In unserem Beitrag Rundum-sorglos-Paket mit EUPHONY berichteten wir von dem sehr benutzerfreundlichen Betriebssystem mit eigenem Player Stylus. Nun läuft schon seit einiger Zeit die Beta-Version stabil, so dass sich ein Bericht lohnt.
Wir installierten Euphony V4 Beta auf einem USB-Stick. Dieser muss mindestens 16GB haben und das Image von der Euphony Seite brennst du im Mac mit balenaetcheroder unter Windows mit Rufus auf den USB-Stick. Die Nutzung ist nach einer Registrierung 30 Tage lang möglich. Die Ersteinrichtung kann etwas dauern, also nicht ungeduldig werden. Danach können verschiedene Optionen genutzt werden. Wir nutzten zum Beispiel RAM Root, bei dem das Betriebssystem in den schnellen Arbeitsspeicher geladen wird.
Es stehen wie bisher vielfältige Wiedergabemöglichkeiten zur Verfügung. Wir probierten Stylus als Player und Stylus mit dem HQPlayer aus. Die Alben Covers von Qobuz im Bild oben werden sehr schnell geladen. Neu ist, dass ähnlich wie in Roon der Wiedergabepfad (unten rechts) angezeigt wird.
In der Version 4 ist beim Stylus auch Upsampling möglich. Sogar Convolution (Faltungsfilter für die Raumkorrektur) und ein Equalizer werden angeboten. Die Rechenlast für PCM 44.1 zu PCM 705.6 ist sehr gering und es werden nur die E-Cores verwendet.
Stylus mit HQPlayer hat für uns eine bessere Soundqualität, zumindest wenn man Upsampling mag. Bei PCM 44.1 zu PCM 705.6 werden zwei P-Kerne sehr leicht belastet.
DSD mit den EC-Modulatoren läuft nicht stotterfrei, was wohl an der veralteten HQPlayer (Embedded 4.24) Version liegt. Die Kernallokation ist völlig ineffizient. Nachtrag: mittlerweile kann auch die neueste HQPlyer Version ausgewählt werden.
DSD1024 mit einem NON-EC-Modulator funktioniert hervorragend. Es klingt wunderbar.
Bis zur endgültigen Version 4 dürfte es nicht mehr lange dauern. Es ist schön, dass Euphony weiter entwickelt wurde.
Warum bieten wir nur lineare Netzteile (LPS – Linear Power Supply) für unsere fis Audio PCs an? Sind Schaltnetzteile (SMPS – Switch Mode Power Supply) nicht viel energieeffizienter? Natürlich sind SMPS nicht nur effizienter, sondern benötigen im Vergleich zu LPS viel weniger Platz und sind preiswerter. Die Frage ist, was wir beim fis Audio PC erreichen wollen: nämlich eine möglichst rauschfreie Musikwiedergabe.
Welligkeitsrauschen (Ripple Noise)
Die Welligkeiten sind die AC-Schwankungen (Wechselstrom periodisch) und das Rauschen (zufällig), die in den DC-Schienen (Gleichstrom) eines Netzteils zu finden sind. Die Welligkeit verringert die Lebensdauer von Kondensatoren erheblich, da sie ihre Temperatur erhöht. Auch spielt die Welligkeit eine wichtige Rolle bei der Stabilität des Gesamtsystems, insbesondere wenn die CPU übertaktet wird.
Am schlimmsten sind die hörbarenAuswirkungen der Welligkeit, weil die Brummfrequenz und ihre Harmonischen innerhalb des Audiobandes liegen! Die Welligkeitsgrenzen betragen laut ATX-Spezifikation120 mV für die 12V-Schienen und 50 mV für den Rest (5V und 3,3V). Viel zuviel für die Audio Wiedergabe.
