeitraum stetig zugenommen.

Die Abspielgeräte der ersten Generation, die im Frühjahr 1999 der Öffentlichkeit präsentiert wurden, waren mit Verkaufpreisen von rund 5000 $ für den Massenmarkt nicht geeignet. Erst ein gutes Jahr später konnten audiophile Interessenten in Japan einen Player zu erträglichen Preisen erwerben. Erst einige Jahre später wurde die SACD-Technologie für den Endkunden weltweit verfügbar und preislich attraktiv.[4]

Heute (Stand 2009) sind SACD-Player von zahlreichen Marken für weniger als 200 €, teilweise unter 100 € erhältlich. Inzwischen existieren zahlreiche sog. Universal-Player, die die meisten Formate beherrschen, z.B. auch SA-CD. Auf PC-Laufwerken ist das Abspielen von SACDs nicht möglich (ausgenommen der CD-Layer einer Hybrid-SACD). Die erste Revision der PlayStation 3 von Sony gibt SACDs wieder. Seit Oktober 2007 wird in Europa jedoch ein neues Modell der PlayStation 3 mit reduziertem Funktionsumfang vermarktet, das keine SACDs mehr abspielen kann.

Die Möglichkeit der Wiedergabe in konventionellen CD-Abspielgeräten wirkt sich vorteilhaft auf die Akzeptanz dieses Formats aus, da der Endverbraucher nicht zwingend neue Geräte erwerben muss, um SACDs abzuspielen, und da diese auch im Auto oder in portablen Playern funktionieren. Dass dem Käufer dadurch die Entscheidung für den Erwerb eines Albums auf SACD erleichtert wird, liegt auf der Hand, allerdings ist fraglich, ob auf diesem Wege die Akzeptanz des Formats und der Verkauf spezieller Abspielgeräte gefördert wird.

Die Zahl der erhältlichen Veröffentlichungen auf SACD lag im Jahr der Markteinführung bei etwa 40, Ende 2001 bei über 500[4]. Im Jahr 2009 waren ca. 4500 – 5000 Titel als SACD veröffentlicht[5], was etwa fünfmal soviel ist wie die Anzahl der veröffentlichten DVD-Audio Titel. Im Vergleich zu den monatlich rund 1000 CD-Releases ist diese Zahl für den Massenmarkt aber kaum von Bedeutung.

Bestätigt wird dies durch die Verkäufe im ersten Halbjahr 2004, die deutschlandweit bei 100.000 Exemplaren lagen. Das entspricht etwa 0,14 % der Gesamtverkäufe jeglicher Formate. In den USA weist die SACD mit 0,09 % der Gesamtverkäufe trotz einer absolut höheren Zahl verkaufter Einheiten (300.000) im gleichen Zeitraum eine noch geringere Bedeutung auf. (Quellen: IFPI, RIAA)

Zukunftsaussichten

Der Konkurrenzkampf der beiden Formate SACD und DVD-Audio, die beide vom jeweilig zugehörigen Industrie-Konsortium als Nachfolger der Audio-CD gehandelt wurden, hat aus heutiger Sicht wohl zwei Verliererformate hervorgebracht. Ein Durchbruch, wie er beim Wechsel von der Schallplatte zur CD oder von der VHS-Kassette zur DVD-Video festzustellen war, ist keinem der beiden Formate gelungen. Die Anzahl der SACD-fähigen Player war seit Ende 2006/Anfang 2007 mit dem Erscheinen der PlayStation 3 gestiegen, allerdings wurde bei der neueren Version der PlayStation 3 (Herbst 2007) die SACD-Funktion wieder eingespart. Dafür hat Sony allerdings 2010 ihre neue Blu-Ray-Player-Generation (BDP-x70, resp. 2011 BDP-x80) mit SACD-Fähigkeiten ausgestattet. Angesichts des auch nach Jahren immer noch geringen Marktanteils und des nur noch sehr begrenzten Engagements der Musikindustrie hinsichtlich neuer Veröffentlichungen sind die Meinungen über die Zukunftssicherheit beider Formate geteilt. Auch neuere Entwicklungen wie HD DVD und Blu-ray Disc haben hieran ihren Anteil. Auf Blu-ray Disc sind inzwischen die ersten reinen Audiotitel erschienen (vom Label 2L aus Norwegen), weitere derartige Platten sind in konkreter Planung, z. B. vom CD-Klang-Kritiker Neil Young.

Hörtests

Bei Stereoaufnahmen sind in objektiven Hörtests praktisch keine Unterschiede zwischen einer hochwertig produzierten herkömmlichen CD und einer Super-Audio-CD zu hören, so dass die wegen der höheren Abtastrate und größeren Samplingtiefe behauptete bessere Klangqualität von Super-Audio-CDs gegenüber CDs nicht bestätigt werden konnte. [6][7][8] SACDs bieten allerdings die Möglichkeit der Mehrkanalaufnahmen mit denen in einem entsprechenden Wiedergabesystem ein hörbarer Unterschied in der räumlichen Klangwiedergabe erreicht werden kann.

Siehe auch

Literatur

  • Rolf Seidelmann: Surround im Musikstudio. Wizoobooks, Bremen 2008, ISBN 978-3-934903-69-2.
  • Dominik Blech und Min-Chi Yang: Untersuchung zur auditiven Differenzierbarkeit digitaler Aufzeichnungsverfahren. Hörvergleich Direct Stream Digital und High-Resolution-PCM (24bit/176,4kHz), Diplomarbeit, Gutachter: Rainer Maillard und Andreas Meyer, Erich-Thienhaus-Institut, Hochschule für Musik Detmold, 2004, Online-Fassung auf hfm-detmold.de
  • E. Brad Meyer und David R. Moran: Audibility of a CD-Standard A/DA/A Loop Inserted into High-Resolution Audio Playback, Journal of the Audio Engineering Society, Volume 55, Issue 9, S. 775-779; September 2007, AES E-Library

Einzelnachweise

  1. Blech und Yang (2004), Abschnitt 2.3, http://old.hfm-detmold.de/eti/projekte/diplomarbeiten/2004/dsdpcm/23.htm
  2. Blech und Yang (2004), Abschnitt 7, http://old.hfm-detmold.de/eti/projekte/diplomarbeiten/2004/dsdpcm/fazit.htm
  3. http://www.dvddemystified.com/dvdfaq.html#3.6.1
  4. a b DVD Frequently Asked Questions, http://www.dvddemystified.com/dvdfaq.html#1.12 (Stand 12/09)
  5. SA-CD.net, http://www.sa-cd.net/faq#playback11
  6. D. Blech und M.-C. Yang: Untersuchung zur auditiven Differenzierbarkeit digitaler Aufzeichnungsverfahren. Hochschule für Musik Detmold, 2004, abgerufen am 24. Januar 2011.
  7. Es gibt schlichtweg kein Argument dafür. Interview mit Günther Theile, test 11/2003, test.de
  8. Super-Audio: Nur für Fledermäuse, test 11/2003, test.de

Weblinks


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