Jitter - warum es so kompliziert ist
Verfasst: 19.08.2011, 13:38
Geehrtes Forum
Der Wahnsinn von vielen unserer Streitigkeiten um Jitter ist der Tatsache geschuldet dass Jitter sich nicht so einfach Greifen bzw. Messen lässt.
Zwar kann man verschiedene Arten von Jitter isoliert Messen, aber das ist nur ein Teil der Wahrheit.
Leider ist es viel komplizierter....
Ich erhebe nicht den Anspruch auf vollkommenen Durchblick in diese Materie, ich habe jedoch einige wichtige Teile davon verstanden (glaubt es, oder nicht).
Um aber nicht eine erneute Diskussion ins Abseits zu fahren, wäre es hilfreich jedenfalls die folgende Definition anzuerkennen :
http://de.wikipedia.org/wiki/Jitter
Das erste das wichtig ist, ist zu kapieren dass es verschiedene Arten und Ursachen für Jitter gibt.
(dazu ein Ausschnitt von : http://www.audio-consequent.de/info/inf_dig1.htm )
Der unkorrelierte (Random) Jitter:
Der Verursacher des schlechten, digitalen Klanges, der vermieden werden muss - und kann (z.B. AC-Clock, Digitalkabel).
Der korrelierte (Gerätetypische, wiederholbare) Jitter:
Jede digitale Quelle hinterlässt ihren eigenen digitalen Fingerabdruck ("Korrelation", "Signatur"). Jede Form mechanischer Schwingungen des Laufwerkes und der CD wirkt sich auf den Datenstrom aus. Dies kann nicht verhindert, sondern nur beeinflusst werden. Eine einmal in den Datenstrom eingebrachte Klanginformation kann nicht mehr, oder nur mit sehr großem Aufwand, entfernt (blockiert) werden.
Es werden drei Arten von unkoreliertem Jitter unterschieden:
1.) Zufälliger, Rausch-Jitter (Random-Jitter): Entsteht durch eine Amplitudenmodulation vom Signal (Takt) mit einer Rauschspannung (Halbleiterrauschen, Störmodulation der Betriebsspannung und der Signalmasse, Störeinstrahlung...). Der Nulldurchgang, bzw. Triggerpunkt (Schwellpunkt an der Signalflanke) für nachfolgende Schaltungen wird unscharf, und damit unsicher (Erkennung der Flanke wechselt, mal früher oder später). Die Ursache dieses Jitters ist meist der Systemtaktgenerator (Clock). Übliche interne Quarzgeneratoren liefern einen Jitter von 200-300 ps (Spitzenwert). Hochwertige gekapselte Industriegeneratoren liegen bei 20-50 ps. Die Spitzenklasse liegt bei ca. 10 ps (1 ps = 10-12 Sekunden)
2.) Dateninduzierter- Jitter, SRTE (Signal relatet timing error): Hier steht die zeitliche Variation in direkter Beziehung zu dem Datensignal. Die direkte Folge sind Verzerrungen durch Frequenzmodulation des Analog-Signales. Dieser Jitter tritt hauptsächlich innerhalb komplexer Bausteine wie Digitalfilter und Wandler auf. Dort werden verschiedene datenabhängige Signale asynchron verarbeitet. Durch Übersprechen, Modulationseffekte der gemeinsamen Betriebsspannung (Akatuatoren=Stellglieder, Motoren, Insbes. Spindelmotor, Servos, Digitalanzeige, ..) und Gatter-Laufzeitverzögerungen wird der Systemtakt verschmutzt.
3.) Daten-Jitter: Entsteht oft bei der digitalen Signalübertragung. Die Ursache ist ein verrauschtes Signal, Kabelrauschen, Leitungsreflexionen und Bandbreitenbegrenzung.