Im Test von HardwareLuxx schneidet das Seasonic PRIME Ultra 750 W Titanium PC-Netzteil gut ab. Bei den Ripple-/Noisespannungen wurden 13 mV(pp) auf 3,3 Volt und 7 mV(pp) auf 5 V gemessen. Diese Werte sind weit von den 50 mV(pp) entfernt sind, die der ATX Design Guide als oberes Limit gesetzt hat. Und trotzdem würden wir es für Audio Zwecke nicht verwenden. Die Verarbeitung und Bauteilequalität sind „preisklassenbezogen“, ein (abschaltbarer) Lüfter hilft bei der Wärmeregulierung. Der Metallkäfig soll EMV (elektromagnetischen Interferenzen) nicht nach draußen lassen. Ein Blick in das Innere:
Keces Audio ist ein etablierter Hersteller aus Taiwan. Die Anzahl der Anschlüsse eignet sich besonders für Audiophile, welche die „Kästchen“ in ihrer Anlage reduzieren wollen. Sage und Schreibe sechs Zonen stehen mit unterschiedlichen Spannungen und Stromstärken zur Verfügung:
Zone I: 5V/7V/9V/12V, 4A Zone II: 12V/15V/19V/24V, 4A Zone III: 12V/15V/19V/24V, 6A Zone IV: 12V/15, 10A Zone V: 5V/9V, 2A Zone VI: USB 5V, 2A
Für einen High Performance Audio PC sind insbesondere die Zonen III mit 6A und IV mit 10A interessant. So kann das Motherboard mit Zone III (19V oder 24V) und die CPU mit Zone IV (12V) versorgt werden. Nun kommen wir zum sehr niedrigen Ripple Noise: <100uV bei Vollast und <10uV bei 60 Watt. Um das mit den obigen SMTS (13mV/7mV) vergleichen zu können: 10uV (Mikrovolt) entsprechen 0,01mv (Millivolt)!
Keces P28
Unsere fis Audio PCs werden mit 6 Pin oder 8 Pin vergoldete Molex Stecker direkt angeschlossen, um Übergangswiderstände von Zwischensteckern zu minimieren. Die Anschlüsse sind beim Keces P28 für Hohlstecker (2.5/5.5mm) vorgesehen. Die Buchsen sind zwar von einer guten Qualität, aber Hohlstecker haben generell schlechtere Kontakte. Die fis Audio Keces P28 Modifikation ermöglicht drei PC Gleichstromkabel direkt an den Audio PC anzuschließen. Dabei werden die Buchsen ausgelötet und die Kontakte mit Ösen direkt verschraubt. Die Zone II liefert 19V/4A für den DC/ATX-Konverter, Zone III 12V/6A und Zone IV 12V/10A versorgen die CPU direkt mit Strom. Eine Buchse in Zone I steht zur freien Verfügung. Damit gelang ein Sprung hin zu mehr Schwärze und verbesserter Räumlichkeit.
Keces P28 fis Audio Modifikation
Die Maße sind 300 x 279 x 133 mm mit einem Gewicht von 14 kg. Die vielfältigen Anschlussmöglichkeiten haben aber einen Nachteil. Da im Keces P28 nur ein Trafo verbaut ist, ergibt sich bei der Belegung aller Anschlüsse eine hohe Verlustleistung, die sich in einer hohen Abwärme niederschlägt. Das führt uns zum nächsten Beispiel.
FARAD ist ein Hersteller aus den Niederlanden. Das FARAD Super3 LPSerfreut sich schon seit Jahren allgemeiner Beliebtheit. Die Besonderheit liegt in den Super Caps, die wie eine Batterie den Strom zwischenspeichern und zu hohen Impulsströmen in der Lage sind. Damit ist dieses Netzteil besonders rauscharm. Aufgrund der maximalen Leistung von 3A kam das für den fis Audio PC bisher nicht in Frage. Das ändert sich jetzt mit dem FARAD Super10 LPS. Wie die Zahl schon vermuten lässt, sind jetzt bis zu 10A möglich (bei 24V sind es 8A). Die Verarbeitung sieht sehr ordentlich aus.
Die Spannungen werden von 5V bis 24V angeboten. Allerdings muss die Spannung bereits bei der Bestellung festgelegt werden. Es wird auch nur ein Spannungsabgriff angeboten. Und das hat einen guten Grund. Der Super10 hat für jede Ausgangsspannung ein optimiertes Modul und einen passgenauen Netztransformator und vermeidet dadurch die Nachteile einer hohen Verlustleistung über verschiedene Spannungen. Ein Spannungswechsel ist nachträglich trotzdem möglich und wird von FARAD ausgeführt. Selbst an eine audiophile Sicherung hat FARAD gedacht: Synergetic Research Purple Fuse.
