Autor: StreamFidelity

Bewertung heutiger Audio Übertragungs-Standards

Hier kommt es auf dein Zielbild an. Wenn du zum Beispiel gern Upsampling im Audio PC mit Roon oder dem HQPlayer machst, dann sind USB, LAN, WLAN oder I²S die erste Wahl. Bei den anderen Schnittstellen könnte die Bandbreite nicht ausreichen.

DSD wirst du bei S/P-DIF und AES-EBU nicht hören können, weil diese Schnittstellen nur PCM akzeptieren.

Grundsätzlich ist die asynchrone Datenübertragung robuster, weil aus dem Puffer die Daten wieder neu getaktet werden. Die asynchronen Schnittstellen sind USB (Besonderheit Isochron), LAN oder WLAN. S/P-DIF und AES-EBU übertragen in der Regel synchron. I²S-Schnittstellen übertragen das Taktsignal synchron auf einer eigenen Steuerleitung, während die Audiosignale auf anderen Leitungen übertragen werden. Deshalb sollen I²S-Kabel besonders kurz sein, weil sonst die Taktsignale verschmieren.

Wer eine galvanische Trennung möchte, kann TOS-Link, WLAN oder LAN mit LWL (Lichtwellenleiter) verwenden, wobei diese Übertragungsarten bei der Umwandlung in leitungsbasierte elektrische Signale selbst Störungen produzieren können.

Es gibt also nicht „den“ ultimativen Übertragungsstandard, sondern jede Schnittstelle hat ihre Stärken und Schwächen. Deshalb sind die Audio Industrie und auch der Audiophile nicht wirklich zufrieden und forschen weiter. Womit wir zum eigentlichen Thema kommen: Was gibt es neues bei der Audiodatenübertragung?

Neue Standards für den Audio Datentransport

Allgemeine Ziele

Eines der großen Probleme ist das elektrische Rauschen, welches verringert werden soll. Die Hauptursache ist die thermische Bewegung von Elektronen in einem elektrischen Leiter. Diese thermische Bewegung erzeugt kleine, zufällige Spannungs- und Stromschwankungen, die als thermisches Rauschen bezeichnet werden. Dieses Rauschen tritt unabhängig von äußeren Einflüssen auf und ist ein inhärenter Aspekt elektrischer Systeme.

Weniger Jitter und Biterrors sind ebenfalls willkommene Ziele.

Geringe Bandbreite vs. hohe Bandbreite

100 MBit/s

Bisher versuchte man durch eine geringere Bandbreite (bei LAN z. B. 100 MBit/s) des Rauschen zu minimieren. Es gibt andere Meinungen dazu, dass eine geringe Bandbreite zu unregelmäßigen hohen Datenbursts führt. In der amerikanischen audiophilen Szene hat sich aus mehreren Gründen die Bevorzugung einer hoher Bandbreite durchgesetzt.

Ungeachtet dessen ist normalerweise eine Bandbreite von 100 MBit/s ausreichend. Bei einer CD sind es 1,41 MBit/s (44.100 Abtastrate x 16 Bit x 2 Kanäle = 1.411.200 Bits). Bei DSD1024 ist die Bandbreite jedoch am Limit: 90,32 MBit/s (44.100 x 1 Bit x 1024 x 2 Kanäle = 90.316.800 Bits). Da auch noch andere Daten (z. B. Steuerdaten) über die Leitung fließen, muss bei DSD1024 eine 1 Gigabit Leitung genutzt werden.

Der EtherREGEN Switch – UpTone Audio hat auf der B-Seite einen LAN-Port mit 100 MBit/s. Die meisten Nutzer vermuteten eine Absicht zur Verminderung des elektrischen Rauschens dahinter. UpTone Audio verneinte dies und verwies auf die damals mangelnde Teileverfügbarkeit, siehe Optical Network Configurations – Audiophilestyle.com. Der kommende EtherREGEN Gen2 wird dagegen auf beiden Seiten (A und B) 1 Gigabit haben.

1 GBit/s und 10 GBit/s

Aber es geht noch weiter. Und zwar von 1 GBit/s auf 10 GBit/s. Der Entwickler von UpTone Audio John Swenson verweist hier auf die besseren technischen Spezifikationen von SFP+ (Small Form-Factor Pluggable Plus) Transceivern, siehe Optical Network Configurations – Audiophilestyle.com. Geringerer Jitter und mutmaßlich weniger Rauschen wird eben auch erreicht, wenn diese 10G Transceiver nur mit 1G arbeiten!

Hier haben wir mit unserem XILINX (Solarflare) XtremeScale X2522 Glasfaser Kit, welches sogar bis zu 25 GBit/s ermöglicht, beste Erfahrungen gesammelt.

USB4

Erste Diskussionen finden in audiophilen Kreisen zum Thema USB4 statt, siehe Building a DIY Music Server – Audiophilestyle.com. USB4 ist die vierte Generation des Universal Serial Bus (USB) -Standards, der entwickelt wurde, um eine schnellere Datenübertragung und eine verbesserte Konnektivität zwischen verschiedenen Geräten zu ermöglichen.

USB4 bietet deutlich höhere Datenübertragungsraten im Vergleich zu früheren Versionen. Es unterstützt eine maximale theoretische Datenrate von bis zu 40 Gbit/s, was eine doppelte Steigerung gegenüber USB 3.2 Gen 2×2 (20 Gbit/s) darstellt.

USB 4 2.0 bietet sogar bis zu 80 Gbit/s oder asymmetrisch mit bis zu 120 Gbit/s in eine Richtung bei noch 40 Gbit/s in die andere Richtung.

Der Windows USB4-Verbindungs-Manager unterstützt das Ethernet-über-USB4-Interdomain-Protokoll, das auch als USB4NET bezeichnet wird. Auf diese Weise können zwei USB4-PCs eine Netzwerkverbindung untereinander herstellen, wenn sie mit einem USB4-Kabel verbunden sind, ähnlich wie beim Anschließen eines Ethernet-Kabels zwischen Netzwerkkarten auf zwei PCs. 

Es liegen jedoch noch keine Erfahrungen zur Audio Datenübertragung mit USB4 vor, zumal es bisher keinen DAC mit dieser Schnittstelle gibt.

kleinere Datenpakete / mehr Intervalle vs. große Datenpakete / weniger Intervalle

USB und LAN Puffereinstellungen

Im letzten Newsletter habe ich Tipps zu den Puffereinstellungen von USB und des Netzwerkadapters gegeben. Siehe: Wie stellst du die Datenpuffer bei USB und LAN richtig ein?

Die Botschaft war den geringstmöglichen funktionierenden Puffer einzustellen, da kleinere Datenpakete mit mehr Intervallen die Latenzen und Jitter, Packet loss und mutmaßlich das elektrische Rauschen vermindern.

TACD (Taiko Audio CPU Direct)

HIer kommen wir zu einer Innovation von Taiko Audio. Es wird eine neue PCIe-Card mit der Bezeichnung TACD (Taiko Audio CPU Direct) entwickelt. Diese Karte wird es meines Wissens nur für Taiko Audio Kunden geben, aber gewisse Informationen machen neugierig.

Bitte beachte, dass es sich um einen vorläufigen Informationsstand handelt und eventuell nicht alles so von Taiko Audio umgesetzt wird.

Auf der Downloadseite von Taiko Audio sind unter TACDA DAC & TACDD Interface Product Summary Beschreibungen verfügbar. Im What’s Best Forum hat der Geschäftsführer von Taiko Audio (Emile Bok) folgendes geschrieben (Auszug übersetzt):

Wir eliminieren „lediglich“ USB als Schnittstelle, da wir jetzt auf Einschränkungen dieser Schnittstelle stoßen. Es handelt sich also eher um eine Weiterentwicklung von USB-Audio.

Was derzeit passiert, ist folgendes (vereinfacht):

CPU-/Speicherdaten -> werden in USB-Datenblöcke übersetzt -> von einem USB-Sender ausgegeben -> über ein USB-Kabel transportiert -> von einem USB-Empfänger empfangen -> von einem USB-Audioprozessor im DAC in I²S umgewandelt

Was sich ändert, ist das:

CPU-/Speicherdaten -> werden unverändert über unsere Verbindung transportiert > von unserem Audioprozessor im DAC empfangen und in I²S umgewandelt

Die Einschränkungen, auf die wir bei USB-Audio stoßen, sind folgende:

USB sendet Datenpakete in einem Intervall von 125 Mikrosekunden, was einer Übertragungsrate von 8 kHz entspricht.

Im Extremfall sind wir mit all seiner Rechenleistung und unserem benutzerdefinierten USB-Treiber, der zu einer Einschränkung geworden ist, in der Lage, Daten in viel kleineren Intervallen zu senden, z. B. zwischen 500 und 1000 Mal kleiner. Warum ist das wichtig? Jedes Datenpaket erzeugt Rauschen, wenn es verarbeitet wird, so dass wir Rauschspitzen in Intervallen von 125 Mikrosekunden (bei 8 kHz) haben, Sie können dies tatsächlich deutlich hören, wenn Sie ein ungeschirmtes USB-Kabel in der Nähe von (ungeschirmten) Röhren verlegen. Wenn Sie dieses Intervall viel kleiner machen, einen kontinuierlichen Datenstrom mit einer sehr hohen Frequenz erzeugen, weit außerhalb des Audiobereichs, verwandelt er sich im Grunde in ein kontinuierliches Rauschen mit niedrigem Pegel bei sehr hohen Frequenzen, das leicht herausgefiltert werden kann. Und wir eliminieren 2 relativ laute USB-Controller. Die größten hörbaren Vorteile sind ein viel besserer Fluss in der Musikwiedergabe, viel schwärzere Hintergründe mit all den damit verbundenen Vorteilen, ein viel weicherer und weniger „abgehackter“ Klang, der sich vor allem in den oberen Mitten und hohen Frequenzen bemerkbar macht.

Taiko Audio SGM Extreme : the Crème de la Crème – What’s Best Forum

Hier sind die ersten Erfahrungswerte von Emile Bok (Auszug übersetzt):

 Ich führe derzeit 16-Bit-Aufnahmen etwa 250-mal „schneller“ aus (kleinere Datenpakete / Intervalle zwischen den Paketen) als USB (aufgrund seines 125uS-Paketintervalls) und arbeite etwa 1250-mal schneller.

… es klingt einfach expansiver, mit besserem Fluss, weniger kantig und ganz sicher weniger von allem, was die Leute mit „digitalem Sound“ assoziieren. 

Taiko Audio SGM Extreme : the Crème de la Crème – What’s Best Forum

Diese Lösung bedeutet, dass auch die DAC Hersteller den neuen Taiko Audioprozessor verbauen müssen. Solche Kooperationen gibt es auch in anders gelagerten Fällen. Zum Beispiel bei T+A, die im SDV 3100 HV den NAA (Netzwerk-Audio-Adapter) vom HQPlayer implementiert haben.

Alternativ wird voraussichtlich TACDA DAC + mit einem integrierten DAC (768 kHz, 24 Bit) und zwei RCA (Cinch) Ausgängen angeboten.

Meine Meinung zu TACD

Taiko Audio wird seinem Ruf als innovatives Unternehmen wieder gerecht. Emile Bok hat einen wichtigen Aspekt der Datenübertragung neu in den Fokus gerückt. Das es nämlich besser ist den Audiodatentransfer in sehr kleinen Paketen mit sehr vielen Intervallen (hohe Frequenzen) zur Rauschreduzierung durchzuführen.

Ob es dazu eines neuen Übertragungsstandards bedarf kann man kritisch hinterfragen. Denn die Möglichkeit kleine Datenpakete in hoher Frequenz zu versenden besteht ja heute schon. Und zwar mit LAN. Der Netzwerkkartenadapter ermöglicht dies durch die Einstellung des Puffers: je kleiner dieser ist, desto kleiner werden die Datenpakete. Cat6 mit 1G arbeitet mit einer sehr hohen Übertragungsfrequenz von bis zu 250MHz! Siehe unsere Grundlagen zum Audio PC Netzwerk.

Dazu dann die passende Netzwerkkarte wie XILINX (Solarflare) XtremeScale X2522 Network Adapter mit geringsten Latenzen und Jitter und dem guten Klang steht nichts mehr im Wege.

Bei USB können die Datenpakete durch die Puffereinstellungen ebenfalls verkleinert werden. Freilich bleibt die Frequenz wegen des 125uS-Paketintervalls bei 8kHz gleich. Bei dieser Verbindungsart kann TACD in der Tat eine Menge bringen. Andererseits kann USB4 eventuell auch dieses Problem lösen.

Was mir bei TACD nicht gefällt ist der proprietäre Lösungsansatz von Taiko Audio. Wer es nutzen will, wird wohl oder übel in den Taiko Audio Kosmos eintreten müssen. Der fis Audio PC vertritt eine andere Philosophie: die verwendete Hardware und die angebotene Software sind für jeden auf dem Markt frei erhältlich! Die genutzten Standards sind weltweit üblich und können jederzeit erneuert oder ausgetauscht werden.

Überblick über die neuen Trends

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^*ChatGPT hat mir beim Schreiben geholfen.

USB

Taiko Audio USB Scripts

Taiko Audio stellte fest, dass unterschiedliche Einstellungen im USB ASIO Treiber auch unterschiedlich klingen und bietet seitdem Scripts für seine Extreme Server an. Die Scripts sind nicht öffentlich verfügbar. Der Clou dabei ist, dass die Einstellungen auf den jeweiligen DAC angepasst sind. Das verwundert auch nicht, weil die DACs unterschiedliche USB Controller verbaut haben. Für Windows werden von den DAC Herstellern in der Regel die ASIO Treiber zur Verfügung gestellt.

Was das Script von Taiko Audio im einzelnen ausführt, entzieht sich meiner Kenntnis. Ich vermute hier jedoch die Optimierung der Puffergröße, die du auch selbst durchführen kannst. Vorausgesetzt dein DAC Hersteller stellt einen ASIO Treiber zur Verfügung, der diese Einstellungen ermöglicht.

Thesycon USB Treiber

T+A hat sich zum Beispiel glücklicherweise für einen ASIO Treiber von Thesycon entschieden, der Puffereinstellungen ermöglicht. Die USB-Treiber von Thesycon gelten als die Besten. Die Thesycon Systemsoftware & Consulting GmbH ist ein deutsches Unternehmen und wurde im Juni 1998 gegründet. Es hat sich von Anfang an mit USB beschäftigt. Als Privatkunde erhältst du jedoch keine Treiber vom Unternehmen, da die DAC-Hersteller für die Verteilung selbst verantwortlich sind.

