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?
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.
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.
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.
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.
Ein gigantisches Kühlmonster. Eine Grafikkarte (GPU) der neuesten Generation lässt sich auch passiv kühlen. Nachteil: PCIe-Karten lassen sich nur mit Riser-Kabel installieren.
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. 😀
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.
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 undMSI 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.
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:
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.
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 Rj45undSFP(+)
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:
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.
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.
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.
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:
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.
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
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
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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Am 05. Mai 2023 wurden HQPlayer 5 Desktop und HQPlayer 5 Embedded5.0.0 veröffentlicht. 30 Jahre seit dem ersten DAC-Design und 25 Jahre seit Beginn des HQPlayers Projekt sprechen für einen Menge Erfahrung des Entwicklers Jussi Laako. Er war bis 2018 Entwickler bei Intel. Davor war er bei Nokia tätig.
Grundlegende Funktionen
Der HQPlayer wurde ursprünglich für die Konvertierung von PCM zu DSD entwickelt. Aber er wird auch gern für das Upsampling bis PCM 1536kHz verwendet. Der Grundgedanke ist hochentwickelte Filter und Modulatoren in leistungsfähigen Computern zu verwenden und den DAC von dieser Rechenlast zu befreien und vor allem in seinen Sweet Spot zu betreiben. Siehe ergänzend unsere Grundlagen: Audio PC Upsampling.
Der Rechenkern vom HQPlayer wird vom Hersteller selbst als HQPlayer Desktop bezeichnet. Etwas verwirrend, aber gemeint ist die Rechenmaschine und die Konfigurationsoberfläche, welche unter Windows (keine Server Editions), Apple (MacOS) oder Linux installiert werden kann. Diese Anwendung erfordert eine kostenpflichtige Registrierung.
Der Kern kann aber auch als HQPlayer Embedded Anwendung (ausschließlich unter Linux) installiert werden. Es werden verschiedene Linux Versionen unterstützt. Am einfachsten und schlanksten ist das HQPlayer OS. siehe auch unser Newsletter: Signalyst HQPlayer 4 Embedded – schlanker und audiophiler geht’s nicht. Ursprünglich war die HQP Embedded Version für Businesspartner gedacht, die ihre Streamer, DACs, Computer oder andere Geräte damit ausstatten. Daher ist die Konfigurationsoberfläche sehr technisch gehalten und die Lizenz ist an das jeweilige Gerät gebunden. Diese Anwendung macht eine eigene kostenpflichtige Registrierung notwendig.
Die Lizenzen von HQPlayer Desktop und HQPlayer Embedded können nicht untereinander getauscht werden. Die Bedienung kann mit dem eigenen HQPlayer Client oder auch mit Fremdprogrammen wie Roon erfolgen. Siehe ergänzend: HQPlayer Circle – eine Funktionsübersicht.
Neues in HQPlayers 5. Generation
HQPlayer schreibt dazu: Mehrere neue Filter und Modulatoren, erweitert Quellinhaltsanalyse und Ausgabemessung, neue CUDA-Offload-Funktionen. Hier kann ich noch hinzufügen: Effizienzverbesserung!
Effizienzsteigerung
In den Foren schwanken die Angaben. Aber in einem sind sich alle einig: die effizienteren Algorithmen ermöglichen den Betrieb bisher nicht möglicher Modulator-/Filterkombinationen auf unveränderter Hardware. Selbst beim fis Audio PC mit dem Flaggschiff Prozessor Intel i9-13900k, der bisher nur wenige Einschränkungen kannte, laufen die neuen Modulatoren mit einer Reduzierung der Rechenlast um 4-8% effizienter:
Mit dem alten Modulator „ASDM7ECv2“ lag die durchschnittliche Auslastung bei ca. 24%
Mit dem neuen Modulator „ASDM7ECv3“ beträgt die durchschnittliche Auslastung ca. 20%
Mit dem neuen Modulator „ASDM7EC-light“ ca. 16%!
Mit dem neuen Modulator „ASDM7EC-super“ ca. 20%
Neue Modulatoren
Der HQPlayer bietet verschiedene Modulatoren für die Delta-Sigma-Modulation zur Auswahl an. Es ist in der Regel besser einen hochwertigeren Modulator zu verwenden als die höchste DSD-Rate. Diese Modulatoren benötigen je nach Auswahl eine sehr hohe Rechenleistung. Entscheidend ist eine hohe Taktfrequenz der CPU Kerne, die wir beim fis Audio PC bis 4GHz laufen lassen.
Mit der HQPlayer Version 5 wurden weitere Modulatoren eingeführt, hier ist eine Auswahl:
ASDM7ECv3 Dritte Generation des ASDM7EC mit geringfügigen Verbesserungen.
ASDM7EC-super Komplett neu designed. Adaptiver Ein-Bit-Delta-Sigma-Modulator siebter Ordnung mit erweiterter Kompensation.
ASDM7EC-light Wie ASDM7EC-super mit geringerer Rechenlast, zum Beispiel für Mehrkanalsysteme.
ASDM7EC-super 512+fs Komplett neu designed. Adaptiver Ein-Bit-Delta-Sigma-Modulator siebter Ordnung mit erweiterter Kompensation. Optimiert für DSD512 (>= 20,48 MHz) und höhere Raten. Bei DSD512 gewichtet die 512+fs-Variante den Dynamikbereich mehr, während die reguläre Variante die Bandbreite stärker gewichtet.
ASDM7EC-light 512+fs Wie oben nur mit geringerer Rechenlast, zum Beispiel für Mehrkanalsysteme.
Im Moment gefällt mir der Modulator „ASDM7EC-super“ sehr gut. Die Verbesserungen sind nicht aufdringlich. Es ist eher so, dass mich die Musik mehr umhüllt als sonst. Mit höherer Detailgenauigkeit und Instrumententrennung. Die Musik fließt einfach. Großartige Bässe und Transienten. Das sind meine ersten Eindrücke vom Klang.
Neue Filter
Bei einer CD (44,1 kHz) darf der hörbare Bereich nur bis maximal 22,05 kHz gehen. Grundlage ist das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem, welches nur die halbe Abtastrate (Nyquist-Frequenz) berücksichtigen soll. Wird das Abtasttheorem durch eine zu niedrige Abtastrate verletzt, so werden Frequenzanteile, die ursprünglich höher waren als die halbe Abtastrate, als niedrigere Frequenzen interpretiert, da für diese eine Unterabtastung stattfindet. Dieses unerwünschte Phänomen wird Alias-Effekt genannt. Diese sogenannten Spiegelfrequenzen sollen durch Filter ausgesperrt werden, weshalb dieses Filter oft auch Antialiasing-Filter genannt werden.
Es kommt daher auf die Filterqualität an, welche Frequenzen in der Praxis durchgelassen werden (Passband), ab wann die Sperrwirkung (Cutoff) einsetzt und wie lange es dauert (Transitionsbereich), bis der Tiefpassfilter seine volle Wirkung (Stopband) entfaltet.
Wenn die Sperrwirkung sehr tief liegt, spricht man von einer extremhohen Dämpfung. Das ist eine gute Sache, weil Spiegelfrequenzen effektiv unterdrückt werden. Eine hohe Dämpfung führt zu weniger Lärmartefakten und auch zu einer besseren Rekonstruktionsgenauigkeit.
Mit der 5. Generation kamen neue Filter dazu. Zur weiteren Interpretation der Tabelle siehe: HQPlayer Filtereigenschaften.
Filter
Beschreibung
Ratio
Apodi-sierend
Genre
Fokus
poly-sinc- gauss-halfband
Linearphasiger Halbband-Gauß- Filter. Leichtes Leck im Nyquist- Bereich, aber extrem hohe Dämpfung. Nur geeignet für Quellenmaterial von höchster Qualität
Any
Each Genre
Transients, Timbre, Space
sinc-MG
Gaußscher Konstantzeitfilter mit einer Million Taps bei 16- facher PCM-Ausgangsrate. Extrem hohe Dämpfung. (65536 Umrechnungsverhältnis)
Integer
Classical, Jazz, Blues
Transients, Timbre, Space
sinc-MGa
Apodisierender Gaußscher Konstantzeitfilter mit einer Million Taps bei 16- facher PCM-Ausgangsrate. Extrem hohe Dämpfung.
Integer
X
Classical, Jazz, Blues
Transients, Timbre, Space
sinc-short
Kurzer mittlerer Dämpfung sinc- Filter mit adaptiver Anzahl von Abgriffen.
Any
Any
sinc-medium
Mittlerer Dämpfungs sinc- Filter mit adaptiver Anzahl von Abgriffen.
Any
Classical, Jazz, Blues
sinc-long
Langer mittlerer Dämpfungs sinc- Filter mit adaptiver Anzahl von Abgriffen.
Any
Classical
Aktuell gefallen mir die Filter „sinc-MGa“ für Quellmaterial PCM bis 48kHz und darüber „poly-sinc- gauss-halfband“ sehr gut.
Spektralanalyse
Interessant ist auch die integrierte Spektralanalyse. Dabei wird Das Frequenzspektrum bis zur möglichen Nyquist-Frequenz angezeigt. Die Spektrogramm-Anzeige wird mit der Zeit auf der horizontalen Achse und der Frequenz auf der vertikalen Achse dargestellt. Die Farbcodierung dient zur Anzeige des Signalpegels (in dB) im Zeit-/Frequenzraum.
In den Bildern unten sind der HQPlayer Client mit Abbildung des Spektrums im linken und rechten Kanal, rechts daneben Roon und darunter in der Leiste das Programm htop für die CPU-Auslastung zu sehen. Es folgen einige Interpretationsversuche, die nicht vollständig und richtig sein müssen. Die Bilder können durch Anklicken im neuen Fenster vergrößert werden.