Die vergoldete 4-polige GX25 Ausgangsbuchse stellt den Strom über je zwei Pins zur verfügung. Mit diesem Material wird der Kontaktwiderstand deutlich reduziert. Die Maße sind 260 x 320 x 70 mm mit einem Gewicht von 7.6 kg.
Die ersten Super10 sollen im Juli 2022 ausgeliefert werden. Wir werden dieses hochwertige LPS für unsere fis Audio PCs in zwei Varianten anbieten: Die 19V/10A Version für den DC/ATX converter und die 12V/10A Version für die direkte CPU Stromversorgung.
Zusammenfassung
Natürlich sind Schaltnetzteile energieeffizienter, platzsparender und preislich günstig. Für Audio führt unserer Meinung nach kein Weg an linearen Netzteilen vorbei. Das liegt am deutlich reduzierteren Ripple Noise. Aber auch die Verarbeitungsqualität der von uns angebotenen LPS ist hervorragend und für eine lange Lebensdauer ausgelegt. Unsere LPS stehen immer separat und stören daher nicht die empfindliche Elektronik im Audio PC. Die Kabel verbinden wir möglichst ohne Zwischenstecker direkt mit dem fis Audio PC, um Übergangswiderstände zu minimieren.
Je hochwertiger das LPS ist, desto geringer wird das Hintergrundrauschen. LPS mit variablen und vielen DC-Anschlüssen sorgen für mehr Flexibilität und reduzieren die „Kästchen“. Klanglich am besten und am stabilsten sind aber LPS mit nur einem Spannungsabgriff an einem Trafo. Filigrane Details werden in der Musik nicht mehr verdeckt. Dadurch wird auch das Leisehören wegen fehlender Maskierungseffekte zum Hochgenuss. Die Räumlichkeit nimmt zu und geht weit über die Lautsprecher hinaus.
Du wunderst dich, weil der fis Audio PC Konfigurator soviele Optionen bietet? Gehäßige Stimmen sagen sogar, dass es total unübersichtlich ist. Das wollen wir nicht auf uns sitzen lassen, denn es hat alles seinen Grund. Wir wollen für unsere Kunden transparent sein. Bei uns sind alle Bauteile genau bezeichnet und oft sind Tests im Internet zu finden.
Aber wir geben gern zu, dass es zu einer Überforderung führen kann. Deshalb bieten wir auch eine kostenlose Beratung ohne Kaufverpflichtung an. Schreib uns etwas zu deinem Zielbild und deinem Equipment und wir legen los. Im Zweifel kommt eine lange Liste mit unseren Vorschlägen zurück, die du auch verstehen sollst. Dafür dient dieser Newsletter, bei dem wir aus unserer Sicht die „Klangschrauben“ beim Audio PC beschreiben.
Motherboard
Das Motherboard nimmt die Computerbestandteile auf und soll von einer sehr guten stromstabilen Qualität sein. Wir nehmen dafür gern Gaming Boards, ohne deren Leistung wirklich auszureizen. Hier geht es uns um einen stabilen Betrieb und große Leistungsreserven.
Das VRM oder Spannungsreglermodul ist einer der wichtigsten Teile des Motherboards, da es die ordnungsgemäße Stromversorgung steuert. VRMs beinhalten Kondensatoren, Chokes (Drosseln) und MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Ein PWM-Controller steuert den Spannungsfluss. Alle VRMs haben unterschiedliche Spannungsphasen. Die gebräuchlichste Spannungsphasenstruktur besteht aus zwei Komponenten: Kondensatoren & Drosseln.
Wenn mehrere Phasen vorhanden sind, wird die Leistungslast weiter auf andere Phasen aufgeteilt, was zu einer Verringerung der Wärme und der Belastung der Komponenten führt. Entscheidend ist aber auch die Qualität der VRM-Komponenten. Keiner möchte ausgelaufene Elkos auf dem Motherboard haben. Einen klanglichen Vorteil haben sogenannte „echte“ Phasen, also ohne Phasen-Doppler. Eine erhöhte Anzahl von Phasen führt tendenziell zu einer geringeren Welligkeit der Stromversorgung der CPU und das wirkt sich klanglich sehr positiv aus.
