Aufbau und Grundlageninfos zur Audio-Compact-Disc

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	Hardware
	Elektronik und Fehlerkorrektur
	Analoge und digitale Signale

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Reparatur

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Allgemeines

Als Philips und Sony den gemeinsam erarbeiteten Standard der Compact-Disc (CD) 1982 in Form von Audio-CDs incl. der zugehörigen Abspielgeräte auf den Markt brachte, war dieses Audio-Medium zunächst eine teure High-End-Angelegenheit. Zu dieser Zeit mußte man für einen CD-Spieler umgerechnet mehr als 1000 Euro und für eine CD um die 20 Euro (damals mehr als doppelt so viel wie für eine Vinyl-LP) ausgeben. Unter Berücksichtigung der Inflation entsprechen diese Preise heute ungefähr 2000 Euro bzw. 40 Euro. Wegen der hohen Preise, die anfangs nur langsam sanken, war kaum abzusehen, daß die Compact-Disc innerhalb nur weniger Jahre der bis dahin dominierenden Langspielplatte aus Vinyl nahezu komplett das Wasser abgraben würde.

Trotz der erheblich teureren Abspielgeräte und Medien sowie der anfänglich extrem beschränkten Auswahl an CDs wechselten mehr entnervte Benutzer von der Langspielplatte zur CD als von den Marketingstrategen erwartet. Die Vorteile gegenüber einer LP sind offenkundig:

1.	Erheblich bessere Klangqualität: Linealglatter Frequenzgang, kein Rauschen, Knacken oder Knistern sowie keine Intermodulationsverzerrungen oder gar Gleichlaufschwankungen ("Jaulen")
2.	Keine Abnutzungserscheinungen durch mechanischen Verschleiß
3.	Viel unempfindlicher gegenüber mechanischen Beschädigungen (Kratzern)
4.	Unempfindlich gegenüber Staub
5.	Kein Umdrehen nach der Hälfte der Spielzeit erforderlich
6.	Viel einfacher zu bedienen: Anwahl einzelner Titel ohne das bis dahin übliche Gefummel, um mit der Abtastnadel die Pause zwischen zwei Titeln zu treffen

Mit ein Grund für den überwältigenden Markterfolg war das durchgängig pfiffige und sehr komplexe Konzept, wie die Audiodaten auf einer CD abgespeichert werden, um das Medium robust und sehr unanfällig gegenüber Kratzern zu machen, und wie man die darauf abgespeicherten Audiodaten in optimaler Qualität wieder in Analogsignale umwandelt. Obwohl nun seit Markteinführung etwa 30 Jahre vergangen sind, weiß aber kaum ein Konsument, wie das CD-System im Grundsatz funktioniert. Nicht nur aufgrund der inzwischen weiten Verbreitung von CD-Brennern ist es aber interessant, nicht nur über die Bedienung Bescheid zu wissen, sondern auch die Funktion und die Abläufe wenigstens im Grundsatz zu verstehen. Und genau dies können Sie nachfolgend erfahren.

Grundlagen der Compact-Disc

Hardware

Eine CD ist im Prinzip eine runde Scheibe mit 120 mm Durchmesser und ca. 1,2 mm Dicke aus dem lichtdurchlässigen Kunststoff Polycarbonat, auf deren Oberfläche auf einer Seite in Form einer Spirale extrem kleine Vertiefungen, sogenannte Pits, eingeprägt sind. Diese Pits sind nur etwa 0,5 µm breit, zwischen knapp 1 und 3 µm lang und ca. 0,15 µm tief (1 µm = 1 Millionstel Meter!). Der Abstand zwischen den "Rillen", auch Pitch genannt, beträgt winzige 1,6 µm. Die geprägte Seite wird mit Aluminium beschichtet, so daß sich eine reflektierende Schicht ergibt. Das Aluminium selbst schützt man mit einer Lackschicht vor Umwelteinflüssen. Darauf druckt man nur noch eine Kennzeichnung wie z.B. Interpret und Titel, und fertig ist die Compact-Disc! Dies ist in Bild 1 als Querschnitt dargestellt. Die Größenverhältnisse sind selbstverständlich nicht maßstäblich dargestellt, weil der Polycarbonatträger mit 1,2 mm Dicke im Vergleich zu den Pits riesig groß ist. In einer maßstäblichen Zeichnung müßte die Dicke des Trägers, wenn die Tiefe der Pits mit nur 1 mm dargestellt ist, ganze 2 Meter betragen! In Bild 1, in dem die Abtastung eines Lands, d.h. des ungeprägten "Hintergrunds" dargestellt ist, ist rot das Licht des Lasers, blau das Licht zur Fotodiode eingezeichnet. Dort, wo das Licht vom Laser hin zur Metallisierung und das Licht zurück zur Fotodiode deckungsgleich ist und nur eine andere Richtung hat, wurde die Farbe Violett benutzt. Dies ist aber nur eine Hilfe, Ihnen den Weg des Lichts zu beschreiben; in der Realität handelt es sich um für den Menschen unsichtbares Infrarotlicht, das seine Wellenlänge und damit seine Farbe selbstverständlich nicht ändert.

