Super Audio Compact Disc

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Die Super Audio Compact Disc, kurz SACD oder SA-CD, ist ein Datenträger und physisch eine spezielle Form der Digital Versatile Disc (DVD), die von Philips und Sony entwickelt wurde. Die SACD verwendet eine höhere digitale Auflösung des Audiosignals als die Audio-CD und bietet außerdem die Möglichkeit, Mehrkanalton (Raumklang) ohne Datenreduktion zu speichern. Sie wurde als Nachfolger der Audio-CD (CD-DA) konzipiert und steht seit mehreren Jahren in Konkurrenz zur DVD-Audio, die vergleichbare Eigenschaften aufweist.

Technik

Auf der SACD liegt das Audiomaterial im Direct-Stream-Digital-(DSD-)Format vor. Dieses unterscheidet sich von der Puls-Code-Modulation-Technik (PCM-Technik) der Audio-CD oder DVD-Audio. Für das Direct-Stream-Digital-Format kommt die sogenannte Delta-Sigma-Modulation zum Einsatz. Die Wortbreite des digitalisierten Audiosignals beträgt hier lediglich 1 Bit, allerdings bei einer Abtastrate von 2,8224 MHz (64×44,1 kHz). Im Gegensatz dazu liegen auf einer herkömmlichen Audio-CD die Audiodaten in Puls-Code-Modulation mit 16 Bit Auflösung bei 44,1 kHz Abtastrate vor. Auch wenn für beide Codierungen heute vornehmlich Delta-Sigma-Analog-Digital-Umsetzer verwendet werden, unterscheiden sich beide Verfahren grundsätzlich in der Art der Signalverarbeitung. Das bei der Analog-Digital-Umsetzung erforderliche Antialiasing-Filter – es kann insbesondere bei der verhältnismäßig niedrigen Abtastrate der Audio-CD zum filter ringing effect (engl. für Filterklingeln) führen – kann bei den wesentlich höheren Abtastraten der Delta-Sigma-Modulation wesentlich weniger störend ausgelegt werden. Auch kann bei Einsatz der üblichen Delta-Sigma-Umsetzer bei der Analog-Digital-Wandlung auf Dezimierungsfilter und bei der Digital-Analog-Wandlung im Endgerät auf Interpolationsfilter verzichtet werden.

Laut Werbeaussagen von Sony/Philips soll aufgrund

• der erheblich höheren Samplingfrequenz,
• einer höheren oberen Frequenz (ca. 50.000 Hertz statt 20.000 Hertz) und
• eines Dynamikumfangs von über 120 dB

die SACD bereits bei Stereo-Wiedergabe besser klingen als eine konventionelle Audio-CD – eine hochwertige Aufnahme sowie eine sehr hochwertige Stereoanlage vorausgesetzt. Vermutungen aus dem High-End-Sektor, DSD sei dem PCM-Format grundsätzlich überlegen, ließen sich bisher nicht belegen. Die klanglichen Eigenschaften der SACD sind auch mit PCM-Technik zu realisieren, wenn man die für die Dynamik bestimmende Auflösung und die für den Frequenzbereich entscheidende Samplingfrequenz entsprechend erhöht, beispielsweise auf 24 bit bei 176,4 kHz.

Vergleicht man das zugrundeliegende Verfahren der Puls-Code-Modulation mit dem des Delta-Sigma-Modulators (herkömmlicher Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandler), besteht der einzige Unterschied im Fehlen des Abtastratenwandlers (Downsampling) am Ausgang des Delta-Sigma-Modulators: Im DSD-Format wird das Audiosignal mit geringer Wortbreite (1 Bit) und einer hohen Abtastrate gespeichert. Die Bandbegrenzung, die auch die höherfrequenten Rauschanteile unterdrückt, ist bei herkömmlichen Delta-Sigma-Analog-Digital-Umsetzern (mit PCM-Ausgang) mittels digitalen Filters unmittelbar nach dem Delta-Sigma-Modulator bei der Abtastratenwandlung integriert, während sie bei der DSD-Technik erst später, nämlich bei der Audiowiedergabe, vorgenommen wird.

Darüber hinaus unterstützt die SACD Mehrkanalton (Raumklang) mit bis zu sechs Kanälen. Die SACD kann – wie die DVD-Audio – hochauflösenden Mehrkanalton verlustfrei speichern. Kompressionsverfahren wie beispielsweise Dolby Digital oder DTS, die zum Beispiel bei der DVD-Video zum Einsatz kommen, beherrschen dies erst in den später eingeführten und nur auf Blu-ray Disc und HD DVD eingesetzten Varianten Dolby TrueHD und DTS-HD Master Audio. Die Mehrkanal-Tonspur auf der SACD ist optional: Einige SACDs enthalten lediglich eine hochauflösende Stereo-Spur, nutzen die Mehrkanal-Option also nicht.