USB ASIO Puffer-Einstellungen

Im Bild unten ist links die Standardeinstellung mit einem relativ hohen Puffer zu sehen. Die Vorgabe erfolgt mit der Auswahl der bevorzugten Puffergröße. Im Beispiel sind es 512 Samples, welches ein hoher Wert ist. Nun könnte man denken, dass ein hoher Puffer eine gute Sache ist, weil mehr Daten zwischengespeichert werden. Dieser Denkansatz ist jedoch falsch, weil ein hoher Puffer die Verarbeitung verlangsamt. Warum das so ist, ergeben die nachfolgenden Berechnungen.

Beispiel Abtastrate PCM 44,1kHz (CD)

Da für die Puffergröße die Abtastrate (hier 44,1kHz) bestimmend ist, ergibt die Umrechnung für die Eingangslatenz 688 Samples und für die Ausgangslatenz 904 Samples. Latenz bedeutet zeitliche Verzögerung und folgerichtig sind in Klammern die Latenzen in Millisekunden (ms) angegeben. Eine Sekunde sind 1.000 ms. Am Eingang haben wir hohe 15,60 ms und am Ausgang 20,50 ms. Beim letzten Wert greift der Safe Mode ein, welcher die Ausgangs-Latenz erhöht.

Das andere Extrem ist die Vorgabe niedrigster Latenzen, hier mit einer bevorzugten Puffergröße von 8 Samples rechts im Bild. Im Ergebnis kommen bei 44,1kHz am Eingang 1,18 ms und am Ausgang 1,50 ms heraus.

Beispiel Abtastrate DSD64 (SACD)

Als weiteres Beispiel dient eine SACD (DSD64 = 64×44,1 kHz). Aufgrund der sehr hohen Abtastrate müssen mehr Samples in derselben Zeit verarbeitet werden, was aber bei einer moderen USB Hardware kein Problem darstellt. Die Samples werden je nach gewünschter Latenz automatisch umgerechnet.

Wenn du einmal die bevorzugte Puffergröße vorgegeben hast, gilt diese für alle Abtastraten. Es empfehlen sich daher Tests mit verschiedenen Abtastraten.

Netzwerkadapter

Netzwerk Puffer-Einstellungen

Die Puffer kannst du auch in deinem Netzwerk einstellen. Auch hier gilt, je niedriger die Bytes, desto geringer sind die Latenzen. Die Hardware und die Software müssen dafür geeignet sein. Bei der von uns angebotenen Network Interface Card (NIC) Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 wirst du keine Probleme haben, weil diese Karte bereits vom Hersteller auf niedrigste Latenzen optimiert wurde.

Die Netzwerkeinstellungen sind unter „Systemsteuerung > Netzwerk und Internet > Netzwerk- und Freigabecenter„ zu finden. Im jeweiligen Netzwerkadapter kannst du die Verbindungsparameter kontrollieren. Unter „Eigenschaften“ und der Registerkarte „Erweitert“ sind viele Einstellungen des Netzwerkadapters möglich.

Die Eingangs-Latenz legst du mit Receive Buffers (die Bezeichnung kann je nach Hardware abweichen) fest. Beim Solarflare X2522 Adapter ist der geringsmögliche Wert 640 Bytes. Die Ausgangs-Latenz findest du unter Transmit Buffers, dort liegt der geringstmögliche Wert bei 512 Bytes.

Auswirkungen

Wir wissen jetzt, dass die Puffergröße die Latenzen beeinflusst. Also die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Datenblock zu Datenblock. Eine geringere Puffergröße bedeutet eine geringere Latenz. Was sind nun die Auswirkungen?

Jitter

Niedrigere Latenzen veringern den Jitter!

Während die Latenz eine feste Zeit zwischen zwei Ereignissen definiert, beschreibt Jitter die Schwankungen innerhalb dieser Zeit. Im Bild unten wird das Audio Signal in Paketen versendet, welches im Originalzustand alle 5,8 ms ein Paket mit 256 Samples transportiert. Jitter kann dazu führen, dass die Samples unten im Beispiel auf bis zu 6,0 ms verlangsamt oder auf bis zu 5,6 ms beschleunigt werden. Wird die Taktung nicht korrigiert ist das hörbar. 

Nun lassen sich die Auswirkungen von Jitter vermindern, wenn die Latenzen durch einen geringeren Puffer verringert werden. Bei einer 44.1 kHz Audiodatei kann zum Beispiel der Puffer auf 52 Samples reduziert werden. Dies führt wie oben in den ASIO Puffereinstellungen gezeigt zu einer sehr geringen Latenz von 1,18 ms. Im Bild unten wird der Zusammenhang zwischen kleinem Puffer, dafür mehr Pakete und weniger Jitter (blaue Kurve) deutlich.

Packet loss

Niedrigere Latenzen minimieren das Risiko auf verlorene Datenblöcke!

In digitalen Kommunikationssystemen werden Informationen in Form von Bits (0 und 1) übertragen. Während der Übertragung können verschiedene Faktoren wie Rauschen, Interferenzen, elektromagnetische Störungen oder Signaldämpfung dazu führen, dass einzelne Bits verfälscht oder falsch interpretiert werden. Diese Verfälschungen werden als Bitfehler bezeichnet.

Die Ursache liegt in der analogen Übertragung per Hochfrequenz, wobei über verschiedene Spannungszustände die Bits (0 und 1) abgebildet werden. Siehe auch unsere Grundlagen zum Audio PC Netzwerk – Grigg Audio Solutions.

Damit solche Fehler vom Empfänger erkannt werden, schickt der Sender ein Prüfsummenprotokoll mit. Der Empfänger errechnet aufgrund der erhaltenen Werte ebenfalls eine Prüfsumme. Stimmen die Prüfsummen nicht überein, wird vom Empfänger das Datenpaket verworfen und vom Sender neu angefordert.

Die Neuanforderung ist ein zeitkritischer Vorgang. Sind die Latenzen hoch ist auch das im Puffer gespeicherte Datenpaket groß. Es steht weniger Zeit für mehr Daten zur Verfügung als bei geringeren Latenzen. Sind die Latenzen niedrig, dann sind die Datenpakete kleiner und gehen schneller auf die Reise. Biterrors können somit schneller erkannt und Datenpakete neu angefordert werden.

Im Beispiel mit den Pufferwerten von oben ist das leicht nachzuvollziehen. Bei einer Abtastrate von 44,1kHz liegt der Standard Ausgangs–Puffer bei 904 Samples. Das ergibt eine hohe Latenz von 20,50 ms. Bei der Einstellung niedrigster Latenzen wird der Ausgangs-Puffer auf 66 Samples gesetzt. Das Datenpaket ist damit um das 13,7-fache kleiner. Die Ausgangs-Latenz beträgt 1,50 ms und ist damit ebenfalls um das 13,7-fache geringer.

Elektrisches Rauschen

Niedrigere Latenzen bedeuten mutmaßlich weniger elektrisches Rauschen!

Die Hauptursache für elektrisches Rauschen ist die thermische Bewegung von Elektronen in einem elektrischen Leiter. Diese thermische Bewegung erzeugt kleine, zufällige Spannungs- und Stromschwankungen, die als thermisches Rauschen bezeichnet werden. Dieses Rauschen tritt unabhängig von äußeren Einflüssen auf und ist ein inhärenter Aspekt elektrischer Systeme.

Der Vorteil von niedrigen Latenzen liegt mutmaßlich in einem geringeren bzw. gleichmäßigerem elektrischen Rauschen. Bei geringen Latenzen gehen kleinere Datenpakete in einem gleichmäßigerem Fluss über die Leitung, während bei hohen Latenzen große Datenpakete in größeren Zeitabständen einen Daten Burst verursachen können, welche das elektrische Rauschen punktuell erhöhen.

CPU Belastung

Niedrigere Latenzen erhöhen die benötige Rechenleistung!

Einen Nachteil möchte ich nicht verschweigen. Die Hardware und Software müssen für eine hohe Rechenlast geeignet sein, sonst führen die häufigen Interrupts zu einer Überlastung des Systems und der Datenstrom reißt ab. Geeignet sind dafür Audio PCs mit Mehrkern-CPUs und hoher Taktrate.

Beim fis Audio PC verwenden wir die besten Intel CPUs mit 16 Kernen und 24 Threads auf dem Markt:

• Intel® Core™ i9-13900K Prozessor
• Intel® Core™ i9-13900KF Prozessor

Außerdem optimieren wir alles auf niedrige Latenzen.

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Verkabelung

Die Verlegetechnik der Kabel kann einen erheblichen Einfluss auf den Klang haben. Wenn die Kabel sehr eng beieinander liegen, können sie sich durch elektromagnetische Felder gegenseitig beeinflussen.

Im fis Audio PC sehen wir zu, dass die hochwertigen DC-Kabel möglichst frei liegen und keine Bauteile berühren.

Wenn die Kabel starr und schwer sind, wirken Zugkräfte auf die Anschlüsse. Dies führt zu Wackelkontakten und im schlimmsten Fall zu Lichtbögen, die Kurzschlüsse verursachen können. Das ist einem unserer Kunden schon mal passiert, weil sich ein Molex 8 Pin Stecker gelöst hatte. Seitdem weisen wir alle unsere Kunden auf unsere Supportseite hin:

• Montage von DC Kabel – Grigg Audio Solutions

Im Moment ärgere ich mich in meinem Hörraum über zu beengte Verhältnisse. Wenn ich ein Strom Kabel austauschen möchte, muss ich einen Teil der Anlage abbauen. Siehe das Eingangsbild oben als Negativbeispiel. Wenn ich Kunden oder Freunde besuche, begegnen mir manchmal Lowboards, wo die unterschiedlichsten Kabel beengt und querbeet liegen.

Warum du unterschiedliche Kabeltypen nicht zusammen legen sollst, ergibt sich aus den nachstehenden Erläuterungen.

AC-Kabel (Wechselstromkabel)^*

Ein AC-Kabel ist ein Kabel, das für die Übertragung von Wechselstrom (AC – Alternating Current) verwendet wird. Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, bei dem die Richtung periodisch wechselt, wodurch ein oszillierender Fluss von Elektronen entsteht.

DC-Kabel (Gleichstromkabel)^*

Ein DC-Kabel ist ein Kabel, das für die Übertragung von Gleichstrom (DC – Direct Current) verwendet wird. Gleichstrom ist ein elektrischer Strom, der in nur eine Richtung fließt und keinen periodischen Wechsel der Richtung aufweist. Gleichstrom wird oft in batteriebetriebenen Geräten und elektronischen Schaltungen verwendet.

NF-Kabel (Niederfrequenzkabel)^*

Ein NF-Kabel ist ein Kabel, das für die Übertragung von niederfrequenten elektrischen Signalen verwendet wird. Niederfrequenz bezieht sich auf elektrische Signale mit vergleichsweise niedriger Frequenz, typischerweise bis zu einigen Kilohertz (kHz). NF-Kabel werden häufig für Audio- und Videoverbindungen verwendet, bei denen hohe Signalqualität wichtig ist.

LS-Kabel (Lautsprecherkabel)^*

LS-Kabel werden verwendet, um Lautsprecher mit einem Verstärker oder Receiver zu verbinden. Sie übertragen das elektrische Audiosignal von der Audioquelle (Verstärker) zum Lautsprecher, das dann in Schall umgewandelt wird. Lautsprecherkabel sind normalerweise dickere Kabel, da sie höhere Stromstärken übertragen müssen, um die Lautsprecher anzutreiben. Das unterscheidet sie von NF-Kabel.

HF-Kabel (Hochfrequenzkabel)^*

Ein HF-Kabel (Hochfrequenzkabel) ist ein spezielles Kabel, das für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet wird. Im Gegensatz zu NF-Kabeln, die für niederfrequente Signale geeignet sind (wie Audio- oder Video-Signale mit begrenzter Bandbreite), sind HF-Kabel darauf ausgelegt, elektrische Signale mit hoher Frequenz zu übertragen, typischerweise im Bereich von mehreren Megahertz (MHz) bis zu Gigahertz (GHz) oder sogar darüber hinaus.

Auch ein LAN-Kabel (Local Area Network-Kabel) kann als Hochfrequenzkabel (HF-Kabel) betrachtet werden. LAN-Kabel sind spezielle Kabel, die verwendet werden, um lokale Computernetzwerke zu verbinden und Daten zwischen Geräten wie Computern, Switches, Routern und anderen Netzwerkgeräten zu übertragen.

LWL-Kabel (Lichtwellenleiterkabel)^*

LWL-Kabel steht für Lichtwellenleiterkabel (auch als Glasfaserkabel bezeichnet). Es handelt sich um eine spezielle Art von Kabeln, die für die Übertragung von Daten über Lichtsignale anstelle von elektrischen Signalen verwendet werden. LWL-Kabel sind eine wichtige Technologie für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in modernen Kommunikations- und Computernetzwerken.

Da Glasfaser nicht elektrisch leitend ist, sind LWL-Kabel immun gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI) und Radiofrequenzstörungen (RFI).

Tipps für die Verkabelung

AC-Kabel sollen aufgrund der höheren Spannung stets getrennt von den DC-Kabel verlegt werden. Auch die NF-Kabel, LS-Kabel und HF-Kabel als signalführende Leiter sollen abseits von AC-/DC-Leitungen verlegt werden. Die HF-Kabel sollen getrennt von den NF-Kabel und LS-Kabel verlegt werden, um eine Kontamination mit HF zu vermeiden.

Verlegung von Lautsprecherkabel und Stromkabel

Im ersten Bild unten ist zu sehen, dass sich die LS-Kabel mit einem AC-Kabel kreuzen. Das über Kreuz legen unterschiedlicher Kabeltypen ist bei beengten Platzverhältnissen schon eine gute Sache, da die Kontaktfläche der Kabel zueinander eingegegrenzt wird. Ideal ist ein Winkel von 90°.

Noch besser ist es den Abstand zueinander zu vergrößern. Im nächsten Bild unten werden dafür Resonanzdämpfer > fis-audio.de verwendet. Diese halten die Kabel in der Bahn und können den Kabelabstand zueinander erhöhen. Auch wenn hohe Ströme durch das AC-Kabel fließen, wird hier nichts mehr passieren. Luft ist ein sehr gutes Dielektrikum, siehe Dielektrika in Kabel, Hochfrequenz- und Hochspannungs-Bauteilen – Wikipedia.