Bild 1: CD im Querschnitt, Abtastung eines Lands

In einem Abspielgerät befindet sich ein Infrarot-LASER, der die sich drehende CD entlang der Spirale mit monochromatischem und kohärentem Infrarotlicht der Wellenlänge 780 nm bestraht. Das Laserlicht muß zuerst einen halbdurchlässigen Spiegel passieren. Ein Teil wird von diesem um 90° abgelenkt und von einem weiteren Spiegel durch den halbdurchlässigen Spiegel hindurch als Referenzlicht auf eine Fotodiode projiziert. Der restliche Teil des LASER-Lichts wird durch eine Linse gebündelt und auf die metallisierte Schicht der CD fokusiert. Es trifft auf dem Rückweg ebenfalls wieder auf diesen halbdurchlässigen Spiegel, von dem es auf eine Fotodiode gelenkt wird. Und jetzt wird es kompliziert: Mit dem Referenzlicht kommt es zu Überlagerungseffekten. Denn kohärentes LASER-Licht kann sich je nach Phasenlage verstärken oder aber komplett auslöschen. Genau wegen dieses Effekts kann man übrigens keine andere Lichtquelle als einen LASER verwenden. Denn keine andere Lichtquelle ist in der Lage, kohärentes Licht zu liefern. Mittels verschiedener, nicht trivialer Techniken, die hier nicht erörtert werden sollen, wird das Laserlicht so fokusiert, daß sich auf der Fotodiode die maximale Intensität ergibt, wenn es auf die "Lands" strahlt, also das nicht geprägte Aluminium (siehe Bild 1).

Bild 2: CD im Querschnitt, Abtastung eines Pits

Trifft das Licht wie in Bild 2 dargestellt auf einen Pit, legt es auf dem Weg zu ihm einen ca. 150 nm kürzeren Weg als zu einem Land zurück, was auch auf dem Rückweg zutrifft. Dies sind in Summe ca. 300 nm, was identisch mit nur etwas weniger als 180° Phasenversatz ist. Zusammen mit dem Referenzlicht tritt Interferenz auf: Kohärentes Licht kann sich bei 180° Phasenversatz vollständig auslöschen. Hier ist der Phasenversatz zwar nicht ganz 180°, aber er reicht aus, um die Helligkeit drastisch zu reduzieren. Als Resultat ändert sich die von der Fotodiode abgegebene Spannung sehr deutlich, was die Auswerteelektronik detektieren kann.

Elektronik und Fehlerkorrektur

Die Art und Weise, wie das CD-System mit Kratzern, Fingerabdrücken und ähnlichen Widrigkeiten klar kommt, verdient meiner Meinung nach schlicht das Wort genial. Die erste Maßnahme ist, daß man die Daten, egal ob Audio- oder Computerdaten, nicht einfach nacheinander auf die CD schreibt sondern mittels eines ausgeklügelten Systems in verschiedene in sich geschlossene Frames (= Datenpakete) verteilt. Hierbei macht man auf allen Ebenen ausgiebig Gebrauch von Redundanzen und Fehlererkennungs- und Korrekturmechanismen, so daß bei Auslesefehlern sehr oft die Fehler nicht nur erkannt sondern die Daten 100% korrekt wieder restauriert werden können. Sollte beispielsweise ein komplettes Frame einem Schmutzpartikel zum Opfer gefallen sein, ist damit kein ganzer Nutzdatenblock betroffen sondern in mehreren Nutzdatenblöcken nur einzelne Daten, die aufgrund vorhandener Redundanzen leicht korrigiert werden können. In Bild 3 ist dies an einem einfachen Beispiel dargestellt.

Bild 3: Verschachtelte Fehlerkorrektur

In diesem vereinfachten Beispiel werden die fortlaufenden Daten aus dem Audiodatenstrom erst einmal in Päckchen zu je 4 Daten verpackt, wobei jedes Datenpaket mit einer Prüfsumme plus einem gewissen Maß an Redundanz (Block-CRC) versehen wird. Nun verteilt man die einzelnen Daten dieses Päckchens auf mehrere Frames, die ebenfalls je mit einer Prüfsumme plus Redundanz versehen werden (Frame-CRC). Die Frames werden hintereinander auf den Datenträger geschrieben. Geht beim Auslesen etwas schief und ein Teil der Daten in einem Frame ist beschädigt (rot dargestellt), wird das aufgrund der Frame-CRC festgestellt. Sind nur geringe Datenmengen falsch, kann dies aufgrund der in der Frame-CRC enthaltenen Redundanz fehlerfrei repariert werden. Sind größere Datenmengen beschädigt, weiß man nur, daß die Daten falsch sind, aber eine Reparatur ist nicht möglich. Das ist aber nicht tragisch, da ja nun die einzelnen Daten wieder in der ursprünglichen Reihenfolge in Datenpakete einsortiert werden. Trotz vieler Fehler in einem Frame besitzt nun jeder Block lediglich ein einziges beschädigtes Datum, das dank Block-CRC leicht wieder vollständig wiederhergestellt werden kann.