Es ist nicht das drin was draufsteht
Wir kennen die Kritik an manchen HiRes-Aufnahmen, wo mit einer hohen Bandbreite von zum Beispiel 96kHz geworben wird. Aufgrund der Nyquist-Frequenz wird der hörbare Bereich auf 48kHz beschränkt. Tatsächlich befindet sich manchmal eher das „übliche“ einer 44,1kHz Aufnahme (Nyquist-Frequenz 22,05kHz) darin. Und so stellt sich das unten im Bild dar, weil die Hälfte des möglichen Spektrums fehlt.
PCM 96kHz enthält nur ein Spektrum bis 22kHz, obwohl 48kHz möglich wären
Das sowas sogar mit 44,1kHz Dateien gemacht wird, war mir neu. Was bei diesem Titel Schade ist, weil er sich gut abgemischt anhört.
PCM 44,1kHz enthält nur ein Spektrum bis 10kHz, obwohl 22,05kHz möglich wären
Loudness War
Das Problem der heutigen Zeit sind totkomprimierte Musikstücke (Loudness War). Diese Komprimierung des Audiosignals führt zwar zu einer konstanteren „Hörbarkeit“ der Musik, hat aber auch einen hohen Verlust an Dynamik zur Folge. Es kommt vor, dass die oberen Bänder dadurch beschnitten werden. Im Bild unten sind im Spektogramm die abgeschnittenen Linien mit einem hohen Rot-Anteil gut zu erkennen. Links schießt in der Zeile „Limited / Apod.“ der Apodisierungszähler als Indikator für ein schlechtes Mixing auf über 8.000 nach oben.
PCM 44,1kHz mit abgeschnittenen Spektrum bei 22,05kHz und hohen Apodisierungswerten
So wie es sein sollte
Hier ist ein Titel in 44,1kHz mit einer sehr schönen Dynamik. Das Frequenzspektrum wird bis zur Nyquist-Frequenz von 22,05kHz voll ausgeschöpft.
PCM 44,1kHz mit Ausschöpfung der Nyquist-Frequenz
Oben im Beitragsbild ist echtes 96kHz HiRes zu sehen. Unten im Bild auch. Die Bandbreite von 48kHz wird voll ausgeschöpft.
PCM 96kHz mit Ausschöpfung der Nyquist-Frequenz
Zusammenfassung
Die Idee des HQPlayers ist die begrenzte Rechenleistung eines DACs durch einen Audio PC zu ersetzen. Der Audio PC kann hochwertigere Modulatoren und Filter verarbeiten. Der fis Audio PC bietet dafür die notwendige Rechenleistung und ist trotzdem lautlos. Der DAC soll dabei im NOS (Non Oversampling) mit geringer Rechenlast in seinem Sweet Spot betrieben werden.
Mit effizienteren Algorithmen und verbesserten Filtern und Modulatoren in der 5. HQPlayer Generation konnte die Soundqualität (SQ) erheblich gesteigert werden. Der neue Modulator „ASDM7EC-super“ setzt einen neuen Meilenstein für DSD. Wer Probleme mit der Rechenlast hat verwendet die Light-Variante, die ebenfalls sehr gut ist. Den apodisierenden Filter „sinc-MGa“ für Quellmaterial PCM bis 48kHz und den Filter „poly-sinc- gauss-halfband“ für edles HiRes-Material kann ich sehr empfehlen.
Die integrierte Spektralanalyse ermöglicht ohne Aufwand Probleme bei den Musikdateien festzustellen. Mogelpackungen und Loudness War werden schonungslos aufgedeckt. Im Bereich der Red Book Formate (CD 44.1kHz) ist die Gefahr von schlechten Analog-Digital-Konvertierungen (ADC) besonders hoch. Hier empfehle ich apodisierende Filter, womit sich solche Musikproduktionen noch gut anhören.
Vielleicht hast du dich schon gefragt, warum wir keine AMD Prozessoren anbieten? Tatsächlich hat sich in letzter Zeit einiges getan und die technischen Daten der Ryzen-7000-Prozessoren waren vielversprechend. Allerdings sind die veröffentlichten Tests aus der Gaming Szene nur bedingt vergleichbar, weil zum Beispiel das Zusammenspiel der CPU mit der Grafikkarte bei einem Audio PC natürlich nicht relevant ist.
Außerdem kommt es bei einem Computer auf das Zielbild an. Für uns waren eine hohe Taktfrequenz und geringste Latenzen immer sehr wichtig. In beiden Bereichen schwächelte bisher AMD. Gleich als nächstes kommt die Effizienz, weil wir eine passive Kühlung verwenden. Ein hoher L3-Cache, welcher als schneller Pufferspeicher für die CPU dient, ist auch willkommen.
Intel und AMD
Intel und AMD haben ihren Hauptsitz in Santa Clara, Kalifornien, USA. Im Jahr 2021 betrug der Umsatz von Intel etwa 77,9 Milliarden US-Dollar und die Anzahl der Mitarbeiter lag bei rund 114.600. Im Vergleich dazu betrug der Umsatz von AMD im Jahr 2021 etwa 13,3 Milliarden US-Dollar und die Anzahl der Mitarbeiter lag bei rund 13.000. Quelle: ChatGPT.
Vergleich mit Intels i9-13900K(F) / i7-13700K(F) vs. AMDs 7950X3D / 7800X3D
In der Tabelle unten werden in den oberen beiden Zeilen die jeweiligen Flaggschiff CPUs verglichen. Bei Intel gibt es eine CPU mit aktivierten oder deaktivierten Grafikprozessor (GPU). Ohne GPU wird mit dem Kürzel „F“ gekennzeichnet. Bei AMD ist immer eine GPU vorhanden. Bei Intel gibt es die Besonderheit der hocheffizienten, aber eher leistungsschwachen Effizienz-Kerne (E-Cores), wie man sie bisher von Atom kannte. Die Hauptlast tragen leistungsstarke Performance-Kerne (P-Cores). Bei AMD gibt es diese Unterscheidung nicht. Beide können bis zu 32 Threads gleichzeitig ausführen.
Sowohl der Basistakt, als auch der Maximaltakt ist bei AMD höher. Die Fertigungstechnik ist bei AMD mit 5 nm deutlich moderner, als bei Intel mit dem sogenannten Intel-7, welches 10 nm entspricht. Die Sockelgröße (LGA) ist bei beiden nahezu gleich.
Richtig interessant wird es beim L3-Cache, welcher bei AMD mit der X3D Technologie deutlich höher ausfällt. Freilich wird bei Anwendungen mit hoher Last (Gaming) die Hälfte der Cores abgeschaltet und nur noch die Cores mit dem hohen L3-Cache (96 MB) betrieben. Besondere Aufmerksamkeit erfuhr deshalb in Gaming Kreisen die AMD CPU 7800X3D, welche sowieso nur 8 Cores mit X3D Cache hat. Ähnlich konfigurieren wir die Intel CPU, bei der wir die 16 E-Cores zum großen Teil oder ganz deaktivieren, weil es die Latenzen und die Energieeffizienz verbessert.
Als Zwischenergebnis lässt sich festhalten, dass die technischen Daten für die Prozessoren von AMD gegenüber Intel besser sind.
Ausgewählte Testergebnisse
Wie schon am Anfang geschrieben sind die typischen Tests für Gaming nur bedingt aussagekräftig. Weder betreiben wir im fis Audio PC die Cores im höchstmöglichen Takt, noch interessieren uns die Auflösungen von Grafikkarten. Trotzdem lassen einige Tests Rückschlüsse für audiophile Anwendungen zu.
Bei einem Testszenario außerhalb des Gamings mit dem Programm AutoCAD wird die CPU nicht bis zum Anschlag gefahren und ist daher mit unserem Anwendungsfalls noch am ehesten vergleichbar. Da liegt AMD7800X3D unangefochten an der Spitze. AMD7950X3D kommt an die dritte Stelle. Dagegen werden Intelsi7-13700K und i9-13900K klar auf die letzten Plätze verwiesen.
Ein Schönheitsfehler liegt in dieser Betrachtung: Den Intel i9-13900K betreiben wir im fis Audio PC nicht mit 140W, sondern mit weniger als die Hälfte. Die Long Duration Power haben wir im BIOS sogar auf 75W begrenzt. ComputerBase hat im Test die Energieeffizienz sehr gut ausgearbeitet. Der i9-12900K wird als Referenz bei 241W mit 100% Leistung verwendet. Die ungefähr gleiche Leistung mit 96% kann mit dem i9-13900K mit nur 65 W Stromverbrauch erreicht werden.
Rechenleistung
Da der fis Audio PC DSD1024 abspielen können soll, ist eine hohe Rechenleistung unbedingt erforderlich. Igor’s LAB hat dafür auch passende Testprogramme. Zum Beispiel passt das Programm Convolution als Benchmark ganz gut. Als Produkt zweier Funktionen (Konvolution, Faltung) wird eine neue dritte Funktion berechnet. Die Faltung ist ein integraler Bestandteil des HQPlayers.
Da schneidet AMD7800X3D auf dem vorletzten Platz nicht gut ab. AMD7950X3D kommt aber an die zweite Stelle. Intelsi7-13700K liegt im Mittelfeld und i9-13900K kommt auf den dritten Platz.
Beim Programm Poisson-Gleichung, welche elliptische, partielle Differentialgleichung zweiter Ordnung berechnet, schieben sich die Intel Cores i9-13900K und i7-13700K souverän an die Spitze.
Bei der Rechenleistung für mathematische Modelle kann allenfalls das Spitzenmodell AMD7950X3D mithalten. Der AMD7800X3D enttäuscht total. Scheinbar spielt der deutlich höhere L3-Cache keine Rolle. Mit den Intel Cores i7-13700K und i9-13900K liegt man immer richtig.
