Super Audio Compact Disc

Grundprinzip und Bedeutung

Die Super Audio Compact Disc (SACD oder SA-CD) ist ein Audio-Datenträger und physisch eine spezielle Form der Digital Versatile Disc (DVD). Sie wurde von Philips und Sony entwickelt und als Nachfolger der Audio-CD konzipiert. Ihr wichtigstes Merkmal ist die höhere digitale Auflösung des Audiosignals. Außerdem kann sie Mehrkanalton ohne Datenreduktion speichern.

Trotz dieser technischen Eigenschaften verbreitete sich die SACD deutlich weniger als die Audio-CD. Auch das Konkurrenzformat DVD-Audio erreichte keine vergleichbare Verbreitung.

Format, Schichten und Kapazitäten

Die SACD hat dieselben physischen Abmessungen wie eine Compact Disc. SACD-Abspielgeräte können deshalb häufig auch andere optische Datenträger dieses Formats wiedergeben, zum Beispiel CD-Audio, DVD oder Blu-ray. Dichtere Spuren und bis zu zwei Schichten ermöglichen bei gleichen Abmessungen eine Speicherkapazität von 4,7 bis 8,5 Gigabyte.

Es gibt drei Typen:

• Eine Single Layer enthält eine High-Density-(HD-)Schicht und ist nur auf SACD-Playern abspielbar.
• Eine Dual Layer besitzt eine zweite HD-Schicht für zusätzliche Aufnahmezeit und ist ebenfalls nur auf SACD-Playern abspielbar.
• Eine Hybrid Layer enthält neben der HD-Schicht eine CD-Schicht, die von herkömmlichen CD-Spielern gelesen werden kann.

Bei einer Hybrid-Disc liegt die DVD-(SACD-)Schicht vom Laser aus gesehen vor der CD-Schicht. Sie ist für das bei CDs verwendete Licht mit 780 nm transparent und reflektiert das bei DVDs verwendete Licht mit 650 nm. Die HD-Schicht enthält die Audiodaten in SACD-Qualität. Die darunterliegende CD-Schicht enthält sie im Audio-CD-Format mit 16 Bit und 44,1 kHz. Die meisten SACDs wurden als Hybrid-Discs hergestellt. Rechnerisch beträgt die maximale Spielzeit etwa 110 Minuten bei Single Layer und Hybrid-Disc sowie etwa 200 Minuten bei Double Layer.

Codierung und Signalverarbeitung

Das Audiomaterial der SACD liegt im Direct-Stream-Digital-(DSD-)Format vor. Die Audio-CD und DVD-Audio verwenden dagegen Puls-Code-Modulation (PCM). DSD nutzt Delta-Sigma-Modulation mit einer Wortbreite von 1 Bit und einer Abtastrate von 2,8224 MHz, also 64 × 44,1 kHz. Eine Audio-CD speichert PCM mit 16 Bit bei 44,1 kHz.

Die Verfahren unterscheiden sich grundsätzlich in der Signalverarbeitung. Wegen der hohen Abtastrate von DSD kann das erforderliche Antialiasing-Filter weniger störend ausgelegt werden. Bei üblichen Delta-Sigma-Umsetzern kann außerdem bei der Analog-Digital-Wandlung auf Dezimierungsfilter und bei der Digital-Analog-Wandlung auf Interpolationsfilter verzichtet werden. Beim DSD-Format wird die Abtastratenwandlung am Ausgang des Delta-Sigma-Modulators nicht durchgeführt; die Bandbegrenzung und die Unterdrückung höherfrequenter Rauschanteile erfolgen erst bei der Audiowiedergabe.

Die Vermutung, DSD sei PCM grundsätzlich überlegen, konnte bisher nicht belegt werden. Die klanglichen Eigenschaften der SACD lassen sich auch mit PCM erreichen, wenn die Auflösung und Abtastrate erhöht werden, beispielsweise auf 24 Bit bei 176,4 kHz.