Die zweite Maßnahme ist, daß der Laserstrahl erst knapp vor der Oberfläche die Fokusierungslinse durchläuft. Dadurch ist der Abtaststrahl auf der Oberfläche der CD noch relativ dick und wird erst in der CD zunehmend dünner. Der Lichtbrechungsgrad des Polycarbonats unterstützt dieses Verhalten noch zusätzlich. Somit kann das Licht selbst bei relativ dicken Kratzern und Verschmutzungen noch sein Ziel erreichen. Nur seine Intensität wird ein wenig geringer. Diese beiden Mechanismen ermöglichen es, daß selbst bei stark verkratzen oder verschmutzten CDs noch ein im Ende fehlerfreies Auslesen möglich ist. Die Kombination der als CIRCC (Cross Interleaved Read-Solomon Code) und EFM (Eight to Forteen Modulation) bezeichneten Verfahren ermöglicht es theoretisch, das völlige Fehlen von Daten über eine Länge von immerhin 2,4 mm fehlerfrei zu restaurieren. Ob diese theoretische Grenze in der Praxis erreicht wird, hängt wesentlich davon ab, ob der LASER-Strahl nach dem Schmutzfleck noch die richtige Spur trifft. Denn normalerweise wird andauernd die Position des LASERs wegen Zentrierungenauigkeiten der CD nachgeführt. Dieser Mechanismus kann bei einem großen Schmutzfleck nicht greifen, weil auch ihm die Informationen fehlen. Abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten kommt es daher schon viel früher zum "Springen" d.h. dem Verlust der Spurinformation. Das von eingefleischten LP-Nutzern oft demagogisch in die Runde geworfene angebliche Schätzen von Zwischenwerten gibt es daher in der Praxis nicht.

Bei einem konstanten Datenstrom, den man für Audio-CDs benötigt, müßten bei konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit die Pits und Lands innen viel kleiner sein als außen, weil die Anzahl der Daten über eine Umdrehung gleich sein muß. Macht man sie innen so klein wie technisch möglich, werden sie außen sehr groß, was die nutzbare Kapazität sehr stark beschränkt. Deshalb geht man einen anderen Weg: Man ändert die Größe der Pits und Lands innen und außen nicht, sondern paßt einfach die Umdrehungsgeschwindigkeit so an, daß sich immer eine konstante Relativgeschwindigkeit ergibt. Wird am inneren Rand gelesen, muß daher das Laufwerk schneller drehen als am äußeren, um die erforderliche Relativgeschwindigkeit von 1,2 bis 1,4 m/s beizubehalten.

Die Elektronik hat daher zunächst einmal die Aufgabe, immer die passende Umdrehungsgeschwindigkeit einzustellen. Damit sich durch das Hoch- und Runterregeln keine Tonhöhenveränderungen wie bei einem Plattenspieler ergeben, landen die ausgelesenen Daten zunächst einmal in einem FIFO-Puffer. FIFO heißt "First In First Out" und meint, daß die Daten, die zuerst reingeschrieben werden, auch zuerst wieder hinten herauskommen. Der Puffer wird hierbei, um Tonhöhenschwankungen und Jitter absolut zu vermeiden, in einem extrem konstanten Takt, geleert und weiter verarbeitet. Die Elektronik sorgt dafür, daß der Puffer nach Möglichkeit immer halb gefüllt ist. Wird er voller, wird die Drehzahl gedrosselt, wird er leerer, wird die Drehzahl gesteigert. Eine weitere wichtige Aufgabe der Elektronik ist die Einstellung und ständige Nachführung des Fokus' und der Spurlage.

Wie schon erwähnt, wird der Puffer in einem extrem konstanten weil quarzstabilisierten Takt, mit dem die gesamte digitale Signalkette arbeitet, geleert. Die digitale Signalverarbeitung korrigiert zuerst einmal eventuell gefundene fehlerhafte Bits. Reicht die Redundanz einmal nicht aus, muß der fehlerhafte Wert geschätzt werden. Um sehr gut zu schätzen, bedient die Elektronik sich der vorangegangen und nachfolgenden Werte. Diese aus Klanggründen unerwünschte Schätzung tritt theoretisch bei schlechter Preßqualität oder bei starken mechanischen Beschädigungen der CDs auf. Ist die Verschmutzung/Beschädigung so stark, daß der LASER nicht mehr korrekt der Spur nachgeführt werden kann, treten die gefürchteten Sprünge auf. Das ist fast ausnahmslos eher der Fall, als daß die Elektronik schätzen muß. Eine Klangbeeinträchtigung wegen Interpolation ist in der Praxis daher nahezu ausgeschlossen. Eine gleichermaßen mißhandelte LP wäre übrigens schon ganz deutlich vorher Schrott.

