TYPE IV A/D Wandlung

Das dbx TYPE IV Wandlungssystem ist ein patentiertes Analog/Digital- Wandlungsverfahren, dass die besten Elemente der digitalen Wandlung und der analogen Aufnahmetechnik kombiniert. Die wesentlichen Eigenschaften des analogen Signals werden bewahrt wenn das Signal in das digitale Format umgewandelt wird. Die dbx Wandlung Type IV benutzt nicht nur den linearen Dynamikbereich der verwendeten A/D Wandler, sondern verbessert und dehnt den Dynamikbereich oberhalb des linearen Bereiches aus. Es wird ein logarithmischer “TYPE IV - Raum“ oberhalb des linearen Bereiches geschaffen. Es entsteht eine größere Dynamik-Reserve in der analogen Aufnahme, ohne die Qualität der analog/digital - Wandlung zu mindern.

Die digitale Aufnahme und Wandlung wurde in den 80er Jahren, dank der durch den linearen Dynamikbereich entstandenen digitalen Klangklarheit immer populärer. Kenner der digitalen Aufnahmegeräte wissen, dass der maximale Geräuschspannungsabstand von 16 Bit Systemen ungefähr 90 dB vorweist. Dagegen weist der maximale Geräuschspannungsabstand von analogen Band-Systemen ungefähr 55 dB vor, ohne Rauschminderung.

Dieser Vorteil des digitalen Geräuschspannungsabstands hat die Digitaltechnik zum unumgänglichen Aufnahmemedium gemacht. Zum Teil entwickelte es sich dank des Geräuschspannungsabstands, sowie der digitalen Speicherung, dem Direktzugriff und der Resistenz gegenüber mechanischen Einflüssen (im Gegensatz zu Bändern und Schallplattten). Trotz diesen Vorteilen hat jeder die Rückkehr in den 90er Jahren zum Analogen und den Röhrengeräten in der Nachfrage „Die Wärme des Analogen“, die den digitalen Aufnahmen fehlt, bemerkt. Die Benutzung des Analogen mit dem Digitalen beweist die Mannigfaltigkeit der analogen Aufnahmen. Mannigfaltigkeit, die die Anhänger des Digitalen nicht anerkennen wollten.

Jeder, der mit analogem Band gearbeitet hat weiß genau, dass die Pegel auf Ihr Maximum gehoben werden können, ohne die Aufnahme zu verschlechtern. Die Daten der analogen Bänder umfassen nicht die wirklich vorhandene Dynamik-Reserve. Der maximale Geräuschspannungsabstand eines analogen Bandes wird gemessen, indem der „maximale“ Signalwert als Punkt bestimmt wird, an dem ein gegebener Signalpegel oder eine gegebene Frequenz eine gegebene nichtlineare Verzerrung (THD) ergibt. Normalerweise wird der Pegel, an dem ein Signal bei 1 kHz eine THD von 3 % produziert, verwendet. In der Praxis kann das übersteuerte Signal den maximalen Signalpegel von 5, 10 oder sogar 15 dB, je nach der aufgenommenen Signalart, ohne digitalem Rauschen, überschreiten. Die hohen Pegel werden mit einer größeren THD akzeptiert..., was oft ein gewünschter Effekt ist, wenn man die Anzahl der benutzten Röhrengeräte sieht.

Wir können daraus schlussfolgern, dass eine analoge Aufnahme über deutlich mehr Dynamik-Reserven verfügt, als die Messungen angeben. Nehmen wir das Beispiel einer Bass-Drum Aufnahme. Wenn das analoge Band 55 dB zwischen einem Maximum von 3 % THD und dem effizienten Rauschpegel angibt, die Übersteuerungen der Bass-Drum 3 % THD um ungefähr 15 dB überschreiten und die Klangqualität beständig bleibt, kann man von einer Erweiterung der Dynamik-Reserve um 15 dB ausgehen. Wir erhalten dadurch eine Dynamik-Reserve von 70 dB. Fügt man eine Bearbeitung der Rauschminderung hinzu, erhält man den gleichen Dynamik-Bereich wie bei einer Digitalaufnahme bei 16 Bits, ungefähr 90 dB. Dies erklärt, warum die sehr gut aufgenommenen analogen Master-Bänder eine wunderbare CD-Qualität ohne unerwünschtes Rauschen erbringen.