Zur verlustfreien Kompression kann DSD vor dem Fertigstellen des SACD-Images in DST (Direct Stream Transfer) umgewandelt werden. Bei der Zweikanalspur ist dies optional, bei Mehrkanalspuren zwingend. Beispiele sind Zweikanalton im DSD-Format mit 5,6 MBit/s und Mehrkanalton im DST-Format mit 16,9 MBit/s bei sechs Kanälen. Die Kompressionsrate hängt vom Audiomaterial ab. Aus 2,8224 MHz und 1 Bit pro Kanal ergeben sich in Stereo 5,6 Mbit/s beziehungsweise 700 kByte/s.

Mehrkanalton

Im Gegensatz zur Audio-CD mit höchstens zwei Tonspuren unterstützt die SACD Raumklang mit bis zu sechs Kanälen. Mehrkanalton kann hochauflösend und verlustfrei gespeichert werden. Viele SACDs enthalten jedoch nur eine hochauflösende Stereospur; die Mehrkanaloption ist nicht verpflichtend.

Einige SACD-Spieler können ausschließlich Stereo-SACDs und keine Mehrkanal-SACDs wiedergeben.

Kopierschutz und Wiedergabe

Die hochauflösenden Inhalte einer SACD sind durch mehrere Schutzebenen gegen unerwünschte Verbreitung geschützt. Der CD-Layer einer Hybrid-SACD ist davon ausgenommen und kann wie jede Audio-CD abgespielt und kopiert werden.

Pit Signal Processing (PSP) ist ein digitales, unsichtbares Wasserzeichen zur Sicherstellung der Authentizität. Es wird im Masteringprozess erzeugt und codiert Informationen nicht nur über die Länge, sondern auch über die Breite der Pits. Die verschlüsselte Lead-In-Area kann nur von einem Hardwarebaustein in SACD-Playern dekodiert werden. Zusätzlich sind die Audiodaten durch Content Scrambling geschützt; ein Teil des benötigten Schlüssels befindet sich in der SACD-Hardware. Dadurch können Standard-DVD-ROM-Laufwerke SACDs nicht auslesen. Optional kann PSP ein sichtbares Wasserzeichen auf der Datenseite einfügen.

Zur Verhinderung des Auslesens des Digitalstroms geben SACD-Player die Audiosignale nur analog oder, falls vorhanden, verschlüsselt über HDMI aus.

Marktentwicklung und Hörtests

Das SACD-Format wurde 1999 eingeführt; die Spezifikation hieß Scarlet Book und stammte von Philips. Den Verbrauchern wurde eine bessere Klangqualität versprochen. Musikverlage sahen wegen der einfachen Kopierbarkeit von CDs über PCs besonders den wirksamen Kopierschutz als Vorteil.

Abspielgeräte und Datenträger waren anfangs sehr teuer, sodass die SACD den Massenmarkt nicht erreichte. Günstigere Geräte viele Jahre nach der Markteinführung änderten daran wenig. Das Format verbreitete sich vor allem in audiophilen Musikrichtungen, besonders in der Klassik, außerdem in Jazz und Gesang. Populäre Musik wurde hauptsächlich in den ersten Jahren veröffentlicht; ihr Anteil am Angebot sank schnell.

SACD-Geräte gab und gibt es unter anderem von Sony, Marantz, Pioneer, Yamaha, T+A und Denon. Sie erschienen als eigene SACD-Spieler oder als Zusatzfunktion in Blu-ray-Spielern und Spielekonsolen. Die größte Verbreitung erreichte das Format 2005. Die Umsätze überschritten jedoch nie 0,3 % des Marktes für physische Datenträger. Seitdem sanken sie, Stand 2013, langsamer als der insgesamt stark schrumpfende Markt für physische Datenträger.

Sony und Philips behaupteten, die SACD klinge wegen ihrer besseren technischen Parameter bereits in Stereo besser als eine Audio-CD, sofern hochwertige Aufnahmen und eine sehr hochwertige Stereoanlage verwendet würden. Objektiv bestätigt werden konnte diese Aussage jedoch nicht.