Hintergrundwissen zu iTunes und HiRes-Streaming Teil 3/3

Bearbeitet von Detlev Schnick, HIFI-REGLER, auf Basis eines Textes von www.audioquest.com, Copyright 2011 www.audioquest.com; update: 20.01.2014
 

Digitale Musikdateien wiedergeben

Der Unterschied zwischen USB und FireWire

USB und FireWire bieten vielfältige Möglichkeiten zur Wiedergabe von Musikdateien und erfordern kein proprietäres oder geschlossenes System aus Medienservern und Abspielgeräten eines bestimmten Herstellers. Konkret ausgedrückt gibt es kleine, eigenständige DACs (Digital-Analog-Konvertern) und Vorverstärkern/Prozessoren die Tür zur Verbindung von Computern und Einzelkomponenten-Musikanlagen auf dem Schreibtisch und überall sonst im Haus öffnen. Auch hierzu werden keine geschlossenen oder proprietären Systeme für angeschlossene Komponenten oder Mediaserver benötigt.

Der DAC erhält seine digitalen Datenströme über USB oder FireWire und wandelt sie in analoge Stereosignale um. Kostengünstige DAC-Lösungen gibt es zuhauf, aber dem Audiophilen, der aus seinen digitalen Musikdateien das letzte Quäntchen an Klang herauskitzeln möchte, sind keine Grenzen gesetzt. Mit USB oder FireWire übertragenes digitale Musik kann nicht nur die gleiche Klangqualität bieten wie die CD, sondern sogar weit darüber hinaus gehen.

Seit dem Aufkommen der CD in den 80er Jahren spielen Computer bei der digitalen Musik, die wir alle hören, eine zentrale Rolle. Doch die Wiedergabe von CDs wird immer wieder durch Synchronisierungsfehler beeinträchtigt.

Jitter ist der bekannteste Fehler. Bei digitalem Audio werden Amplituden, gemessen an der Zeitachse, codiert. Jitter bezeichnet Fehler in der Zeitgebung der Einsen und Nullen, aus denen sich der digitale Audio-Bitstream des PCM-Formats zusammensetzt. Wenn die Zeitgebung im Signalweg nicht stimmt, wird die ursprüngliche Aufnahme verzerrt. Zeitgeber in den Komponenten, die digitale in analoge Signale umwandeln, stellen die korrekte zeitliche Abfolge der Nullen und Einsen auf Basis der Abtastrate fest. Zeitgebungsfehler sind eine häufige Ursache für Jitter.

Die weit verbreitete S/PDIF-Schnittstelle wurde ursprünglich zu Prüfungs- und Analysezwecken und nicht für die hochwertige Audiowiedergabe entwickelt. Die digitale Audioübertragung über S/PDIF kann zu einem hohen Maß an Jitter im digitalen Wiedergabesystem führen, in dem der Transport einen festen und der DAC-Receiver einen variablen Frequenztakt nutzt und die Zeitgebung entsprechend bei jedem einzelnen eingehenden Audiodatenpaket neu getaktet werden muss. Durch große Pufferspeicher und ausgeklügelte Phasenregelkreis-Receiver konnten Jitterfehler bei der CD-Wiedergabe bis zu einem gewissen Grad eingedämmt werden. USB und FireWire sind in der Lage, hochwertige Audiosignale zu übertragen, ohne das Wiedergabesystem mit Jitter zu kontaminieren. Dadurch sind USB und FireWire eine ausgezeichnete Wahl für die Wiedergabe hochwertiger digitaler Musik.

USB Audio In der Regel erfolgt die Übertragung USB- und FireWire-Audio vom Computer an einen externen DAC entweder im adaptiven oder im asynchronen Betrieb. Werfen wir zunächst einen Blick auf den adaptiven Betriebsmodus. Wie der Name schon sagt, wird im adaptiven Betrieb ein adaptiver, also variabler Zeitgeber genutzt, besser bekannt unter der Bezeichnung variabler Frequenztakt. Aufgrund der Natur der variablen Frequenztaktgebung ist dieser Modus jitteranfällig. Der adaptive Betrieb ähnelt S/PDIF insofern, als die Audiodaten über den USB- oder FireWire-Bus laufen und das System die 12 MHz Audiotaktung am USB-Bus des Computers referenziert. Anders ausgedrückt steuert der Computer die Übertragungsrate der Audiodaten.