Überhitzte Ryzen-7000-Prozessoren und hohe Lastspitzen
Die Hammermeldung der letzten Tage waren zunehmende User Berichte über zerstörte AMD Ryzen-7000-Prozessoren. PCHG schreibt dazu, dass mit den sogenannten Extended Profiles for Overclocking (EXPO) – AMDs Gegenstück zu Intels Extreme Memory Profiles (XMP) zu hohe Spannungen an den Prozessor gegeben werden. Hat ein RAM-Kit ein entsprechendes Profil hinterlegt, lassen sich die Taktfrequenzen und Timings automatisiert ins BIOS laden. Wir laden bei Intels Prozessoren immer das XMP-Profil. Mittlerweile liegen von den Motherboard-Herstellern BIOS-Updates für AMD Prozessoren vor, welche die positiven Spannungs-Offsets unterbinden. Das hat natürlich Auswirkungen auf den Arbeitsspeicher, weil er nicht in den von den Herstellern vorgesehenen Overclocking (OC) Parametern betrieben werden kann.
Beim Ryzen 9 7950X3D gibt es während des Leerlaufs einen hohen Spitzenwert von bis zu 130W, was eigentlich ungerechtfertigt ist, da die höchste CPU-Last nur 3,53% beträgt. Auch mit aktivierter Kurvenoptimierung und einer Einstellung von -15 bleibt der Leerlauf-Spitzenwert bei 125W, also passiert hier etwas, das so nicht passieren sollte.
Hohe Lastspitzen in der genannten Größenordnung wären für unsere linearen Netzteile ein Problem und können zur Abschaltung des fis Audio PCs führen. Deshalb begrenzen wir im BIOS immer die Leistungsaufnahme.
Zusammenfassung
Für den fis Audio PC sind eine hohe Taktfrequenz und geringste Latenzen immer sehr wichtig. In beiden Bereichen schwächelte bisher AMD. Rein von den technischen Daten sind die Ryzen-7000-Prozessoren mit X3D der 13. Intel Core Generation mittlerweile überlegen.
Die Energieeffizienz des AMD7800X3D hat in den gezeigten Tests begeistert. Nur fällt die Rechenleistung bei mathematisch orientierten Anwendungen stark ab. Hinzu kommen dann noch Probleme bei Überhitzungen der Ryzen-7000-Prozessoren, wenn das EXPO Profil für den Arbeitsspeicher geladen wird. Das sind die Profile der RAM-Hersteller, die bedenkenlos funktionieren sollten. Außerdem verwundert, warum die AMD CPUs bei zu hoher Hitze nicht die Leistung drosseln, wie es bei Intels Prozessoren der Fall ist.
Ebenso beunruhigend sind die hohen Lastspitzen bei den AMD Ryzen-7000-Prozessoren. Und das sogar im Leerlauf! Für lineare Netzteile können wir das nicht gebrauchen.
Der fis Audio PC wird weiter mit dem Intel Core i9-13900K angeboten. Damit haben wir ein Alleinstellungsmerkmal. Uns ist kein anderer Hersteller von lüfterlosen Audio PCs bekannt, der Intels Flaggschiff CPU verbaut hat. Diese CPU ist optimal für das Upsampling. Siehe auch unseren Newsletter:
Wer einen Computer mit PCIe-Schnittstellen einsetzt, hat viele Möglichkeiten den Klang zu verbessern. Es gibt Hersteller wie zum Beispiel JCAT, die hervorragende USB und NET Cards mit externer Stromversorgung und OCXO Clocks anbieten. Oder nimm Hochgeschwindigkeitsnetzwerkarten mit Glasfaser wie zum Beispiel Solarflare (AMD-XILINX) von der X2-Serie für die perfekte galvanische Trennung und niedrigstem Jitter. Damit werden die USB-und LAN Schnittstellen auf dem Motherboard umgangen, die nicht für den audiophilen Betrieb ausgelegt sind. Freilich müssen die PCIe-Karten perfekt montiert und gekühlt werden, damit sie ihre Vorteile ausspielen können.
Bei Taiko Audio herrschte dieser Tage helle Aufregung mit der neuen Taiko Audio Extreme Network Card. Es war unter anderem die Halterung ungünstig ausgelegt, welche bei manchen eine Montage nicht ermöglichte oder die Verbindung nicht zustande kam. Siehe Announcement regarding the „bracket issue“. Bei Ersatzlieferungen kam es zu verbogenen Halterungen. Zusätzlich stellte sich heraus, dass die Karte durch einen Firmware-Fehler zu heiß lief und es deshalb nach Minuten oder nach Stunden zu Verbindungsabbrüchen kam.
Bei diesem Newsletter geht es darum, auf mögliche Installations-Probleme und Hitzeentwicklungen bei PCIe-Karten hinzuweisen und Lösungen zur Verminderung dieser Risiken aufzuzeigen. Taiko Audio hat sehr vorbildlich auf die Mängel reagiert und für alles eine kulante Lösung gefunden. Folgend zeigen wir unsere Lösungen auf. Vorab kommen einige Basics.
PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)
PCI Express („Peripheral Component Interconnect Express“, abgekürzt PCIe oder PCI-E) ist ein Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz des Motherboards oder idealerweise direkt mit der CPU. Der Standard wurde 2003 eingeführt. Nach ca. 2010 wurden vielfach keine anderen Steckplätze mehr verbaut und die Vorgänger PCI(-X) und AGP schließlich vollständig abgelöst. Die Bandbreite wird stetig weiter entwickelt und das Angebot an PCIe-Karten ist sehr vielfältig.
PCI-Express-Bandbreiten
Verbreitet ist aktuell der PCIe 4.0 – Standard. Wenn alle 16 Lanes angesprochen werden ist eine maximal mögliche Bandbreite von 32 GB/s möglich. Mit PCIe 5.0 wird die Bandbreite verdoppelt.
Übersicht der Bandbreiten
PCIe-Standard
Bandbreite PCIe x1
Bandbreite PCIe x4
Bandbreite PCIe x8
Bandbreite PCIe x16
PCIe 2.0
0,5 GB/s
2,0 GB/s
4,0 GB/s
8,0 GB/s
PCIe 3.0
1,0 GB/s
4,0 GB/s
8,0 GB/s
16,0 GB/s
PCIe 4.0
2,0 GB/s
8,0 GB/s
16,0 GB/s
32,0 GB/s
PCIe 5.0
4,0 GB/s
16,0 GB/s
32,0 GB/s
64,0 GB/s
Ein Beispiel für Oversampling auf das 16fache einer CD mit hoher Bittiefe:
705.600 x 32 Bit x 2 (Stereo) = 45.158.400 Bits = 45,16 Mbit/s
Daraus folgt, dass die Bandbreiten selbst älterer PCIe-Generationen für Audio völlig ausreichend sind.
PCI-Express-Lanes
Jede Lane besteht aus je einem getrennten Sende- und Empfangskanal, die ihrerseits aus einem differentiellen Adernpaar bestehen. Benötigt ein Endgerät mehr als die 1 GB/s (PCIe 3.0) oder 2 GB/s (PCIe 4.0) einer einzelnen Lane, sieht der PCI-Express-Standard die Bündelung mehrerer Lanes innerhalb eines PCI-E-Links vor. Die volle Bandbreite wird mit dem ×16-Slot erreicht. Darunter gibt es ×8, was für Grafikkarten ausreicht und das vor allem für PCI-Express-SSDs interessante ×4-Format, seltener ×2-Verbindungen oder natürlich ×1-Links mit nur einer Lane.
Wie oben bereits begründet ist die Bandbreite für Audio kein Thema. Aber ein paralleler Zugriff ist für die Reduzierung von Latenzen wichtig. Unter diesem Gesichtspunkt macht es durchaus Sinn eine PCIe-Karte mit möglichst vielen Lanes auszuwählen. Dazu muss natürlich auch der verfügbare PCI-Express-Steckplatz auf dem Motherboard passen, die es in PCIe ×4, PCIe ×8 oder PCIe ×16 gibt.
PCI-Express Anbindung über die CPU oder über den Chipsatz
Die PCIe-Karten werden entweder über den Chipsatz des Motherboards oder direkt mit der CPU verbunden. Im Bild unten ist ein Block Diagramm des Intel Z790 Chipsatzes zu sehen. Oben sind die Lanes für den direkten Anschluss an die CPU zu sehen, während darunter auch Lanes an den Chipset vorgesehen sind. Der Chipset wiederum ist mit der CPU verbunden. Wer niedrigste Latenzen möchte ist gut beraten, eine PCIe-Karte direkt mit der CPU zu verbinden. Der Umweg über den Chipsatz wird so vermieden. Wer mit einer USB oder Ethernet PCIe-Karte liebäugelt sollte nicht am Motherboard sparen. Bei hochwertigen Motherboards gibt der Hersteller meistens an, welche PCIe-Slots direkt mit der CPU verbunden sind.
Grundsätzlich sollen die PCIe-Karten direkt auf dem Steckplatz des Motherboards sitzen und nicht über ein Riser Kabel verbunden sein. Denn das beste Kabel ist kein Kabel und Riser Kabel sind störungsanfällig.
Wie eingangs erwähnt können die „rustikalen“ Steckplätze für Probleme sorgen. Bessere Motherboards, die wir verwenden, haben einen verstärkten Slot.
Auch die Halterungen der PCIe-Karten sind generell ziemlich vorsintflutlich gestaltet. Seit Jahrzehnten leider unverändert als Low Profile Slot-Blech (Low Profile Bracket) oder High Profile Slot-Blech (High Profile Bracket). Gängige Maßangaben:
High Profile Bracket: 4.725″ (120mm)
Low Profile Bracket: 3.118″ (79,2mm – für den fis Audio PC geeignet)
Das Material besteht meist aus Blech, Alu oder Kupfer und lässt sich leicht verbiegen. Die Brackets sind oben um 90° geknickt und haben ein Loch für die Verschraubung. Aufgrund der unpräzisen Verarbeitung ist die Passgenauigkeit meist eine Zumutung. Probleme bei der Befestigung treten oft horizontal auf. Die PCIe-Karte sitzt zum Beispiel schräg im Steckplatz und die Pins haben nicht alle Kontakt.