Wackelkontakte vermeiden

AC-Kabel können manchmal ziemlich starr und schwer sein. Die in Europa üblichen Kaltgerätestecker haben keine Verriegelung und können leicht herausgezogen werden. Außerdem wackeln manchmal die Stecker in der Buchse, wenn die Maße nicht ganz stimmen.

Eine sehr preiswerte Möglichkeit der Stabilisierung ist mit einer Butylrundschnur möglich. Butyl ist sehr Temperaturbeständigkeit (meist -40°C bis +90°C) und haftet sehr gut, kann aber auch wieder sehr gut abgelöst werden. Ich verwendete eines mit dem Durchmesser 6 mm für einen Kaltgerätestecker, dessen Nase für das Gerät zu lang war. Dabei habe ich die Butylrundschnur um die Nase gewickelt. Der Stecker wurde dadurch stabilisiert und ließ sich durch die Klebekraft nicht mehr ohne weiteres herausziehen.

Eine weitere Möglichkeit die Kontaktstabilität zu erhöhen, kann zum Beispiel durch NCF Booster | FURUTECH realisiert werden. Diese sind über Stangen höhenverstellbar. Der Kaltgerätestecker wird damit regelrecht in die Zange genommen. Allerdings bleibt die Verbindung durch die Gummizüge trotzdem flexibel und verhindert dadurch Vibrationsübertragungen.

Zugentlastung im fis Audio PC

Da wir Zwischenstecker aufgrund von Übergangswiderständen vermeiden, werden die DC Kabel für die Stromversorgung direkt durchgeführt und mit einer zusätzlichen Platte festgeklemmt. Siehe fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis. Das verhindert ein Ablösen der empfindlichen Molex Stecker. Je nach Bedarf werden noch Kabelklemmen im fis Audio PC installiert.

Planung in meinem neuen Hörraum

Üer die akustische Planung hatte ich schon berichtet:

• Die Planung eines neuen Hörzimmers

Ich sehe für die Verkabelung einen großen Bereich vor, den ich bequem erreichen kann. Im Bild unten lassen die HiFi-Racks dafür in der Mitte einen Platz frei. Hier sollen insbesondere die schwereren AC-Kabel zugänglich sein, die vom Reference Power Line Conditioner GigaWatt PC-4 EVO+ – GigaWatt abgehen. Der Stromanschluss für den GigaWatt Conditioner wird übrigens vom Rest des Stromnetzes getrennt und ist eigens abgesichert.

Die signalführenden Leiter wie NF-/LS- und HF-Kabel werden im großen Abstand zu den AC-Kabel verlegt. Die stromführenden DC-Kabel und auch die HF-Kabel bilden je eine Klasse für sich und werden getrennt von allen anderen Kabel verlegt. Die LWL (Lichtwellenleiter) sind dagegen unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen. Hier ist stattdessen der Biegeradius zu beachten, denn LWL dürfen nicht geknickt werden.

Zusammenfassung

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. Das sind NF-Kabel (Niederfrequenzkabel), LS-Kabel (Lautsprecherkabel) und HF-Kabel (Hochfrequenzkabel), wobei letztere eine Klasse für sich bilden und getrennt verlegt werden sollen.

Wenn eine räumliche Trennung nicht möglich ist, sollen sich die unterschiedlichen Kabeltypen im 90° Winkel kreuzen. Die LWL-Kabel (Lichtwellenleiterkabel) sind zwar gegen EMI/RFI unempfindlich, aber beachte beim verlegen den Biegeradius.

Achte auch auf die Stabilität der Anschlüsse. Wackelnde Stecker können hohe Übergangswiderstände produzieren und verursachen eventuell über einen Lichtbogen Kurzschlüsse. Einfache Befestigungen kannst du bereits mit einer preiswerten Butylrundschnur erreichen. Andere Lösungen sind zum Beispiel der NCF Booster | FURUTECH oder die fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis.

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Wie versprochen setze ich die Raumakustikreihe mit der Planung meines neuen Hörzimmers fort.

Den richtigen Hörabstand finden

Es handelt sich um einen 3,7 m x 4,7 m großen Raum in einer noch fertigzustellenden Wohnung. Bei einem ca. 17 m² großen Raum ist klar, dass ein Fernfeldhören nicht möglich ist. Sehen wir uns kurz die Unterschiede an:

Fernfeldhören^*

Das Fernfeldhören beschreibt das Hören in größerer Entfernung zur Schallquelle oder zum Lautsprecher. Hierbei ist der Zuhörer in der Regel mehrere Meter oder sogar viele Meter von der Schallquelle entfernt. Im Fernfeld sind die Reflexionen von Wänden, Decken und Böden sowie die Raumakustik stärker wahrnehmbar. Diese Reflexionen können den Klang beeinflussen und zu einer gewissen Klangverfärbung führen.

Für das Fernfeldhören eignen sich oft Hornsysteme, welche den Schall stärker auf den Zuhörer bündeln können.

Nahfeldhören^*

Das Nahfeldhören bezieht sich auf das Hören in unmittelbarer Nähe zum Schallquellenpunkt oder Lautsprecher. In diesem Fall befindet sich der Zuhörer relativ nahe am Lautsprecher, typischerweise in einem Abstand von weniger als einem Meter. Beim Nahfeldhören dominieren die direkten Schallwellen, die direkt von der Schallquelle zum Zuhörer gelangen, während die Reflexionen und Einflüsse der Raumakustik minimiert werden. Dadurch wird ein präziserer und detaillierterer Klang erzeugt.

Nahfeldmonitore werden oft in Tonstudios verwendet, da sie den Tontechnikern ermöglichen, feine Details in der Musikproduktion zu hören und Abmischungen zu präzisieren.

Der Kompromiss: Hören im Mittelfeld

Bei meinen Sonus Faber Amati Futura Lautsprecher handelt es sich um ein 3,5 Wegesystem. Der untere 22 cm Tieftöner blendet sich bei 80 Hz aus, der zweite Tieftöner geht bis 220 Hz, der Mitteltöner geht bis 3.300 Hz, ab da übernimmt der Höchtöner. Der Frequenzbereich liegt zwischen 25 Hz und 30 kHz.

Bei Mehrwegesystem wie diesen geht kein Nahfeldhören, da man sonst die einzelnen Chassis heraushören würde. Das Hören im Fernfeld ist aufgrund des breit streuenden Lautsprechers nicht ratsam. Der Kompromiss liegt also im Hören im Mittelfeld zwischen 2 – 3 m.

Raummoden kalkulieren

Der Schall unterliegt Gesetzmäßigkeiten, die berechnet werden können. Raummoden entstehen durch Reflexionen von Schallwellen an den Wänden, Decken und Böden eines Raums. Diese Reflexionen führen dazu, dass sich Wellen in bestimmten Bereichen des Raums verstärken und in anderen Bereichen abschwächen. Bei einer halben Wellenlänge (hin und zurück) zwischen zwei parallelen Wänden tritt eine Erhöhung der Lautstärke (Peak) auf. Bei einer viertel Wellenlänge wird dagegen der Bass ausgelöscht (Dip).

Glücklicherweise gibt es für die Kalkulation den hunecke.de | Lautsprecher-Rechner. Als erstes werden die Bauweise und Maße des Raums erfasst. Als zweites habe ich die Lautsprecher konfiguriert. In meinem Fall als klassisches Stereo Setup. Es können sogar Absorberelemente für den Nachhall konfiguriert werden – das war wahrscheinlich der ursprüngliche Zweck dieser Seite. Das Schöne ist, dass die Positionen der Lautsprecher, als auch der Sweet Spot beliebig mit der Maus verschoben werden können. Mit dem Verschieben ändert sich der angezeigte Frequenzbereich im Bass. Außerdem werden mit roten und grünen Quadern die besten Hörpunkte angezeigt.

Das Ziel liegt in einer möglichst gleichmäßigen Basswiedergabe. Bei kleinen Räumen eine Unmöglichkeit. Irgendwas ist immer. Deshalb kann man nur versuchen, die Peaks und Dips gering zu halten.

Nach einigem Ausprobieren könnte der Hörabstand bei ca. 2,2 m und die Basisbreite der Lautsprecher bei ca. 2,3 m liegen. Ein gleichseitiges Stereodreieck muss nicht immer sein, aber es muss mindestens gleichschenklig sein. Damit habe ich in anderen Räumen sehr gute Erfahrungen gemacht.

Unten im Bild ist eine Erhöhung um 20 dB des Basses bei 40 Hz zu sehen. Leider auch zwei Auslöschungen um 10 dB bei 60 Hz und 70 Hz. Zum Glück alles sehr schmalbandig. Hier ist für mich klar, dass in jedem Fall eine digitale Raumkorrektur erfolgen muss. Diese Hörsituation mit Raummoden wird bei den meisten so sein.

Strikte Symmetrie

Wenn ich eins bei der Aufstellung der Lautsprecher gelernt habe, dann ist es die zentimetergenaue Beachtung der Symmetrie. Ich verwende dafür einen Laser Entfernungsmesser. Denn der Schall soll beim linken Ohr genauso zeitrichtig ankommen wie beim rechten Ohr. Das gelingt nur, wenn idealerweise die Rückenwand-/ und Seitenwandabstände und möglichst auch die Beschaffenheit exakt identisch sind. Hier kann man oder muss man sogar mit Absorbern und Diffusoren nachhelfen. Siehe auch mein letzter Newsletter: Wie du deine HiFi-Anlage besser nicht aufstellst – ein Erfahrungsbericht.

Absorber^*

Akustische Absorber dienen dazu, Schallenergie zu absorbieren und zu reduzieren. Sie absorbieren Schallwellen, indem sie sie in mechanische Energie (meistens in Form von Wärme) umwandeln. Absorber werden verwendet, um Nachhall und störende Schallreflexionen in einem Raum zu reduzieren. Dadurch wird die Klangqualität verbessert, da unerwünschte Schallwellen, die an Wänden, Decken und Böden reflektiert werden, minimiert werden.

Akustische Absorber bestehen häufig aus porösen Materialien wie Schaumstoff, Mineralwolle oder speziellen Schallabsorptionsplatten. Sie werden in der Regel an den Wänden, Decken oder in Ecken eines Raumes angebracht, um eine effektive Schallabsorption zu erreichen.

Diffusoren^*

Akustische Diffusoren werden verwendet, um Schallwellen in verschiedene Richtungen zu streuen oder zu verteilen, anstatt sie zu absorbieren. Wenn Schallwellen auf eine glatte Oberfläche treffen, werden sie normalerweise reflektiert, wodurch starke und gerichtete Reflexionen entstehen können. Diffusoren sind so konstruiert, dass sie diese Reflexionen aufbrechen und in verschiedene Richtungen streuen, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Schalls im Raum führt.

Durch den Einsatz von Diffusoren wird der Raumklang diffuser und angenehmer, da störende Schallreflexionen reduziert werden, ohne den Raum zu „trocken“ wirken zu lassen, wie es bei einer übermäßigen Schallabsorption der Fall sein könnte.

Diffusoren können in verschiedenen Formen und Materialien ausgeführt werden, einschließlich gewellter Oberflächen, Lamellenstrukturen oder geometrischer Muster. Sie werden häufig an den Rückwänden, Seitenwänden oder Decken eines Raumes platziert, um die Reflexionen zu kontrollieren und eine bessere Klangqualität zu erzielen.

Aufstellung der Lautsprecher und der Akustikelemente

Bei einem rechteckigen Raum dreht sich als erstes die Frage darum, ob die Lautsprecher auf die kurze Wandseite oder auf die lange Wandseite gestellt werden. Wie im Bild unten zu sehen ist, habe ich mich aufgrund der Symmetrie für die kurze Seite entschieden. Würde ich die lange Seite nehmen, wäre auf der einen Seite die Tür und auf der anderen das Fenster, die den Schall unterschiedlich reflektieren würden. Die Hörplatz müsste näher an die Rückwand positioniert werden, was ebenfalls ungünstige Schallreflexionen begünstigen würde.

Zufälligerweise ist das bodentiefe schallharte Fenster genau mittig im Raum und soll mit einem Akustik Vorhang entschärft werden. Die Raumecken sind besonders empfindlich für Bassmoden, hier kommen Basstraps zum Einsatz. Hinter der Hörposition ist ein Bücherregal geplant, welches als natürlicher Diffusor, aber auch als Absorber wirkt. Die Lautsprecher stehen relativ nah an den Seitenwänden (70 cm gemessen vom Hochtöner). Hier weiß ich aus Erfahrung, dass Wanddiffusoren sehr gute Dienste leisten werden. An der Decke sollen gegebenenfalls Deckensegel als Absorber den Nachhall dämpfen. In jedem Fall kommt auf das Parkett ein Hochflorteppich.

Verifizierung durch Messungen

Die Theorie muss sich durch die Praxis bestätigen. Deshalb sind wärend der Installation umfangreiche Messungen geplant. Ich möchte den Raum auf keinen Fall überdämpfen und strebe eine Nachhallzeit von ca. 0,4 sek. an. Zum Vergleich: Musikstudios sind in der Regel stark auf 0,2 sek. bedämpft.

Außerdem erwarte ich Abweichungen bei den Raummoden. Der hunecke.de | Lautsprecher-Rechner ist zwar ein gutes kostenloses Tool, aber die Realität sieht oft anders aus. So kann beim Rechner nur global die Bauweise als Altbau oder Neubau angegeben werden. Auch ein Neubau kann Holzdecken haben. Wenn bodentiefe Fenster im Raum vorhanden sind, die durch Transmissionseffekte den Bass durchlassen, sehen die Raummoden ganz anders aus. Aber für erste Anhaltspunkte ist der Rechner brauchbar.

Die Messungen kannst du selbst mit geringen finanziellen Mitteln durchführen. Siehe mein Newsletter:

• Wie du deinen Raum und die Lautsprecher misst

Schwieriger ist die Erstellung von Faltungsfiltern. Aber auch das kann jeder lernen, siehe mein Newsletter:

• Wie erstelle ich einen Faltungsfilter für die Raumkorrektur?

Zusammenfassung

Auch wenn du kein eigenes Hörzimmer hast, kannst du deinen Hörgenuss durch eine geschickte Planung maximieren.

Finde den richtigen Hörabstand. Beim Fernfeldhören benötigst du viel Platz und die passenden Lautsprecher, zum Beispiel ein Hornsystem. Das Nahfeldhören gehört eher in die Tonstudios. Der Kompromiss: Das Hören im Mittelfeld ist in jedem Wohnzimmer möglich.