Das Platinenlayout spielt auch eine große Rolle. Mehrlagige Leiterplatinen transportieren den Strom besser. Je mehr Komponenten an die CPU angebunden sind, desto besser sind die Latenzen. Nich t zu vergessen sind die passiven Kühleigenschaften. M.2 SSDs können schnell die Leistung drosseln, wenn sie zu heiß werden. Deshalb sind Heatsinks so wichtig. Natürlich auch für das VRM. Für DDR5 haben wir hier ein von uns verwendetes Motherboard.
CPU (Central Processing Unit – Prozessor)
Im Bild oben ist das Herz eines Computers abgebildet, die CPU. Vielleicht hast du dich schon öfters über eine ruckelnde Musikwiedergabe oder lange Zeiten beim Datenbankenlesen geärgert. Das wird dir mit unseren Hochleistungs-Prozessoren nicht passieren. Die sind extra so ausgelegt, dass immer genügend Leistungsreserven vorhanden sind.
Wir bieten ausschließlich die K-Modelle der 12. Intel Prozessorgeneration an. Das K steht für unlocked und erlaubt ein übertakten oder je nach Einsatzzweck auch ein Untertakten. Die K-Modell sind verlötet und ermöglichen dadurch eine bessere Kühlung. Wird die CPU zu heiß, kann schnell die Leistung abfallen. Bei DDR5 RAM kommen spezielle Motherboards zum Einsatz, die keine Grafikschnittstelle haben. Dafür nehmen wir dann die KF-Modelle. Das sind vollwertige K-Modelle nur ohne interne GPU (Graphics Processing Unit – Grafikprozessor). Lies auch unsere Berichte zu Intels Core 12000 mit E-Cores und P-Cores und Windows 11 und Erfahrungen mit Intels neuem i9-12900K Prozessor.
RAM (Random Access Memory – Arbeitsspeicher)
Der Arbeitsspeicher lädt während der Musikwiedergabe wichtige Daten und hält sie über eine direkte Anbindung für die CPU bereit. Wir achten auf niedrige Latenzen und können seit kurzem auch DDR5 RAM anbieten. Außerdem muss der Arbeitsspeicher über eine sehr gute passive Kühlung verfügen, sonst kommt es zur Drosselung der Daten.
M.2 SSD (Solid State Drive – Festkörperspeicher)
Wir verwenden ausschließlich M.2 SSDs, die direkt ohne Kabel und ohne SATA-Controller am Motherboard angeschlossen werden können. Die SSD, auf der das OS (Operation System – Betriebssystem) gespeichert wird, legen wir auf den Slot, der direkt mit der CPU verbunden ist. Andere Slots gehen einen kleinen Umweg über den Chipsatz des Motherboards.
Für M.2 SSD OS empfehlen wir die latenzminimierten Intel Optane Speicher, die bei der Reaktionsschnelligkeit schon fast an die Leistung eines Arbeitsspeichers herankommen. Lies auch unseren Bericht zu Speichermedien. Die M.2 SSD Music files installieren wir gern auf Wunsch des Kunden. Aus klanglichen Gründen empfehlen wir die Musikdaten und die Musikverwaltung auf einen zweiten PC (Control PC) auszulagern.
PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)
Diese Schnittstelle ermöglicht es besonders hochwertige und audiophile Komponenten für die Datenübertragung per Ethernet oder USB zu nutzen. Wir verbinden die PCIe-Karten immer direkt mit dem Motherboard und nie über ein störungsanfälliges Riserkabel.
Das ATX-Format (Advanced Technology Extended) ist eine Normung für Gehäuse, Netzteile, Mainboards und Steckkarten von Computern. Das Motherbord benötigt unterschiedliche Spannungen, welches der DC/ATX Converter zur Verfügung stellt. Dies sind in der Regel 3,3V, 5V und 12V. Der DC/ATX Konverter muss für Audiozwecke über eine besonders stabile und rauschfreie Stromversorgung verfügen.
