Jitter - warum es so kompliziert ist

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play-mate
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Jitter - warum es so kompliziert ist

Beitrag von play-mate »

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
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

Hallo Leute,

Seit zwei Tagen ist zu diesem Thema/ Tread nichts zu hören....obwohl Jitter schlicht hin, der Faktor ist, mit dem Klangunterschiede in digitalen Systemen sich erklären lassen.
Die Daten sind immer Daten, und ändern sich nicht. Klangunterschiede sind (fast) ausschließlich mit Jitter zu erklären.
Es wäre hilfreich wenn wir uns (trotz der Komplexität von Jitter) darauf halbwegs einigen könnten.

Diese These ist vielfach theoretisch & praktisch bestätigt worden, und lässt sich im hervorragenden Artikel (http://www.tonforum.de/ (Danke Bernd-Peter)) nachlesen.
Hier ein Auszug :
3.2.3. Schwierigkeiten bei der Beurteilung von Jitter
Nach diesen Darstellungen stellt sich Jitter als leicht nachweisbare Fehlergröße dar, Auswirkungen auf Audiomaterial und Clocksignal scheinen offensichtlich zu sein. Dies soll hier relativiert werden. Neben der Tatsache, dass man kaum Literatur über Jitter findet, ist Clock-Jitter messtechnisch sicherlich nachweisbar, jedoch nur mit digitalen Oszilloskopen. Diese brauchen selbst einen Referenztakt, BNC-Kabel, Netzteile und Steckverbinder, die grundsätzlich Jitter im Clocksignal hervorrufen und somit auch auf die Messung Einfluss haben. Eine Aussage über den tiefen Frequenzbereich von Jitter fällt auch mit den schnellsten und bzgl. Speicher hochgerüsteten Messgeräten schwer. Man kann bei einer Jitter-Messung versuchen, die unerwünschten Jitterquellen zu minimieren und die Einflüsse auf das zu messende Signal so gering wie möglich zu halten, jedoch kann man sie nicht ausschließen. Die Anzahl von Einflussgrößen ist unüberschaubar, ebenso wie der Einfluss selbst. Gute, das heißt niedrige Jitterwerte, erreichen Gerätehersteller oft nur durch langjährige Erfahrungen mit Gerätedesign, Bauteilen und deren Zusammenspiel. Die Fehler sind im Pikosekundenbereich zu erwarten und zuverlässige Aussagen in dieser Größenordnung gibt es kaum.
Ebenso schwierig sind die Auswirkungen von Jitter auf den Klang einzuschätzen. Außer dem nachgewiesen höheren Klirrfaktor und erhöhten Rauschteppichen ist Jitter auch heute noch klanglich ein eher esoterisch anmutendes Thema. Es können Klangeigenschaften von bestimmten Systemen subjektiv beschrieben und miteinander verglichen werden. Eine Beurteilung von minimalen Unterschieden hängt aber trotzdem von Größen ab, die nicht konstant gehalten werden können, wie z.B. Tagesform und Befinden der Zuhörer. In einem sind sich Tonschaffende jedoch einig: Unterschiedliche Taktsignale rufen oft Klangunterschiede hervor, die mit vertrauten Adjektiven beschrieben werden können.


-uns sollte es darum gehen dies anzuerkennen und herausfinden wie Jitter möglichst zu vermeiden ist.


Gruß Leif
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JoeBroesel
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Beitrag von JoeBroesel »

play-mate hat geschrieben:
Jitter ist in digitalem Audio von absoluter Wichtigkeit, aber es gibt keine einfachen Lösungen ihn zu bändigen....
Hi,
ich verwende Linn-Player mit einem "UpnP-Eingang" und einem Analogausgang (ich habe mehrere Klimax DS :mrgreen: ). Vom Server werden Dateidaten gelesen, die haben keinen Jitter. Der einzige Jitter ist der, den der Player intern im DAC "erzeugt", und den hat Linn im Griff. Das ist für mich eine einfache jitterfreie Lösung.
Irgendwo hast du geschrieben, durch das Upsampeln wird der Jitter verringert. Das ist zwar nicht ganz richtig, aber da Linn ja auf 352 bzw. 376 kS Upsampelt, dürfte deiner Rechnung nach der Jitter sowieso sehr gering sein :mrgreen:

Jitter - nein Danke!