Unsere Lösungen
Einwandfreie Steckverbindungen und passive Kühlungslösungen sind für uns sehr wichtig. Weil auch unsere Kunden schon Probleme mit den PCIe-Anschlüssen hatten, bieten wir ab sofort wieder unsere fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassisin einer verbesserten Ausführung an.
fis Audio PC Alu Rückblende
Die Rückplatte von HDPLEX wird durch unsere 4mm starke fis Audio PC Alu Rückblende Eloxiert / Schwarz, erstellt mit CNC Fräsmaschinen aus deutscher Fertigung, ersetzt. Die maximal drei Low Profile PCIe-Karten werden ohne direkte Verschraubung mit einer Klemme von oben fixiert. Durch die präzise Fertigungstechnik verklemmt sich keine Karte mehr. Alle Pins werden dadurch in die korrekte Position gebracht und arretiert.
Da wir Zwischenstecker aufgrund von Übergangswiderständen vermeiden, werden die DC Kabel für die Stromversorgung direkt durchgeführt und mit einer zusätzlichen Platte festgeklemmt.
Passives Kühlungskit für XILINX Solarflare X2 Series & 8000 Series Ethernet Adapters
Speziell für unsere Solarflare NICs haben wir ein passives Kühlungkit entworfen. Das passive Kühlungskit sorgt dafür, dass die XILINX Solarflare X2 Series & 8000 Series Ethernet Adapters mit der optimalen Betriebstemperatur arbeiten können. Dies ermöglicht geringstmögliche Latenzen ohne Chipdrosselung und fördert eine lange Lebensdauer.
fis Audio PC Acrylglas
Die 4 Belüftungslöcher des fis Audio PC Acrylglasermöglichen eine verbesserte passive Kühlung im Vergleich zur Standardabdeckung des HDPLEX Gen H5 Fanless Chassis. Der Temperaturunterschied ohne Deckel und mit Acrylglasdeckel liegt bei unseren Tests bei lediglich 2-3°C (in Abhängigkeit des Betriebs und der installierten Komponenten). Zwei der vier Lüftungslöcher befinden sich direkt über den PCIe-Karten.
Zusammenfassung
PCIe-Karten sind eine schöne Sache und ermöglichen eine flexible Aufrüstung deines Audio PCs. Wer eine Solarflare Lichtwellenleiterkarte (LWL) mit geringsten Latenzen im Einsatz hat, möchte die Rauschfreiheit und schnellen Reaktionszeiten nicht mehr missen.
Die Schnittstellen sind standardisiert, so dass es kaum Kompatilitätsprobleme gibt und sie werden stetig weiter entwickelt. Leider ist die Mechanik mit den Slots und Brackets seit zwei Jahrzehnten unverändert und sorgt aufgrund ihrer mangelhaften Konstruktion oft für Verbindungsprobleme.
Mit unserer fis Audio PC Alu Rückblende für HDPLEX H5 Chassis erreichst du eine wackelfreie Verbindung zum PCIe-Slot des Motherboards. Achte darauf, dass die Karte im Steckplatz fest einrastet und sowohl horizontal, als auch vertikal gerade drinsteckt.
Eine mangelhafte Kühlung der Chips kann zur Drosselung bis zur Abschaltung führen.
Auch wenn ich Windows als aufgeblähtes Betriebssystem für Audio nicht gerade wertschätze, führt manchmal kein Weg daran vorbei. Zumindest dann, wenn bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel Acourate für die Raumakustikmessungen, nur unter Windows zur Verfügung stehen.
Und ich gestehe, dass ich mich an Windows über mehrere Jahrzehnte gewöhnt habe. Ich kann Windows deutlich besser einrichten und administrieren, als macOS oder Linux. Autostart und automatische Anmeldung einrichten? Unnütze Prozesse in der Registry dauerhaft abschalten? Latenzen bei USB- und NET Cards minimieren? Unter Windows habe ich damit keine Probleme.
Bei der Latenzminimierung im Netzwerk unter Windows gibt es noch andere Stellschrauben, welche in diesem Newsletter vorgestellt werden. Wie immer gebe ich meine Tipps ohne Gewähr und zum nachmachen auf eigene Gefahr!
Latenzen
Der fis Audio PC ist sowohl in der Hardware, als auch in der Software auf den latenzminimierten Betrieb ausgerichtet. Latenz bedeutet zeitliche Verzögerung.
Die hier störenden Latenzen liegen im Datenstrom und in der Datenverarbeitung des Audio PCs begründet. Beim Rendern von Audiosignalen (z. B. von Flac in PCM oder DSD) und der Übertragung dieser Daten entstehen Latenzen. Sie ergeben sich aus der von der Soft- und Hardware benötigten Zeit, die Daten zu verarbeiten. Bei der Datenübertragung spielen zudem der Sample-Puffer (engl. Buffer) eine Rolle, die bei Audiokarten üblicherweise im Bereich zwischen 64 und 512 Samples liegen, um ein Abreißen des Datenstroms zu verhindern.
Dabei kann eine hohe Latenz zu Klicks und Knistern führen. Angenommen, das Prüfsummenprotokoll findet keine Übereinstimmung in einem Paket und fordert das Paket erneut an. Aufgrund der langsamen Verarbeitung reicht die Zeit nicht aus. Dann sind diese Informationen unwiderruflich verloren. Das Ergebnis ist ein Knistern oder es kommt bei starken Störungen zu Drop Outs.
Das Transmission Control Protocol (TCP) ist ein Netzwerkprotokoll, das definiert, auf welche Art und Weise Daten zwischen Netzwerkkomponenten ausgetauscht werden sollen. In Windows sind dafür zwei verschiedene Profile hinterlegt: Internet TCP-Profil und Datacenter TCP-Profil
Die meisten Einstellungen des Internet TCP-Profils der aktuellen Windows 10/11 Versionen wurden zu Zeiten des Servers 2012 definiert. Gemäss den damals üblichen Internetanschlusseigenschaften. Wir schreiben jedoch das Jahr 2023 und viele der Internetanschlüsse von heute ähneln sich in ihren Eigenschaften eher dem Datacenter Datenverkehr.
Es gibt dazu auch eine interessante Schlussfolgerung von Dan Cuomo, einem der Netzwerk-Chefentwickler bei Microsoft:
Das Datacenter TCP-Profil ist für LAN-Umgebungen mit niedriger Latenzzeit konzipiert, das Internet TCP-Profil für WAN-Umgebungen mit höherer Latenzzeit.
Dreimal dürft ihr raten, welches Profil als Standard bei Windows 10/11 hinterlegt ist? Natürlich das langsamere Internet TCP-Profil. Auf das schnellere Datacenter TCP-Profil zu gehen ist nicht so einfach. Weil das Betriebssystem es schlicht und einfach nicht vorsieht. Jedenfalls nicht für den Normalanwender.
Die Einstufung des Datenverkehrs auf dem eigenen Rechner kannst du mit dem folgenden Power-Shell Befehl abfragen:
Get-NetTCPConnection
In der Spalte „AppliedSetting“ ist die Datenverkehr-Kategorie zu finden.
Und hier sieht man, dass sich einige Einstellungen zwischen dem „Internet“ und dem „Datacenter“ Profil, sehr deutlich unterscheiden, vor allem was „DelayedAckTimeout(ms)“ angeht. Diese Einstellung ist mitunter sehr Performancerelevant, daher wäre es mir schon recht, dass Windows den Datenverkehr auch anständig kategorisiert.
Mit der rechten Maustaste wird das Kontextmenü aufgerufen und mit „Link speichern unter“ die Datei auf die Festplatte geladen. Mit einem Texteditor löscht man dann die nicht benötigten Kopf- und Fußzeilen (HTML). Alternativ kopierst du dir den Code einfach raus und setzt den Code in einen Texteditor ein. Das speicherst du als Text-Datei ab und benennst hinterher die Endung „txt“ in „ps1“ um.
Das Ausführen des Scripts setzt Administratorenrechte auf Windows voraus. Powershell muss entsprechend mit Administratorenrechten gestartet werden. Wer sich mit Windows nicht gut auskennt, für den ist das nichts!
Im Code ist gut zu erkennen, was das Script macht. Als erstes wird ein Backup unter „C:\BACKUP“ angelegt. Das ist eine sehr gute Sache, damit man alles rückgängig machen kann. Es werden folgend einige Optimierungen durchgeführt, die man teils auch im Netzwerkadapter findet:
DISABLE RECEIVE SEGMENT COALESCING ON WINDOWS TCP-STACK
Datacenter TCP profile aktivieren
DISABLE RSS ON ALL NIC’s
DISABLE RSC-IPv4 FOR ALL NIC’s
DISABLE RSC-IPv6 FOR ALL NIC’s
DISABLE FLOW CONTROL ON ALL NIC’s
DISABLE INTERRUPT MODERATION ON ALL NIC’s
DISABLE ENERGY-EFFICIENT-ETHERNET ON ALL NIC’s
OPTIMIZE RECEIVE-BUFFERS ON ALL NIC’s
OPTIMIZE TRANSMIT-BUFFERS ON ALL NIC’s
OPTIMIZE TCPACKFREQUENCY
OPTIMIZE TCPDELAY
Wer etwas nicht verändern lassen möchte löscht einfach den betreffenden Eintrag im Script. Ich habe zum Beispiel „DISABLE FLOW CONTROL ON ALL NIC’s“ aus dem Script entfernt, da der HQPlayer das benötigt. „DISABLE RSS ON ALL NIC’s“ habe ich ebenfalls aus dem Script entfernt, da das Solarflare X2522 NIC mit der Verteilung des Netzwerkdatenverkehrs über alle CPU Kerne am besten funktioniert.