Als nächsten Schritt durchläuft das digitale Audiosignal einen Noise-Shaper, der das Rauschen zu höheren Frequenzen verlagert, und ein digitales Filter, in dem unerwünschte Signalanteile oberhalb 20 kHz weggefiltert werden. Die dabei zum Einsatz kommenden FIR-Filter (FIR = Finite Impulse Response) arbeiten im Gegensatz zu den IIR-Filtern (IIR = Infinite Impulse Response), welche in ihrem Verhalten analogen Filtern entsprechen, phasenlinear und dahingehend ideal, auch wenn der Frequenzgang für den Laien im Dämpfungsbereich nicht sehr vertrauenerweckend weil wellig aussieht. Das stört aber nicht, weil diese Frequenzen trotzdem unhörbar stark gedämpft sind. Im Durchlaßbereich ist der Frequenzgang als Ausgleich absolut linear. Nun kommt der letzte Schritt: Die digitalen Audiodaten für Rechts und Links werden in getrennten Digital-/Analog-Wandlern in analoge Spannungswerte umgesetzt. Weil bei heute üblichen CD-Spielern eine Überabtastung durchgeführt wird, d.h. mit einem Vielfachen der 44.100 Hz, die bei der Aufnahme als Abtastfrequenz verwendet wurde, genügt das wegen seines guten Phasengangs auch bei High-Endern akzeptierte einfachste denkbare Tiefpaßfilter bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, um die beim Digital-/Analog-Wandler verwendete Abtastfrequenz wegzufiltern. Dieses Signal braucht nur noch an einen Leistungsverstärker geführt werden, damit sich in den angeschlossenen Lautsprechern etwas tut.

Analoge und digitale Signale

Nachdem Musik nichts anderes ist als eine Änderung des Luftdrucks mit einer Frequenz von 16 bis 20.000 Hz (Hertz = Schwingungen pro Sekunde), fragen Sie sich jetzt sicher, wie Luftdruckschwankungen in digitaler Form auf eine CD kommen. Die Luftdruckschwankungen kann man mit einem Mikrofon messen d.h. in elektrischen Strom umwandeln. Das Signal ist hierbei sehr klein und wird mit einem elektronischen Verstärker soweit auf einige Volt verstärkt, daß man es mit vertretbarem Aufwand weiterverarbeiten kann. Hierbei erhält man z.B. den in Bild 4 dargestellten Verlauf.

Bild 4: Signalverlauf

Sofern Sie mit Diagrammen nicht sehr vertraut sind: Ein beliebiger Zeitpunkt wird als Startzeitpunkt festgelegt und dann das Signal aufgezeichnet. Man sieht, daß die Spannung zuerst größer wird, einen Maximalwert erreicht, dann immer kleiner wird, einen Minimalwert erreicht, wieder ansteigt usw. Die Tonhöhe wird durch die Zeit festgelegt, die benötigt wird, um die Null-Linie zu durchstoßen und dann wieder zu erreichen, der Klang hingegen durch die Form der Kurve.

Ein Wissenschaftler namens Claude Shannon hat schon vor langer Zeit nachgewiesen, daß es ausreichend ist, ein bandbreitenbegrenztes analoges Signal mit der doppelten Frequenz des höchsten vorkommenden Tons abzutasten, ohne daß eine Information, was einer Klangverschlechterung gleichkäme, verloren geht. Nur ganz junge Babies können Töne mit 20.000 Hz noch wahrnehmen. Mit zunehmendem Alter nimmt diese Grenze immer weiter ab. Bei der Masse der musikhörenden Bevölkerung ist schon bei 16.000 Hz längst Schluß. Und wer gerne und oft Musik sehr laut hört (Disco!) oder sonstigem Lärm ausgesetzt ist, hört oft schon ab 12.000 Hz nichts mehr. Als obere Grenze ist deshalb 20.000 Hz mehr als ausreichend. Plant man noch etwas Sicherheitsabstand ein, landet man bei einer Abtastfrequenz von 44.100 Hz, wie sie von Philips und Sony im "Red Book", der Spezifikation für Audio-CDs, festgelegt wurde.

Bild 5: Umsetzung analog nach digital

Um sicherzustellen, daß keine unhörbaren hochfrequenten Signalanteile mehr vorhanden sind, werden in einem Tiefpaßfilter alle Frequenzen oberhalb von 20.000 Hz beseitigt. Je ein Analog-/Digital-wandler wandelt dann die Spannungen des rechten und linken Kanals im Takte der Abtastfrequenz in Zahlenwerte um, wie in Bild 5 rot dargestellt. Diese Umsetzungsmethode nennt man übrigens Puls-Code-Modulation (PCM). Hierbei muß definiert werden, mit welcher Quantisierung dies erfolgen soll. Da auf der CD nur 2 Zustände (Pits oder Lands, d.h. 1 oder 0) unterschieden werden können, muß zur Ablage der Zahlenwerte das im Computerbereich übliche Binärsystem zum Einsatz kommen. Somit kann die Anzahl der Stufen nur eine Potenz von 2 sein. Man hat sich im Red Book auf 16 Bits festgelegt und erhält damit einen Dynamikbereich von ganz knapp unter 100 dB. Unter Dynamikbereich versteht man übrigens bei gleicher Laustärkeeinstellung den Bereich zwischen dem leisesten und lautesten Ton. Wenn man voraussetzt, daß Sie in einer sehr ruhigen Wohnlage wohnen mit einem sehr geringen Umgebungsgeräusch (absolut still ist es nie!) von 30 dB(A), so müßten Sie bei dem kleinstmöglichen CD-Signal Ihren Verstärker so weit aufdrehen, daß dessen Laustärke ebenfalls 30 dB(A) erreicht, damit es nicht in den Hintergrundgeräuschen untergeht. Bei Vollaussteuerung der CD müßte Ihre Stereoanlage ohne Verzerrungen fast 130 dB(A) wiedergeben können, um die CD voll auszunutzen - ein Wert, den selbst ein startender Düsenjet nicht erreicht und der an Ihrem Gehör bleibende Schäden hinterlassen würde. Daher ist der theoretische Dynamikbereich der CD mehr als ausreichend.