Das zweite was zu Verstehen ist, ist dass Jitter sich addiert (kumulativ) und gegenseitig "ansteckt". Man kann daher nur ungeheuer aufwendig die verschiedene Arten von Jitter isoliert Messen, und schon gar nicht es auf einen gemeinsamen Nenner bringen.
Man denke z.B. einfach an Chips die verschiedene Kalkulationen ausführen soll : die Gatter werden ständig unterschiedliche Laufzeiten haben, und interaktiv zu noch mehr Jitter führen.
Gott sei Dank gibt es aufwendige Methoden Jitter zu begrenzen (PLL & Re-Clocking), und auch einige Lösungen um Jitter zu kontrollieren.
Es ist unabdingbar für eine seriöse Diskussion, dass wir anerkennen das digitale Schnittstellen (S/PDIF, USB, FW, I2S etc.) zwar theoretisch alle Daten überträgt, aber das diese selten 100% Zeitlich korrekt Übertragen werden. Da gibt es große Unterschiede (Stichwort synchron/asynchron zur Masterclock). Speziell im Umgang mit Computern ist dies von eklatanter Wichtigkeit (für sich ein eigenes Kapitel wert) und die professionelle Studiotechnik gibt da viele praktische Antworten. Immerhin wird in Studios überall mit Computern gearbeitet, und zu behaupten dass Computer in Audio nichts zu suchen hat, stellt nur seine Unwissenheit zur Schau.
In der HiFi Industrie ist das Thema Jitter, Schnittstellen und Clockabhängigkeit eh viel zu kompliziert den normalen Anwendern die Zusammenhänge zu Vermitteln (dies wird in unseren Threads auch ständig bestätigt).
Will man in die Materie von digitalen Klangunterschieden wirklich eintauchen und (halbwegs) verstehen, muss man schon gehörig mehr Lernen als was in diversen HiFi Zeitschriften alles zu lesen ist....
Und wie immer : Wer höher hinaus will, muss tiefer eintauchen....
Jitter ist in digitalem Audio von absoluter Wichtigkeit, aber es gibt keine einfachen Lösungen ihn zu bändigen....
Gruß Leif
Der Wahnsinn von vielen unserer Streitigkeiten um Jitter ist der Tatsache geschuldet dass Jitter sich nicht so einfach Greifen bzw. Messen lässt.
Zwar kann man verschiedene Arten von Jitter isoliert Messen, aber das ist nur ein Teil der Wahrheit.
Leider ist es viel komplizierter....
Ich erhebe nicht den Anspruch auf vollkommenen Durchblick in diese Materie, ich habe jedoch einige wichtige Teile davon verstanden (glaubt es, oder nicht).
Um aber nicht eine erneute Diskussion ins Abseits zu fahren, wäre es hilfreich jedenfalls die folgende Definition anzuerkennen :
http://de.wikipedia.org/wiki/Jitter
Das erste das wichtig ist, ist zu kapieren dass es verschiedene Arten und Ursachen für Jitter gibt.
(dazu ein Ausschnitt von : http://www.audio-consequent.de/info/inf_dig1.htm )
Der unkorrelierte (Random) Jitter:
Der Verursacher des schlechten, digitalen Klanges, der vermieden werden muss - und kann (z.B. AC-Clock, Digitalkabel).
Der korrelierte (Gerätetypische, wiederholbare) Jitter:
Jede digitale Quelle hinterlässt ihren eigenen digitalen Fingerabdruck ("Korrelation", "Signatur"). Jede Form mechanischer Schwingungen des Laufwerkes und der CD wirkt sich auf den Datenstrom aus. Dies kann nicht verhindert, sondern nur beeinflusst werden. Eine einmal in den Datenstrom eingebrachte Klanginformation kann nicht mehr, oder nur mit sehr großem Aufwand, entfernt (blockiert) werden.