LPS (Linear Power Supply)
Computer verwenden oft Schaltnetzteile, die in Hochfrequenz (HF) die benötigte Spannung bereitstellen. Sie sind sehr energieeffizient, aber leider stören die HF-Anteile oft erheblich den Klang. Deshalb empfehlen wir eine lineare Stromversorgung mit geringen Ripple Noise (Welligkeitsrauschen). Es soll möglichst ein Trafo pro Spannung genutzt werden, um die Verlustleistung in Grenzen zu halten. Klanglich zahlen sich die Mehrkosten aus.
Kabel sorgen immer für Streit bei HiFi-Anhängern. Für uns müssen Kabel zum Einsatzzweck passen und den Energietransport nicht zurückhalten oder stören. Für unsere fis Audio PCs bieten wir Kabel mit
Im fis Audio PC Konfigurator fragen wir als erstes nach deinem Zielbild. Es ist eine sehr grobe Einteilung, aber ermöglicht eine erste Vorauswahl der benötigten Stromversorgung.
Im Bild oben haben wir die Low-Power Variante dargestellt. Dabei versorgt ein lineares Netzteil den DC/ATX-Konverter mit Gleichstrom (DC) 19V oder mehr. Der DC/ATX-Konverter versorgt mit einem 24 Pin Molex Kabel das Motherboard und mit einem 8 Pin Molex Kabel die CPU. Zusätzlich kann zum Beispiel eine PCIe-Karte mit sauberen Strom von 5V versorgt werden.
Im Bild unten siehst du die Middle-Power Variante. Dabei wird ein sauberer Strom mit 12V für die CPU direkt vom LPS bereitgestellt. Das sorgt für einen noch besseren Klang. Mit einer etwas stärkeren Variante können auch beide 8 Pin Molexbuchsen der CPU mit 12V versorgt werden.
Im nächsten Bild unten ist die High-Power Variante dargestellt. Die Besonderheit ist, dass das LPS die ATX-Stromversorgung direkt bereitstellt. Es wird kein DC/ATX-Konverter mehr benötigt. Dabei versorgt ein durchgängiges 24 Pin Molex Kabel das Motherboard und ein 8 Pin Molex Kabel die CPU mit Strom. Das ist mit Abstand die klanglich beste Variante, aber leider auch sehr teuer.
Zusammenfassung
Die sogenannten Klangschrauben sehen wir an vielen Stellen im fis Audio PC. Die Gaming Motherboards sorgen für eine stromstabile und robuste Grundlage. Wir verwenden Hochleistungsprozessoren mit viel Leistungsreserven und vermeiden dadurch Enpässe. Arbeitsspeicher und Festspeicher haben einen großen Einfluss auf die Datenbereitstellung und somit auf den Klang. PCIe-Karten können dein musikalisches Erlebnis erheblich verbessern. Die lineare Stromersorgung sehen wir als entscheidenden Schlüssel für die Klangwiedergabe ohne Schärfen mit schönsten Klangfarben. Dafür sollen nach unserer festen Überzeugung audiophile Kabel verwendet werden.
Um mit einem Zitat von Konrad Adenauer zu beginnen: „Was kümmert mich mein Geschwätz von gestern, …“. Wenn die Überlieferungen stimmen, wird beim Zitat häufig ein wichtiger Halbsatz unterschlagen: „…nichts hindert mich, weiser zu werden.“ Das nehmen wir frech für uns in Anspruch.
Fassen wir die Punkte im Vergleich DDR4 vs. DDR5 zusammen:
Speichertransferrate
Ein wesentlicher Unterschied liegt in der Speichertransferrate, die bei DDR5-SDRAM im Vergleich zu DDR4-SDRAM deutlich höher ausfällt. Wir hielten die Transferrate für nicht so ausschlaggebend. Der Entwickler des HQPlayers Jussi Laako belehrte uns, dass die Bandbreite für das Upsampling und DSD genauso wichtig ist, wie geringe Latenzen.