Bild 6: Rekonstruktion des Analogsignals

Bei der Wiedergabe steht man nun vor dem Problem, die Zahlenwerte in analoge Spannungswerte umwandeln zu müssen. Dies erledigt ein Digital-/Analog-Wandler. Ein nachgeschaltetes Tiefpaßfilter glättet dieses Signal und man erhält wieder genau die gleiche Signalform wie die des Originalsignals (Bild 6).

Anmerkung: Viele Menschen haben ein Problem damit zu verstehen, wieso es völlig ausreichend ist, das Nutzsignal mit einer Frequenz abzutasten, die lediglich doppelt so hoch ist wie die höchste im Nutzsignal vorkommende Frequenz. Der Trick dabei ist, daß das Signal mit der größtmöglichen Frequenz sprich der Hälfte der Abtastfrequenz aufgrund der Bandbreitenbegrenzung immer sinusförmig ist. Das ist deshalb so, weil nur sinusförmige Signale oberwellenfrei sind. Alle anderen Kurvenformen besitzen nämlich Oberwellen mit einer Vielfachen der Grundfrequenz, welche oberhalb dieser Maximalfrequenz liegen würden. Bei einem bandbreitenbegrenzten Signal (in der Praxis sind nicht nur Audiosignale sondern jedes beliebige Analogsignal immer bandbreitenbegrenzt) werden durch ein gezielt eingesetztes oder aber durch ein natürliches und physikalisch nicht vermeidbares Tiefpaßfilter alle Signalfrequenzen oberhalb einer bestimmten Maximalfrequenz weggefiltert, sodaß ein Signal zwischen knapp über der halben Maximalfrequenz (die 1. Oberwelle läge dann oberhalb der Maximalfrequenz) und der Maximalfrequenz immer zwingend sinusförmig ist. Mit dem Wissen, daß das Signal in jedem Fall eine Sinusform besitzt, reichen 2 Meßwerte völlig aus, um dieses zu 100% in Frequenz, Betrag und Phase zu rekonstruieren. Je weiter die Signalfrequenz unterhalb der Maximalfrequenz (d.h. der Hälfte der Abtastfrequenz) liegt, desto mehr Meßwerte pro Schwingung sind verfügbar.

Handhabung

Compact-Discs sind zwar viel robuster als Langspielplatten aus Vinyl, aber trotzdem sind sie nicht unverwüstlich. Deshalb sollten Sie folgende Handhabungshinweise beherzigen, damit sie lange Freude an ihnen haben:

1.	Handling Auch wenn Kratzer und Fingerabdrücke oft folgenlos bleiben, sollten Sie CDs nach Möglichkeit nur am Rand, und zwar an der Kante anfassen. Entnommen wird sie der Plastik-Hülle ("Tray") am einfachsten dadurch, daß man sie mit Daumen und Mittelfinger greift und gleichzeitig mit dem Zeigefinger leicht auf die Mitte des Halters drückt, der dadurch entriegelt wird. Sodann kann die CD völlig ohne Kraftaufwand entnommen werden.
2.	Aufbewahrung CDs sollten möglichst immer in ihrer Hülle aufbewahrt werden, sofern sie nicht im CD-Spieler verbleiben. Wenn sie ungeschützt herumliegen, werden sie sehr leicht zerkratzt und/oder verschmutzt. Sie sollten, da es sich um einen Verbund von Werkstoffen handelt, auch keinen starken Temperaturdifferenzen ausgesetzt werden. Hohe Temperaturen sollte man im Interesse einer möglichst hohen Lebensdauer ebenfalls vermeiden. Insbesondere dürfen CDs nicht in einem in der Sonne geparkten Fahrzeug z.B. auf dem Armaturenbrett liegenbleiben; es besteht die Gefahr, daß der Kunststoff sich verzieht. Selbst im Kofferraum (CD-Wechsler) entstehen Temperaturen, die sich negativ auf die Dauerhaltbarkeit auswirken. Es ist daher sinnvoll, das Original zu Hause zu lassen und stattdessen eine CD-R-Kopie zu verwenden.
3.	Reinigung Wenn man sorgsam mit seinen CDs umgeht, müssen diese nie gereinigt werden. Sollten doch einmal Fingerabdrücke o.ä. auf die Abtastseite gekommen sein, sollten Sie diese fettigen Abdrücke nicht auf der CD verreiben, sondern am besten mit Wasser, das einen Schuß Spülmittel und möglichst auch ein wenig Spiritus enthält, reinigen. Tauchen Sie die CD dazu in die Waschlösung ein und fahren sie mit dem Finger leicht von innen nach außen und umgekehrt über die Abtastseite. Spülen Sie sie nun unter fließendem Wasser ab, legen sie mit der Etikettierungsseite auf ein Handtuch und wischen sie mit einem weichen, fusselfreien Tuch die CD trocken. Die Wischbewegung darf immer nur von innen nach außen (oder umgekehrt) erfolgen und nie kreisförmig. Grund: Bei kreisförmigen Kratzern besteht die Gefahr, daß der Laser über eine große Strecke keine Daten mehr lesen kann. Die CD ist dann nur noch mit ziemlichem Aufwand zu retten.
4.	Etikettierungsseite Die Etikettierungseite ist die empfindlichste Seite einer CD, weil die Reflektionsschicht nur durch eine wenige Zehntel-Millimeter dicke Lackschicht geschützt ist. Ist die Aluminiumschicht beschädigt, ist die CD definitiv Schrott. Geben Sie also darauf acht! Insbesondere sollten Sie sich angewöhnen, nie und nimmer Gegenstände auf "nackte" CDs zu legen.