J.
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Franz
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Beitrag von Franz »

Mir ist die Frage nach der Qualität des analogen Ausgangs von viel wichtigerer Bedeutung als die Frage nach Jitter. Der läßt sich ohnehin sehr schwer nachweisen. Gert hat ja mit der Modifizierung des analogen Ausgangs beim Sonos doch hörbar gezeigt, wie wichtig das ist. Eine Diskussion darüber - also: wie sollte ein analoger Ausgang bei Digitalgeräten gestaltet sein - halte ich für viel gewinnbringender als eine Diskussion über Jitter. Letzten Endes hören wir analog, nicht digital - und die Lautsprecher müssen es auch noch rüberbringen.

Gruß
Franz
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

play-mate hat geschrieben:....obwohl Jitter schlicht hin, der Faktor ist, mit dem Klangunterschiede in digitalen Systemen sich erklären lassen.
Die Frage ist doch letztendlich: was kann der geneigte Hörer nun selbst gezielt tun, um zu einem optimalen Ergebnis zu kommen. Derzeit ist das alles ein Umherirren, Anschaffung von Geräten nach Hörensagen und Bewertungen, auch Kommunikation in Foren etc., Probieren von Kabeln usw. usw.

Es hilft eigentlich auch nicht, nun all die schwierigen Fachbegriffe bei Jitter erklären zu können, weil das ja immer noch keine Lösung ist.

Ein pragmatischer Ansatz ist z.B. das Studieren der Datasheets von Chipherstellern. Das stösst man z.B. auf die beiden Empfanger-Chips von Texas Instruments DIR9001 und Wolfson WM8804 (seitens Wolfson wurde auch ein Patent dazu eingereicht). Beide spezifizieren, mit diesen Empfängern hervorragende Eigenschaften aufzuweisen, nämlich einen Jitter von 50ps RMS (ich verwende hier bewusst nicht die korrekten Jitterbegriffe). Merken wir uns also einfach mal 50 ps. Das scheint derzeit das technisch Machbare zu sein.
Wenn wir uns mal den Samplerateconverter SRC4382 von TI/BB dazu anschauen, dann gibt das Datenblatt hierbei einen Wert von 250 ps RMS für den Empfänger in diesem Baustein an. Und 200 ps RMS für den Ausgang.

Der Wert von 50 ps RMS ist deutlich besser als die Werte der in der Diplomarbeit genannten Geräte.
Demzufolge wäre es doch sinnvoll, z.B. nach DACs Ausschau zu halten, welche die genannten Chips verwenden.
Und vielleicht macht es dann noch Sinn, herauszufinden, wie die Reputation der jeweiligen Chips ist, siehe z.B. http://www.diyhifi.org/forums/viewtopic.php?f=2&t=2121
Was natürlich auch wiederum zur eigenen Verunsicherung beitragen kann. :)

Oder man macht es so einfach wie Rainer und verlässt sich auf ein Gerät, indem die Wandlung der Digitaldaten ins Analoge innerhalb des Gerätes stattfindet.

Es sollte auch klar sein, dass die Verwendung eines WM8804 auch noch nicht bedeutet, dass dann in der anschliessenden Wandlerschaltung alles richtig gemacht wird (siehe auch Franzens Beitrag).

Vielleicht müsste tatsächlich jeder einmal seine Kiste aufschrauben und nach dem Typ ders kleinen Käfers (Empfänger, SRC, DAC) schauen. Vermutlich kommen dabei (Studium der Datenblätter) einige Überraschungen zustande. IMO gilt das auch für USB-DACs.

