Vinyl-Dynamik und Frequenzgang: Was ist mit dbx DISC möglich?

Inhaltsverzeichnis

1. Fazit der Messung
2. Quelle und Audiokette
3. Dynamikwerte
4. Effektiv gemessener Frequenzbereich
5. Bit-Tiefe und feingliedrige Abstufung
6. Dither und Ditherrauschen
7. Umrechnung in analoge Spannung bei 0 dBu
8. Samplingrate und Hochtonbereich
9. Quellen

1. Fazit der Messung

2. Quelle und Audiokette

Das mittlere Alter der historischen analogen Hardwarekette liegt rechnerisch bei rund 45 Jahren.

3. Dynamikwerte

4. Effektiv gemessener Frequenzbereich

Die Frequenzwerte stammen aus dem Audacity-Export Spektrum_final_32k.txt. Die Auswertung erfolgte mit FFT-Grösse 32768 bei 96 kHz. Daraus ergibt sich eine Frequenzauflösung von rund 2.93 Hz und eine Nyquist-Grenze von rund 48 kHz.

Robust mit 1-kHz-Median betrachtet liegt die -80-dB-Grenze bei etwa 21.6 kHz. Die -90-dB-Grenze liegt bei etwa 28.3 kHz. Oberhalb davon ist noch Energie messbar, aber sie ist als sehr leise HF-Restenergie und nicht als lauter musikalischer Hauptnutzbereich zu interpretieren.

5. Bit-Tiefe und feingliedrige Amplitudenabstufung

Diese Zahlen sind eine anschauliche Näherung. Sie zeigen nicht die musikalische Bedeutung eines Signals, sondern wie fein ein sehr kleiner Pegelverlauf digital noch abgestuft werden kann.

6. Dither und Ditherrauschen

Dither ist ein sehr leises künstliches Rauschen, das beim Reduzieren der Bit-Tiefe gezielt hinzugefügt wird. Es verhindert, dass Quantisierungsfehler als harte Verzerrungen oder Stufenartefakte hörbar werden. Stattdessen werden diese Fehler in ein gleichmässigeres, unkorreliertes Rauschen überführt.

Als gebräuchliche Vergleichsgrösse kann TPDF-Dither verwendet werden. TPDF-Dither erzeugt gegenüber dem idealisierten Quantisierungsrauschen etwa die dreifache Rauschleistung. Dies entspricht:

Der Rauschboden liegt dadurch bei 16 Bit grob um -93 dBFS. Bei 24 Bit liegt derselbe theoretische Bereich rund 48 dB tiefer, also grob um -141 dBFS. Die 4.77 dB sind ein relativer Zuschlag zum jeweiligen Quantisierungsrauschen, kein fixer Spannungswert.

Ein Audiosignal geht nicht schlagartig in das Ditherrauschen über. Praktisch wird der Übergang dort kritisch, wo der Signalpegel nur noch wenig über dem Dither-/Quantisierungsrauschboden liegt. Ein Hochtonanteil bei -80 dBFS liegt bei 16 Bit nur noch rund 13 dB über dem gebräuchlichen TPDF-Ditherrauschen. Bei 24 Bit liegt derselbe Anteil dagegen noch rund 61 dB über dem theoretischen TPDF-Ditherrauschen.

7. Umrechnung in effektive Spannungwerte (Quantisierungssprung) bei 0 dBu

Zur Veranschaulichung wird hier angenommen: 0 dBFS entspricht 0 dBu, also 0.775 V RMS.
Da die Spannungswerten zwischen zwei Werten, jeweils auf- oder abgerundet werden müssen, entsteht ein Fehler, das Qunatisierungsrauschen. Je höher die Auflösung [Bit] verwendet werden, desto genauer wird das digitale Abbild und das Quantisierungsrauschen kleiner.

8. Samplingrate und Hochtonbereich

Die Samplingrate beschreibt die zeitliche Abtastung, also wie oft das analoge Signal pro Sekunde abgestastet wird.
Die Bit-Tiefe beschreibt die Amplitudenabstufung (Spannung).

Die höhere Samplingrate erzeugt mehr Messpunkte pro Sekunde und definiert daher die obere Grenzfrequenz [Nyquist–Shannon-Abtasttheorem]. Sie verschiebt den hörbaren Hochtonbereich deutlich von der Nyquist-Grenze weg und erleichtert dadurch Rekonstruktion, Filterung und Spektralanalyse. Für die technische Untersuchung sehr leiser Hochtonanteile ist 96 kHz deshalb deutlich besser als 44.1 kHz.

9. Quellen und Messgrundlagen

• Audacity-Export Spektrum_final_32k.txt, ausgewertet mit 1-kHz-Median zur robusten Bestimmung der -80-dB- und -90-dB-Grenzen.
• Audacity Manual: Measure RMS, Plot Spectrum und Spectrogram Settings.
• CD-DA / Red Book / IEC 60908: 16 Bit, 44.1 kHz Stereo-PCM als Audio-CD-Zielformat.
• TPDF-Dither-Grundlage: Rauschleistung etwa Faktor 3 gegenüber idealisiertem Quantisierungsrauschen, entsprechend 10 · log10(3) = 4.77 dB.
• Audiokettenquellen: Discogs für Nautilus/dbx-Ausgabe; Hifi-Wiki für Technics SL-1610MK2 und Ortofon OM30; Studer/ReVox Infoportal für ReVox C279; HiFi Engine für dbx 224; RME Herstellerdaten für HDSPe AIO.