Die unvermeidlichen Raummoden kannst du mit dem hunecke.de | Lautsprecher-Rechner kalkulieren. Beachte bei der Aufstellung deiner Lautsprecher möglichst die strikte Symmetrie. Setze an den richtigen Stellen maßvoll Absorber und Diffusoren ein. Hier helfen auch wohnraumtaugliche Elemente wie zum Beispiel eine Bibliothek oder Vorhänge und Teppiche. Eine Verifizierung durch Messungen halte ich für sehr wichtig.

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^*Hier hat ChatGPT mitgeholfen.

Diesmal kommt ein sehr persönlicher Bericht. Nämlich über meine Erfahrungen mit der Aufstellung meiner Anlage. Und dabei ist am Anfang ziemlich viel schief gelaufen. Einfach deshalb, weil ich es nicht besser wusste. Hier ist meine Reise über die Jahre mit verschiedenen Räumen, Lautsprechern und Geräten.

Beengte Verhältnisse und Dröhnen

Seit der IFA 2014 in Berlin hat mich der HiFi-Virus wieder fest im Griff. Trotz miserabler Messehallen-Akustik stellte ich fest, dass sich HiFi „puristisch“ in Stereo richtig gut anhören kann.

Bowers & Wilkens CM 9 S2

Und so investierte ich in edle Bowers & Wilkens CM 9 S2 Lautsprecher mit dem legendären gelben Kevlar Mitteltöner. Angesteuert durch einen Yamaha A-S 3000 Vollverstärker. Die Quelle war im wesentlichen ein La Rosita Alpha New DAC. Der Klag war zwar schon deutlich besser als die vorherige Surround Anlage von Denon und Teufel. Aber mir fehlte was.

Bowers & Wilkens 804 D3

Und so tauschte ich die Boxen gegen die B&W 804 D3 aus. Die hatten den legendären Diamant Hochtöner. Und ich besorgte mir die Hochvolt Serie von T+A MP 3000 HV und PA 3000 HV. Zusätzlich kam noch ein Linn Klimax DS / 3 (Katalyst-Variante) hinzu.

Nur änderte sich am Klang trotz der massiven Investitionen nicht viel. Stattdessen bekam ich Ärger mit dem Nachbarn und ich hörte lieber auch aufgrund des besseren Stereosounds mit Kopfhörer Musik. Was war passiert?

Wie auf den obigen beiden Bilder zu erkennen ist, standen die Lautsprecher viel zu beengt. Weder hatten die Boxen Luft nach hinten, noch zur Seite. Die Raummoden waren beträchtlich. Schallharte Flächen am Boden und rechts zu bodentiefen Fenstern erhöhten den Diffusschallanteil. Zu allem Überfluss kam noch der Fernseher dazu, der den rückwertigen Schall sehr ungünstig reflektierte. Die geringe Basisbreite von 1,80 m trug auch nicht gerade zur Stereo Abbildung bei.

Um zu verstehen, was sich akustisch tut, gehen wir einige Grundlagen durch.

Raummoden und die Schröder Frequenz

Die Schallgeschwindigkeit in trockener Luft von 20 °C beträgt rund 343 m/sec (meter pro sekunde). Der Hörbereich des Menschen liegt zwischen 20 Hz bis bestenfalls 20 kHz. Mit diesen Festlegungen lassen sich einige Berechnungen durchführen.

Die Schallgeschwindigkeit 343 m/sec geteilt durch die Frequenz ergibt die Wellenlänge. Ein Beispiel für 70 Hz:

• 343 m/sec : 70 Hz = 4,9 m Wellenlänge

Raummoden entstehen durch Reflexionen von Schallwellen an den Wänden, Decken und Böden eines Raums. Diese Reflexionen führen dazu, dass sich Wellen in bestimmten Bereichen des Raums verstärken und in anderen Bereichen abschwächen. Bei einer halben Wellenlänge (hin und zurück) zwischen zwei parallelen Wänden tritt eine Erhöhung der Lautstärke (Peak) auf. Sind parallele Wände zum Beispiel 2,45 m voneinander entfernt, wirst du einen Peak bei 70 Hz haben.

• 343 m/sec : 70 Hz = 4,9 m : 2 = bei 2,45 m Raummode Maximum

Diese stehenden Wellen treten nur unterhalb der Schröder Frequenz auf, die bei maximal 300 Hz liegt. Für eine individuelle Raummodenberechnung kannst du den Raummoden Rechner – Trikustik verwenden. Daraus folgt, dass der Bass betroffen ist, welches sich bei einem Peak in Form von Dröhnen bemerkbar macht. Oberhalb der Schröderfrequenz sind die Raummoden nicht mehr das Problem, weil sie in Form von dichten Reflexionen und Nachhall ineinander übergehen. Freilich haben wir dort andere Probleme der Ortbarkeit, auf die ich nachfolgend eingehe.

Direktschall und Diffusschall

Der Direktschall bezieht sich auf den Schall, der direkt von der Schallquelle zum Hörer gelangt, ohne dabei von anderen Objekten im Raum reflektiert oder gestreut zu werden. Der Direktschall ist in der Regel der lauteste und klarste Teil des Schalls, den wir hören. Dies ist besonders wichtig in Situationen wie Konzerten oder Vorträgen, bei denen es wichtig ist, dass die Zuhörer die Sprache oder die Musik klar und deutlich hören.

Der Diffusschall hingegen beschreibt den Schall, der von den Wänden, Decken und anderen Oberflächen im Raum reflektiert und gestreut wird, bevor er den Hörer erreicht. Überlagert der Diffusschall den Direktschall, leidet darunter die Ortbarkeit der Schallereignisse. Bei zwei identische Klängen von zum Beispiel Sprache oder Klaviermusik findet im menschlichen Gehirn eine Verschmelzung der Schallereignisse statt, wenn die Verzögerung weniger als 40 ms beträgt. Wenn die Verzögerung länger als 40 ms ist, hören wir den zweiten Ton als Echo. Dieser Schwellenwert von 40 ms entspricht einer Reichweite von 14 m:

• 343 m/sec : 1000 ms x 40 ms = rund 14 m (13,72 m) Wellenlänge

Für das menschliche Gehirn sind daher frühe Raumreflexionen in typischen Räumen nicht von direktem Lautsprecherschall zu unterscheiden. Deshalb ist es wichtig den Direktschallanteil zu erhöhen.

Endlich viel Platz aber kein Bass

Hätte ich die eigentlich recht einfachen akustischen Grundlagen schon vorher gewusst, hätte ich nie und nimmer die oben geschilderte beengte Aufstellung gewählt. Mit dem Umzug in das eigene Haus ergaben sich neue Möglichkeiten. Denn im Wohn-Esszimmer gab es durch die offene Raumgestaltung mit rund 70 m² viel Platz.

Sonus Faber Amati Futura

Bei einem guten Angebot konnte ich nicht widerstehen und ich kaufte die Sonus Faber Amati Futura. Endlich war auch kein Fernseher mehr in der Mitte. Die Geräte befanden sich hinter dem linken Mauervorsprung.

Klanglich war das schon viel luftiger, als ich es vorher hatte. Aber was war mit dem Bass los? Gelten die Amatis doch als wahre Bassmonster. Nur war der Bass deutlich schwächer als vorher. Ich begann mich mit Akustikmessungen zu beschäftigen.

Messungen der Akustik mit Acourate

Falls das für dich Neuland ist, möchte ich dich auf meinen Newsletter: Wie du deinen Raum und die Lautsprecher misst hinweisen. Als erstes interessierte mich der Frequenzgang. Im Bild unten ist gut zu erkennen, dass der Bass erst bei ca. 50 Hz beginnt (ab der 10 dB Linie). Gleichzeitig ist eine Raummode bei ca. 60 Hz auszumachen, die bis zur 25 dB Linie geht. Also eine Mode von 15 dB, was eine Menge ist.

Immerhin war der Nachhall im Mittel mit 0,5 – 0,4 sek. in Ordnung. für eine gute Sprachverständlichkeit sollen 0,6 sek. nicht überschritten werden. Wobei die Studio Norm mit rund 0,2 sek. noch viel tiefer geht.

Der IACC10 konnte zwar mit 81,8% befriedigen. Aber als ich den Hörsessel mit der hohen Lehne durch einen Sessel mit niedriger Lehne ersetzte, gewann ich einige Prozentpunkte hinzu. Wir erinneren uns an den Diffusschall, der durch die hohe Rückenlehne mit dem Glattleder direkt auf meine Ohren reflektiert wurde.

Ein eigener Hörraum

Ein eigener Hörraum ist ein Traum von vielen Audiophilen. In meinem Fall hatte ich mir den Essraum gesichert, der nach hinten zum Wohnzimmer schön offen war. Es kamen einige neue Geräte dazu. Als neues Rack dienten vibrationsarme Solidsteel Komponenten.

Strikte Symmetrie

Die Lautsprecher konnten jetzt schön symmetrisch zu den Rück- und Seitenwänden gestellt werden. Nun kam auch die nötige Bassunterstützung ab 30 Hz durch die Raumecken hinzu.

An den Seitenwänden hingen an den Spiegelpunkten Absorber, um den Direktschallanteil zu erhöhen. Der IACC10 schellte auf 93% hoch. Damit verbunden war eine Räumlichkeit und ausgeprägte Instrumententrennung, die ich so nicht kannte.

Wieder Kompromisse im Wohn-/Esszimmer

Mit dem Umzug nach Rostock stand wieder eine räumliche Veränderung an. Der eigene Hörbereich war Geschichte und die Anlage musste im Wohn-/Esszimmer integriert werden. Der Fernseher hängt wieder in der Mitte, wird aber durch Akustikelemente abgedeckt. Damit verbunden war leider auch eine unsymmetrische Aufstellung in einem L-förmigen Raum. Immerhin wurden die Computer auf den neuesten Stand gebracht. Dabei dient ein fis Audio PC als Server mit Roon Core, während der andere mit dem HQPlayer OS ausgestattet ist. Beide sind über LWL (Lichtwellenleiter) verbunden. Trotz räumlicher Unzulänglichkeiten der bisher beste Sound!

Optimierung des Frequenzgangs durch Faltungsfilter

Zum guten Klang trägt sicher die digitale Raumkorrektur durch Acourate bei. Tiefbass gibt es ab 20 Hz, davon aber bei der rechten Box ab 60 Hz zuviel. Der linke Lautsprecher steht von der Raumecke weiter weg und löscht daher ab 60 Hz sogar den Bass aus. Mit Acourate wurde ein Faltungsfilter erstellt und der Frequenzgang wird dadurch insgesamt geglättet.

Optimierung des Timings durch Faltungsfilter

Unabhängig vom Frequenzgang optimiert Acourate immer das Timing der Lautsprecher im Raum. Eine wichtige Kenngröße ist dabei die Sprungantwort. Bei Mehrwegesystemen kommt der Hochtöner meist zuerst, dann der Mitteltöner und zuletzt der Tieftöner. Mit Acourate wird die Sprungantwort aller Chassis auf eine Linie gebracht. Es gibt keinen zeitlichen Versatz mehr und alle Frequenzen kommen zeitrichtig beim Zuhörer im Sweet Spot an. Bei Interesse siehe Newsletter: Wie erstelle ich einen Faltungsfilter für die Raumkorrektur?

Zusammenfassung

Die Lautsprecher und Geräte können noch so gut sein. Wenn sie nicht richtig mit dem Raum interagieren, wirst du keine Freude damit haben. Ich habe aus meinen Fehlern gelernt. Bei der Aufstellung der Anlage sind mir wichtig:

• Strikte zentimetergenaue Symmetrie bei der Aufstellung der Lautsprecher zum Sweet Spot
• Ausreichende Rücken- und Seitenwandabstände bei der Aufstellung der Lautsprecher
• gegebenenfalls ergänzt durch Diffusoren zur Erhöhung des Direktschallanteils
• Bei einem schallharten Boden wird ein hochfloriger Teppich verlegt
• Ein Hörsessel mit niedriger Rückenlehne und ausreichend Platz nach hinten
• Elektronische Geräte sollen auf vibrationsarmen Racks stehen

Demnächst steht ein neuer Hörraum an, weil ich wieder umziehe. Ich werde über die Entstehung gerne berichten.

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Windows ist nicht das optimalste System für Audio, weil es mit vielen unnützen Funktionen überfrachtet ist. Aber du kannst Windows für die Musikwiedergabe optimieren. Der Taiko Audio Extreme verwendet zum Beispiel eine spezielle Enterprise Windows Variante, welche von Taiko Audio genau auf den Server zugeschnitten wurde. Windows Enterprise steht Privatkunden nicht zur Verfügung.

Privatnutzer können stattdessen Tools wie zum Beispiel AudiophileOptimizer und Fidelizer (sogar in Kombination) verwenden. Das sind durchaus brauchbare Tools, können aber auch Probleme verursachen.

In diesem Newsletter soll es um Windowseigene Werkzeuge gehen.

Energieeinstellungen für den Audiobetrieb optimieren

Wenn es um den guten Musikgenuss geht, sind Energieeinsparungen leider manchmal kontraproktiv. So können die falschen Energieeinstellungen die Latenzen gravierend erhöhen. Sind die Latenzen zu hoch, hörst du eventuell Knackser wie von einer Schallplatte oder nervige Dropouts.

Windows Systemsteuerung aufrufen

Nutze für den Aufruf den Task Manager. Am einfachsten ist unter Windows der sogenannte Affengriff mit gleichzeitigem Drücken [Strg] + [Alt] + [Entf]. Wenn du mit einem Mac per Remote auf Windows zugreifst, drückst du gleichzeitig [fn] + [control] + [option] + [Entf]. Wähle im Vollbild-Menü den Eintrag „Task-Manager“ aus.

Klicke im Task-Manager auf „Neuen Task ausführen“ und gib im neuen Fenster control ein. Setze bei „Diesen Task mit Administrationsrechten erstellen“ ein Häkchen.

Es öffnet sich die Systemsteuerung, welche wichtige Einstellungen ermöglicht.

Unter „Systemsteuerung > System und Sicherheit > Energieoptionen“ kannst du die Energieoptionen verwalten. Klicke zuerst auf „Einige Einstellungen sind momentan nicht verfügbar“ damit die Energieoptionen ausgewählt werden können. Für niedrigste Latenzen wähle „Höchstleistung“ oder „Ultimative Leistung“ aus.