Da Computer stets mehrere Aufgaben nebeneinander ausführen, führt dies zu einer uneinheitlichen Zeitgebung für die Audiodatenübertragung und somit zu Zeitgebungsfehlern in der nachgeschalteten Masteraudiotaktung des DAC, da die variable Frequenztaktung versucht, den Audiodatenstrom beim Eingang der einzelnen Datenpakete jeweils neu zu takten.

Man kann sich das wie ein Spiel vorstellen, bei dem Sie einen Ball nach dem anderen fangen, der Ihnen zugeworfen wird, aber bei dem jeder Ball mit einer anderen Geschwindigkeit geworfen wird. Wenn das Timing immer gleich ist und Sie wissen, wann Sie den Ball erwarten müssen, geht alles glatt. Wenn der Ball kurz vor oder nach dem Zeitpunkt ankommt, an dem Sie ihn erwartet hätten, müssen Sie sich schnell darauf einstellen, bevor der nächste Ball eintrifft, und es kommt öfter vor, dass Sie einen Ball nicht fangen können.

Ein weiteres Problem liegt darin, dass die 12 MHz Taktgebung des USB-Busses und die Abtastrate fast aller Musikdateien (16 Bit/44,1 kHz) nicht miteinander teilbar sind. Dadurch wächst die Komplexität der Aufgabenstellung, die der DAC bewältigen muss. Tatsächlich sind DAC-Lösungen mit adaptivem Betriebsmodus erhältlich, die die entstehende Jitterquote wesentlich reduzieren und so einen ungetrübten Hörgenuß ermöglichen. Doch der Knackpunkt liegt darin, dass die adaptive Übertragung selbst Jitter erzeugt (genau wie die S/PDIF-Schnittstelle) und anderweitig im Wiedergabesystem ausgeglichen werden muss, damit ein hochwertiger Klang entsteht. Einen Nachteil muss man immer in Kauf nehmen.

USB Audio AsynchronDie asynchrone Übertragung über USB und FireWire folgt einem ganz anderen Prinzip. Bei einer rein asynchronen Übertragung ist der DAC bemerkenswert unanfällig gegen Jitter, da ein Pufferspeicher im DAC den Datenfluss steuert. Der DAC steuert die Audioübertragungsrate aus dem Computer, ignoriert dabei die computerseitige USB-Taktung und ordnet den Computer statt dessen dem Pufferspeicher im DAC unter. Der DAC fordert die Audiodatenpakete vom Computer an und legt sie im Pufferspeicher ab. Der DAC-Pufferspeicher und der eigentliche Digitalkonverterchip werden dann mit ein und demselben festen Frequenztakt synchronisiert. Auf diese Weise wird eine nahezu fehler- und jitterfreie Übertragung gewährleistet.

Um auf das Beispiel mit dem Ball zurückzukommen, kann man sich das als einen Ball vorstellen, der geworfen, dann gefangen und schließlich abgesetzt wird. Dann wird um einen neuen Ball gebeten usw. Das Ganze passiert perfekt im Zeittakt und im gleichbleibenden Rhythmus, sodass man immer fertig und vorbereitet ist, bevor man den nächsten Ballwurf anfordert. Da anstelle des Computers ein asynchroner DAC die Audiodaten steuert, gelangt bei diesem Verfahren kein Jitter in das Wiedergabesystem. Deswegen muss im System auch nichts korrigiert werden.