Reparatur

Sofern eine CD auf der Unterseite so zerkratzt wurde, daß sie springt, können Sie sie mit Hausmitteln u.U. retten. Zuerst sollten Sie sie zur Sicherheit aber reinigen, um sicher zu gehen, daß nicht Schmutz die Ursache dafür ist. Zudem sollten Sie mit einer andern CD überprüfen, ob nicht der CD-Spieler schuld ist. Wenn dies alles nicht zutrifft, können Sie versuchen, die Abtastseite zu polieren. Hierzu gibt es im Handel (leider selten) fertige CD-Reparatur-Sets. Die Polierpaste für Handy-Displays ist ebenfalls geeignet. Wenn Sie von alledem nichts zur Hand haben, können Sie auch Zahncreme verwenden. Wenig geeignet, weil sie zu wenig Schleifmittel enthält, ist Zahncreme, die für empfindliche Zähne angeboten wird. Legen Sie auf eine harte Unterlage ein weiches Tuch o.ä. und legen Sie dann darauf die CD mit der Abtastseite nach oben. Tragen Sie nun reichlich Zahncreme auf und polieren unter Verwendung eines weichen Tuchs mit Bewegungen von innen nach außen oder umgekehrt aber niemals kreisförmig solange, bis die gröbsten Kratzer langsam verschwinden. Mit einigen wenigen Polierbewegungen ist es übrigens nicht getan; die Reparatur einer CD ist vielmehr harte Arbeit.

Sind die Kratzer ziemlich tief, können Sie als allerersten Schritt Naßschleifpapier mit Körnung 1000 verwenden (immer von innen nach außen und umgekehrt arbeiten!) und damit unter ganz leichtem Druck die oberste Schicht abtragen. Verwenden Sie unbedingt Wasser beim Schleifen. Danach wird die CD abgespült und poliert. Wenn Sie aber schon zu Naßschleifpapier greifen mußten, sinkt die Wahrscheinlichkeit, die CD retten zu können, recht deutlich.

Nach dem Polieren wird die CD wie oben beschrieben gereinigt. Sie wird nie wieder so aussehen wie eine neu gekaufte, weil Sie die Oberfläche nicht so glatt polieren können wie die einer neuwertigen CD. Die Oberfläche wird vielmehr leicht milchig bleiben. Wenn Sie Glück haben, läßt sie sich wieder abspielen. Falls nicht, war wohl nicht ein Kratzer die Ursache sondern eine Beschädigung oder Verwerfung (Temperatur!). Eine Reparatur ist dann ausgeschlossen.

Abspielgeräte (CD-Player)

Wenn Sie vorhaben, sich einen neuen CD-Spieler zu kaufen, werden Sie wahrscheinlich Probleme haben herauszufinden, welcher für Sie der Richtige ist. Zwar bewerben alle Hersteller ihre Produkte mit klanglichen Vorzügen gegenüber der Konkurrenz, und auch in der eigenen Produktpalette gibt es Abstufungen, bei denen ein besserer Klang oft mit konstruktiven Details erklärt wird. Diese Angaben können Sie getrost ignorieren, da das CD-System mittlerweile technisch ausgereizt ist. Halten Sie sich einfach vor Augen, daß ein modernes 15-Euro-CD-ROM-Laufwerk für den PC Audio-CDs bitgenau also zu 100% korrekt auslesen kann, und das auch noch mit einer viel höheren Geschwindigkeit als ein Audio-Player, der dies ja nur mit einfacher Geschwindigkeit schafft. Jeder Konstruktionsaufwand, beispielsweise irgendwelche mechanischen Schwingungen durch Sub-Chassis oder eine besondere Aufhängung vom Laufwerk fernzuhalten, ist daher vergebliche Liebesmühe. Denn das billige CD-ROM-Laufwerk hat den ganzen Schnickschnack auch nicht und kann trotzdem absolut fehlerfrei auslesen. Und besser als absolut fehlerfrei geht's halt nun einmal nicht. Zudem benötigt eine CD keine Stabilisierungsringe oder ähnliche Einrichtungen, um korrekt ausgelesen werden zu können. Der größte Blödsinn sind im High-End-Bereich anzutreffende Laufwerke mit Riemenantrieb. Dadurch soll die CD ruhiger laufen, wodurch dem Käufer ein geringerer Jitter versprochen wird, was angeblich hörbar sein soll. Dies ist eine vorsätzliche Verdummbeutelung der Kunden. Wie oben nachzulesen ist, wandern die von der CD ausgelesenen Bits nämlich zuerst einmal in einen Pufferspeicher, aus dem sie wiederum mit quarzstabilisiertem Takt (genauer gesagt einem Vielfachen von 44.100 Hz) ausgelesen werden. Es ist daher total egal, wie unrund das Laufwerk selbst herumeiert. Das demagogisch in die Runde geworfene Jitterproblem existiert aus diesem Grund überhaupt nicht.