Das größte Problem bei Digitalaufnahmen ist die relativ hohe Gefahr von Übersteuerungen des Wandlers und der „kalte“ Klang. Selbst wenn die digitale Wandlung über eine große Dynamik im linearen Bereich verfügt, tritt eine sehr harte Übersteuerung auf, sobald man den 0 dBfs (Full Scale) Pegel des Wandlers erreicht. Jeder der die häßlich klingenden Effekte kennt, die ein übersteuerter Wandler von sich gibt, weiss daß man dies besser vermeiden sollte.

Diese Unvollkommenheit der digitalen Wandlung veränderte radikal das Verhalten der Benutzer. Sie entwickelte geradezu eine Paranoia gegenüber den Übersteuerungen am Eingang der Wandler. Um diese zu verhindern, muß man mit geringerem Pegel aufnehmen. Für eine für Übersteuerungen genügend große Dynamik-Reserve nahm man eine schlechtere Aufnahme in Kauf. Dies wirkte sich auf den Geräuschspannungsabstand aus, denn das Signal näherte sich dem Rauschen. Da es wichtig ist, den Pegel von 0 dBfs (Full Scale) mit den digitalen Geräten nicht zu überschreiten, muß man zu sehr schnellen Peakreading-Pegelanzeigen greifen. Die Anpassungsfähigkeit der analogen Bänder erlaubt in der Analogtechnik die Benutzung von Mittelwert-Anzeigeinstrumenten (VU-Meter), Übersteuerungs-Anzeigen sind bei Analogmaschinen oftmals gar nicht vorhanden. Wenn die digitalen Geräte nur anpassungsfähiger wären! Man könnte deren weitere Dynamikbereiche zur Erfassung der wesentlichen Bestandteile der Musik, nämlich der Dynamik nutzen.

Hier schaltet sich das Wandlungssystem TYPE IV von dbx ein. Das System bewahrt den Dynamikbereich des analogen Signals mit Hilfe eines Systems, dessen Dynamikbereich begrenzt ist. Die TYPE I und TYPE II können den Dynamikbereich der analogen Bänder und anderen Auflagen mit begrenzten Dynamikbereichen vergrößern. Das System TYPE III vergrössert den Dynamikbereich mit einer minimalen Bearbeitungsverzögerung, quasi simmultan. Das System TYPE IV auferlegt einen neuen Standard und verbessert ungemein den nützlichen Dynamikbereich des A/D Wandlers.

Das Wandlungssystem TYPE IV dbx verbindet die patentierten Techniken der analogen und digitalen Bearbeitung, um einen weit größeren Dynamikbereich anzubieten als die der einfachen A/D Wandler. Es kann also die maximal mögliche Informationsmenge des analogen Signals ausgenutzt werden. Somit hat das System TYPE IV die Möglichkeit, die Leistungen der verwendeten A/D Wandler zu verbessern, ganz egal ob nun Wandler mit nur 16 Bit oder leistungsfähigere mit 24 Bit Auflösung verwendet werden! Weiterhin ist keine Dekodierung nach dem Wandlungsverfahren nötig.

Wie schon erwähnt, besitzen digitale Systeme einen größeren Dynanmikbereich als die analogen Bänder; weiterhin haben sich die Dynamikbereiche der A/D Wandler in den letzten Jahren vergrößert. Davon profitiert das Wandlungssystem TYPE IV von dbx und nutzt die obersten 4 dB im linearen Dynamikbereich des A/D Wandlers, um einen Bereich der logarithmischen Übersteuerung zu schaffen. Dies erlaubt Übersteuerungstransienten (Pegelspitzen) in den „logarhithmischen 4 dB“ des Wandler-Dynamikbereiches dargestellt zu werden wo ein normaler A/D Wandler schon übersteuert wäre. Dank TYPE IV gehören solche Übersteuerungsprobleme der Vergangenheit an.