Derzeit arbeiten die meisten USB- und FireWire-DACs im adaptiven Betrieb. DACs mit asynchronem Betriebsmodus sind seltener, da derzeit (2012) keine schlüsselfertigen OEM-Lösungen zur Verfügung stehen. DACs mit adaptiver Übertragung können zweifellos hervorragend klingen und wir möchten nicht von ihnen abraten. Jedoch bieten asynchrone DACs des größte Potenzial für modernste, hochwertige Wiedergabe digitalisierter Musik. An dieser Stelle möchten wir eine Empfehlung aussprechen: Der T+A DAC 8 ist mit 1.990 Euro UVP zwar relativ teuer, dürfte aber hinsichtlich der Klanggüte weltweit unerreicht sein. Ein gutes Beispiel deutscher Ingenieurskunst!

Am Rande wäre noch anzumerken, dass es auch USB-DACs mit „Synchronbetrieb“ gibt. Da das Audiogerät dem Computertakt direkt unterstellt wird, sind synchrone Geräte äußerst jitteranfällig und sind inzwischen fast vollständig vom USB/FireWire-DAC-Markt verschwunden.

 

iTunes und alternative Player-Softwarepakete

Zur Wiedergabe von digitaler Musik auf einem Computer wird ein softwaregestütztes Audio-Wiedergabeprogramm benötigt, das auf dem Computer ausgeführt werden muss. iTunes ist so einfach, dass es tagtäglich millionenfach auf Mac- und Windows-basierten Computern genutzt wird. iTunes eignet sich hervorragend zur Verwaltung der Musikbibliothek, aber auch zur Synchronisierung von Musikdateien mit ganz unterschiedlichen Smartphones und tragbaren Abspielgeräten. Damit iTunes für ein externes USB- oder FireWire-DAC genutzt werden kann, müssen die Einstellungen für den Audio-Eingang und -Ausgang des Computers verändert werden. Im Wesentlichen müssen Sie die Audiosignale, der sonst zur Computerelektronik und den Lautsprechern gelangt, zu Ihrem externen DAC umleiten. (Links zu unseren ausführlichen Konfigurationsanweisungen für Windows und Mac finden Sie weiter unten.)

Seit der Freigabe von Mac 10.6.4 Snow Leopard unterstützt iTunes Musikdateien mit Auflösungen von mehr als 32 Bit/384 kHz. Wenn Ihre Musikbibliothek allerdings aus Dateien mit unterschiedlichen Abtastraten besteht (zum Beispiel, wenn Sie die meisten Dateien mit 16 Bit/44,1 kHz von eigenen CDs gerippt haben, aber manche Dateien 24 Bit/96 kHz aufweisen), sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass die Musikdateien in ihrer ursprünglichen Abtastrate am besten klingen. Vermeiden Sie unbedingt eine Umwandlung der Abtastrate in iTunes.

Oberflächlich betrachtet könnte es zum Beispiel sinnvoll erscheinen, für die Ausgabe von Audio MIDI auf Ihrem Mac 96 kHz einzustellen, sodass Ihr 44,1 kHz-Material eine höhere Auflösung erhält. Allerdings wird die Auflösung der Musikdatei bei der Wiedergabe dadurch nicht wirklich vergrößert. 44,1 kHz lässt sich nicht ohne Rest durch 96 kHz teilen. Bei solchen Konvertierungen müssen aufwendige Annäherungsrechnungen durchgeführt werden. Die konvertierten Abtastdaten sind daher reine Schätzwerte, die mit dem ursprünglichen Datenpaket nicht viel zu tun haben müssen. Das beste Klangergebnis erzielen Sie, wenn Sie Ihre Musikdateien in der ursprünglichen Abtastrate an den externen DAC senden.

