Samstag, 24. August 2013

Qualitative Digitalkabel, oder warum digital zum Schluß doch analog ist.

Die Kabeldebatte im Hifi und Filmsegment ist eine mühselige. Da oft Grundlagen fehlen die ein Verständnis schwer machen. Sätze wie: " Das sind doch eh nur Nullen und Einsen, wieso soll da ein gutes Kabel  irgendwas dran ändern." kommen selbst von Ärzten die so was wie ein Physikcum absolviert haben.

Das Wichtigste überhaupt:

Ein digitales Signal ist eine analoge Mischspannug die den gleichen Gesetzen unterliegt der auch eine analoge Spannung unterliegt. Allein die Kodierung des Signals ist digital.

Was auch zwangsläufig bedeutet:
Alle Störungen die ein analoges Signal stören, stören auch ein digitales Signal. Hinzu kommt das ein digitales Signal hochfrequenter ist und somit störanfälliger wie vergleichbare niederfrequente analog kodierte Signale.

Die einzig wirkliche unverfälschbare digitale Übermittlung sind z.B. Lochrasterkarten. Das Loch ist da oder nicht. (Sie hier )

Die meiste Literatur diesbezüglich findet man im Bereich der Nachrichtentechnik ( z.B. Netzwerktechnik, siehe hier ). Da die Gesetztemäßigkeiten die selben sind, lassen sie sich diese auch auf  z.B. HDMI Kabel oder Netzwerkplayer  übertragen.

Alle reden zwar immer von Nullen und Einsen aber wie sie aussehen und was ist wichtig damit sie am Ende des Kabels noch als solche erkannt werden, weiß kaum einer. Ein Digitalsignal ist ein Rechtecksignal soviel ist den meisten bekannt. Damit aber eine 0 als 0 und eine 1 als 1 erkannt werden bedarf es Kriterien. Werden diese nicht erfüllt, fallen diese Informationen weg weil sie nicht erkannt. Das bedeutet Informationsverlust, d.h. digitale Fehlerrate,d.h Qualitätsverlust.

1. Die Spannung

Bei einer Spannung von 0-0,4V wird eine Null erkannt, ab er Spannung von 2,4-5V wird eine 1 erkannt. Mit einer zulässigen Fehlertoleranz von 0,4V heißt das...
Wird eine Spannung durch so beeinflusst das sie zwischen 0,8V und 2V liegt wird nichts erkannt. die Information fällt weg.

2. Signalabstand und Signaldauer

Um die 1 und 0 von einander zu unterscheiden bedarf es einen definierten Abstand zwischen den Impulsen als auch einer bestimmten Impulsdauer. Dies kann geschehen in dem das Rechtecksignal verformt wird ( eher Trapez wie Rechteckform ). Was die Impulsdauer zu kurz macht. Unten zu sehen als Begrenzung der Bandbreite.
Bei Veränderungen der Laufzeit, d.h. eine 1 beginnt zu spät oder zu früh wird der Wert auch nicht erkannt weil er nicht mehr die benötigte Impulsdauer oder Abstand mit bringt. Da die Übertragung das Zeitschema vorgibt. Die Information geht verloren.

3. Frequenzabhängige Störanfälligkeit

DVI oder der HDMI Stanrad 1.2 arbeiten mit Frequenzen von 3,96 GBit, während HDMI 1.3 und 1.4. mit 8,16 GBit arbeiten. Was einer Frequenzsteigerung von 165 auf 340 MHz entspricht. Diese Steigerung der Frequenz bringt auch eine erhöhte Störempfindlichkeit mit sich. Da somit durch die höhere Taktung mehr Information pro Sekunde übertragen werden. Die oben beschriebenen Signalabstände und Signaldauer werden kürzer, die Störempfindlichkeit steigt. Eine logische Konsequenz ist die verbesserte Abschirmung bei HDMI 1.3 und 1.4 Kabeln.

4. Kabellänge

Grundsätzlich unterliegt ein Kabel unterschiedlichen Störquellen durch elektrische (kapazitiven) und magnetische (induktiven) Störungen. Dies nennt  man Rauschen. Dabei werden Störspannung aufgesetzt die das Ursprungssignal verändern. Je länger das Kabel je mehr Angriffsfläche bietet sich. Außerdem besitzt jedes Kabel  Dämpfungseigenschaften die die Amplitude das Signales herab setzten. D.h. je länger das Kabel je mehr Pegelverlust meiner 5 V und je mehr Veränderung des Rechtecksignals. Egal wie gut die Abschirmung ist, der Effekt tritt auf.

Fazit:

Machen Hochwertige  Kabel Sinn?

Auf lange Strecken ( ab ca 3m ) sind hochwertige HDMI Kabel unbedingt notwendig da es gerade durch Handshake ( siehe hier ) nur Probleme auftreten können. Dazu kommt das auf Grund der Strecke mit einem erheblichen Qualitätsverlust zu rechnen ist.
Zwar ist es möglich einen HDMI Repeater zu benutzen um den Signalverlust auf halber Strecke zu kompensieren, ist aber nicht die beste Lösung. Denn ein bereits störbehaftetes Signal zu verstärken ist immer eine schlechte Lösung, da die vorhandenen Störungen mit dem Signal zu Rauschverhältnis des Verstärker noch verschlimmert werden. Das Prinzip kennt man aus der Antennen- und Kabeltechnik. Verstärker befinden sich nicht ohne Grund im Keller am Hauptanschluß oder unterm Dach hinter der Antenne. Hier ist die Signalqualität am besten.

Machen Hochwertige  Kabel ( wie hier und hier ) gegen über HDMI Kabel für 5-10 Euro selbst auf kurze Strecken ( bis 1m ) Sinn aus Gründen der Qualitätsteigerung?

DEFINITIV JA. Aber nur wenn die Zuspiel und Abspielgerät in der Lage sind die nötige Qualität zu liefern und wieder zu geben. Nur bei einer hochwertigen Wiedergabekette, und der adäquaten Aufstellung ( z.B.  BlueRay Player, Beamern, Leinwand oder Lichtiverhätnissen ) wird der richtig Effekt zum tragen kommen. Zwar merkt man es schon bei einfachen Geräten, doch der wirkliche AHA-Effekt wird ausbleiben.

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