On-Die-ECC Fehlerkorrektur
Bei einer ECC-Fehlerkorrektur (Error Correction Code) werden sogenannten 1-Bit-Fehler sofort korrigiert, die andernfalls Daten verfälschen können. Das ist für Upsampling in jedem Fall eine gute Sache.
Die On-Die-ECC betrifft die Fehlerkorrektur, die es bei DDR5 direkt auf dem Speicherriegel gibt. Jeder DDR5-RAM hat im Inneren zusätzliche RAM-Zellen, um Fehler auch bei Nicht-ECC-RAM zu erkennen und zu korrigieren. Dieser Test kann periodisch und unabhängig von der CPU ausgeführt werden.
Die Fehlerkorrektur ist bei Industrie-Servern Standard und wird auch gern für Audio PCs genutzt. Hierfür waren jedoch spezielle CPUs wie zum Beispiel Xeon-Prozessoren erforderlich. Beim „klassischen“ ECC wird auch die Datenübertragung zur CPU abgesichert und die Latenzen sind höher. Bei On-Die-ECC entfällt konstruktionsbedingt die Fehlerkorrektur zur CPU.
CL-Latenzen
Das Ziel unseres Schaffens liegt darin, das Rendern der Musik auf jeder Ebene mit geringstmöglichen Latenzen durzuführen. Die Leistung der Speichermodule liegt vor allem in der „absoluten“ Latenz. Die wichtigste Angabe ist dabei CAS (column access strobe) – latency (CL). Niedrigere Werte bedeuten höhere Speicherleistung. Die absolute Latenz berechnet sich aus der Taktrate und dem CL-Wert.
Dieser Wert liegt zwar immer noch höher als bei DDR4, dafür ist die Bandbreite deutlich besser. Die G.Skill Arbeitsspeicher verfügen über eine sehr gute passive und formschöne Kühlung. Laut Hersteller werden hochwertige, handverlesene DDR5-ICs verwendet.
DDR5 und DDR4 sind untereinander nicht kompatibel und benötigen spezielle Motherboards. Es ist also nicht möglich erst mit DDR4 RAM zu beginnen und auf dem gleichen Motherboard auf DDR5 RAM zu wechseln.
Die Auswahl ist bei DDR5 Motherboards, bezogen auf die 12. Intel Prozessorgeneration, wesentlich größer als bei DDR4. Vor allem sind die stromstarken Spitzenmodelle mit hervorragender passiver Kühlung verfügbar. So hat zum Beispiel das Motherboard MSI MEG Z690 Unify-Xeinige sehr gute Eigenschaften:
Das Motherboard MSI MEG Z690 Unify-X hat zwar nur zwei RAM-Slots, diese sind jedoch sehr robust. Aufgrund der hohen Frequenzen von DDR5 ist es besser, die Anzahl der Slots zu reduzieren. Es gibt zahlreiche Berichte von Usern, die Schwierigkeiten haben das XMP-Profil zu laden und von Systeminstabilitäten betroffen sind. Das soll mit dem fis Audio PC nicht passieren.
Das Motherboard hat keinen Anschluss für eine interne GPU (Graphics Processing Unit – Grafikprozessor), so dass die Intel KF-Modelle verwendet werden können. Bei diesen Modellen ist die GPU Funktion in der CPU deaktiviert. Für die Musikwiedergabe benötigen wir keinen Grafikprozessor.
Zusammenfassung
Die niedrigen Latenzen sind für DDR4 RAM immer noch ein sehr gewichtiges Argument. Außerdem ist die Technik schon lange im Einsatz und die Verfügbarkeit ist bei überschaubaren Preisen sehr hoch.
DDR5 RAM haben hinsichtlich der Latenzen gut aufgeholt. In Verbindung mit der mehr als dreifach schnelleren Speichertransferrate und der On-Die-Fehlerkorrektur ist DDR5 für den Enthusiasten mittlerweile die erste Wahl. Die Preise sind leider deutlich höher als bei DDR4.
Wir bieten deshalb ganz neu den fis Audio PC zusätzlich mit DDR5 RAM an. DDR4 RAM hat jedoch seine Daseinsberechtigung und wird weiter angeboten. DDR5 wird automatisch beim Zielbild mit High Power vorselektiert. Du kannst das mit der Wahl des Motherboards jederzeit ändern.
