Jahresrückblick 2023

Einleitung

Ich bedanke mich herzlich bei den vielen Abonnenten und Mitlesenden. Es sind viele interessante Themen besprochen worden. Deshalb möchte ich im Jahresrückblick 2023 die Inhalte gesammelt darstellen.

Grundlagen

Hörvermögen

Was bringt HiRes, wenn der Mensch nur bis 20 kHz hört?

Ultraschallanteile führen zur verstärkten Hinrnaktivität! Das war für mich der Knaller, obwohl die Forschungsergebnisse schon aus 2000 stammen. Eine weitere Studie aus 2014 zeigte, dass erst ab 32 kHz ein positiver Effekt auftrat. Am stärksten wirkte der Ultraschall zwischen 80 – 88 kHz.

Wenn nur Ultraschall ausgestrahlt wurde, war kein Effekt zu beobachten. Erst in Kombination mit den hörbaren Frequenzen reagiert der Mensch darauf. Möglicherweise ist die Hüllkurve (das Summensignal aller Frequenzen, die in einem Musikstück vorhanden sind) dafür verantwortlich. Denn diese verändert sich mit den Ultraschallanteilen.

Transienten spielen vermutlich auch eine Rolle. Nahmikrofonierte Drum-Kits / Percussions erreichen das 100 kHz Spektrum.

Bist du Grundton- oder Obertonhörer?

Ebenfalls aus der Hirnforschung kommen die Erkenntnisse, dass die Grund- und Obertöne verschiedene Hirnareale unterschiedlich ansprechen. Und der Mensch sehr individuell entweder veranlagungs- oder/und lernbedingt mehr Grund- oder Obertonhörer ist.

Lieben Grundtonhörer schnelle, kurze Impulse, virtuose Fingerübungen und präzise Rhythmen, so schmeicheln dem Obertonhörer lange, getragene Melodien, Klangfarben und Harmonien. Hier geht es zu einem interessanten Selbsttest:

Digitale Signalverarbeitung

Wie arbeitet ein DAC und was kann Upsampling bewirken?

Dieser Newsletter war für manche „Bitperfekt-Hörer“ ein Aufreger. Sie wurden nämlich der Illusion beraubt, dass im DAC kein Upsampling erfolgt. Und doch ist es so. Die meisten DACs haben Chips mit der Delta-Sigma-Modulation. Das sind zum Beispiel ESS Sabre oder AKM Chips.

Hier erfolgt dann im DAC zwangsläufig ein Upsampling auf DSD. Konstruktionsbedingt kommen die DACs nie an die Rechenleistung eines Audio PCs heran. Da werden oft Interpolationen und Festkomma-Berechnungen, sowie Modulatoren niedriger Ordnung eigesetzt. Mit Messungen wurde belegt, wie das Upsampling durch einen Audio PC die Rekonstruktion deutlich verbessern kann.

Zur Vertiefung des Themas sind weitere Newsletter verfügbar:

• Wie Modulatoren den Klang verbessern
• Das Geheimnis der apodisierenden Filter
• Die Filter im HQPlayer besser verstehen

Welchen Messwerten soll man trauen?

Foren wie Audio Science Review (ASR) müssen sich auf einen gewissen Standard des Messverfahrens einigen, damit die Messergebnisse dauerhaft vergleichbar sind. Auf der anderen Seite sind Empfehlungen aufgrund „nur“ dieser Messwerte mit Vorsicht zu genießen.  

An einem Beispiel wurden durch die Verwendung anderer Testinhalte gravierende Fehler aufgedeckt. Außerdem bin ich der Meinung, dass (noch) nicht alles gemessen werden kann, was wir hören, bzw. im Gehirn verarbeiten.

Neue Thesen zum Reclocking

Dieses Thema regt viele Leute auf. Sie verweisen darauf, dass im DAC bei einer asynchronen Datenübertragung sowieso alles aus dem Puffer gelesen und neu getaktet wird. Und deshalb Jitter keine Rolle spielt.

Auf der anderen Seite gibt es Leute wie mich, die beim Reclocking gravierende Verbesserungen mit konturierterem Bass, gesteigerter Instrumententrennung und klareren Höhen ohne Schärfen feststellen. Die These von UpTone Audio sagt, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Clock überlagert. Allerdings nur im niederfrequenten Bereich (Wander). Clocks mit besten Werten bis 10Hz wie zum Beispiel ein Mutec REF10 sind extrem teuer.