Zusammenfassung
Windows ist ein ziemlich altes und überfrachtetes Betriebssystem und so finden sich immer wieder olle Kammellen, die nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik entsprechen. Wer ein schnelles Netzwerk auf seinem Windows Rechner nutzen möchte, kann dieses kostenlose Script ausführen. Du solltest dich aber gut in Windows auskennen.
Ich habe das Script durchlaufen lassen und es lief reibungslos. Gefühlt laden die Album Cover von Roon schneller. Die Ping Zeiten haben sich nachweislich verbessert. Klanglich meine ich auch eine Verbesserung festgestellt zu haben. Aber das kann natürlich Einbildung sein.
Lass dich beim nächsten Newsletter automatisch benachrichtigen:
konntest du lesen, welche Möglichkeiten in der digitalen Raum- und Lautsprecherkorrektur liegen. Und mit welchem Equipment du wie richtig misst. In diesem Newsletter erhältst du eine konkrete Anleitung für die Nutzung von Acourate bei der Erstellung eines Faltungsfilters. Die gezeigte Vorgehensweise kann von anderen Methoden abweichen und ist ohne Gewähr. Und natürlich kannst du andere Raumkorrekturprogramme verwenden, die gegebenenfalls den hier gezeigten Programmumfang nicht abdecken und anders zu bedienen sind.
Zur Einordnung:
Faltungsfilter sind kein Allheilmittel. Am Anfang sollen immer eine möglichst symmetrische Aufstellung und Maßnahmen zur Verbesserung der Akustik stehen.
Messungen helfen dir dabei und bilden auch die Grundlage der digitalen Raum- und Lautsprecherkorrektur.
Korrigiert wird nicht nur der Frequenzgang, der sonst durch den Raum verfälscht wird, sondern auch die Sprungantworten (Timing) der Lautsprecher.
Die gezeigten Folien kannst du mit Mausklick im separaten Fenster öffnen und vergrößern.
Parameter in Acourate ändern
Am Anfang meiner Nutzung von Acourate wunderte ich mich, warum verschiedene Filter immer gleich klangen. Was mir keiner sagte ist, dass die Überschreibung von Kurven und Dateien erst administriert werden muss! Gehe dazu in der oberen Taskleiste zu „Edit > Edit Parameters“. Setze einen Haken bei den oberen beiden Feldern und nimm den Haken bei „Confirm curve deletion“ raus.
Projektordner anlegen
Lege einen Projektordner an. Der sollte sich von anderen Messungen später unterscheiden. Also wähle als Ordnernamen zum Beispiel ein Datum und evtl. Besonderheiten deiner Messung.
Pulsdateien laden
Auch das gehört zu den Eigenarten von Acourate: du musst nacheinander die Pulsdateien für den linken und rechten Kanal in das Programm laden. Das sind die aus deiner Messung erstellten Dateien. Denke daran für jeden Kanal einen Platz in „Active Curve“ zuzuordnen. Maximal sind 6 Plätze möglich.
Makros für die Faltungsfiltererstellung
Gehe zu „Room > Macros“ und du erhältst eine Übersicht der verfügbaren Makros. Diese Makros erleichtern den Workflow, weil einige Tätigkeiten automatisiert ablaufen. Das erste „Room Makro 0: Prefilter Definition“ ist für Spezialfälle und kannst du vorerst ignorieren.
Room > Macro 1: Magnitude Preparation
Wähle „Room Macro 1: Magnitude Preparation“ aus. Damit glättest du deine Kurven. Die Vorbelegung mit „Psychoacoustic“ berücksichtigt, dass wir in der Natur keine linearen Frequenzgänge hören. So bleibt nachher auch die Zielkurve etwas unruhig und unterstützt damit das natürliche Hören.
Unten im Bild lässt sich gut die Raummode um die 60Hz erkennen. Solche Moden lassen sich aufgrund der Wellenlänge
343 m/sec : 60 Hz = rund 6 m (5,72 m) Wellenlänge
schwer mit raumakustischen Elementen bekämpfen und eignen sich daher besonders gut für eine digitale Korrektur.
Room > Macro 2: Target Curve Design
Harman-Zielkurve
Hier kommen wir zum wichtigsten Bestandteil der Faltungsfilter, nämlich dem Zielkurvendesign. Es lohnt sich über die Wahrnehmungals Zuhörer im Konzertsaal nachzudenken. Wenn unsere Heimstereoanlagen Klänge in „hoher Wiedergabetreue“ reproduzieren sollen, dann soll es möglichst dem Erleben als Publikumsmitglied entsprechen. Akustische Musik rollt natürlich von den Höhen ab. Dies ist möglicherweise der Grund, warum die Forschung zu „Zielkurven“ oder „Hauskurven“, die bei der Raumkorrektur verwendet werden, dazu neigt, Frequenzen von 10-20 kHz abzurollen. Ein Beispiel ist die „Harman-Zielkurve“ (wie in diesem Papier von 2015 beschrieben):
Diese Daten wurden empirisch erstellt, indem es den Probanden ermöglichte, die Tonsteuerung zu verwenden, um subjektiv bevorzugte Tonkurven zu finden. Beginnend mit einem flach kalibrierten Raum-/Lautsprechersystem. Beachte, wie trainierte Zuhörer einen allmählich absteigendenFrequenzgang und eine geringe Anhebung im Bass bevorzugten. Untrainierte Hörer dagegen wollten viel Bass und leicht ansteigende Höhen. Das erinnert mich an meine Jugend, wo ich mit dem Equalizer gern den „Badewannensound“ einstellte.
Für mich war es eine wichtige Erkenntnis, dass sich ein horizontaler aalglatter Frequenzgang nicht gut anhört! Natürlich kannst du deine Zielkurve designen wie du möchtest. Folgend stelle ich das Design nach der Harman-Zielkurve vor.
Zielkurvendesign
Öffne das „Room Macro 2: Target Curve Design“. Du siehst deine geglättete Kurve und darunter eine horizontale Linie mit drei Markern.
Halte den linken Marker mit der Maustaste (links) fest und ziehe den Marker so weit nach oben, bis du die unteren Kurven berührst. Es macht immer Sinn, die Zielkurve so nah wie möglich an den gemessenen Frequenzgang heranzuführen, da sonst zuviel digitaler Overhead verloren geht. Alles was sich unterhalb der Linie befindet, wird im Frequenzgang nicht korrigiert. Der kleine Dip bei ca. 70Hz fällt darunter. Das ist nicht schlimm, da sich Auslöschungen (Dips) schwer digital korrigieren lassen und im Bass ohnehin kein Richtungshören möglich ist.
Wähle als nächstes „LowShelf“ aus. Damit wird ein neuer Marker angezeigt, der dir eine leichte lineare Bassanhebung bis 150Hz ermöglicht. Die im gelben Kästchen stehende Zahl ist die markierte Frequenz bei 150,2Hz und die zweite Zahl zeigt die Anhebung um 2dB an.
Wähle „HF Roll-Off“ aus. Das ermöglicht dir das Abrollen der Höhen, indem du das rote Dreieck nach unten rechts ziehst. Die Zielkurve soll dabei wieder den unteren Rand des Frequenzgangs berühren.
In Acourate gibt es eine nützliche Anzeige unter „Info“, bei der im jeweils ausgewählten Frequenzgangbereich die Auswirkungen der Korrekturen beschrieben werden.
Speichere jetzt deine Zielkurve ab.
Im folgenden Bildschirm siehst du jetzt deine Zielkurve.
Room > Macro 3: Inversion
Aktiviere das „Room Macro 3: Inversion“. Mit diesem Makro wird eine inverse Kurve gebildet. Manche bevorzugen es zum Beispiel nur den Bass zu korrigieren. Dafür kann der korrigierte Frequenzbereich beschnitten werden. Unabhängig vom ausgewählten Frequenzgang wird die Phase (Timing) immer korrigiert.
Wenn das Makro beendet wurde, wird dir der Lautstärkeverlust angezeigt. Mit dieser Korrektur verlierst du also -3,87dB.
Gut zu erkennen ist bei der inversen Kurve, dass der Dip bei ca. 70Hz nicht korrigiert wird (flache Linie).
Room > Macro 4: Filter Generation
Die Filter Erstellung ist der schwierigste Teil und durchläuft einige Iterationen. Selten passt es auf Anhieb. Du bewegst dich zwischen der Filter Generierung und dem Test hin und her.
Parameter
Gehe zu „Room Macro 4: Filter Generation“ und ändere als erstes einige Parameter. Für den HQPlayer wählst du die höchste Samplerate aus, für Roon würdest du alle Samplerates markieren. Das Output Format ist je nach genutztem Player auszuwählen. Ich empfehle auch den Subsonic Filter zu aktivieren. Sonst pumpt gegebenenfalls die Membran des Lautsprechers im nicht hörbaren Bereich.
Erster Durchlauf
Wenn das Makro beendet wurde, wird dir der Lautstärkeverlust angezeigt. Mit dieser Korrektur verlierst du -3,9dB. Diese Information ist nützlich, damit du beim Hörvergleich mit und ohne Filter die Lautstärke nachregeln kannst.
Room > Macro 5: Test Convolution
Teste den Faltungsfilter mit „Room Macro 5: Test Convolution“. Dieser Bildschirm enthält mehrere Informationen. Es wird dir die Kohärenz (IACC – Interaural Coherence Coefficient) vorher und nachher angezeigt. Ansonsten ist der Bildschirm dreigeteilt. Oben ist der neue Frequenzgang ersichtlich. Wichtiger ist die Anzeige der Gruppenlaufzeit. Wenn sich hier Peaks zeigen, ist die Wahrscheinlichkeit für Vorschwinger (Pre-Ringing) hoch. Und so ist es auch. Im letzten Drittel wird die Sprungantwort angezeigt. Die gewellte Linie vor dem Puls ist das Pre-Ringing.