Grüsse, Uli
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Franz
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Beitrag von Franz »

Es sollte auch klar sein, dass die Verwendung eines WM8804 auch noch nicht bedeutet, dass dann in der anschliessenden Wandlerschaltung alles richtig gemacht wird
Eben, Uli. Das Schauen auf reine Zahlen ist noch längst kein Garant dafür, daß es auch gut klingt. Wie immer kommt es darauf an, wie der Entwickler etwas umsetzt. Aber wem sage ich das? :cheers:

Gruß
Franz
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Schon klar Franz.
Doch wie es auch so schön heisst: Garbage in - garbage out.
Wenn also am Eingang schon Mist gebaut wird, dann macht es auch eine nachfolgend nette Analogschaltung nicht mehr optimal.

Uli
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atmos
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Taktzittern

Beitrag von atmos »

Hi,
ich habe schon in früheren Zeiten viel vom bösen Jitter gelesen, aber unter'm Strich hat er mich nicht interessiert, weil ..... ich habe ihn noch nicht gehört bzw. wahrgenommen.

Nichtsdestotrotz habe ich bei der Anschaffung eines neuen CD-Players auf die Jitterwerte geachtet und bin zu dm Ergebnis gekommen, mit den CD-Transport von Pro-ject mit dem dazugehörigen DAC zu kaufen.
Weil: Der DAC kann Sonic Scrambling zwecks Jitterreduzierung über I2S-Schnittstelle und Clock.
In diesem Fall gibt der CD-T nicht den Master, sondern ist als Slave am DAC dran.
CD-T allein 500 ps Jitter, mit DAC und Sonic Scambling und Upsampling 176.4 kHz 150 ps Jitter.

Pro-ject empfiehlt, keine Kabel > 75 cm zu verwenden, weil die Jitterwerte sich dann verschlechtern.

Allerdings muss ich gestehen, dass ich gehörmäßig den Jitter mit 500 ps zu 150 ps nicht wahrnehmen kann.

DAC hängt dabei analog am AVR, der CD-T digital per Coax am AVR.

Per FB kann ich den CD-T von 176.4 kHz auf 88.2 kHz umschalten; der DAC ist akribisch auf den Pegel des AVRs abgeglichen.

Gruß
Günther
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higginsd
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Beitrag von higginsd »

Hallo Günther!

Ja, ProJect hat da eine sehr gute und konsequente Lösung gebaut. Signaltransport über I2S als Slave. Wenn jetzt noch der zugehörige DAC einen Masterclock-Eingang hätte und sein Clocking auf Basis der externen Masterclock machen würde, dann wärs perfekt.

Canever ZeroUno DACs können übrigens auch den I2S von ProJect über HDMI annehmen. Mario Canever bietet das als Lösung an.

Viele Grüße
Dirk
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo,

wenn ich die vorliegende Technik richtig verstehe, wird über den BNC Ausgang des DAC die Masterclock zum CD Transport übertragen und dann das dort erzeugte Audiosignal per I2S über RJ45 an den DAC abgegeben.

Das ist grundsätzlich die beste Lösung, qualitativ aber immer noch abhängig von der Qualität der ausgegebenen Clock.

Gruß

Bernd Peter
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo,
bei I2S über HDMI kann man glatt den Überblick verlieren, so groß ist die Vielfalt, die die Hersteller im Alleingang gewählt haben.
Genau richtig für kleine Hersteller, wo der Chef sich noch um jedes verkaufte Exemplar selbst kümmert (und um die Zufriedenheit des Users).
Der gern zitierte Begriff jitterfrei entpuppt sich idR als hohles Werbeversprechen.
Wenn der DAC das CD-Laufwerk taktet, ist man nicht unabhängig von guten bis bestmöglichen Kabeln zur Clockübertragung, und wer glaubt, nun würde alles gut, darf mit Netzsteckerdrehen, mit Plattformen und mit der Aufstellung des Laufwerks zwischen den LS oder außerhalb experimentieren.
Womit man nicht rechnen braucht, ist das Symbol im Display für die erhobene Hand, die sagen will: Hallo, ich bin der Jitter, hör mal, wie ich klinge... :mrgreen:
Eine einfache Lösung funktioniert meist nicht so, wie man sich wünscht, siehe Gerts Beitrag (war auch 2011): viewtopic.php?p=38819#p38819.
Eine machbare "perfekte" Taktung des Laufwerks heißt noch lange nicht, dass das finale Audiosignal aus dem DAC jegliche externe Einflussnahme auf das Laufwerk unhörbar erscheinen lässt.
Also am einfachsten: nicht so genau hinhören (eher weiterträumen), die Einschätzung von Perfektion liegt in den Ohren des Hörers, gemessen an den persönlich erarbeiteten Standards, die noch bis eben galten, bevor die Verbesserung einsetzte.
Oder doch immer mal wieder kleine jeweilige Fortschritte bei den extrem vielfältigen Jitteraspekten als Bestärkung erleben?
Siebene auf einen Streich als märchenhaftes Zitat lässt sich auf Jitter eher nicht realisieren, der Begriff märchenhaft beschreibt m.E. eher die Situation.
Grüße
Hans-Martin
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atmos
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Beitrag von atmos »