Es werden drei Arten von unkoreliertem Jitter unterschieden:
1.) Zufälliger, Rausch-Jitter (Random-Jitter): Entsteht durch eine Amplitudenmodulation vom Signal (Takt) mit einer Rauschspannung (Halbleiterrauschen, Störmodulation der Betriebsspannung und der Signalmasse, Störeinstrahlung...). Der Nulldurchgang, bzw. Triggerpunkt (Schwellpunkt an der Signalflanke) für nachfolgende Schaltungen wird unscharf, und damit unsicher (Erkennung der Flanke wechselt, mal früher oder später). Die Ursache dieses Jitters ist meist der Systemtaktgenerator (Clock). Übliche interne Quarzgeneratoren liefern einen Jitter von 200-300 ps (Spitzenwert). Hochwertige gekapselte Industriegeneratoren liegen bei 20-50 ps. Die Spitzenklasse liegt bei ca. 10 ps (1 ps = 10-12 Sekunden)
2.) Dateninduzierter- Jitter, SRTE (Signal relatet timing error): Hier steht die zeitliche Variation in direkter Beziehung zu dem Datensignal. Die direkte Folge sind Verzerrungen durch Frequenzmodulation des Analog-Signales. Dieser Jitter tritt hauptsächlich innerhalb komplexer Bausteine wie Digitalfilter und Wandler auf. Dort werden verschiedene datenabhängige Signale asynchron verarbeitet. Durch Übersprechen, Modulationseffekte der gemeinsamen Betriebsspannung (Akatuatoren=Stellglieder, Motoren, Insbes. Spindelmotor, Servos, Digitalanzeige, ..) und Gatter-Laufzeitverzögerungen wird der Systemtakt verschmutzt.
3.) Daten-Jitter: Entsteht oft bei der digitalen Signalübertragung. Die Ursache ist ein verrauschtes Signal, Kabelrauschen, Leitungsreflexionen und Bandbreitenbegrenzung.
Das zweite was zu Verstehen ist, ist dass Jitter sich addiert (kumulativ) und gegenseitig "ansteckt". Man kann daher nur ungeheuer aufwendig die verschiedene Arten von Jitter isoliert Messen, und schon gar nicht es auf einen gemeinsamen Nenner bringen.
Man denke z.B. einfach an Chips die verschiedene Kalkulationen ausführen soll : die Gatter werden ständig unterschiedliche Laufzeiten haben, und interaktiv zu noch mehr Jitter führen.
Gott sei Dank gibt es aufwendige Methoden Jitter zu begrenzen (PLL & Re-Clocking), und auch einige Lösungen um Jitter zu kontrollieren.
Es ist unabdingbar für eine seriöse Diskussion, dass wir anerkennen das digitale Schnittstellen (S/PDIF, USB, FW, I2S etc.) zwar theoretisch alle Daten überträgt, aber das diese selten 100% Zeitlich korrekt Übertragen werden. Da gibt es große Unterschiede (Stichwort synchron/asynchron zur Masterclock). Speziell im Umgang mit Computern ist dies von eklatanter Wichtigkeit (für sich ein eigenes Kapitel wert) und die professionelle Studiotechnik gibt da viele praktische Antworten. Immerhin wird in Studios überall mit Computern gearbeitet, und zu behaupten dass Computer in Audio nichts zu suchen hat, stellt nur seine Unwissenheit zur Schau.
In der HiFi Industrie ist das Thema Jitter, Schnittstellen und Clockabhängigkeit eh viel zu kompliziert den normalen Anwendern die Zusammenhänge zu Vermitteln (dies wird in unseren Threads auch ständig bestätigt).
Will man in die Materie von digitalen Klangunterschieden wirklich eintauchen und (halbwegs) verstehen, muss man schon gehörig mehr Lernen als was in diversen HiFi Zeitschriften alles zu lesen ist....
Und wie immer : Wer höher hinaus will, muss tiefer eintauchen....
Jitter ist in digitalem Audio von absoluter Wichtigkeit, aber es gibt keine einfachen Lösungen ihn zu bändigen....
Gruß Leif