Raumakustik

Wie du mit dem Audio PC die Akustik verbessern kannst

Ich höre oft von Leuten, die mit Kabel, Stromversorgung und neuen Geräten versuchen den Klang zu verbessern. Und sind dann trotzdem unzufrieden. Möglicherweise werden die Auswirkungen des Raums nicht genügend bedacht.

Lautsprecher sollen einen ausreichenden Abstand zur Rück- und Seitenwand haben, um den Raum nicht zu sehr anzuregen. Gewisse Raummoden können aber nicht durch Schieben und Rücken der Lautsprecher kompensiert werden. Denn wir reden hier ab 20 Hz von Wellenlängen von bis zu 17 Metern!

• 343 m/sec : 20 Hz = rund 17 m (17,15 m) Wellenlänge

Eine große Rolle spielen die Nachhallzeit und der Direkt-/ und Diffusschallanteil. Oft helfen einfache Maßnahmen wie Vorhänge, Teppiche, Deckensegel, Wandabsorber und Diffusoren, die wohnlich gestaltet werden können.

Wenn alle raumakustischen Maßnahmen ausgeschöpft wurden, empfehle ich die digitale Raum- und Lautsprecherkorrektur. Hier können dann zwei Aspekte den Hörgenuss gravierend steigern:

Der Frequenzgang wird geglättet, wobei die schnurgrade Linie nicht das Ideal ist. Vielmehr soll sich die Korrektur an psychoakustischen Effekten orientieren.

Oft wird das Timing nicht bedacht ! Als wesentliche Maßnahme wird die Sprungantwort optimiert. Synchronisiert über beide Lautsprecher. Dies verbessert die Wahrnehmung von Transienten und damit die Ortungsgenauigkeit ganz erheblich.

Weitere Fundstellen

• Wie du deinen Raum und die Lautsprecher misst
• Wie erstelle ich einen Faltungsfilter für die Raumkorrektur?
• Wie du deine HiFi-Anlage besser nicht aufstellst – ein Erfahrungsbericht
• Die Planung eines neuen Hörzimmers

Hard- und Software

fis Audio PC

Was gibt es neues auf dem CPU Markt?

Aufgrund der modularen Bauweise des fis Audio PCs können recht schnell die neuesten und besten Prozessoren eingesetzt werden. Wobei wir immer in das obere Regal (Intel® Core™ i9-13900K) greifen, weil hier die sogenannte Silicon Lottery die höchste Qualität erwarten lässt. Und das Upsampling auf DSD eine sehr hohe Rechenleistung erfordert.

Einen großen technischen Sprung plant Intel mit Arrow Lake, weil als Herstellungsprozess Intel 20A – 3 nm geplant ist. Je geringer die Strukturgröße ausfällt, desto mehr Transistoren können je mm² verbaut werden. Die CPU soll Ende 2024 kommen.

Vergleich Intel vs. AMD Prozessoren

Die Fertigungstechnik ist bei AMD mit 5-nm bei Ryzen™ 9 7950X3D deutlich moderner, als bei Intel mit dem sogenannten Intel-7, welches 10 nm Fertigungsprozess entspricht.

Die Energieeffizienz des AMD 7800X3D hat in den gezeigten Tests begeistert. Nur fällt die Rechenleistung bei mathematisch orientierten Anwendungen stark ab. Hinzu kamen dann noch Probleme bei Überhitzungen der Ryzen-7000-Prozessoren, wenn das EXPO Profil für den Arbeitsspeicher geladen wurde. Ebenso wurden hohe Lastspitzen festgestellt.

Für unseren Anwendungsfall des DSD Upsamplings sehe ich Intel nach wie vor an der Spitze.

Wird es einen fis Audio PC Intel 14. Generation Core (Raptor Lake Refresh) geben?

Intels Nachfolger Raptor-Lake-Refresh überzeugte aufgrund der geringen Leistungszunahme nicht. Im Netz ist von einigen Problemen mit der Motherboard Kompatibilität zu lesen. Da Arrow Lake Ende 2024 kommen soll, bleibt es bis dahin bei der bewährten 13. Prozessorgeneration.

Unterschiedliche Speichermedien für Audio erklärt

Für das Betriebssystem empfehle ich 1 Bit (SLC) Speicher oder 3D XPoint Speicher (Intel Optane). Denn die Vorteile sind erheblich:

• Geringerer Stromverbrauch und dadurch rauschärmer
• Geringste Latenzen = größere Verarbeitungsgeschwindigkeit
  Verdoppelt sich für jeden Bit pro Zelle, so wie es auch bei der Energie geschieht.
• Geringere Latenzen bedeuten auch geringerer Jitter.
• Sehr lange Haltbarkeit
• Weniger Fehler
  Die Fehler nehmen für jeden Bit pro Zelle zu und damit die Menge an Error Correction Code im SSD-Controller.

