Jitter: Wenn die Bits aus dem Takt kommen

Digitale Daten sind hochpräzise, lassen sich beliebig vervielfältigen und ohne Qualitätsverlust übertragen – oder etwa nicht? Tatsächlich können auch digital gespeicherte und übertragene Signale Schwankungen unterliegen. Ein Beispiel dafür ist ein Phänomen, das im Englischen als „Jitter“ bezeichnet wird. Ins Deutsche übersetzt bedeutet das so viel wie „Schwankung“ oder „Zittern“. Dass Jitter existiert und einen Effekt auf die Soundwiedergabe hat, ist unbestritten. Ob man diesen Effekt aber tatsächlich wahrnehmen kann, ist nicht belegt.

Wie entsteht Jitter?

Damit man Musik auf CD oder als MP3-Datei genießen kann, müssen dafür zunächst einmal analoge Audiosignale in digitale umgewandelt werden. Das geschieht über mannigfache Proben (Samples), die in extrem kurzen, gleichmäßigen Zeitabständen vom Analogsignal genommen werden. Die Frequenz, mit der diese „Probenentnahme“ erfolgt, heißt Abtastrate. Bei einer CD liegt die Abtastrate bei 44.100 Hertz (also 44,1 Kilohertz). Die Samples liegen auf digitalen Speichermedien als binärer Code vor. Das Intervall zwischen den einzelnen Samples ist im Idealfall immer genau gleich. Um das zu gewährleisten, werden Analog-Digital-Wandler mit hochpräzisem Taktgenerator eingesetzt.

Dieses englischsprachige Video erklärt anschaulich die für die Digitalisierung wichtigen Faktoren der Abtastrate und der Bit-Tiefe:

„Jitter“ bezeichnet meist sehr geringfügige Ungenauigkeiten der Digitalsignale: Die „Ecken“ der Signale können beispielsweise „abgerundet“ sein oder die Abstände können schwanken. Diese Abweichungen sind messbar und setzen sich bei der Wiedergabe fort, also der Rückumwandlung der Digital- in Analogsignale. Die Spannungswerte für die Audio-Wiedergabe werden zwar korrekt erzeugt, allerdings entstehen leichte zeitliche Verschiebungen. Die Grafik zeigt blau eingefärbt die Abweichungen an den Rändern der Digitalsignale (Seitenbänder).

Jitter Graphik
In Blau: Die Abweichungen an den Rändern der Digitalsignale (Seitenbänder)

Im Audiobereich wird zwischen zwei Ursachen für Jitter unterschieden:

  • Sampling-Jitter: Wenn die Abstände zwischen den Samples des analogen Musiksignals voneinander abweichen, ist von Sampling-Jitter die Rede. Diese Codierungsabweichungen entstehen oft in Analog-Digital-Wandlern.
  • Interface-Jitter: Dieser entsteht, wenn während der Übertragung Störfaktoren auf das Digitalsignal einwirken. Auch falsche Impedanzwerte des Kabels können zu Jitter-Effekten führen.

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Wie klingt Jitter?

Ob und wie sich Jitter auf den Klang auswirkt, ist umstritten. Es handelt sich um ein eher marginales Problem, das in erster Linie Tontechniker beschäftigt. Die Auswirkungen wurden zunächst auf der CD festgestellt. Zwar sind Störeffekte wie Gleichlaufschwankungen, die von Vinyl-Schallplatten bekannt sind, auf der CD verschwunden. Dennoch berichten Audiophile von einem diffusen, räumlich nicht mehr klar differenzierten Klangbild. Andere vernehmen ein hochfrequentes weißes Rauschen, das sich über den Sound legen soll. Eine einheitliche Beschreibung, wie sich das digitale Schwanken äußert, gibt es allerdings nicht. Auch wenn im Audio-Bereich meist bei CDs von Jitter die Rede ist, kann der Effekt theoretisch auch auf anderen Speichermedien und Übertragungswegen auftreten.

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Fazit: Jitter nur in Ausnahmefällen ein Problem

  • Jitter bezeichnet leichte Schwankungen zwischen digitalen Signalen
  • Diese werden auch bei der Umwandlung digitaler in analoge Signale übertragen
  • Es wird zwischen Sampling- und Interface-Jitter unterschieden
  • Die Auswirkungen von Jitter sind nicht einheitlich beschrieben und nur in Ausnahmefällen wahrnehmbar

Titelbild: ©Washingtonydc, Bits Bestimmte Rechte vorbehalten. Quelle: Flickr.com
Bild 1: ©wdwd, eigenes Werk Bestimmte Rechte vorbehalten. Quelle: Wikipedia

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