Hier sind die Gründe, für dieses Verfahren: Die digitalen Codes in einem Wandler sind linear – homogen angeordnet – d. h. dass jeder aufeinanderfolgende Code (Bits) die gleiche Spannungsschwankung des Eingangssignals darstellt. Dies bedeutet, dass die eine Hälfte der Bits, die Spannung bis zum halben Vollpegel (full scale), die andere Hälfte der Bits die Spannung vom halben bis zum ganzem Vollpegel darstellt. Dies scheint logisch, bis man bemerkt, dass die Hälfte der zulässigen Eingangsspannung nur 6 dB unter dem Pegel der Gesamtstufe ist. Zusammengefasst stellt die Hälfte der digitalen Codes nur den oberen Teil von 6 dB des Signals dar und die andere Hälfte 80 bis 110 dB des restlichen Signals (je nach Qualität des Wandlers). So ist es recht und wünschenwert diese verstärkte Auflösung (durch die Dichte der digitalen Codes gerechtfertigt) zu benutzen, um den höheren Teil des Dynamikbereichs in diesem Raum darzustellen.

Die logarithmische Bearbeitung des Wandlungssystems TYPE IV von dbx hat einen weiteren Vorteil: sie erhält die Details der hohen Frequenzen im Übersteuerungsbereich. Dank der logarithmischen Bearbeitung des Wandlungssystems TYPE IV werden die hohen Frequenzen beibehalten : Eine Übersteuerung des Wandlers wird nie erreicht, das Signal wird durch den logarhithmischen Übersteuerunsbereich von TYPE IV begrenzt. Die gestrichelte Linie gibt den ursprünglichen Pegel des Eingangssignals an. Unterhalb des Übersteuerungsbereiches (Over-Region) wird die A/D Wandlung linear vorgenommen. Oberhalb dieses Bereiches bringt TYPE IV alle Signalübersteuerungen unter den Übersteuerungspegel des A/D Wandlers zurück. Die Information über die höheren Frequenzanteile wird beibehalten.

Nun stellt sich einem die Frage, welche Zugeständnisse hierbei zu machen sind. Man fragt sich, ob der Rauschpegel um 4 dB gestiegen ist, da 4 dB dem Wandler genommen wurden. Die Antwort ist verblüffend und einfach: Nein. Ohne technische Einzelheiten zu nennen bleibt - dank der analog und digital patentierten Bearbeitung TYPE IV - der ursprüngliche Rauschpegel der Wandlung unverändert! Man erreicht eine weitere Dynamik-Reserve... ohne Zugeständnisse!

Die Vorteile von TYPE IV hört man beim Anlegen hoch gepegelter Signale, deren Spitzen sich schon im Übersteuerungsbereich befinden. Mittels ein– und ausschalten von TYPE IV läßt sich deutlich der Unterschied hören.

Bei ausgeschaltetem TYPE IV vernimmt man den unangenehmen und harten Klang der Übersteuerung des A/D Wandlers. Wenn TYPE IV aktiviert wird, erhält man eine präzisere natürlichere Darstellung des Urspungssignals (großer Dynamikbereich). Man braucht sich keine Sorgen oder Zugeständnisse mehr zu machen: Eine digitale Übersteuerung wird kein Problem mehr für Sie sein! Auch beim Geräuschspannungsabstand muß man keine Kompromisse mehr eingehen.

Das Wandlungssystem TYPE IV von dbx verbindet somit das Beste der analogen Welt mit dem Besten der digitalen Welt, indem es die wesentlichen Eigenschaften der Musik und deren volle Dynamik einfängt.

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