Das Problem schlecht sitzender und heißlaufender PCIe-Karten

Selbst Taiko Audio ist es passiert. Deren Extreme Network Card hatte teilweise einen schlechten Sitz, wodurch kein Verbindung zustande kam.

Mit unserer fis Audio PC Alu Rückblende, erstellt mit CNC Fräsmaschinen aus deutscher Fertigung, bieten wir eine sehr gute Lösung für den stabilen Halt von PCIe-Karten an.

Kabel

Kabel für die HiFi-Anlage richtig verlegen

Eine falsche Verlegung der Kabel kann zu erheblichen Klangeinbußen führen. Der Grund liegt in den elektromagnetischen Interferenzen (EMI – Electromagnetic Interference) und Hochfrequenzstörungen (RFI – Radio Frequency Interference).

Verlege die stromführenden Leiter wie AC-Kabel (Wechselstromkabel) oder DC-Kabel (Gleichstromkabel) nie im gleichen Kabelschacht oder parallel mit den signalführenden Leitern. Wenn eine räumliche Trennung nicht möglich ist, sollen sich die unterschiedlichen Kabeltypen im 90° Winkel kreuzen.

Achte auch auf die Stabilität der Anschlüsse. Wackelnde Stecker können hohe Übergangswiderstände produzieren und verursachen eventuell über einen Lichtbogen Kurzschlüsse.

Was macht ein gutes LAN Kabel aus?

Wichtig ist zu wissen, dass die digitale „0“ und „1“ in einer analogen Technik per Hochfrequenz (HF) übertragen werden. Dabei wertet ein Controller die unterschiedliche Spannungszustände aus.

Wo Strom fließt kann es auch Störungen geben. Zum Beispiel Gleichtaktstörungen und Leckströme. Diese Störungen können sich bis zum DAC übertragen. Hier können Isolatoren und die Unterbrechung der Kabelschirmung für Abhilfe sorgen.

Und es gibt sie doch: Qualitätsunterschiede bei LWL (Lichtwellenleiter)

LWL ist aufgrund der galvanischen Trennung eine lohnende Investition. Auch bei LWL gibt es Qualitätsunterschiede. Das fängt mit Transceivern an, die aufgrund ihres eigenen Rauschens sehr hochwertig sein sollen. Und setzt sich mit den Kabelqualitäten fort. Der Mehrpreis für Grade B ist im Gegensatz zu „audiophilen“ LAN-Kabel dermaßen gering, dass ich es jedem empfehle.

Für kurze Entfernungen kommen auch die preisgünstigen 10G-DAC- und AOC-Kabel in Frage. Das stromreduzierte passive DAC-Kabel hat zum Beispiel ein sehr geringes Eigenrauschen.

Für was soll das Ausphasen von Geräten gut sein?

Über die Erdung (Schutzleiter PE) fließen Ausgleichströme, die das Nutzsignal verändern können. Daher soll die Potenzialdifferenz bei den Geräten klein gehalten werden. Achte bei den Netzleitern daher auf die richtige Phase.

Datenübertragung

Was bringen PCIe-Karten im Audio PC?

Mit den PCIe-Karten bist du sehr flexibel und kannst die nicht audiophilen Computeranschlüsse umgehen. Den Ripple Noise vom Computer umgehst du entweder mit einer galvanischen Trennung per LWL (Lichtwellenleiter) oder mit einer externen Stromversorgung der PCIe-Karte durch ein lineares Netzteil. Ein Reclocking kann Jitter verringern.

Welche neuen Datenübertragungsstandards sind für Audio im Gespräch?

Die heutigen digitalen Schnittstellen sind sehr vielfältig und haben ihre Stärken und Schwächen. In amerikanischen Foren hat sich die Erkenntnis mehrheitlich durchgesetzt, dass Schnittstellen mit hohen Bandbreiten wie 10G aufgrund besserer technischer Spezifikationen den Klang steigern. Auch wenn nur 1G genutzt wird. USB4 steckt für Audio noch in den Kinderschuhen

Kleinere Puffer in den USB- und LAN-Treibern reduzieren unter anderem das elektrische Rauschen. Diesen Punkt greift Taiko Audio mit seiner neuen Schnittstelle XDMI (vormals TACD) auf. Wird das Intervall viel kleiner gemacht, wird ein linearer Datenstrom mit einer sehr hohen Frequenz weit außerhalb des Audiobereichs erzeugt. Das bedeutet ein kontinuierliches Rauschen mit niedrigem Pegel bei sehr hohen Frequenzen.