Es gibt einige SACD-Spieler, die lediglich Stereo-SACDs, nicht aber Mehrkanal-SACDs abspielen können.

Ähnlich wie beim MLP-Verfahren der DVD-Audio kommt auch bei SACD ein verlustfrei arbeitender Kompressionsalgorithmus zum Einsatz. Vor dem Fertigstellen des SACD-Images wird das DSD-Audiomaterial in das Format DST (Direct Stream Transfer) umgewandelt. Die Kompressionsrate – und damit die mögliche maximale Spielzeit – ist vom Audiomaterial abhängig. Rein rechnerisch liegt die maximale Spielzeit bei etwa 110 Minuten (Single Layer und Hybrid-Disc) bzw. ca. 200 Minuten (Double Layer). (2,8224 MHz, ein Bit pro Kanal, ergibt in Stereo 5,6 Mbit/s oder 700 kByte/s, Single Layer (SL) SACD 4,7 GByte bzw. Double Layer (DL) SACD 8,5 GByte = SL 110 Minuten bzw. DL 200 Minuten).

Varianten

Es gibt drei verschiedene Typen von Super-Audio-CDs:

• Single Layer: enthält eine High-Density-(HD-)Schicht und ist nur auf SACD-Playern abspielbar.
• Dual Layer: enthält eine zweite HD-Schicht für zusätzliche Aufnahmezeit und ist ebenfalls nur auf SACD-Playern abspielbar.
• Hybrid Layer: enthält neben der HD- eine CD-Schicht, die für herkömmliche CD-Spieler lesbar ist

Bei der Hybrid-Disc-Technik werden eine CD- und eine DVD-Schicht (englisch layer) auf die Scheibe aufgebracht. Die DVD-(SACD-)Schicht liegt vom Laser aus gesehen vor derjenigen für die CD; sie ist für Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm, das für CD-Abtastung benutzt wird, transparent und reflektiert nur Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm, das für DVD-Abtastung genutzt wird. Sie enthält die Audiodaten in SACD-Qualität. Die darunter liegende CD-Schicht enthält die Audiodaten im Format der Audio-CD (16 Bit, 44,1 kHz) und kann von handelsüblichen CD-Spielern ausgelesen werden. Die meisten SACDs werden zurzeit in diesem Verfahren hergestellt.

Kopierschutz

Abgesehen vom bei Hybrid-SACDs zusätzlich vorhandenen CD-Layer, der genau wie jede Audio-CD problemlos abspiel- und kopierbar ist, sind die hochauflösenden Inhalte einer SACD durch einen Kopierschutz vor der unerwünschten Verbreitung geschützt.

Das Kopierschutzverfahren der SACD ist äußerst effektiv. Es besteht aus mehreren Schutzebenen: Pit Signal Processing (PSP) ist ein digitales, unsichtbares Wasserzeichen, das die Authentizität der SACD sicherstellt. Dabei wird bei den Gruben (Pits), in denen die Daten codiert sind, nicht nur wie bei der DVD die Länge ausgewertet, sondern auch die Breite, in der das Wasserzeichen codiert ist. PSP kann nur im Masteringprozess erstellt werden.

Die Lead-In Area einer SACD ist verschlüsselt und kann ausschließlich von einem Hardwarebaustein in SACD-Playern dekodiert werden. Außerdem sind die Audiodaten per Content Scrambling kodiert, und ein Teil des zum Dekodieren benötigten Schlüssels befindet sich auch hier in der SACD-Hardware. Beide Maßnahmen verhindern, dass SACDs auf Standard-DVD-ROM-Laufwerken ausgelesen werden können. Optional kann durch PSP ein sichtbares Wasserzeichen auf der Datenseite eingefügt werden.

Die bisher verfügbaren Abspielgeräte geben die auf einer SACD gespeicherten Inhalte vorwiegend analog an den Verstärker weiter. Die Multimedia-Schnittstelle HDMI unterstützt seit Version 1.2 jedoch auch die digitale Weitergabe von DSD-Daten.

Marktsituation

Seit 1999 ist die Super Audio Compact Disc (SACD) am Markt erhältlich. Die Anzahl der Veröffentlichungen im Bereich der Pop- und U-Musik stagniert, hier gibt es kaum Neuveröffentlichungen, und diese sind im Wesentlichen remasterte ältere Alben. Allerdings hat sich die SACD im Klassikbereich als hochwertiger audiophiler Tonträger bis heute (2014) gut behaupten können. Es werden monatlich Alben mit meist mehrkanalig abgemischten Neuproduktionen veröffentlicht, zum Beispiel von Labels wie ARS Produktion, Audimax, Audite, BIS, Chandos, Cybele, EMI, Farao, Hänssler Classic, Harmonia Mundi, Hyperion, MDG, Musicaphon, Pentatone, Tacet und anderen. Sony, Marantz, Pioneer, Yamaha, T+A sowie Denon bieten Abspielgeräte für SACDs an, teilweise in Form von SACD-Spielern, teilweise als BD-Spieler.