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Ausbalanciert (empfohlen)“

Du glaubst nicht an den Nutzen? Dann teste die verschieden Energieoptionen mit dem kostenlosen Analyse-Tool: LatencyMon. Siehe auch Latenzen im Audio PC selbst messen.

Es ist manchmal erschreckend, was Windows Standardeinstellungen für Schaden anrichten können. Im Bild unten siehst du gravierende Probleme bei der Audio Wiedergabe. Die Latenzen steigen auf bis zu 13.687,70 µs. Als Maßeinheiten dienen: 1 s (Sekunde) entspricht 1000 ms (Millisekunden) entspricht 1.000.000 µs (Mikrosekunden). Schuld daran ist der Kernel-Treiber (ntoskrnl.exe). Das Programm ntoskrnl.exe ist nicht sichtbar, jedoch einer der wichtigsten Prozesse von Windows, der für verschiedene Windows-Prozesse, wie Hardware-Virtualisierung, Prozess- und Speichermanagement eine entscheidende Rolle spielt.

Einschränkend möchte ich hinzufügen, dass die Energieoption „Ausbalanciert (empfohlen)“ in anderen Systemen trotzdem gut funktionieren kann. Es hängt immer von der Hardware und sonstigen Softwareeinstellungen ab.

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Ultimative Leistung“

Diese Einstellung „Ultimative Leistung“ hat zwar einen hohen Energieverbrauch, bringt aber einiges für die Musikwiedergabe. Insbesondere die Taktfrequenz der Cores schwankt nicht mehr, sondern wird auf dem Höchstwert festgenagelt. Um Übertreibungen zu vermeiden, muss im BIOS die Taktfrequenz limitiert werden, was wir beim fis Audio PC natürlich machen. So sinken die Latenzen auf sehr niedrige 48,10 µs und pendeln meist um die 16,50 µs. Damit ist eine störungsfreie Musikwiedergabe problemlos möglich. Siehe auch Grundlagen Audio PC Latenzen.

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Energiersparmodus“

Probiere im Vergleich die Energieoption zum Energiesparen aus. Du siehst rund dreifach höhere Latenzen. Für die Audiowiedergabe besteht grundsätzlich kein Problem. Anders sieht es aus, wenn eine Festplatte in den Ruhezustand übergeht oder sich ein USB-/Ethernet-Controller ausschaltet.

Weitere Windows Optimierungen auf unserer Support Seite

Weitere Tipps findest du unter Windows für den Audio PC optimieren – Grigg Audio Solutions. Diese Seite ist recht umfangreich geworden, weil es einiges zu optimieren gibt. Und längst nicht vollständig.

Dort findest du folgende Themen:

• Hilfen für die Windows 11 Pro Installation mit USB-Stick
  • Windows 11 Pro installieren
  • Probleme bei der Online Zwangsregistrierung umgehen
• Wichtige Windows-Tools verwenden
  • Task-Manager
  • Windows Systemsteuerung
  • Energieoptionen
  • Netzwerk
  • Gerätemanager
  • HPET (High Precision Event Timer) deaktivieren
  • Programme deinstallieren oder ändern
• Automatische Anmeldung einrichten
  • Mit einem Microsoft Konto automatisch anmelden
  • Mit einem lokalen Konto automatisch anmelden
• Autostart unter Windows 11 Pro
  • Im Task-Manager nicht benötigte Programme für den Autostart deaktiveren
  • Programme für den Autostart einrichten
• LatencyMon für die Analyse von Latenzproblemen
  • Process Latency (µs)
  • Interrupt-Service-Routinen (ISRs)
  • Deferred Procedure Call (DPC)
  • Harter Seitenfehler (total hard pagefault)
• virtuelle Auslagerungsdatei deaktivieren
• Windows Registry
  • Windows Registry reduzieren
  • Batch-Datei für das Aktivieren und Deaktivieren von Diensten
  • Registry Änderungssperre umgehen
• Maximale Dateigröße für WebDAV-Dateien anheben
• Windows Updates kontrollieren
• veraltetes Internet TCP-Profil gegen Datacenter TCP-Profil tauschen​
  • Powershell Script für die Aktivierung des Datacenter TCP-Profil​s
• MSI-Tool für Interrupt-Probleme

Zusammenfassung

Für den Audio-Betrieb empfehlen wir extra dafür geschaffene Betriebssysteme wie zum Beispiel HQPlayer OS, Euphony oder Roon Rock, welche wir (ohne Lizenz) auf Wunsch vorinstallieren.

Nicht jeder möchte auf Windows verzichten. Viele haben mit dem Betriebssystem langjährige Erfahrungen. Und so schlecht kann Windows nicht sein, wenn selbst Taiko Audio es verwendet. Die Verwendung von Windows ist jedoch mit Arbeit verbunden.

Wir achten schon bei der Auswahl der Hardware auf niedrigste Latenzen. Teste mit dem kostenlosen Analyse-Tool: LatencyMon die verschiedenen Energieoptionen. Die sparsamste Energieeinstellung ist leider für die Musikwiedergabe nicht immer die Beste.

Knöpfe dir unsere Supportseite Windows für den Audio PC optimieren – Grigg Audio Solutions vor. Die Mühe lohnt sich. Die meisten Einstellungen musst du nur einmal tätigen.

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Melco ist der audiophile Zweig von Buffalo. Makoto Maki hat Melco Holdings Inc. 2016 gegründet. Ihm gehört auch die Buffalo Inc., ein weltweit operierender Hersteller für Netzwerk- und Speicherprodukte.

Bei meinem DIY-Projekt sollte ein audiophiler, robuster und bezahlbarer Switch herauskommen. Der Buffalo BS-GS2016 ist so einer und bildet mutmaßlich die Basis des Melco S100. Die Puffer Kapazität ist mit 1,5 MB exakt gleich. Nur die obere Reihe an LAN Ports gibt es beim Melco nicht, jedenfalls nicht sichtbar. Vier LAN Ports sind beim Melco S100 auf 100 Mbit/s abgeregelt, welches auch im Buffalo per Software eingestellt werden kann. Denn der Buffalo BS-GS2016 ist im Gegensatz zum Melco S100 ein Managed Switch, welches eine Reihe von Vorteilen bietet.

Hier habe ich ein Vergleichsbild zwischen dem Melco S100 (links) und dem Buffalo BS-GS2016​​ (rechts) gefunden. Der User Nenon hat keine Unterschiede zwischen den Boards gefunden. Die obere Portleiste, die es beim Melco nicht gibt, wird einfach durch eine Blende verdeckt und die Ports sind per Software abgeschaltet.

Im weiteren Verlauf zeige ich dir den Umbau zu einer linearen Stromversorgung und gebe dir einige Tipps für die Administration von Managed Switches. Diese Tipps können auch in anderen Switches umgesetzt werden. Alle Angaben erfolgen ohne Gewähr!

Der Buffalo BS-GS2016 im Originalzustand

Nachfolgend erhältst du Tipps zu möglichen Bezugsquellen und eine Beschreibung des Buffalo BS-GS2016 Switches.

Wo erhält man den Buffalo BS-GS2016?

Da wird es etwas schwierig. In den einschlägigen Foren war die Rede von einer Einstellung der Produktion. Tatsächlich gibt es den Switch in Europa nicht mehr zu kaufen. Ein Blick auf die japanische Buffalo Website (mit Google Translation) zeigt, dass der Switch für rund 230 € angeboten wird. Wofür gibt es eBay? Japanische Exporteure bieten nagelneue Buffalos zum ähnlichen Preis zzgl. Aufschläge für Transport und Zoll an. Nach ca. 10 Tagen war der Switch bei mir. 

Das Gehäuse vom Buffalo BS-GS2016

Das Design ist funktionell. Das schwarze Blechgehäuse kann auch in ein Netzwerk-Rack eingebaut werden.

Auf der anderen Seite kann der Strom angeschlossen werden. Aber Vorsicht: das Gerät ist bei einem Import aus Japan für unser Stromnetz nicht zugelassen!

Der innere Aufbau vom Buffalo BS-GS2016

Die Verarbeitung ist großartig. Das Aufschrauben ist völlig unkompliziert. Innen ist viel Platz. Das Schaltnetzteil unten rechts soll durch ein FARAD Super3 Netzteil mit 12V/3A ersetzt werden.

Das Schaltnetzteil hat einen Input von 100V-240V, 50-60Hz. Das könnte man sogar für unser Stromnetz verwenden. Nur fehlen eben die wichtigen CE-/VDE-Kennzeichnungen.

Man beachte den großen Kühlkörper, welcher mit dem Melco S100 identisch ist. Eines der Klang-Geheimnisse dürfte im leistungsfähigen BROADCOM BCM53343A Chip liegen, welcher für einen hohen Netzwerkdatenverkehr ausgelegt ist, den wir so Zuhause nie haben werden. Aufgrund der sehr niedrigen Auslastung ist ein störungsfreier Betrieb möglich.

Die Ports vom Buffalo BS-GS2016

Die LAN Ports sind sehr robust ausgeführt. Die unteren Ports sind messtechnisch besser. Der Melco S100 nutzt auch nur die unteren. Rechts befinden sich die beiden SFP-Ports für z. B. LWL (Lichtwellenleiter).

Technische Spezifikationen lt. Hersteller (Auswahl)

• 10 Mbit/s (10BASE-T), 100 Mbit/s (100BASE-TX), 1000 Mbit/s (1000BASE-T)
• MAC-Adressfilterverwaltung
• VLAN
• MAC-Adressauthentifizierung
• DOS-Angriffsverhinderung
• DHCP-Snooping, DHCP-Option 82, DHCP-Tabelle, DHCP Ratenbegrenzung
• Layer-3-Funktionen (L3-Routing, statisches Routing, ARP-Tabelle, DHCP-Relay)
• JumboFrame 9.216 Byte (einschließlich Header 14 Byte + FCS4 Byte)
• Broadcast / Multicast-Storm-Kontrolle / Eingangs-/Ausgangsbandbreitenbegrenzung
• QoS (portbasiert / IEEE802.1p / DSCP / IP-Vorrang 8 Stufen / Diffserve (IPv4 / IPv6)) ACL
• Loop-Prevention-Funktion
• Multicast-Filterung (IPv4 / IPv6)
• SSL-Zertifikat-Selbstgenerierungsfunktion
• DHCP-Client
• SNTP-Client
• Filterfunktion für fehlerhafte Pakete
• Puffer BS-GS2016: 1,5 MB
• BS-GS2016: 10/100/1000M 16 Ports (alle Ports mit Auto-MDIX-Funktion) + SFP2-Port (Combo-Port)
• Hauptspeicher: BS-GS2016: 128 MB
• BS-GS2016: 330 x 43 x 231 mm

Der Buffalo BS-GS2016 im Umbau

Viele schütteln den Kopf, wenn sie von einem linearen Netzteil hören. Denn schließlich geht es nur um den Transport von Nullen und Einsen, deren Bitidentität über robuste Prüfprotokolle abgesichert ist. Wichtig ist zu wissen, dass die Bits und Bytes in einer analogen Technik per Hochfrequenz (HF) übertragen werden. Gleichtaktstörungen können so auf die angeschlossenen analogen Geräte übertragen werden. Mehr Infos erhältst du in unseren Audio PC Grundlagen: Audio PC Netzwerk.

Schaltnetzteile haben einen sehr hohen Ripple Noise, weshalb wir diese immer (soweit möglich) durch lineare Netzteile ersetzen. Zum Nachlesen: Lineare Netzteile (LPS) vs. Schaltnetzteile (SMPS) – Grigg Audio Solutions.

Lötarbeit

Mein Geschäftspartner Bernd von  fis Audio kann als Kabelhersteller viel besser löten als ich. Er brachte mir ein fis Audio DC-Kabel mit. Auf der einen Seite ein GX16-4 Stecker für das FARAD Super3 Netzteil und die andere Seite fertig zum löten.

Die 4 Pins und die darunterliegenden Lötpunkte sind durchgängig verbunden. Links sind die zwei Pluspole, rechts die zwei Minuspole für 12V. Diese Angaben erfolgen ohne Gewähr!

Testbetrieb

Es ist immer wieder spannend zu sehen, ob sich bei der Stromzufuhr etwas in Rauch auflöst, weil z. B. +/- vertauscht wurde. Das ist zum Glück nicht passiert. Es funktioniert alles einwandfrei. Die Disco-LEDs können einfach durch das Entfernen des Steckers ausgeschaltet werden. Das spart Strom und sorgt für einen störungsfreieren Betrieb.

Der Buffalo BS-GS2016 als Managed Switch

Es gibt Leute, die lieben es bequem oder wollen nichts falsch machen. Dafür ist der Melco S100 perfekt. Wer die Vorteile eines Managed Switches ausschöpfen will, nimmt den viel preiswerteren Buffalo BS-GS2016. Den es gibt viele Einstellungen, die für ein audiophiles Netzwerk sorgen.

Administrationstool für Buffalo BS-GS2016

Bei dieser Software handelt es sich um ein Business-Switch-Konfigurationstool (Japanische Seite mit Google Translation). Damit kannst du den Business-Switch im verbundenen Netzwerk erkennen, die Administrationsoberfläche anzeigen und die IP-Adresse ändern. Die Voraussetzung ist ein Windows Betriebssystem.

Markiere den erkannten Switch und klicke auf „Weiter“.

Anschließend wird dir die Buffalo Administrationsoberfläche im Browser angezeigt. Möglicherweise musst du für die Erstanmeldung folgendes eingeben: Benutzername „admin“ und Passwort„password“.

Damit du nicht japanisch lernen musst, klicke oben rechts auf den ersten Eintrag. Der stellt die Systemsprache auf Englisch um. Die IP-Adresse im Browser sicherst du dir am Besten als Lesezeichen und kannst die Administrationsoberfläche künftig direkt aufrufen.

Aktualisierung der Buffalo BS-GS2016 Firmware

Das der Buffalo BS-GS2016 Switch keinesfalls zum alten Eisen gehört, zeigen die regelmäßigen Updates des Herstellers. Auf der japanischen Support Seite (Google Translation) kann die neueste Firmware heruntergeladen werden, was ich unbedingt empfehle. Die Voraussetzung ist ein Windows Betriebssystem. Allerdings nur für das Entpacken, da die Firmware als exe-Datei geliefert wird. Die eigentliche Firmwaredatei hat dann die Endung „rom“ und kann dann von jedem beliebigen Browser auf anderen betriebssystemen geflasht werden.

Für die neue Firmware empfehle ich folgendes vorgehen. Immer vorher ein Backup der Einstellungen unter „Management > Back Up und Restore“ machen.