Vorschwinger hören wir in der Natur nicht, ist aber leider für FIR-Filter immer ein Problem. FIR-Filter korrigieren nicht nur im Frequenzbereich, sondern auch im Zeitbereich. Was hier gewollt ist. Hierfür gibt es Korrekturmöglichkeiten, dazu später mehr.
Room > Macro 6: Interchannel Phase Alignment ICPA
Eine recht neue und meines Wissens einmalige Funktion ist das „Room Macro 6: Interchannel Phase Alignment ICPA“. Üblicherweise erfolgt bei der Raumkorrektur die Messung und die Amplituden- und Phasenkorrektur jedes Stereokanals für sich allein. Es hat sich gezeigt, dass eine zusätzliche Verbesserung möglich ist, wenn im Anschluss beide Kanäle zusammen betrachtet und im Hinblick auf gegenseitige Wechselwirkungen optimiert werden. Dies gilt speziell für den Bereich der modalen Frequenzen bis max. 350 Hz, die sogenannte Schröderfrequenz.
Wirkungsweise des Interchannel Phase Alignment ICPA
Bevor eine digitale Korrektur durchgeführt wird, soll das Wiedergabesystem so symmetrisch aufgestellt werden wie möglich. Wenn kein eigener Hörraum vorhanden ist, sondern zum Beispiel das Wohnzimmer zum Hören genutzt wird, kommst du jedoch schnell an deine Grenzen. Eine nicht-mittige Aufstellung des Stereo-Dreiecks im Raum, L-förmiger Raum, unsymmetrische Aufstellungen von Möbeln und unsymmetrische Anordnungen von Türen und Fenstern sind oft die Regel.
Wenn es aufgrund der Unsymmetrie zu Dips (Auslöschungen) im Bass kommt, wird oft versucht durch eine Bassüberhöhung entgegenzusteuern. Dadurch muss der Basslautsprecher mehr arbeiten. Dabei wird auch die Energie des indirekten, aus dem Raum reflektierten Schalls auf unerwünschte Weise zu einer überhöhten Basslastigkeit hin verändert.
Acourate (V2) bietet eine zusätzliche Möglichkeit mit passenden Filtern das Hörergebnis zu verbessern. Diese Filter beeinflussen ausschliesslich den Phasengang über das Frequenzband, nicht jedoch den Amplitudenfrequenzgang. Die Verstärker müssen also weder mehr, noch weniger leisten. Auch der indirekte Schallanteil bleibt unverändert.
Durchführung des Interchannel Phase Alignment ICPA
Das Diagramm enthält zusätzlich zu den Gruppenlaufzeiten drei Linien als Indikator für die Qualität (Q )der einzelnen Peaks. Die Linien mit Q1 und Q60 kennzeichnen insgesamt den zulässigen Bereich für die Auswahl eines Peaks, allerdings sollten Q-Werte >40 eher vermieden bzw. ignoriert werden.
Es gibt in Abhängigkeit der Q-Werte der Peaks zwei grundlegende Strategien. Bei kleinen Q-Werten unterhalb Q10 (orange Linie) wird der Peak durch ein Filter in demselben Kanal kompensiert. Bei Werten >Q10 und <Q60 erfolgt ein Filter auf dem jeweils anderen Kanal.
Im Bild ist ein Peak innerhalb Q10 zu erkennen. Finde als erstes heraus, welcher Kanal es ist. In der unteren Leiste sind die Kurvenbezeichnungen mit der jeweiligen Linienfarbe enthalten. „ePhaseL“ steht für den linken Kanal, „ePhaseR“ entsprechend für den rechten Kanal. Ist der richtige Kanal aktiviert (1), markiere den Peak in der Mitte mit der linken Maustaste (2). Eine feine blaue Linie ist zu sehen. Diese Frequenz wollen wir haben (3). Es legt sich ein neuer Peak über den vorhanden Peak. Diese Peaks sollen übereinstimmen. Falls nötig kannst Du den Peak vergrößern und eine Feinjustierung vornehmen (4).
Für eine bessere Übersicht deaktiviere „ePhaseL“ und „ePhaseR“ (1). Simuliere die Korrektur (2). Wenn anschließend der Peak weg ist, hat es funktioniert (3).
Speichere das Resultat ab. Anschließend ist die Korrektur im Abschnitt für den linken Kanal zu sehen.
Room > Macro 4: Filter Generation
Nun folgt der zweite Durchlauf der Filtererstellung. Wie wir beim ersten Durchlauf gesehen haben, ist ein Pre-Ringing im rechten Kanal vorhanden. Den Kanal erkennst du anhand der Legende rechts mit den verschiedenen Farben. „vecinL“ steht für den linken Kanal und „vecinR“ für den rechten Kanal. Je nach Anzahl der Peaks trägst du die Pre-Ringing Kompensation ein, hier die „1“. Der „ICPA“ ist bereits automatisch aktiviert.
Das sieht schon sehr ordentlich aus. Das Pre-Ringing ist durch die Kompensation definitiv weg.
Allerdings lohnt es sich erfahrungsgemäß, sich die Sprungantwort genauer anzusehen. Markiere dafür den interessanten Bereich und vergrößere diesen.
Leider laufen die Sprungantworten direkt nach dem Puls noch etwas auseinander. Dafür sieht es danach bereits hervorragend aus, welches dem „ICPA“ geschuldet ist.
Über weitere Iterationen habe ich die Fensterung unter „Excessphase window“ drastisch erhöht. Je höher die Werte sind, desto genauer wird korrigiert. Leider bringt das oft weitere und andere Vorschwinger mit sich, die ich entsprechend korrigiert habe. Jetzt ist die Sprungantwort auch in den ersten Millisekunden optimal.
Die ideale Sprungantwort
Die ideale Sprungantwort ist die rote Kurve. Das ist mit einer passiven Weiche bei Filtern höherer Ordnung eher selten möglich. Auch nicht für aktive Weichen mit analogen Bauelementen bzw. mit IIR-Filtern. Die übliche Sprungantwort ist die grüne Kurve. Also der Hochtöner kommt zuerst, dann gefolgt von den Mittel-/Tieftönern.
Manche Lautsprecherhersteller versuchen den Hochtöner zeitlich nach hinten zu verschieben. Beim Lautsprecher Sonus Faber Amati Futura ist zum Beispiel die Schallwand leicht nach hinten geneigt. Trotzdem ist die Sprungantwort nicht ideal. Der Hochtöner kommt zuerst (negative Polarität) und es folgen die Mittel-/Tieftöner.
Die Lautsprecherhersteller Wilson Audio oder Blumenhofer Acoustics machen es zum Beispiel per mechanischem Versatz. In der Regel kommt dabei nie die rote Kurve heraus. Das Verschieben ändert auch den Frequenzgang. Eine gute Verschiebung in der Sprungantwort bedeutet also nicht unbedingt einen guten Frequenzgang.
Zusammenfassung
Die Filtererstellung ist herausfordernd, keine Frage! Aber du kannst es lernen. Wenn du Acourate verwendest denke bitte an die Parameteränderungen, welche ein Überschreiben deiner Ergebnisse erlauben.
Verwende eine psychoakustische Glättung deines Frequenzgangs, weil es das natürliche Hören unterstützt. Das Zielkurvendesign ist anspruchsvoll. Selten wird dir eine absolut lineare Korrektur gefallen, eher so etwas wie eine Harman Zielkurve.
Bei der Filterstellung achtest du besonders auf das Pre-Ringing. Das kannst du kompensieren. Nutze auch die neue Funktion des Interchannel Phase Alignment ICPA. Damit erreichst du insbesondere bei unsymmetrischen Räumen und Aufstellungen eine hervorragende Sprungantwort. Die Sprungantwort nähert sich dem theoretischen Ideal und bleibt für beide Lautsprecher über die Zeit kohärent.
Die Filter bindest du in den Player deiner Wahl ein, zum Beispiel in Roon wie oben im ersten Bild zu sehen.
schrieb ich einiges zur Raumakustik. Es gibt Kalkulationsmodelle ohne Messungen, wie zum Beispiel der Hunecke Lautsprecher-Rechner oder für Linn Geräte die Linn Space Optimisation zur Verbesserung der Raumakustik. Diese Methoden halte ich aber für sehr ungenau. Besser ist es den Raum selbst auszumessen. Das geht einfacher als du vielleicht denkst. Und es ist sogar relativ kostengünstig, weil du einfache Studiogeräte verwenden kannst.
Aufgrund zahlreicher Nachfragen veröffentliche ich hier eine unverbindliche Anleitung zum Messequipment und zur Bedienung der Software Acourate. Alles natürlich ohne Gewähr. Das Schöne ist, dass du nicht nur deinen Raum misst, sondern auch deine Lautsprecher. Das setzt natürlich voraus, dass du für die Messung deine Anlage nutzt, was ich sehr empfehle.
Hardware
Die Hardware ist schnell zusammengestellt und beschreibe ich hier beispielhaft. Du kannst natürlich anderes Messequipment verwenden.
kalibriertes Messmikrofon Behringer ECM8000 von Acourate (verwende nur kalibrierte Mikrofone, sonst misst du die Fehler deines Mikros)
beliebiges XLR Male – XLR Female Mikrofonkabel (10m)
beliebiger Mikrofonständer
Unten im Bild sind die Anschlüsse des Steinberg UR12 abgebildet. Das Mikrofonkabel steckst du in die „1 MIC D-PRE“. Der „DIRECT MONITOR“ muss ausgeschaltet sein. Auf der Rückseite kannst du zwar ein 5V Netzteil an „5V DC“ anschließen, aber es ist nicht notwendig. Das Gerät kann den Strom auch vom Audio PC beziehen. Das USB Kabel vom Audio PC musst du an „USB 2.0“ anschließen. Der Verstärker muss beim Messen einen sogenannten LogSweep abspielen und wird daher über Cinch Stecker mit „LINE OUTPUT“ verbunden. Wichtig ist, dass das Mikro mit Strom (48V) versorgt wird. Achte daher darauf, dass der Schieberegler bei „+48V“ auf der Position „ON“ steht.