Damit Musikdateien in iTunes mit der ursprünglichen Abtastrate wiedergegeben werden können, müssen Sie die Ausgangsrate in den Mac Audio MIDI-Einstellungen manuell auf die Abtastrate der Musikdatei einstellen. Wenn Sie zum Beispiel ein mit 96 kHz aufgezeichnetes Lied abspielen möchten, muss die MIDI-Ausgabe ebenfalls auf 96 kHz eingestellt werden. Wenn das MIDI auf 44,1 kHz eingestellt ist und Sie ein Lied mit 96 kHz auswählen, wird es zwar abgespielt, aber nicht mit der ursprünglichen Abtastrate der Datei. Vielmehr wird die Abtastrate der Datei konvertiert und die Musik mit der niedrigeren Rate von 44,1 kHz abgespielt. Dadurch gehen die klanglichen Vorteile der höheren Abtastrate verloren. Dies gilt auch in umgekehrter Richtung entsprechend. Wenn das MIDI auf 96 kHz eingestellt ist und Sie einen mit 44,1 kHz codierten Titel abspielen, wird die Musikdatei von 44,1 kHz auf 96 kHz „hochgesampelt“ und führt zu denselben unerwünschten Ergebnissen wie oben.

Im Gegensatz zum Mac-Betriebssystem unterstützen Windows-Systeme keine Abtastraten von mehr als 96 kHz. Windows 7 unterstützt ausschließlich Musikdateien mit bis zu 24 Bit/96 kHz. Wenn Sie Dateien mit eine Abtastrate über 96 kHz wiedergeben möchten, müssen Sie einen Drittanbieter-Treiber installieren. Thesycon bietet unter diesem Link einen kostenlosen Treiber an: http://www.thesycon.de/eng/usbio.shtml

Beachten Sie, dass iTunes auch unter Windows eine manuelle Einstellung der Computeraudio-Ausgabeeinstellungen erforderlich macht, damit Musik mit der nativen Abtastrate wiedergegeben wird. Auf Windows-PCs verwenden Sie QuickTime, um die Computeraudio-Ausgabe für die Musikwiedergabe mit iTunes einzustellen.

Von Drittanbietern gibt es jedoch eine ganze Reihe von Playersoftware-Produkten, die in der Lage sind, die native Abtastrate von Musikdateien bei der Wiedergabe selbständig zu erkennen und die Audioausgabe des Computers entsprechend einzustellen. So können alle Musikdateien mit ihrer nativen Abtastrate an externe Audiogeräte übertragen werden. Zudem sind diese Drittanbieter-Player formatneutral. Mit ihnen können Sie fast jedes digitale Musikdateiformat abspielen, darunter FLAC, OGG Vorbis, Musepack, WavPack, Monkey’s Audio, Speex, Apple Lossless, AAC, MP3, WAV und AIFF.

Zahlreiche Drittanbieter-Player für den Mac arbeiten als nahezu unsichtbare Oberfläche für iTunes. Der Anwender verwaltet seine Bibliothek daher weiterhin mit der iTunes-Oberfläche, was oft ebenso so nahtlos wirkt wie die reine Arbeit mit iTunes. iTunes kann dabei seine Stärken bei der Bibliotheksverwaltung weiter ausspielen, also Musik importieren, wiedergeben und mit Mobilgeräten synchronisieren. Andere Player-Anbieter entwickeln eigene Benutzeroberflächen. Vom Bedienkomfort abgesehen wäre zu bedenken, dass fast alle diese Drittanbieter-Player erkennbar besser klingen als iTunes selbst.

Die erste Entscheidung bei der Wahl eines alternativen Player-Pakets lautet also, ob Sie eine Ergänzung zu iTunes oder ein gleich ein alternatives Komplettpaket haben möchten. Wenn Sie iTunes vollständig ersetzen, geben Sie fast immer komfortable Möglichkeiten für die Bibliotheksverwaltung und die Wiedergabe auf. Wenn Sie die Apple-Landschaft vollständig verlassen, fehlt Ihnen die schnelle und einfache Möglichkeit zur Synchronisation mit mobilen Geräten und anderen Apple-gestützten Musikverteilungsfunktionen wie iPad nicht mit der entsprechenden App als Fernbedienung nutzen. Auch wenn ein Programm wie Decibel (sbooth.org/Decibel) durch eine hervorragende und reine Klangqualität besticht, ist es doch oft der Bedienkomfort von iTunes, der Musikliebhaber an den Computer fesselt. Wenn die Oberfläche von iTunes nicht mehr zur Verfügung steht, wird dies von vielen Anwendern als Nachteil anderer Player-Pakete empfunden.