higginsd hat geschrieben: 18.05.2022, 18:05 Hallo Günther!

Ja, ProJect hat da eine sehr gute und konsequente Lösung gebaut. Signaltransport über I2S als Slave. Wenn jetzt noch der zugehörige DAC einen Masterclock-Eingang hätte und sein Clocking auf Basis der externen Masterclock machen würde, dann wärs perfekt.
......

Viele Grüße
Dirk
Hallo Dirk,
der DAC ist mit einem BNC-Kabel mit dem CD-T clockmäßig verbunden. Signal-und Datenleitung getrennt. Eigentlich perfekt, aber die Jitterwerte sind nicht überragend.
Der Oppo 205 hat 50 ps Jitter.
Mein 4-K-Panasonic hat keine deklarierten Jitterwerte, dafür hat Panasonic aber das HDMI-Rauschen!!! unterdrückt.

Gruß
Günther
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higginsd
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Beitrag von higginsd »

Hallo Günther!

HDMI darf man in Fall des ZeroUno nicht mit AV-HDMI verwechseln. Es wird nur ein HDMI Kabel und die Stecker/Buchsen verwendet, um Signal und Clocking getrennt zu übertragen. Anders wie bei SPDif, wo dies ja nur über eine Leitung erfolgt.

Das ist beim ZeroUno auch über BNC für das Clocksignal möglich. Er ist eine Option zum ProJect DAC und nach meinen Hörerfahrungen nicht zuletzt aufgrund der Firmware, die das sonst brachliegende Potential des ESS Sabre nutzt, dem hervorragenden Stromversorgungs-Konzept und der Röhren-Ausgangsstufe, eine sehr gute Alternative!

Nichts gegen den sehr, sehr guten ProJect DAC, aber der kommt da m.E. nicht ran.

Viele Grüße
Dirk
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atmos
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DAC hin, DAC her

Beitrag von atmos »

higginsd hat geschrieben: 19.05.2022, 09:26 Hallo Günther!

HDMI darf man in Fall des ZeroUno nicht mit AV-HDMI verwechseln. Es wird nur ein HDMI Kabel und die Stecker/Buchsen verwendet, um Signal und Clocking getrennt zu übertragen. Anders wie bei SPDif, wo dies ja nur über eine Leitung erfolgt.

.......
Nichts gegen den sehr, sehr guten ProJect DAC, aber der kommt da m.E. nicht ran.

Viele Grüße
Dirk
Hi, Dirk,
mein Sabaj D5 hat auch eine Mini-USB-Buchse für i2S, aber leider ist die Buchse nicht genormt. Jeder Hersteller belegt die Buchse/den Stecker anders.

Die Pre Box RS Digital ist in der Tat gut dank der umfangreichen Ausstattung - die ich haben wollte - vielseitig einsetzbar.

Mir ist es letztendlich egal, ob ich den weltbesten DAC habe oder nicht, denn ich bin nicht bereit, sehr viel Geld in Sachen Hifi zu investieren.

.......

Amir hat gerade einen hochwertigen DAC verrissen. Und den Sabaj D5 hat er vor einiger Zeit mit sehr gut getestet. Ein Gerät für 16.000 $ hatte schlechtere Messwerte.

Gruß
Günther
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