Von USB Mikrofonen rate ich ab, denn diese haben einen eigenen ADC (Analog-Digital-Converter). Dabei kommen dann zwei unabhängige Clocks für die Wiedergabe und die Aufahme zur Anwendung. Das führt üblicherweise zu suboptimalen Messergebnissen, weil die Pulsantworten Zeitdehnungs-/stauchungseffekte aufweisen. Denn die Synchronität dieser zwei Clocks ist bei einer Puls Messung, welche auch den Zeitbereich berücksichtigt, sehr wichtig. Die erste Clock sitzt im DSP und erzeugt einen LogSweep mit einer genau definierten Samplerate. Z. B. 48.000 Samples pro Sekunde. Die Clock im USB-Mikro geht z. B. geringfügig langsamer und hat im selben Zeitraum 48.001 Samples pro Sekunde. Bei 60 sek Sweep macht das dann bereits 60 Samples Längenunterschied! Dafür gibt es in Raumkorrekturprogrammen so etwas wie eine Clock Drift Correction. Nur muss man diesen Drift erstmal messen und berechnen.
All diese Probleme vermeidet ein analoges Mikro mit Mikrofonvorverstärker wie oben empfohlen. Denn da gibt es nur eine Clock, nämlich die im USB Audio Interface.
Aufstellung des Messequipments
Das USB Audio Interface wird wie oben beschrieben mit dem Verstärker und mit dem Audio PC verbunden. Also steht alles räumlich zusammen. Das Mikro stellst du genau in den Sweet Spot deiner Hörposition auf Ohrhöhe. Deshalb sollte das Mikrofonkabel lang genug sein. Ich bevorzuge die horizontale Ausrichtung des Mikros (0° – Mikro zeigt nach vorn). Die vertikale Ausrichtung (90° – Mikro zeigt nach oben zur Decke) ist eher was für Surround-Messungen. Komme bitte nicht auf die Idee den Mikrofonständer wegzulassen und das Mikro auf die Rücklehne des Sofas zu legen oder ähnliches. Da wird jede Messung zu ungenau.
Software
Ich stelle hier beispielhaft die Software Acourate vor. Diese erfordert als Betriebssystem Windows. Acourate ist zwar nicht sehr benutzerfreundlich, wird aber auch von Profis genutzt. Eine Testversion kannst du dir hier herunterladen. Anleitungenund Tutorials helfen beim Ersteinstieg. Alternativ kannst du Messprogramme wie zum Beispiel REW oder CARMA nutzen.
Projektordner anlegen
Beim ersten Start von Acourate legst du am besten einen Projektordner an. Der sollte sich von anderen Messungen später unterscheiden. Also wähle als Ordnernamen zum Beispiel ein Datum und evtl. Besonderheiten deiner Messung.
Gehe zu LogSweep > Mikrophone Alignment (obere Taskleiste im Programm). Wenn du alles richtig angeschlossen hast, dann sind die Treiber automatisch richtig zugeordnet. Bevor du auf den Button „Start MicAlign“ klickst, drehe den Lautstärkeregler am Verstärker runter. Die Drehregler „INPUT 1 GAIN“ und „OUTPUT GAIN“ am Steinberg UR12 kannst du auf 15 Uhr (Dreiviertel GAIN) stellen. Starte das Mikrophone Alignment und drehe am Verstärker die Lautstärke hoch, bis du ein leises Knistern hörst. Wenn dann der Puls wie unten abgebildet zu sehen ist, bewege solange das Mikro nach rechts oder links, bis die „0“ erscheint und der Puls sich deckungsgleich überlappt.
Nun kommt der spannende Teil. Mit einem LogSweep werden der Raum und die Lautsprecher im Frequenzgang und auch im Timing am Hörplatz gemessen. Im Gegensatz zu anderen Messprogrammen reicht eine Messung. Mit der richtigen Lautstärke wirst du am Anfang experimentieren müssen. Es soll nicht zum Clipping kommen.
Bevor es losgeht musst du die Kalibrierdatei deines Mikros in der richtigen Samplerate und Mikro-Ausrichtung hinterlegen. Sonst misst du die Fehler deines Mikros! Wenn du auf „Recording“ klickst, wird erst links und dann rechts (bei Stereo) der LogSweep abgespielt. Der fängt im Bass an (du wirst die Raummoden hören) und geht bis 24kHz oder höher. Es kann sehr laut werden. Ich mache das per Remote und gehe aus dem Raum. Behalte unbedingt den LogSweep Recorder im Auge. Wird es zu laut klicke auf „Stop“ und regle am Verstärker nach. Das „Output Volume“ im Recorder soll idealerweise auf Maximum stehen.
Wenn der komplette Lauf (ca. 2 min.) durch ist, kommt eine Bestätigung mit Anzeige des IACC. Der eintreffende Schall in den ersten 10ms sollte für eine gute Stereoabbildung möglichst einen Wert über 80% erreichen. Das spricht für eine hohe Kohärenz des Schalls von links und rechts. Bei einem niedrigen Wert wie unten leidet die Stereoabbildung. Die Stimmen kommen zum Beispiel nicht von der Mitte, der Klang klebt an den Lautsprechern und die Bühne ist in der Breite und Tiefe unbefriedigend.
Außerdem kannst du bei dieser Gelegenheit gleich die Polarität prüfen. Wenn die Polaritäten nciht übereinstimmen kann es sein, dass du die Lautsprecher verpolt angeschlossen hast. Das soll öfters vorkommen als man denkt.
Ein wichtiges Messergebnis ist die Nachhallzeit. Gehe zu TD-Functions > Reverberation Time. In Wohnräumen soll die Nachhhallzeit 0,6 sek. nicht überschreiten, sonst wird es schnell Hallig. Unten im Bild ist im Präsenzbereich die Nachhallzeit bei zufriedenstellenden 0,5 bis 0,4 Sekunden. Wenn du hier auf höhere Werte kommst ist das keine Katastrophe. Oft reichen schon Vorhänge, Teppiche oder einfach mehr Polstermöbel, um die Nachhahllzeit nach unten zu drücken. Das ist nicht nur für den Musikgenuss gut, sondern auch für die Sprachverständlichkeit.
Natürlich ist der Frequenzgang auch sehr wichtig. Oben im Bild siehst du den Frequenzgang noch ungeglättet. Damit eine bessere Analyse möglich ist, gehe zu Room > Makro 1 Magnitude Preperation. Übernimm die Voreinstellungen so wie sie sind und du erhältst einen Frequenzgang, wie du ihn aus Testzeitschriften kennst.
Der Frequenzgang mit erhöhtem Bass und abfallenden Hochton erinnert an die Messung von Stereophile, John Atkinson. Nur dass die Raummode bei ca. 60Hz (+15dB) noch ausgeprägter ist.
Acourate ermöglicht über Entfernungsangaben eine Ursachenanalyse bei schlechtem IACC. Wähle dazu im Hauptbildschirm „Time“ aus. Dann muss der interessante Bereich vergrößert werden. Die interessanten Impulsspitzen werden mit linker Maus (Startpunkt des Pulses) und rechter Maus (jeweilige Impulsspitze) markiert und die Entfernungen werden rechts außen angezeigt. Ich habe die Anzeigen entsprechend reinkopiert.
Ursachen können sich an den Wänden, Decken, Böden und irgendwelchen Hindernissen verbergen. Ich arbeite in der Regel mit einem Zollstock. Die Experten kleben eine Schnur an die Box und machen einen Knoten bei den angezeigten Entfernungen.
Die Hindernisse im Beispiel unten treten allein bei der rechten Box (grüne Linie) auf. Bei 60 cm und 79 cm störte ein Wandbrunnen , bei ca. 124 cm ein verglastes Bild. Der Wandbrunnen wurde weggeräumt und das Bild woanders aufgehängt. So einfach kann manchmal die Problemlösung sein.
Es hat eine Weile gedauert, bis durch optimierte Aufstellungen der Lautsprecher, Wandabsorber an der richtigen Stelle und korrigierten Hörabstand der IACC10 auf 96% hochgeschnellt ist. Alles ohne digitale Korrektur und vertretbaren raumakustischen Maßnahmen im Wohnzimmer. Habe bitte Geduld und Ausdauer, es lohnt sich.
Das Messequipment ist mit einem USB Audio Interface, Mikro + Ständer + Kabel schnell zusammengestellt. Nimm die Messsoftware deiner Wahl und los geht’s.
Das Mikro soll exakt mittig zwischen den Lautsprechern am Hörplatz auf Ohrhöhe ausgerichtet sein. Dabei hilft dir das Mikrophone Alignment. Wenn du den LogSweep abspielst, wirst du bereits erste Raummoden hören. Die IACC (Interaural Coherence Coefficient) Werte geben Aufschluss, ob eine gute Stereoabbildung möglich ist. Die Nachhallzeit zeigt dir, ob du etwas verbessern musst. Mit einer geringen Nachhallzeit wird auch die Sprachverständlichkeit erhöht. Der Frequenzgang deckt dir deine Raummoden auf. Die Time-Analyse ermöglicht dir über Entfernungsangaben etwaige Störenfriede des guten Klangs aufzustöbern und zu beseitigen.
Mit Messungen lernst du deinen Hörraum und die Lautsprecher kennen und du kannst mit einfachen Optimierungen weit kommen.
In einer weiteren Reihe werde ich auf die Möglichkeiten der digitalen Raumkorrektur eingehen.
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Mit dem Reclocking wird versucht, dass zeitliche Taktzittern (Jitter) bei der Übertragung von Digitalsignalen einzudämmen. Im Bild oben wird der Zusammenhang zwischen Latenzen und Jitter dargestellt. Während die Latenz eine feste Zeit zwischen zwei Ereignissen definiert, beschreibt Jitter die Schwankungen innerhalb dieser Zeit.