Auf der digitalen Seite gibt es aus klanglicher Sicht wirklich nichts mehr zu verbessern, zumal es nur wenige Chipsätze gibt, auf die alle Hersteller zurückgreifen müssen. Das trifft insbesondere auch auf die sogenannten kleinen High-End-Hersteller zu, weil der Aufwand zur Entwicklung eines eigenen Chipsatzes sehr groß und selbst für große Firmen der HiFi-Branche schlichtweg überhaupt nicht finanzierbar ist. Auch die Umwandlung der digitalen Signale in ein Stereo-Analogsignal ist nicht mehr weiter verbesserungsfähig, da man mittlerweile eine Methode gefunden hat, wie man diese Umwandlung mit sehr großer Präzision durchführen kann. Das Gute daran ist, daß diese Methode erstens sehr preiswert ist und zweitens auf der Analogseite nur einen einfachen RC-Tiefpaß benötigt, wo in den Anfängen der CD-Technik komplizierte Filter höherer Ordnung werkelten. Dies hat zur Folge, daß es hier für die Hersteller keine Möglichkeit gibt, zu Lasten des guten Klanges den einen oder anderen Cent einzusparen.

Einzig und alleine der Analogteil läßt noch einen sehr geringen Gestaltungsspielraum. Wenn der Hersteller des Referenzgeräts, das Sie als Vergleichsgrundlage verwenden, nicht gerade den allerletzten Cent eingespart hat, läßt sich aber auch hier nur wenig bis gar nichts verbessern. Im wesentlichen ist es Sache des Herstellers, für eine niedrige Ausgangsimpedanz zu sorgen. Warum dies wichtig ist, können Sie in

HiFi-Kabel nachlesen. Selbst ein 25-Cent-Doppel-Operationsverstärker erledigt diese Aufgabe so gut, daß klangliche Unterschiede zu viel teureren Modellen noch nicht nachgewiesen wurden. Insbesondere bei regelbaren Line-Ausgängen sollten Sie jedoch Vorsicht walten lassen. Nicht selten sind diese aus unverständlichen Gründen relativ hochohmig, wodurch negative Einflüsse durch das Kabel nicht ganz ausgeschlossen werden können. Im Zweifelsfall sollten Sie daher den meistens zusätzlich vorhandenen, nicht regelbaren Ausgang verwenden. Woran die Hersteller von vor allem preisgünstigen Geräten gerne sparen, sind die Kopfhörerausgänge, weshalb man hier auch tatsächlich Unterschiede hören kann. Geräte über den eingebauten Kopfhörerausgang miteinander zu vergleichen, führt daher zu nicht zutreffenden Ergebnissen. Benutzen Sie stattdessen lieber den Kopfhörerausgang Ihres Verstärkers bzw. bei einem Vergleich beim Händler den des immer gleichen Verstärkers. Dessen Kopfhörerausgang ist zwar nicht notwendigerweise besser, aber durch den immer gleichen Verstärker verhindern Sie, daß Sie Äpfel mit Birnen sprich die Qualität der Kopfhörerausgänge der verschiedenen CD-Player vergleichen. Wichtig beim direkten Vergleich ist eine absolut identische Lautstärke (nicht Lautstärkeeinstellung!), weil geringfügig lautere Musik unbewußt oft als etwas besser klingend empfunden wird.

Nicht unter diese Betrachtungen fallen übrigens, damit keine Mißverständnisse aufkommen, alle älteren CD-Abspielgeräte, die nicht der neuesten Technik entsprechen. Bis zur Einführung der sogenannten 1-Bit-D/A-Wandler gab es in der Tat teilweise zumindest geringe meßbare Unterschiede zwischen verschiedenen Geräten, die auch in der Tat durch Wandlungsfehler wie auch die notwendigen analogen Filter höherer Ordnung erklärbar waren. Hier galt oft tatsächlich, daß teurer auch besser bedeutet. Diese Unterschiede sind jedoch, wie ich aus eigener Erfahrung weiß, extrem gering und nur mit großer Mühe (wenn überhaupt...) im direkten Vergleich hörbar. Hierbei muß man ergänzend hinzufügen, daß ich selbst, wie (aus anderen Gründen) einigermaßen umfangreiche Untersuchungen beim HNO-Arzt ergaben, über ein extrem empfindliches Gehör verfüge, das zudem überraschenderweise noch erheblich höhere Töne wahrnimmt, als dies selbst für Kinder normal ist (mit zunehmendem Alter sinkt normalerweise die oberste noch wahrnehmbare Frequenz). Deshalb werden die meisten Leute wohl auch bei älteren Geräte keine Unterschiede feststellen können.