Der Buffalo GS2016 Switch hat eine duale Image Konfiguration. Unter „Management > Dual Image“ siehst du die Firmware Versionen. Das aktive Imageist mit „Active“ gekennzeichnet.

Unter „Management > Update Firmware“ lädst du die neue Version in den nicht aktiven Speicher, also der Speicher der oben im Bild mit „None“ gekennzeichnet war. Das hat den Vorteil, dass in jedem Fall eine funktionierende Firmware vorhanden ist, falls die neue Version fehlerhaft ist. Wenn der Flashvorgang beendet wurde wird dies in blauer Schrift angezeigt.

Anschließend aktivierst du die neue Version unter „Management > Dual Image„. Dazu wählst du das eben geflashte Image aus. Im Feld Action steht dann „None“ und das änderst du in der Auswahlbox auf „Active“. Klicke zuletzt auf die Schaltfläche Apply.

Damit die neue Version wirksam wird muss der Switch unter „Management > Reboot“ neu gebootet werden. Anschließend kannst du den aktuellen Softwarestand auf der Startseite oder auf jeder Seite unten links kontrollieren.

Nicht benötigte Ports deaktivieren

Im Buffalo Switch deaktivierst du unter „Basic > Port Sttings > Speed/Mode Settings“ nicht benötigte Ports, indem „Admin“ auf „off“ gestellt wird. Dazu wird in der Port Matrix das entsprechende Häkchen entfernt. Das Deaktivieren ist sehr zu empfehlen, da es das elektrische Rauschen reduziert und messbar Strom spart.

Flow Control,  Green Ethernet, APD und Bandbreite administrieren

An der gleichen Stelle findest du weitere Einstellungen, mit denen du experimentieren kannst:

• Mode
  Unter Mode kannst du aus einer Klappliste unter anderem auswählen, ob du die Bandbreite (Speed) auf 100 MiB/s beschränken möchtest. Beim Melco S100 wurde das vom Hersteller für 4 Ports voreingestellt. Bei „Autonegotiation“ wird die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger automatisch ausgehandelt. Das Ergebnis steht in der Spalte „Speed/Duplex“. Da ich überwiegend alles auf DSD upsample benötige ich eine hohe Bandbreite und lasse es auf „Autonegotiation“ stehen.
• Flow Control
  Es wird verwendet, um den Datenfluss zwischen zwei Geräten zu steuern und soll Datenverluste vermeiden und die Überlastung von Netzwerken verhindern. Für ein angeschlossenes Solarflare NIC muss dieser Schalter aktiviert werden. Für den HQPlayer wird das ebenfalls empfohlen.
• IEEE 802.3az (Green Ethernet)
  Es dient zur Reduzierung des Stromverbrauchs von Ethernet-Netzwerkgeräten, wenn sie nicht aktiv genutzt werden. Nach meiner Erfahrung erhöht diese Einstellung die Latenzen. Ich lasse es deaktiviert.
• APD (Auto-Power-Down) 
  Wenn der Port für eine bestimmte Zeit nicht verwendet wird, schaltet er sich automatisch aus, um Energie zu sparen. Dieser Schalter sorgte für starke Stromschwankungen im Switch. Ich deaktiviere es grundsätzlich.

IGMP Snooping und bei Bedarf MLD Snooping aktivieren

Mit IGMP (Internet Group Management Protocol) Snooping werden die Daten analysiert, damit eine unnötige Weiterleitung von Multicast-Daten verhindert wird. Im Beispiel unten wird der Host B vom Netzwerkverkehr entlastet, da die Daten ihn nicht betreffen.

Wichtig ist, dass der Router das Netzwerkprotokoll IGMP Version 3 unterstützt. Das ist wohl bei allen Fritz!Boxen der Fall. Gehe zu „Advanced > IGMP > IGMP Settings“ und aktiviere IGMP Snooping und Filter Unknown Multicasts. Der Buffalo Switch bildet dann  Multicast Group Adressen, siehe Bild unten. Der Switch erkennt auch automatisch den Router Port.

MLD (Multicast Listener Discovery) Snooping arbeitet nach dem gleichen Funktionsprinzip für IPv6. Die Internet Protocol Version 6 (IPv6) soll IPv4 (Internet Protocol Version 4) wegen der deutlich größeren Zahl möglicher Adressen ablösen, die bei IPv4 limitiert sind.

IPv6 dürften aktuell die wenigsten nutzen, daher ist es für die meisten eine zu vernachlässigende Einstellung. Falls du IPv6 nutzt, gehe zu „Advanced > MLD > MLD Settings“ und aktiviere MLD Snooping und Filter Unknown Multicasts. Anschließend werden Multicast Group Adressen gebildet.

Statische MAC-Filterung (Static MAC Filtering) aktivieren

Wenn dir Windows zum Beispiel ungefragt W-LAN Drucker anzeigt, dann ist Broadcast Schuld daran. Das ist in einem Rechnernetz eine Nachricht, bei der Datenpakete von einem Punkt aus an alle Teilnehmer eines Nachrichtennetzes übertragen werden. Nach dem Motto: ich bin auch noch da! Ein Broadcast wird in einem Computernetz unter anderem verwendet, wenn die IP-Adresse des Empfängers der Nachricht noch unbekannt ist.

Um zu verhindern, dass internetfähige Geräte ständig im audiophilen Netz stören, kann die Statische MAC-Filterung (Static MAC Filtering) genutzt werden. Gemäß Benutzhandbuch: „Filterung von manuell registrierten MAC-Adressen. Nur Frames mit als MAC-Quelladresse registrierten MAC-Adressen gelangen durch die Ports, für die die MAC-Adresse registriert ist.“

Die MAC-Adressen kannst du im Router auslesen. Am besten auf eine Liste kopieren, damit keine Schreibfehler entstehen. Und so bleiben internetfähige Drucker, Waschmaschinen und sonstige Fremdgeräte außen vor. Gehe dazu auf „Basic > MAC Adress > Static MAC Filtering“ und erfasse nacheinander die MAC Adresse und ordne diese dem Port zu, an dem der Router angeschlossen ist. Setze zum Schluss die „Static MAC Filtering“ auf „Enable„.

Freilich muss man bei der MAC Filterung etwas aufpassen. Wenn man die Filter vergisst und ein neues Gerät in das Netzwerk einfügt, wird es nicht funktionieren. Das hat mich schon mal Stunden unnütze Zeit gekostet.

Und eventuell funktioniert es bei der Erstkonfiguration nicht gleich, weil eine MAC Adresse übersehen wurde. Im Switch gibt es dafür eine weitere nützliche Funktion: MAC Address Table (Port Oder). Damit können die einzelnen verbundenen Geräte mit der MAC Adress abgefragt werden. Eine angezeigte Adresse war in meinem Router Konfiguration einfach nicht aufzuspüren. Ich wollte die Adresse auch nicht so einfach freischalten, denn vielleicht hat sich ein Hacker bei mir breitgemacht. Ich glaube wer mit Computern herumspielt, entwickelt eine gewisse Paranoia. 😂

Für solche Zwecke kann man die MAC Adressen suchen: https://www.heise.de/netze/tools/mac/. Da werden die ersten ersten drei Kennungen der MAC-Adresse eingegeben und in meinem Fall kam folgendes heraus:

OUI 44:4e:6d hat das IEEE vergeben an
AVM Audiovisuelles Marketing und Computersysteme GmbH
Alt-Moabit 95
Berlin Berlin 10559

AVM ist der FRITZ!Box-Hersteller. Nachdem ich meine Repeater überprüfte fand ich endlich die MAC-Adresse, welche für die LAN Bridge verwendet wurde.

VLANs (Virtual Local Area Networks)

VLANs (Virtual Local Area Networks) unterteilen ein bestehendes einzelnes physisches Netzwerk in mehrere logische Netzwerke. Jedes VLAN bildet dabei eine eigene Broadcast-Domain.

Die Konfiguration ist unter „Basic > VLAN > VLAN Settings“ etwas unübersichtlich. VLAN 1 ist immer vorhanden und kann nicht gelöscht werden. Das Beispiel im Bild soll eine Separierung des Audionetzwerks vom Videonetzwerk illustrieren. VLAN-ID 10 Audio und VLAN-ID 20 Video werden genau den Ports zugeordnet, die dem Zweck entsprechen. Port 15 ist der Verbinder zum zweiten Switch und wurde daher mit Ohne Tag (Untagged) versehen. Alle anderen zugeordneten Ports erhielten die Kennzeichnung Tagged VLAN. Tagged VLANs arbeiten im Gegensatz zu Untagged VLANs nicht Port-basiert, sondern Frame-basiert. Es wird dabei ein Port nicht mehr nur einem einzelnen, sondern mehreren VLANs zugeordnet. Damit der Switch weiß, zu welchem VLAN ein Ethernet Frame gehört, bekommt jedes Frame ein sogenanntes VLAN-Tag.

QoS (Quality of Service)

Die VLAN ID wird aber noch für etwas anderes benötigt: QoS! Im Benutzerhandbuch steht: „Pakete ohne VLAN-Tag gehören zu der Warteschlange mit der niedrigsten Priorität.“

QoS (Quality of Service) sind Maßnahmen und Verfahren zur Einflussnahme auf den Datenverkehr in einem Netzwerk, um die Qualität und Erreichbarkeit von Netzwerkdiensten zu verbessern oder zu gewährleisten. Quality of Service beschreibt in der TCP/IP-Welt die Güte eines Kommunikationsdienstes aus Sicht des Anwenders. Dabei wird häufig die Netzwerk-Service-Qualität anhand verschiedener Parameter definiert:

• Bandbreite (Übertragungskapazität)
• Delay (Laufzeitverzögerungen)
• Jitter (Laufzeitschwankungen)
• Packet Loss (Paketverluste)

Die Ports mit der VLAN ID habe ich unter „Advanced > QoS > QoS Mapping„entsprechend mit der höchsten Prio 7 und abwärts administriert.

Zusammenfassung

Der Buffalo BS-GS2016 im Originalzustand entspricht bis auf das Gehäuse so ziemlich dem deutlich teureren Melco S100. Den Buffalo BS-GS2016 kannst du nagelneu aus Japan importieren. Der Buffalo BS-GS2016 ist schnell auf eine lineare Stromversorgung umgebaut. Mit einem externen FARAD Super3 Netzteil kommt es sogar dem Melco S10 schon ziemlich nahe.

Als weiterer Vorteil ermöglicht der Buffalo BS-GS2016 als Managed Switch viele nützliche Einstellungen. So kannst du dir immer die neueste Firmware vom Hersteller raufspielen. Nicht benötigte Ports zu deaktivieren reduziert eventuelle Störungen und den Energieverbrauch. Du kannst mit Flow Control,  IEEE 802.3az (Green Ethernet) und APD (Auto-Power-Down) experimentieren, um einen besseren Datenfluss und geringere Latenzen zu erreichen. IGMP Snooping und bei Bedarf MLD Snooping reduzieren unnützen Datenverkehr. Die statische MAC-Filterung hält internetfähige Drucker und Haushaltsgeräte von deinem audiophilen Netzwerk fern. Weitere Steuerungsmöglichkeiten bestehen in der Administration von VLANs (Virtual Local Area Networks) und QoS (Quality of Service).

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Gegen Lüfter sprechen neben den hörbaren Aspekten auch die Vibrationen, elektrisches Rauschen durch PWM und die Staubbildung. Siehe auch unseren Newsletter: Welche Nachteile haben Lüfter in Audio PCs?

Der fis Audio PC wird mit dem lüfterlosen HDPLEX H5 Version 3 Chassis gebaut. Eigenes Zubehör wie die BF Magic Spacer Gerätefüße, der fis Audio PC Acrylglasdeckel und zuletzt die fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis machen daraus ein richtig gutes Gehäuse. Hier auch gleich eine Meldung in eigener Sache: Wir haben nur noch einen geringen Lagerbestand und im Moment sind die Gehäuse bei HDPLEX ausverkauft.

Die Gehäuse von Streacom sind besser verarbeitet, kamen aber bisher aufgrund der sehr geringen Kühlleistung von empfohlenen 65W TDP (FC10) gegenüber HDPLEX mit 125W TDP für den fis Audio PC nicht in Frage. Auf der Computex 2023 hat Streacom ein neues Gehäuse SG10 mit 600W TDP vorgestellt. Die passive Kühlleistung verteilt sich auf 250W für die CPU und 350W auf die GPU!

Das Gehäuse

Das Design ist etwas gewöhnungsbedürftig. Man sieht, dass das Motherboard und die Grafikkarte schräg auf Montageschienen im Gehäuse hängen. Links und rechts sind Glasscheiben montiert, hinten und vorne sorgen große Gitterstäbe für einen hohen Luftdurchfluss. Oben befinden sich die Kühllamelen.

​Passive Kühllösung

Die Besonderheit liegt in der Kühllösung, die tatsächlich ohne bewegliche Teile und Lüfter auskommt. Ein Gehäuselüfter ist trotzdem möglich. Streacom verwendet ein Kältemittel vom Typ Freon. Das 2-Phasen-System, welches ursprünglich vom StartUp Clayos entwickelt wurde, verwendet ein Dielektrikum RZ1233zdE. Es kann keine Kurzschlüsse verursachen und muss nie gewechselt werden, da die Loop-Heatpipes dicht verschlossen sind. Sowohl die CPU als auch die GPU werden über Heatpipes mit dem Hauptkühlkörper verbunden.

I/O Shield (Anschlussblende)

Da sich das Motherboard frei im Gehäuse befindet, ist kein Zugang zum I/O Shield (Anschlussblende) möglich. Stattdessen ist so etwas wie eine frei zu befestigende Blende vorgesehen.

Retro-Displays VU1

Als Zubehör hat Streacom kleine Retro-Displays entwickelt. Das kompakte VU1 nutzt ein E-Ink-Display und ein Analoginstrument, welche z. B. die CPU Temperatur und Auslastung anzeigen kann. Die Anzeigen können auch beleuchtet werden.

Performance​

Auf der Computex wurde das System unter Volllast stabil betrieben. Die Leistungsaufnahme lag bei knapp 600W!