Beim Originalsignal wird das Paket alle 5,8 ms neu getaktet. Bei einer 44,1 kHz (CD) Datei sind das typische 256 Samples.
44.100 Samples = 1.000 ms 256 Samples = 5,8 ms (1000*256/44.100)
Beim Transport kann es zu zeitlichen Verschiebungen kommen. Dabei kann sich wie oben im Beispiel der Takt auf 6 ms verlangsamen oder sogar auf 5,6 ms beschleunigen. Wird das nicht korrigiert, dann ist es hörbar! Nebenbei bemerkt vermindern niedrige Latenzen Jitter, siehe:
Die Idee des Reclockings ist etwaigen Jitter bereits beim Transport zu verhindern. Für den fis Audio PC gibt es zum Beispiel hochwertige PCIe-Karten von JCAT für USB und NET (LAN). In den XE-Versionen ist die high-precision Emerald OCXO Clock enthalten. Es gibt viele externe Clocks wie zum Beispiel die Mutec REF10 mit phasenrauscharmer OCXO Clock aus deutscher Fertigung als Taktbasis. Bei den 50- und 75-Ohm-Ausgängen muss auf extrem gute Kabel geachtet werden.
Asynchrone Datenübertragung
Die Gegenstimmung zum Reclocking werfen ein, dass die digitalen Daten meistens sowieso neu getaktet werden. Es ist tatsächlich so, dass die Daten in den jeweiligen Schnittstellen zwischengespeichert werden. Die Größe des Puffers lässt sich oft in den Treibern von USB oder LAN konfigurieren.
Da liegen dann die Datenpakete im Puffer und werden in der richtigen Reihenfolge entnommen und neu getaktet. So auch im Network Audio Adapter (NAA) des HQPlayers. Dabei werden die Daten asynchron zum NAA geschickt und zwischengespeichert. Von dort aus geht es asynchron an den DAC, dessen Clock die Taktgenerierung besorgt.
Die Messung von Jitter im Netzwerk ist im Grunde nichts neues und schon lange etabliert. Dabei wird das Eye pattern oder Augenmusterdiagramm über ein Oszilloskop erstellt, welches die Überlagerung aufeinanderfolgender Wellenformen abbildet. Im Bild unten wird auf der Ordinate (Voltage) der Spannungszustand definiert, ab dem eine binäre 0 oder 1 anliegt. Auf der Abszisse (Time) ist der Zeitverlauf angegeben. Über die Spannungszustände und dem Zeitverlauf ergibt sich so zum Beispiel eine Bitsequenz von 011 (Gelb).
Wenn sich über die verschiedenen Bitsequenzen auf dem Oszilloskop in der Mitte ein großes Auge erkennen lässt (steile Flanken), ist die Signalqualität in Ordnung. Jitter kann im Eye pattern Diagramm an den Schnittstellen der aufeinanderfolgenden Wellenformen gemessen werden.
Leider haben bisherige Messungen nicht unbedingt einen Zusammenhang zwischen hochwertigen Clocks und geringen Jitter ergeben. Manchmal verschlechterten sich sogar die Werte! Siehe:
Daraus leitet sich die Frage ab, ob das richtige gemessen wird, wenn die Höreindrücke mit dem Reclocking doch überwiegend positiv sind?
Wander vs. Jitter
Ich gebe gern zu, dass das folgende recht nerdig ist und auch von mir nicht vollständig verstanden wird. UpTone Audio brachte eine neue These ins Spiel: Wander! Siehe hier und hier. Bei Wander handelt es sich um niederfrequenten Jitter bis 10 Hz! Zur Verdeutlichung: Die meisten Jitter-Zahlen berücksichtigen nur das Phasenrauschen im Bereich von 12 kHz bis 10 MHz, das weit außerhalb des Bereichs liegt, der das digitale Audio zu beeinflussen scheint.
Im Bild unten sind die Unterschiede zwischen Wander und Jitter dargestellt. Bei Wander geht es vornehmlich um Überlagerungen im niederfrequenten Phasenrauschen, welches Probleme bei der Synchronisation auslösen kann. Während bei Jitter Bits verloren gehen, weil die Wellenformen verschmieren. Für die Messung von Wander ist eine Referenzclock für das Phasenrauschen in Nanosekunden erforderlich. Die Messung kann auch nicht einfach in Minuten durchgeführt werden, sondern erstreckt sich über Stunden oder Tage.
Die These von UpTone Audio sagt, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Uhr überlagert. So gelangt Phasenrauschen von einem Gerät zum nächsten, auch über optische Verbindungen. Dieses Phasenrauschen (das gleiche wie Jitter, nur ausgedrückt im Zeit- oder Frequenzbereich) breitet sich aus – sowohl mit Schnittstellen wie Ethernet, USB, S/PDIF, I2S, als auch in den Chips auf den Boards. Selbst ein DAC mit einer perfekten Uhr, die direkt neben dem DAC-Chip sitzt, wird von all der vorgelagerten Jitter/Phasenmodulation beeinflusst, die in den Chips und auf der Leiterplatte kurz davor stattgefunden hat.
Ich möchte ausdrücklich darauf hinweisen, dass diese These noch nicht durch Messungen bewiesen wurde. Tatsächlich gestalten sich die Messungen als sehr aufwändig und schwierig.
Woran erkennen wir hochwertige Clocks?
Wenn die Wander-These stimmt, dann muss sich unsere Aufmerksamkeit auf das Phase Noise Protokoll im Bereich von 10 Hz richten. Nemen wir als Beispiel Mutec REF10. Bei 10 Hz liegt das Phasenrauschen bei sehr guten -145 dBc/Hz. Je größer der Rauschabstand ist, desto besser ist die Clock.
Bei Afterdark gibt es Clocks in verschiedenen Ausprägungen. Gute Clocks mit geringem Phasenrauschen sind sehr teuer, weil sie selten sind. Es ist wie die Silizium Lotterie bei den Computer Prozessoren. Da sind gute und schlechte dabei. Afterdark misst wie MUTEC alle Uhren durch und legt ein Protokoll bei. Das ist nicht selbstverständlich. Vorsicht bei Anbietern, die mit niedrigen Preisen mit hochwertigen Clocks werben und keine Messungen veröffentlichen.
Jitter im hochfrequenten Bereich scheint nur dann eine Rolle zu spielen, wenn die Wellenformen so sehr verschmieren, das die Bits nicht mehr zuverlässig in 0 und 1 unterschieden werden können. Die Prüfsummenprotokolle decken die falschen Pakete auf und sie werden neu angefordert. Irgendwann ist die Zeit für Korrekturen vorbei und es kommt zum hörbaren Knistern oder zu Drop Outs wegen verlorener Datenpakete. Hier reden wir von schwerwiegenden Störungen, die im Normalfall nicht vorkommen sollten.
Bei den verbreiteten asynchronen Übertragungsmethoden wie USB und LAN wird der Datenstrom gepuffert und vom Empfangsgerät neu getaktet. Bisherige Messungen von Ethernet Jitter zeigten bei externen Clocks keine signifikanten Verbesserungen, manchmal verschlechterten sich sogar die Jitter Werte.
Bei Wander handelt es sich um niederfrequenten Jitter bis 10 Hz, der ganz anders wirkt. Die (bisher nicht bewiesene) These von UpTone Audio lautet, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Uhr überlagert. Dies ist sogar bei einer optischen Übertragung (LWL – Lichtwellenleiter) der Fall.
Bei externen Clocks kommt es daher auf das Phase Noise bei 10Hz an! Anbieter ohne Messprotokolle solltest du meiden. Erst recht billige Angebote, denn gute Clocks sind teuer!
Erster Klangeindruck „Einsteigerclock“Grade PRINCE
Nach 1-2h war ich richtig geflasht. Die Ortungsgenauigkeit hat signifikant zugenommen. Der Bass ist noch körperhafter und auf den Punkt. Bei einem bekannten Titel hörte ich auf einmal ein Detail, welches ich bisher nicht kannte. Die Musik umfließt mich, anders kann ich es nicht ausdrücken.
Klangbericht Nr. 2
Wenn auch die Verarbeitungsqualität und die veraltete Software enttäuschen, so begeistert auch heute wieder der Klang. Mit Rücksicht auf andere höre ich momentan nicht laut und kann trotzdem mühelos alle Details wahrnehmen. Dieser sensationell gute Klang hüllt mich in ein Cocon. Großartig.
Klangbericht Nr. 3
Zum niederknien schön. 0,0% Schärfen, die Musik fließt einfach durch den Raum. So ein Kraftprotz von Switch braucht seine Zeit zum Einspielen. Und der dumme User braucht Zeit zum einarbeiten.
Klangbericht Nr. 1 mit Emperor Giesemann EVA
Nachdem ich das übliche Spielchen die neueste Firmware aufzuspielen durchhatte, war ich beim Anspielen richtig platt: die Klangverbesserung war ohne Einbrennzeit sofort hörbar. Eine sensationelle Durchhörbarkeit einzelner Instrumente und ein weit aufmachender Raum. Drums und Rhythmik kommen sowas von auf den Punkt. Wenn das Einbildung ist hätte ich gerne mehr davon.
Klangbericht Nr. 2
Der Abend gestern wurde sehr lang. Ich konnte mich einfach nicht von der Anlage lösen. Langzeithörtauglich ist der Switch in jedem Fall. Einfach nur schön.
Klangbericht Nr. 3
Neben der sensationellen Instrumententrennung und Bildgebung geht der Bass gefühlt tiefer. Natürlich ist der Frequenzgang unverändert, aber die Schichtung ist im Bass ausgeprägter. Das Anschlagen und Ausklingen des Bassdrumms ist zum Beispiel besser hörbar.
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