Weil die CD-Technik inzwischen ausgereizt ist, gibt es keine oder zumindest keine nennenswerten (Thema Audio-Ausgangsstufe) klanglichen Unterschiede zwischen verschiedenen CD-Spielern. Wenn Sie sich das verinnerlicht haben und den Verlockungen der Werbung, die Ihnen ja gerade das Gegenteil weismachen will ("was teurer ist, muß ja auch einfach besser sein"), widerstehen, kommen Sie sehr preisgünstig zu einem CD-Player, der zwar nicht so gediegen aussieht wie ein 5.000-Euro-Gerät aber genausogut klingt! Ausschlaggebende Punkte sind daher nur noch die Bedienung und Funktionsvielfalt sowie das Design. Wenn die HiFi-Anlage gut und wie aus einem Guß aussieht, ist das ja nicht unbedingt ein Nachteil. Und wenn Sie das so gesparte Geld Ihrem Lautsprecher-Budget zuschlagen, haben Sie unterm Strich viel mehr davon. Um einen Vergleich zu bemühen: Wenn CD-Spieler dem technischen Stand einer Raumfahrtgesellschaft entsprechen, befinden sich Lautsprecher immer noch auf prähistorischem Niveau lange vor der Steinzeit. Vergleichen Sie ruhig einmal den Frequenzgang eines Lautsprechers, der aussieht wie der Querschnitt durch die Alpen, mit dem linealglatten Frequenzgang eines CD-Players. Dann sehen Sie sofort, wo es Sinn macht, ein wenig mehr zu investieren. Fallen Sie bitte beim Vergleich nicht auf unterschiedliche Skalierungen herein: Um den Frequenzgang von Lautsprechern nicht ganz so übel aussehen zu lassen, verwendet man immer eine grobe Skalierung mit z.B. 10 dB pro Skalenteil. Denn je grober die Skalierung eines Diagramms gewählt wird, desto geringer sehen optisch Abweichungen vom Ideal aus. Bei CD-Spielern, Verstärkern etc. wird hingegen oft 1 dB pro Skalenteil oder noch weniger verwendet. Dargestellt in einer solchen feinen Skala würde der Frequenzgang eines Lautsprechers an den meisten Stellen die Grenzen des Diagramms sprengen.

Es gibt einige wenige Leute, die von sich behaupten, daß sie ganz klar Unterschiede zwischen verschiedenen CD-Spielern hören können und sich unheimlich wichtig machen. Diese Aussage ist jedoch rein subjektiv und konnte bei den wenigen Untersuchungenn, die wissenschaftlichen Maßstäben genügen (siehe

doppelter Blindtest), nicht bestätigt werden. Es ist sehr menschlich, daß man einem teuren, massiven und schönen Gerät einen besseren Klang zutraut als einer billigen, klapprigen und häßlichen Kiste. Wenn man in einem A/B-Vergleich selbst weiß, welcher CD-Spieler gerade die Musik liefert, redet man sich unbewußt ganz leicht Klangunterschiede ein, wo keine sind. Wirklich schlimm wird es dann, wenn solche Leute ihre eigene Einbildung (oder im Falle von Verkäufern ihre kommerziellen Interessen) auch noch derart darstellen, als ob es Unterschiede wie zwischen Transistorradio und HiFi-Anlage gäbe, und dadurch unbedarfte Personen verunsichern oder gar zu missionieren versuchen. Wie unzutreffend diese Behauptungen sind, zeigt ein doppelter Blindtest, den vor einigen Jahren die Computerzeitschrift c't durchgeführt hatte. Daran nahmen u.a. auch Toningenieure und Opernsänger teil. Es ging darum, die Frage zu klären, ob es hörbare Unterschiede zwischen CDs und der von eingefleischten High-End-Anhängern mitleidig belächelten und als grottenschlecht beurteilten MP3-Komprimierung gibt. Das Ergebnis war niederschmetternd: Lediglich eine Person lag in der Trefferrate soweit oberhalb des Werts, den man auch durch Würfeln statt Hören erreicht hätte, daß man den Schluß ziehen konnte, daß sie tatsächlich manchmal Unterschiede gehört hatte. Wenn schon die Masse der Testteilnehmer zwischen CD und der verlustbehafteten MP3-Komprimierung (d.h. enthält bestimmte Originalgeräusche nicht mehr und ist zudem auf 16 kHz Bandbreite begrenzt!), bei der man auch aus Ingenieurssicht geringe Klangunterschiede fast schon erwartet, keine Unterschiede feststellen konnten, wie groß können dann die Unterschiede zwischen CD-Spielern sein, die mit den immer gleichen Chipsätzen ausgerüstet sind?

Bezüglich der Aufstellung gibt es nicht viel zu beachten. Der CD-Player muß lediglich ruhig und in waagerechter Position an einem stabilen Standort stehen. Wer gerne sehr laute Musik hört, sollte darauf achten, daß es nicht infolge vom Schalldruck hervorgerufener mechanischer Erschütterungen des Standorts und dadurch des CD-Players dazu kommt, daß der Laser die Spur verliert und es dadurch zu Aussetzern oder einer springenden Wiedergabe kommt. Hier hilft eine Positionierung außerhalb der Abstrahlrichtung und/oder ein stabilerer Standort. Auch die Laufgeräusche des Geräts können ein Entscheidungskriterium sein. Bei manchen Geräten ist dieses nämlich so hoch, daß es bei leisen Musikpassagen hörbar in Erscheinung tritt und einem den Musikgenuß vermiest.

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