Vorläufige Spezifikationen

• Größe 608x268x520mm
• Gewicht 15kg
• Materialien AL / Stahl
• Hauptplatine ATX
• GPU bis zu 280mm
• NETZTEILATX (keine Tiefenbegrenzung)
• Antriebe 5 x 3,5″/2,5″ (min.)
• CPU-Kühlung 250W lüfterlos
• GPU-Kühlung 350W lüfterlos
• CPU-Kompatibilität Aktueller AMD / Intel
• GPU-Kompatibilität *1RX6xxx/7xxx / RTX3xxx/4xxx
• Kühltechnik Duales LHP
• Front-IO 1 x C, 2 x A
• Hintere E/A (optional) USD A/C, HDMI, RJ45

Was macht die Konkurrenz?

Der Markt für lüfterlose PC-Gehäuse mit hoher Kühlleistung ist nicht groß. Manche Konzepte sind über die Ankündigung nicht hinausgewachsen.

vorläufiges Fazit

Laut Streacom wird das SG10 bis Ende 2023 auf den Markt kommen. Einen Preis nennt man noch nicht. Das StartUp lag damals bei 549 Euro.

Die passive Kühlleistung bewegt sich mit 600W in Dimensionen, welche die Leistung von 400W beim Das Biest | MonsterLabo locker übertrifft. Und das bei sehr viel kleinerem Gehäuse- bzw. Kühlvolumen. Der fis Audio PC hat in der Spitze eine Leistungsaufnahme von rund 90W. Das reicht für DSD1024 mit hochwertigen Modulatoren. Der zusätzliche Einsatz einer passiv gekühlten Grafikkarte könnte weitere Vorteile bringen.

Der HQPlayer kann CUDA Offload. CUDA Offload ist eine Funktion, die es ermöglicht, einen Teil der Berechnungen, die normalerweise von der CPU ausgeführt werden, an eine NVIDIA-GPU zu übertragen. Beim HQPlayer sind das die Filter und die Convolution (Faltung für die Raumkorrektur), während die DSD Modulatoren bei der CPU verbleiben.

Die Befestigung des Motherboards lässt keinen direkten Zugang zur Anschlussblende und zu den PCIe-Karten Anschlüssen zu. Auf der anderen Seite ist das Gehäuse recht offen gehalten, um den Luftstrom zu gewährleisten. Warum nicht einfach die Anschlusskabel direkt durchführen?

Mit fis Audio DC Kabel und mit einer linearen Stromversorgung könnte das Streacom SG10 ein neues spannendes Projekt im Winter werden. 😀​

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Wer regelmäßig Musik oder auch Videos streamt kennt das. Es kommt manchmal zu kurzen Aussetzern. Das sind die offensichtlichen Probleme. Komisch wird es, wenn die Musik nicht klingen will. Sich die Bühne einfach nicht öffnet. Eventuell liegen Störungen im Millisekundenbereich vor.

Unser Gehör ist in der Time Domain sehr empfindlich. Es wird angenommen, dass die meisten Menschen Unterschiede in Schallereignissen wahrnehmen können, die zeitlich etwa 2 bis 5 Millisekunden auseinanderliegen. In professionellen Aufnahmestudios und Live-Auftritten wird oft angestrebt, Latenzen von weniger als 10 Millisekunden zu erreichen. Einige Musiker bevorzugen sogar Latenzen im Bereich von maximal 5 Millisekunden, um eine bestmögliche Interaktion zu gewährleisten. Je geringer die Latenz ist, desto besser können Musiker auf subtile Nuancen in der Musik reagieren und ihre Performance anpassen. Zum Vergleich: 1 Sekunde sind 1.000 Millisekunden!

Uns interessieren zwar nicht die Latenzen bei der Musikproduktion, sondern die Latenzen auf der Maschinen- und Softwareebene. Siehe auch unsere Grundlagen:  Audio PC Latenzen. Aber es ist wichtig zu wissen, dass unser Gehör nicht nur auf die offensichtlichen groben Störungen reagiert, sondern auch im nicht bewusst wahrnehmbaren Millisekundenbereich. Fehler darin beeinträchtigen die Ortung von Schallereignissen.

Was sind Interrupts?

Lassen wir ChatGPT sprechen:

Ein Interrupt tritt auf, wenn ein externes Ereignis auftritt, das die normale Ausführung eines Programms unterbrechen soll. Dieses Ereignis kann beispielsweise das Drücken einer Taste auf der Tastatur, das Eintreffen einer Netzwerknachricht oder das Ablaufen eines Timers sein. Durch den Interrupt wird das Betriebssystem oder der Prozessor auf das Ereignis aufmerksam gemacht und kann entsprechende Maßnahmen ergreifen.

Sobald ein Interrupt ausgelöst wird, stoppt der Prozessor seine aktuelle Aufgabe und springt zu einem speziellen Interrupt-Handler, der das Ereignis behandelt. Der Interrupt-Handler führt den erforderlichen Code aus, um auf das Ereignis zu reagieren. Dies kann beispielsweise das Lesen von Daten von einem Eingabegerät, das Aktualisieren von Informationen im Arbeitsspeicher oder das Starten eines bestimmten Programms sein.

Nachdem der Interrupt-Handler abgeschlossen ist, kehrt der Prozessor zur vorherigen Aufgabe zurück und setzt seine normale Ausführung fort. Interrupts ermöglichen es dem Computer, auf Echtzeitereignisse zu reagieren, ohne dass dafür kontinuierlich nach Ereignissen gesucht werden muss.

ChatGPT

Leider neigen Betriebssysteme wie Windows dazu, alle möglichen Interrupts zuzulassen. Die Musikwiedergabe kann beeinträchtigt werden, weil zum Beispiel die internetfähige Waschmaschine meldet, dass die Wäsche fertig ist. Schuld daran ist Broadcast. Das ist in einem Rechnernetz eine Nachricht, bei der Datenpakete von einem Punkt aus an alle Teilnehmer eines Nachrichtennetzes übertragen werden. Siehe Audio PC Netzwerk.

Damit die Unterbrechungen funktionieren, gibt es zwei Mechanismen:

Leitungsbasierte Interrupts (LBI)

Ein Gerät erzeugt die Unterbrechung, indem es ein elektrisches Signal an einen speziellen Pin sendet, der als Unterbrechungsleitung bekannt ist. Alle Windows-Versionen vor Windows Vista unterstützen nur leitungsbasierte Interrupts. 

Message-Signaled Interrupts (MSI & MSI-X)

Ein Gerät erzeugt einen nachrichtlich signalisierten Interrupt, indem es einen Datenwert an eine bestimmte Adresse schreibt.  Da beim MSI die Kommunikation nur auf einem Speicherwert basiert und der Inhalt mit der Unterbrechung geliefert wird, entfällt der Bedarf an IRQ-Leitungen. Ebenso entfällt der Bedarf an einer Treiber-ISR zur Abfrage des Geräts nach Daten im Zusammenhang mit der Unterbrechung. Das verringert die Latenz. Mit PCIe 3.0  wurde MSI-X eingeführt. Dies bietet Unterstützung für 32-Bit-Nachrichten (statt 16-Bit), maximal 2048 verschiedene Nachrichten (statt nur 32) und die Möglichkeit, für jede der MSI-Nutzdaten eine andere Adresse zu verwenden (die dynamisch bestimmt werden kann). Das verbessert die Interrupt Zustellung.

Aktuelle Windows-Versionen unterstützen LBI und MSI gleichermaßen. Darin liegt auch ein Problem. Dazu später mehr.

LatencyMon

Latenz bedeutet zeitliche Verzögerung, wobei die Latenz eine feste Zeit zwischen zwei Ereignissen definiert. Ein Interrupt kann eine unaktzeptable und hörbare Latenz auslösen. Zum Beispiel durch fehlerhafte Treiber verursacht. Für Windows gibt es dazu ein sehr gutes kostenloses Analyse-Tool: LatencyMon. Siehe auch Latenzen im Audio PC selbst messen.

Windows ist kein Echtzeitbetriebssystem. Es gibt keinerlei Garantien, dass Requests innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens zugestellt werden, was die Merkmale eines Echtzeitbetriebssystems sind. LatencyMon analysiert die möglichen Ursachen von Problemen durch Messung der Kernel-Timer-Latenzen und Meldung von DPC- und ISR-Ausführungszeiten, sowie harten Seitenfehlern. 

Als Maßeinheiten dienen: 1 s (Sekunde) entspricht 1000 ms (Millisekunden) entspricht 1.000.000 µs (Mikrosekunden)

Process Latency (µs)

Der laufende Prozess mit der höchsten Latenz und insgesamt die am höchsten gemessene Prozesslatenz geben auf einen Blick einen guten Aufschluss, ob Echtzeit-Audio möglich ist. Dies wird auch im Text angezeigt. Eine im Bild angezeigte aktuelle Prozesslatenz von 22,10 µs ist sehr niedrig und auch die höchste gemessene Prozesslatenz von 102,10 µs ist völlig unkritisch.

Im Artikelbild ganz oben ist ein Negativbeispiel mit einer „Highest measured interrupt to process latency (Hs) :“ von 28.994,60 µs. Hier hilft in der Regel ein Blick in den Reiter „Drivers“ um zu sehen, welcher Treiber für das Problem verantwortlich ist. Oft hilft es den Treiber zu aktualisieren.

Interrupt-Service-Routinen (ISRs) 

ISRs sind spezielle Codeabschnitte in einem Computerprogramm, die aufgerufen werden, wenn ein Interrupt ausgelöst wird. Sie reaigieren auf Interrupts von Peripheriegeräten wie Tastaturen, Mäusen, Netzwerkschnittstellen und anderen Hardwarekomponenten. Da im fis Audio PC so etwas nicht angeschlossen ist, erfolgt im Bild eine Leeranzeige.

Deferred Procedure Call (DPC)

DPCs werden verwendet, um Aufgaben zu behandeln, die nicht unmittelbar ausgeführt werden müssen, aber dennoch eine hohe Priorität haben. Dies können beispielsweise Aufgaben sein, die mit Gerätetreibern, Hardwareereignissen oder anderen Echtzeitereignissen zusammenhängen. DPCs können auch für asynchrone Operationen verwendet werden, bei denen eine bestimmte Aktion in Reaktion auf ein Ereignis ausgeführt werden soll.

Wenn ein DPC ausgelöst wird, unterbricht das Betriebssystem die aktuell ausgeführte Aufgabe und führt den DPC-Code aus. Dieser Code wird normalerweise in Form einer Funktion oder eines Codeblocks definiert. Der Hauptunterschied zwischen einem DPC und einer Interrupt-Service-Routine (ISR) besteht darin, dass DPCs in der Regel auf einer niedrigeren Prioritätsebene ausgeführt werden als ISRs.

Im Bild oben ist der Netzwerktreiber mit unkritischen 91,62 µs zu sehen.

Harter Seitenfehler (total hard pagefault)

Windows verwendet ein Konzept des virtuellen Speichers, das sich auf das von der CPU bereitgestellte Seitenübersetzungssystem stützt. Wenn eine Speicheradresse angefordert wird, die im physikalischen Speicher (nicht resident) nicht verfügbar ist, wird ein „INT 14“ auftreten. Wenn die Seite, auf der sich die Adresse befindet, Windows bekannt, aber nicht resident ist, liest Windows die benötigte Seite aus der Auslagerungsdatei. Dies wird als harter Seitenfehler bezeichnet und kann viel Zeit in Anspruch nehmen. 

Lösungsmöglichkeiten

Wir haben uns die Funktion der Interrupts angesehen und sind auf zwei unterschiedliche Interrupttypen unter Windows gestoßen. Unter Windows haben wir ein Problem beim virtuellen Speicher erkannt. Hier besprechen wir die Lösungsmöglichkeiten.

MSI-Tool

Der Anlass dieses Artikels kommt aus der Gaming Szene, die aufgrund von Interruptproblemen Probleme beim Spielen hatten. Siehe: „Unerklärliche“ Interrupt-Probleme lösen: Message-Signaled Interrupts (MSI) gegen Soundaussetzer, USB-Probleme & Co. | Praxis | igor´sLAB (igorslab.de)

Für die Anzeige und Administration der Interrupt-Modi steht das kostenlose MSI-Tool zur Verfügung. Das in der ZIP-Datei enthaltene Programm benötigt keine Installation, muss aber als Administrator ausgeführt werden. 

In der Spalte „supportet modes“ ist zu sehen, dass für alle Geräte Leitungsbasierte Interrupts (LBI) und Message-Signaled Interrupts (MSI, MSI-X) unterstützt werden. Damit es keine Konflikte gibt, sollen alle Geräte nur noch MSI / MSI-X verwenden. Entsprechend ist das jeweilige Häkchen zu setzen. So wird verhindert, dass ein leitungsbasierter Interrupt sich mit einem signalbasierten Interrupt überschneidet. Außerdem werden mit MSI die Latenzen verringert.

Interessant ist auch die Spalte „interrupt priority“. Hier habe ich vorsichtshalber die Netzwerkkarten von Solarflare auf „High“ gesetzt. Die Festplatten stehen ebenfalls auf hohe Priorität.

Auslagerungsdatei

Windows 10 und Windows 11 lagern selten benutzte Bereiche des Hauptspeichers in die Auslagerungsdatei pagefile.sys aus und schaffen mit diesem virtuellen Arbeitsspeicher Platz für Systemkomponenten und aktive Prozesse. Das kann bei harten Seitenfehlern ein Problem sein, weil eine SSD immer langsamer sein wird als der schnelle Arbeitsspeicher (RAM). Wenn der Arbeitsspeicher groß genug ist, soll die Auslagerungsdatei deaktiviert werden. Das machst du mit hauseigenen Windows-Tools.

Gib in der Windows-Suche „Erweiterte Systemeinstellungen anzeigen“ ein. Es öffnet sich ein Fenster „Systemeigenschaften“ (links). Hier klickst du auf „Einstellungen“. Im neuen Fenster „Leistungsoptionen“ (mittig) klickst du auf den Reiter „Erweitert“ und dann bei „Virtueller Arbeitsspeicher“ auf „Ändern“. Im Fenster „Virtueller Arbeitsspeicher“ (rechts) klickst du auf „Keine Auslagerungsdatei“ und „Festlegen“. Anschließend muss der Rechner neu gestartet werden.

Betriebssystem

Wie schon beschrieben ist Windows kein Echtzeitbetriebssystem. Hier kommt wieder meine Empfehlung ins Spiel:

• HQPlayer als Betriebssystem und als alleinigen Player verwenden

Mit diesem HQPlayer OS wird ein Linux Echtzeitkernel ausgeführt und die oben geschilderten Probleme gibt es nicht.