Die Abspielgeräte der ersten Generation, die im Frühjahr 1999 der Öffentlichkeit präsentiert wurden, waren mit Verkaufspreisen von rund 5000 US-Dollar für den Massenmarkt nicht geeignet. Erst ein gutes Jahr später konnten audiophile Interessenten in Japan einen Player zu erträglichen Preisen erwerben. Erst einige Jahre später wurde die SACD-Technik für Endkunden weltweit verfügbar und preislich attraktiv.

2009 waren SACD-Player von zahlreichen Marken für weniger als 200 Euro, teilweise unter 100 Euro erhältlich. Inzwischen existieren zahlreiche sogenannte Universal-Player, die die meisten Formate beherrschen, zum Beispiel auch SACD. Auf PC-Laufwerken ist das Abspielen von SACDs nicht möglich (ausgenommen der CD-Layer einer Hybrid-SACD). Die erste Revision der PlayStation 3 von Sony gab SACDs wieder, neuere Modelle tun dies nicht mehr.

Die Zahl der erhältlichen Veröffentlichungen auf SACD lag im Jahr der Markteinführung bei etwa 40, Ende 2001 bei über 500. Im Jahr 2009 wurden etwa 4500 bis 5000 Titel als SACD veröffentlicht, was etwa fünfmal so viel ist wie die Anzahl der veröffentlichten DVD-Audio-Titel. Im Vergleich zu den monatlich rund 1000 CD-Veröffentlichungen ist diese Zahl für den Massenmarkt aber kaum von Bedeutung.

Bestätigt wird dies durch die Verkäufe im ersten Halbjahr 2004, die deutschlandweit bei 100.000 Exemplaren lagen. Das entspricht etwa 0,14 % der Gesamtverkäufe jeglicher Formate. In den Vereinigten Staaten weist die SACD mit 0,09 % der Gesamtverkäufe trotz einer absolut höheren Zahl verkaufter Einheiten (300.000) im gleichen Zeitraum eine noch geringere Bedeutung auf. (Quellen: IFPI, RIAA)

Zukunftsaussichten

Ein Durchbruch, wie er beim Wechsel von der Schallplatte zur CD oder von der VHS-Kassette zur DVD-Video festzustellen war, ist den beiden Formaten SACD und DVD-Audio nicht gelungen.

In den USA sanken die Umsätze mit SACDs von 26,3 Mio. US-$ im Jahr 2003 auf nur noch 200 000 US-$ im Jahr 2020. Der Marktanteil der SACD am Umsatz mit physischen Tonträgern betrug 2020 damit nur etwa 0,02 %.

Hörtests

Bei Stereoaufnahmen sind in objektiven Hörtests praktisch keine Unterschiede zwischen einer hochwertig produzierten herkömmlichen CD und einer Super-Audio-CD zu hören, so dass die wegen der höheren Abtastrate und größeren Samplingtiefe behauptete bessere Klangqualität von Super-Audio-CDs gegenüber CDs nicht bestätigt werden konnte. SACDs bieten allerdings die Möglichkeit der Mehrkanalaufnahmen, mit denen in einem entsprechenden Wiedergabesystem ein hörbarer Unterschied in der räumlichen Klangwiedergabe erreicht werden kann.

Literatur

• Rolf Seidelmann: Surround im Musikstudio. Wizoobooks, Bremen 2008, ISBN 978-3-934903-69-2. 
• Dominik Blech und Min-Chi Yang: Untersuchung zur auditiven Differenzierbarkeit digitaler Aufzeichnungsverfahren. Hörvergleich Direct Stream Digital und High-Resolution-PCM (24bit/176,4kHz). Diplomarbeit, Gutachter: Rainer Maillard und Andreas Meyer, Erich-Thienhaus-Institut, Hochschule für Musik Detmold, 2004, Online-Fassung auf hfm-detmold.de
• E. Brad Meyer, David R. Moran: Audibility of a CD-Standard A/DA/A Loop Inserted into High-Resolution Audio Playback. Journal of the Audio Engineering Society, Volume 55, Issue 9, S. 775–779; September 2007, AES E-Library

Weblinks

• Allgemeine SACD-FAQ
• Die HiFi-Zeitschrift „Stereo“ (August 2011): Was wird aus der SACD?