Player

Unter den gängigen Paketen für Mac zählt PureMusic (channld.com/puremusic) unserer Meinung nach zu den besten Playern. Die Wiedergabe erfolgt Bit für Bit; die Musikdateien werden also bei der Wiedergabe nicht wie bei manchen anderen Paketen verändert. Das Programm kostet derzeit (Stand Januar 2013) 104,00 €, ist äußerst stabil und zuverlässig und erzeugt einen deutlich besseren Klang als das ursprüngliche iTunes. Amarra (sonicstudio.com/amarra) ist eine weitere Option, die den Klang von iTunes verbessert. Die aktuelle Softwareversion bietet eine Bit-für-Bit-Wiedergabe und nutzt ebenfalls die Oberfläche von iTunes. Amarra-Lizenzen sind (mit rund 850 € Stand Januar 2013) im oberen Preissegment angesiedelt.

Player

Decibel (sbooth.org/Decibel) ist ein preisgünstiges Paket (ca. 26 € bei Redaktionsschluss) und bietet hervorragende Klangqualität. Es kann Musik und Playlisten aus Ihrer iTunes-Bibliothek abspielen, greift jedoch zur Bibliotheksverwaltung oder für die Wiedergabe nicht auf die iTunes-Oberfläche zurück. Sie müssen die Musikdateien, die Sie abspielen möchten, manuell auswählen und sie in den Decibel-Player laden. Das ist zwar etwas umständlicher, aber die Klangqualität ist derart gut, dass viele Audiophile den Aufwand gern in Kauf nehmen.

In der Windows-Welt bietet J. River Media Center (Rippen, Speichern und Abspielen von digitalen Musikdateien vollständig auf iTunes. J. River ist mit Windows 2000, XP, Vista, Windows 7 und Home Server kompatibel und synchronisiert Musik und andere Mediendaten mit iPods, iPhones, Android-basierten Telefonen und weiteren Mobilgeräten. Es unterstützt eine breite Vielfalt an digitalen Musikdateiformaten wie FLAC, WAV und AIFF, einschließlich hochauflösender Dateien mit bis zu 24 Bit/192 kHz. Es ruft Metadaten aus dem Internet ab und hängt sie an die Dateien an; vor allem aber klingt es auf der Windows 7-Plattform besser als iTunes.

 

Alle Komponenten sind wichtig

Wie bei jedem Audiosystem kommt es auf jedes Element an, wenn man Wert auf erstklassigen Klang legt. Ob Sie einen externen USB- oder FireWire-DAC oder einen Vorverstärkern, der Endstufe und den Lautsprechern sind auch Verkabelung und Zubehör in einem computergestützten Audiosystem so wichtig wie bei einer guten alten analogen HiFi-Anlage. Es kommt auf die analogen Zwischenverbindungen zwischen dem externen DAC und der Stereoanlage an, aber auch auf die Netzkabel, mit dem Sie die HiFi-Komponenten an das Stromnetz anschließen. Doch es müssen auch noch andere Gesichtspunkte in Betracht gezogen werden.