Wie stellst du die Datenpuffer bei USB und LAN richtig ein?

Ausgehend von den Überlegungen von Taiko Audio oben, kannst mit den Puffereinstellungen bei USB und LAN ähnliches erreichen.

Die Puffergröße hat Auswirkungen auf die Latenzen. Ich empfehle (wie üblich ohne Gewähr) geringstmögliche Pufferwerte zu setzen, welche die Latenzen minimieren. Niedrigste Latenzen verringern:

• Jitter,
• Biterrors und
• Elektrisches Rauschen.

DIY-Projekt Buffalo BS-GS2016 als Klon des Melco S100

Wenn du Löten kannst und Geld sparen möchtest ist das DIY-Projekt Buffalo BS-GS2016 als Klon des Melco S100 vielleicht genau das richtige für dich. Wir bieten den Umbau zwar nicht an, liefern aber gern das DC-Kabel und das lineare Netzteil dazu.

Software

Komfortable Bedienung und bester Klang – geht das?

Wenn du wirklich das Beste willst, trenne deine digitale Strecke in einen Control PC (z. B. Roon) und in einen Audio PC (z. B. HQPlayer) auf. Der Control PC muss nicht besonders leistungsstark sein. Es kann sich auch um ein NAS handeln. Der Audio PC soll in jederlei Hinsicht audiophil und mit geringsten Latenzen sehr leistungsstark sein. Wie zum Beispiel der fis Audio PC.

Warum Interrupts beim Audio PC den Klang massiv beeinflussen

Interrupts sind Unterbrechungen im Computersystem, damit zeitnah auf Ereignisse reagiert werden kann. Auch wenn es nicht zu offensichtlichen Drop Outs kommt, können im Millisekundenbereich störende Artefakte entstehen, allen Puffern zum Trotz. Die meisten Menschen können bereits Latenzen zwischen 2-5 ms erkennen.

Deshalb ist ein duales PC-System wie oben beschrieben auch so sinnvoll. Die Musikverwaltung und Steuerung löst starke Aktivitäten aus, die zu Interrupts führen und die Musikwiedergabe stören.

Welche Windows Einstellungen für Audio wichtig sind

In Windows 11 Pro laufen oft 160 Prozesse, zum Beispiel für Audio unwichtige Drucker-, Kalender- und Mailfunktionen. Oder die voreingestellte Energieoption „Ausbalanciert (empfohlen)“ führt bei der Musikwiedergabe wegen hoher Latenzen zu Drop Outs.

Nicht jeder möchte auf Windows verzichten. Viele haben mit dem Betriebssystem langjährige Erfahrungen und manche Programme gibt es nur für Windows. Zum Beispiel Acourate für die Raumkorrektur.

Die Optimierung von Windows ist jedoch mit Arbeit verbunden. Die Mühe lohnt sich. Die meisten Einstellungen musst du nur einmal tätigen.

HQPlayer 5 Desktop und HQPlayer 5 Embedded 5.0.0 veröffentlicht!

Die Idee des HQPlayers ist die begrenzte Rechenleistung eines DACs durch einen Audio PC zu ersetzen. Der Audio PC kann hochwertigere Modulatoren und Filter verarbeiten. Der fis Audio PC bietet dafür die notwendige Rechenleistung und ist trotzdem lautlos. Der DAC soll dabei im NOS (Non Oversampling) mit geringer Rechenlast in seinem Sweet Spot betrieben werden.

Mit effizienteren Algorithmen und verbesserten Filtern und Modulatoren in der 5. HQPlayer Generation konnte die Soundqualität (SQ) erheblich gesteigert werden. Mit der Spektralanalyse in Echtzeit deckst du Mogelpackungen auf.

Ausblick

Für das neue Jahr habe mich mir schon einige Themen vorgenommen:

• Test des neuen FARAD SuperATX Netzteils
• LAN Kabel für den Serverschrank
• Einrichtung des neuen Hörraums
• Intels neue Prozessorgeneration mit Arrow Lake

Schreib mir, wenn dich bestimmte Themen interessieren. Wenn es (zeitlich) passt, nehme ich es gerne auf meine Todo-Liste.