Zusammenfassung

Interrupts sind Unterbrechungen im Computersystem, damit zeitnah auf Ereignisse reagiert werden kann. Stell dir vor du willst mit der Maus etwas anklicken und der Computer reagiert nicht. Damit das nicht passiert gibt es die hochpriorisierten Interrupt-Service-Routinen (ISRs). Das ist also grundsätzlich eine nützliche Sache. Wollen wir so eine Unterbrechung beim Musik hören? Sicher nicht! 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.

Schließe im Audio PC während des Musik Hörens also keine Peripheriegeräte wie Bildschirme, Maus und Tastatur an. Prüfe mit dem kostenlosen Analyse-Tool: LatencyMon, ob Echtzeit-Audio grundsätzlich möglich ist.

Nutze das das kostenlose MSI-Tool für die Verwaltung der Interrupts und stelle alle Geräte auf Message-Signaled Interrupts (MSI, MSI-X) ein. So kommen sich leitungsbasierte und signalbasierte Interrupts nicht in die Quere. MSI ist auch besser für geringere Latenzen. Eine Höherpriorisierung wichtiger Geräte, wie zum Beispiel Netzwerkkarten, ist mit dem MSI-Tool auch möglich.

Deaktiviere den virtuellen Arbeitsspeicher unter Windows, da der Arbeitsspeicher (RAM) in der Regel groß genug ist. Wenn du dich mit Windows nicht herumschlagen willst, installiere doch gleich ein Echtzeitbetriebssystem wie zum Beispiel das HQPlayer OS. Beim Kauf eines fis Audio PCs machen wir das auf Wunsch gleich mit.

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Lichtwellenleiter (LWL) erfreuen sich in der HiFi-Szene einer zunehmenden Beliebtheit. Gelingt doch damit die perfekte galvanische Trennung. Wer sich damit nicht auskennt, dem empfehle ich zum Einstieg unsere Grundlagen: Audio PC LWL.

Unterschiede zwischen Rj45 und SFP(+)

Wer sich mit dem Netzwerk beschäftigt, stößt zwangsläufig auf unterschiedliche Netzwerkanschlüsse. Rj45 steht für Registered Jack 45 und ist ein elektrischer Anschluss für Ethernet-Netzwerke. Dieser Anschluss ist weit verbreitet und kennst du auch. Und du wirst dich bestimmt schon mit teuren LAN Kabel beschäftigt haben. Man kann ein kleines Vermögen dafür ausgeben. Aufgrund der kupfer-/ oder silberbasierten Kabel (manchmal ein Mix daraus) können Gleichtaktstörungen an die angeschlossenen Geräte übertragen werden. So beeinträchtigen dann Störungen den Klang. Siehe auch: Was macht ein gutes LAN Kabel aus?

SFP(+) steht für Small Form-factor Pluggable Plus und kann optisch oder elektrisch verwendet werden. Diese Anschlüsse erfordern immer einen Transceiver, welcher bei LWL die spannungsinduzierten 0/1-Bits in optisch modulierte 0/1-Bits übertragen muss. Common Mode Störungen können aufgrund der galvanischen Trennung nicht übertragen werden. Bei den elektrischen Anschlussvarianten natürlich schon. Die Transceiver und die dazugehörigen Kabel liegen preislich weit unterhalb der „audiophilen“ LAN-Kabel. Natürlich gibt es auch Qualitätsunterschiede, auf die nachfolgend eingegangen wird.

Transceiver für LWL

Die Rede ist hier von einem Glasfaser-Transceiver, der Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt und umgekehrt. Dieser Transceiver muss zum Switch oder zur Netzwerkkarte passen. Auch die Geschwindigkeiten mit SFP bis 1G und SFP+ bis 10G müssen auf der Sender- und Empfängerseite jeweils gleich sein. SFP+ Transceiver sind in der Regel abwärtskompatibel.

Es hat sich herausgestellt, dass die Transceiver von einer sehr guten Qualität sein müssen. Denn auch wenn Sender und Empfänger galvanisch voneinander getrennt sind, erzeugt der Transceiver selbst elektrisches Rauschen! Bei schlechten Qualitäten wird dann nichts gewonnen. In diesem Zusammenhang sind die technischen Spezifikationen für 10G strenger als für 1G. So sollen die Jitter-Werte bei 10G deutlich besser sein. Siehe: Optical Network Configurations – AudiophileStyle. Auch John Swenson, der Entwickler von UpTone Audio, bevorzugt SFP+ Module. Obwohl im Switch statt der möglichen 10 Gb nur 1 Gb verwendet werden. Siehe: The EtherREGEN thread for various network, cable, power experiences and experiments- AudiophileStyle.

In unserer Praxis haben sich zum Beispiel folgende Transceiver bewährt:

• Startech (Startech 1000BASE-EX SFP -SM LC-40KM)
• Finisar (10G 10km 1310nm Industrial Temperature Single Mode Datacom SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL)

Glasfaserkabel

Es gibt LWL (Lichtwellenleiter) in unterschiedlichen Ausführungen und Qualitäten, die folgend näher beschrieben werden.

Singlemode vs. Multimode

Wir haben uns für Singlemodefasern (gelbe Kabel) entschieden, da sie im Gegensatz zu Multimodefasern durch den kleineren Kern weniger störende Reflektionen (Lichtmoden) aufweisen. Die Kategoriebezeichnungen lauten OS1 und OS2 (Optical Singlemode).

Duplex vs. Simplex

Wir verwenden Duplex-Glasfaserkabel. Bei einer Simplex-Schaltung kann das Signal jeweils nur in eine Richtung fließen. Das ist für unser Audio Ethernet unbrauchbar. Im Gegensatz dazu verwendet das Vollduplex-System zwei Fasern zur Kommunikation. Dadurch kann eine Faser von Punkt A nach Punkt B senden, während die andere Faser von B nach A sendet. 

Für das Glasfaser Internet wird auch ein Duplex-Glasfaserkabel benötigt. Dies wird sogar nur über eine Glasfaser realisiert. Dies erfolgt dann durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Wellenlängen für die Übertragung und den Empfang:

• Downstream (Empfang vom Netzwerk zum Nutzer): Eine bestimmte Wellenlänge (z.B. 1490 nm) wird verwendet.
• Upstream (Senden vom Nutzer zum Netzwerk): Eine andere Wellenlänge (z.B. 1310 nm) wird verwendet.

Qualitätsstufen Grade A, B, C, E

Basierend auf der Einfügedämpfung und der Rückflussdämpfung haben die Steckverbinder und konfektionierten Glasfaserkabel unterschiedliche Qualitätsstufen. Die Glasfaserkabel mit der geringsten Einfügedämpfung und der höchsten Rückflussdämpfung werden mit Grade A bezeichnet.

Derzeit verfügbar sind Grade B Kabel, zumal Grade A nicht abschließend formal definiert ist. Hierzu zählen die von

• Startech: Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland.
• Maßgeschneiderte LWL von FS: Individuelles SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland.

LC-Stecker

Es gibt verschiedene Arten von Glasfaser-Steckverbindern. Der LC-Stecker ist ein kleiner Stecker mit einer Ferrulen-Größe von 1,25 mm und ermöglicht eine höhere Bestückungsdichte als ältere Stecker wie der SC-, ST- und E-2000-Stecker mit 2,5-mm-Ferrulen. 

Der LC-Stecker ist der gängigste LWL-Steckverbinder für heutige optische Netzwerke mit SFP(+) Transceivern.

Verschiedene Fasersteckertypen UPC und APC

UPC und APC definieren die Art der Politur der Ferrule im Inneren der LWL-Steckverbinder. Die Ferrule ist das Gehäuse für das freiliegende Ende einer Faser, das für den Anschluss an eine andere Faser oder an einen Transmitter oder Empfänger vorgesehen ist. Polieren ist sehr wichtig für Lichtwellenleiter-Steckverbinder, da es die Lichtreflexion begrenzt, die an dem Punkt auftritt, an dem eine Faser in einen Steckverbinder mündet. Diese Lichtreflexion in Richtung der Quelle wird Rückflussdämpfung genannt. 

UPC ist die Abkürzung für Ultra-Physical Contact und löste die veraltete PC-Faseranschluss ab. APC steht für Angled Physical Connect, dessen Ferrulenstirnflächenradius in einem Winkel von 8° poliert ist, wodurch die Rückreflexion weiter minimiert wird. 

Im Bild unten ist am blauen LC-Stecker die runde UPC-Form und am grünen LC-Stecker die abgeschrägte APC Form zu erkennen. Für weitere Erläuterungen: APC vs. PC vs. UPC – Wo liegt der Unterschied? (cbo-it.de).

Nun müssen dazu auch die Transceiver passen. Die StarTech können nur UPC, die Finisar SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL UPC und APC.

Biegeradius

Der Biegeradius ist der kleinste Radius, den ein Lichtwellenleiter (LWL) bei einer Biegung aufweisen darf, ohne dass es zu einer Beschädigung der Faser oder Dämpfung kommt. Der kleinste Biegeradius für LWL-Installationskabel muss 50mm betragen oder das 10-Fache des Kabeldurchmessers, je nachdem, welcher Wert größer ist (nach DIN EN 50174-2). Hier sind einige Beispiele:

• Die LC Glasfaser Patchkabel, LC-LC Singlemode Kabel, Duplex UPC OFNR 2m – FS.com Deutschland haben einen sehr geringen Biegeradius von 10mm und gelten daher als Biegeunempfindlich.
• Die Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland sind mit einem Biegeradius von 30mm empfindlicher.

10G-DAC- und AOC-Kabel

Eine spezielle Form sind Kabel mit fest integrierten Transceivern. Sie können sowohl elektrisch, als auch optisch sein. Ein weiterer Unterschied liegt im passiven oder aktiven Betriebsmodus.

Direct Attach Kable (DAC)

10G SFP+ Direct Attach Kable (DAC) besteht aus einem Twinax-Kupferkabel, das an beiden Enden mit SFP+-Steckverbindern abgeschlossen ist. DAC-Kabel können in zwei Kategorien unterteilt werden: passive DACs und aktive DACs. Sowohl passive als auch aktive DAC-Kabel können elektrische Signale direkt über Kupferkabel übertragen. Die aktiven DAC-Kabel haben im Inneren der Transceiver elektrische Komponenten zur Signalverstärkung. 

10G SFP+ Aktives Optisches Kabel (AOC)

10G SFP+ Aktives Optisches Kabel (AOC) besteht aus einem Multimode-Glasfaserkabel, das an beiden Enden mit SFP+-Steckverbindern abgeschlossen ist und externe Energie für die Umwandlung der elektrischen in optische Signale und umgekehrt benötigt.

Vergleich DAC und AOC

Die DAC Kabel sind für kurze Entfernungen geeignet, da sie für Störungen durch EMI (Elektromagnetische Interferenz) empfänglich sind. Der Vorteil gerade der passiven Variante ist der sehr geringe Stromverbrauch. Die AOC Kabel sind gegen EMI immun, verbrauchen dafür aber mehr Strom.

Eigene Testergebnisse

Ob meine Testergebnisse auf deine Situtation übertragbar sind ist immer so eine Sache. Hängt es doch sehr von der inidividuellen Situation ab. Die verschiedenen Kabeltests mit UPC und APC, sowie DAC-Kabel und AOC-Kabel habe ich an der Verbindung zwischen dem fis Audio PC (HQPlayer) und fis Audio Server (Roon) gemacht. Weitere Informationen kannst du hier nachlesen: Audio PC Netzwerk.

Tests der Single Mode 9/125 Duplex 2,0mm UPC und APC Grade B Kabel

Die Referenz bildeten die 4m Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland, die Grade B sind. Verwendet wurden die SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL von Finisar. Getestet wurden die SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland in 2m Länge in Grade B. Einmal in UPC und einmal in APC.

Für den Test habe ich ein mir gut bekanntes Musikstück Kyrie von Mercedes Sosa ausgesucht. Am Spektrogramm ist die gute Dynamik ohne Loudness War zu erkennen. Wenn Mercedes Sosas Stimme an Schärfen gewinnt und der Chor als Brei verschmiert weiß ich, dass etwas nicht in Ordnung ist.

​

Ich habe mit den Kabel jeweils zwei komplette Durchläufe gemacht und auch etwaige Paketverluste geprüft. Um es kurz zu machen: die Auswertung sieht bei allen drei Kabel gleich aus. Keine Paketverluste, keine Verschlechterung der Latenzen, in großen Abständen ein Jumbo Paket und ansonsten ein unauffälliger Datenverkehr.

​Auch vom Klang keine Änderungen. Ich denke mit UPC Grade B ist man bei beiden Herstellern FS und StarTech sehr gut bedient. Die Stecker scheinen mir etwas hochwertiger als bei der normalen Ware zu sein. Im Langzeittest von APC Grade B wurden die Finisar Transceiver leider sehr heiß. Es kam zu Drop Outs, vermutlich wegen der Chipdrosselung im Transceiver. APC kann ich daher nicht mit dem Finisar Transceiver empfehlen.

Tests des passiven DAC-Kabels und des aktiven AOC-Kabels

Links ist das AOC Kabel von Cisco, rechts das 10G SFP+ passive Twinax Kupfer Direct Attach Kabel (DAC) ​von FS.

Verglichen habe ich beide mit dem Individuellen SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland​ (2m, Grade B, UPC) und dem SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL von Finisar.

Hinsichtlich Datentransferraten und Paketverluste gab es erwartungsgemäß keine Unterschiede. Klanglich auch nicht.

Aber interessant war die Temperaturentwickung. Die Finisar Transceiver werden schon recht warm. Im Vergleich dazu wird das AOC-Kabel von Cisco nur lauwarm. Beim DAC-Kabel von FS ​gibt es kaum eine Temperaturentwicklung.

Der Ansatz von Taiko Audio mit der Empfehlung eines DAC-Kabels aufgrund der sehr geringen Stromaufnahme hat was. EMI Probleme konnte ich bei mir nicht feststellen. Aber das DAC-Kabel ist auch kurz (1m) und hängt in der Luft. Wer sich unsicher ist nimmt ein AOC-Kabel mit Glasfaser. Beides ist deutlich preisgünstiger als die üblichen LWL-Transceiver-Lösungen.

Zusammenfassung

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. Als Fasersteckertyp soll UPC ausgewählt werden.

Für kurze Entfernungen kommen auch die preisgünstigen 10G-DAC- und AOC-Kabel in Frage. Besonders das stromreduzierte passive DAC-Kabel hat es mir aufgrund des geringen Eigenrauschens und der sehr geringen Temperaturentwicklung angetan. Nur auf eventuelle Störungen durch EMI sollte man achten.

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