Bei Hochleistungsprozessoren tritt zwangsläufig eine hohe Temperaturentwicklung auf. Das betrifft sowohl die von uns verwendeten Intel CPUs der 12. Generation, als auch die Chips auf den Solarflare X2522 NICs. Auch Arbeitsspeicher und Festspeicher wollen gut gekühlt werden, da sonst hörbar die Leistung gedrosselt wird. Das alles spricht für leistungsstarke Lüfter. Und trotzdem verbauen wir keine – Warum?
Lüfter erzeugen Geräusche
Jeder kennt die Lüftergeräusche vom Haarfön. Neben dem Motorgeräusch kommen die Luftgeräusche dazu. Glücklicherweise gibt es im Computerbereich nahezu geräuschlose Lüfter. Das können zum Beispiel großflächige Gehäuselüfter mit 140mm Durchmesser sein. Oft reichen schon 200 bis 400 rpm (Umdrehungen pro Minute), um die im Gehäuse befindlichen Komponenten zu kühlen. Sogar im Verstärkerbau kommen Lüfter oft zum Einsatz. Wenn Lüfter so gut wie nicht zu hören sind oder der Audio PC separat in einer Kammer steht, denken viele die Probleme gelöst zu haben. Weit gefehlt, wie wir weiter ausführen werden.
Lüfter erzeugen Vibrationen
Der Elektromotor rotiert den Propeller und das erzeugt Vibrationen. Es gibt hochwertige Lüfter, welche dieses Problem mit einer flexiblen Befestigung mithilfe von Gummi-Halterungen minimieren. Es bleibt immer noch die Luftbewegung, die mehr oder weniger die Bauteile im Computer in Mikro-Vibrationen versetzen können. Vibrationen wollen wir gerade bei Clocks, und davon gibt es einige im Computer, nicht haben.
Lüfter erzeugen elektronische Störungen
Moderne Lüfter werden über die Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert. Dabei wird die Drehzahl über das ein- und ausschalten der Spannung (12V) geregelt. PWM-Lüfter arbeiten jedoch in einem Bereich um die 25 kHz, welches bedeutet, dass ein kompletter Zyklus (ein und aus) 25.000 mal in der Sekunde abläuft.
Ältere oder preiswertere Lüfter werden über die Höhe der Spannungen geregelt. Dabei kommt es regelmäßig zu Spannungsschwankungen. Die Drehzahlanpassung geht nur über einen kleinen Bereich von 5-12 Volt, dabei ist der Anstieg der Spannung nicht unbedingt äquivalent zum Anstieg der Drehzahl.
Es gibt separate elektronische Lüfterfilter, die Geräusche von CPU-Lüftern und Systemlüftern blockieren. Der SOtM FAN Filter verwendet zum Beispiel Ripple Noise- und HF-Rauschfilter. Zu 100% können nach unserer Erfahrung elekronische Störungen jedoch nicht kompensiert werden.
SOtM Fan Filter
Lüfter erzeugen Staub
Wo der Wind weht wird Staub aufgewirbelt. Und je heftiger die Luftbewegung ausfällt, desto mehr Staub sammelt sich an. Das ist bei PC-Lüftern nicht anders. Staub kann elektrische Verbindungen stören und für einen Hitzestau sorgen.
Auch wenn der Lüfter selbst nicht direkt zu hören ist, können Vibrationen, elektronische Störungen und Staubablagerungen den Musikgenuss empfindlich stören. Wir verwenden deshalb hochwertige passive Kühllösungen, damit nicht nur der Ton, sondern auch der fis Audio PC immer schön sauber bleibt.
DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) ist der wichtige Arbeitsspeicher, welcher die zu verarbeitenden Daten mit möglichst hoher Bandbreite und geringsten Latenzen zur Verfügung stellt. Beim Arbeitsspeicher sind die Daten flüchtig, die Daten werden also im Gegensatz zum Festspeicher (z. B. SSD) nicht dauerhaft gespeichert. Aktuell gibt es DDR-SDRAM in fünf Generationen, die 5. Generation (DDR5) wurde 2019 spezifiziert und erschien 2021 auf dem Markt. DDR4 und DDR5 sind nicht kompatibel. Wer sich für einen der beiden Arbeitsspeicher entscheidet, muss das dazugehörige Motherboard kaufen.