Die Computerhardware spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Neben seinen typischen Hausaufgaben muss sich der Computer auch um das Herauslösen der Audiodaten aus einem der vielen Dateiformate (siehe oben) kümmern, damit er Ihre Musikdateien in Echtzeit wiedergeben kann. Je mehr Rechenleistung die CPU bietet und je mehr Arbeitsspeicher zur Verfügung steht, desto besser klingt die wiedergegebene Musik. Zudem klingen neuere 64-Bit-Betriebssysteme wie Windows 7 und Mac OS X tendenziell besser als ältere 32-Bit-Systeme. Ganz gleich, ob Sie Ihre Musik auf einer internen oder einer externen Festplatte speichern: die Qualität der Festplatte und die Art der Verbindung mit dem Computer sind ebenfalls Faktoren für die Klangqualität von Computer-Audio. Höhere Übertragungsraten klingen besser; daher sind Festplatten mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit von Vorteil. Ein Laufwerk mit 7200 U/min bietet eine bessere Klangleistung als eines mit 5400 U/min. Noch besser klingen SSDs ohne mechanisch bewegliche Teile. Bevor Sie sich ein SSD zulegen, sollten Sie jedoch die Technischen Angaben zur Geschwindigkeit prüfen und sich für das schnellste SSD entscheiden, das Ihr Budget zulässt. Doch da SSDs noch immer verhältnismäßig teuer sind, werden die meisten von uns auf absehbare Zeit bei herkömmlichen Festplatten bleiben. Wie bereits ausgeführt, sollten Sie zudem unbedingt darauf achten, dass Ihre Festplatten eine möglichst hohe Datenübertragungsrate bieten, und Ihre Computerkomponenten so aufeinander abstimmen, dass bei der Übertragung von Musikdaten keine Synchronisationskonflikte auftreten.

Player-4Solange sich SSDs nicht als Standardmassenspeicher durchsetzen, wird Computeraudio ganz ohne rotierende Scheibe Science Fiction bleiben. Auch Festplatten sind rotierende Scheiben, auch wenn sie sich mit sehr hoher Geschwindigkeit drehen.

Eine physische Entkoppelung sowohl des Musikservers bzw. Computers, der die Musikdateien abspielt, als auch der externen Festplatten oder NAS-Laufwerke, auf denen die Musikdateien gespeichert sind, verbessert die Klangqualität von Computeraudio drastisch.

Computer, externe Festplatten, Router und die verschiedenen Peripheriegeräte, die gegebenenfalls an Ihrem Audiocomputer angeschlossen sind, besitzen elektronisch verrauschte, „schmutzige“ Schaltnetzteile. Eine Isolierung dieser Computerkomponenten von den anderen HiFi-Komponenten durch hochwertige Leistungsaufbereiter ist äußerst wichtig.

KabelUnd natürlich kommt es auch auf neue Kabel an. Beim Einsatz eines USB- oder FireWire-DAC wirken sich USB-Kabel bzw. FireWire-Kabel, mit dem Sie Computer und DAC verbinden, ganz wesentlich auf den Klang aus, ebenso wie die Klangeigenschaften des eigentlichen DAC.

Digitale Musik war noch nie einfach nur eine Abfolge von Nullen und Einsen. Und das gilt bis heute. Viel überraschender, und weniger offenkundig, ist vielleicht die Tatsache, dass auch die Peripheriekabel am Computer für verblüffende Unterschiede bei der Klangqualität sorgen können.

Die FireWire-, USB- und Ethernet-Kabel zwischen dem Computer und externen Laufwerken und Geräten können das Signal deutlich verzerren. Daher lässt sich der Hörgenuss digitalisierter Musik insgesamt verbessern, indem man in der gesamten Kette ausschließlich Kabel mit geringster Verzerrung einsetzt.
 

So, und nun kann's losgehn ...

Das Sie sich jetzt mit profundem Wissen gewappnet haben, können Sie endlich loslegen. Folgen Sie den Links zu den Audio-Konfigurationsanweisungen für Ihren Mac bzw. Windows-Computer (Download: http://www.audioquest.com/pdfs/CA-Setup-Guide.pdf). Vor Allem aber sollten Sie Ihre Musik genießen: Neues entdecken oder Bekanntes wiederfinden. Die Zukunft des HiRes-Streaming hat für Sie begonnen.

 

Zurück zu Teil 2 ...

 

[Teil 1]                                                          [Teil 2]                                                             [Teil 3]

 

Besuchen Sie uns auf Facebook und auf Google+

Verantwortlich für den Inhalt: Detlev Schnick, © Copyright 2002 - 2016 HIFI-REGLER