Speichertransferrate
Es gibt einige Unterschiede zwischen DDR4-SDRAM und DDR5-SDRAM. Ein wesentlicher Unterschied liegt in der Speichertransferrate, die bei DDR5 deutlich höher ausfällt. Um den theoretisch maximal möglichen Speicherdurchsatz zu berechnen, wird folgende Formel verwendet:
Für die Audioverarbeitung spielen die hohen Übertragungsraten dann eine Rolle, wenn ein Upsampling und eine Umkonvertierung auf DSD erfolgt.
On-Die-ECC Fehlerkorrektur
Die On-Die-ECC (Error Correction Code) betrifft die Fehlerkorrektur, die es nur bei DDR5 direkt auf dem Speicherriegel gibt. Jeder DDR5-RAM hat im Inneren 6,25 % zusätzliche RAM-Zellen, um Fehler auch bei Nicht-ECC-RAM zu erkennen und zu korrigieren. Dieser Test kann periodisch und unabhängig von der CPU ausgeführt werden.
CL-Latenzen
Bisher konnte DDR5 ganz klar punkten. Nun kommen wir zu einem wesentlichen Aspekt bei der Musikwiedergabe: das Ziel sind geringstmögliche Latenzen. Die Latenzen beschreiben eine feste Zeit zwischen Aktion und Reaktion. Bei Computern ist es die von der Soft- und Hardware benötigten Zeit, um die Daten zu verarbeiten. Jitter sind Schwankungen innerhalb dieser Zeit, die sich bei der digitalen Audioverarbeitung sehr schädlich auswirken können. Deshalb ist es von Vorteil die Latenzen so gering wie möglich zu halten, da Jitter wirksamer unterbunden werden kann.
Die Leistung der Speichermodule liegt vor allem in der „absoluten“ Latenz. Die wichtigste Angabe ist dabei CAS (column access strobe) – latency (CL). Der CL-Wert gibt an, wie viele Taktzyklen der Speicher benötigt, um Daten bereitzustellen. Niedrigere Werte bedeuten höhere Speicherleistung. Die absolute Latenz berechnet sich aus der Taktrate und dem CL-Wert.
Beispiel DDR4 3.200 MHz CL14 Speicher
1.000/3.200*14*2 = 8,75ns (Nanosekunden)
Die 3.200 MHz Taktraten sind nicht sehr viel, aber in Kombination mit dem CL-Wert von 14 sind die Latenzen sehr niedrig.
Beispiel DDR5 6.000 MHz CL40 Speicher
1.000/6.000*40*2 = 13,33ns (Nanosekunden)
Selbst mit einer sehr hohen Taktfrequenz von 6.000 MHz bleiben die Latenzen gegenüber DDR4 sehr hoch.Das liegt am hohen CL-Wert von 40.
Die Berechnungen zur CL-Latenz finden sich in der Praxis wieder. AIDA64 ist unter anderem ein in der Spieleszene gern verwendetes Benchmarkprogramm. Mit der Speicherverzögerung werden die Latenzen gemessen, wobei ein geringerer Wert besser ist. Von Hadwareluxx wurden einige Tests durchgeführt. Unten ist eine kleine Auswahl:
Der Unterschied zwischen DDR5 und DDR4 ist bei einem Intel Core i9-12900K erheblich. Bei DDR5 ist Intel sogar schlechter als AMD. Ein Intel Core i9-12900K mit DDR4 liegt deutlich vor AMD Ryzen.
Integrated Memory Controller
Wer mit der 12. Prozessorgeneration von Intel statt auf die neuen DDR5 auf die bewährten DDR4 RAMs setzt, wird trotzdem einen Vorteil nutzen können.
Intel CPUs der 11. Generation nutzten nur einen IMC (Integrated Memory Controller), siehe Bild links. Die 12. Generation hat zwei IMCs. Dies ermöglich einen höheren Datendurchsatz durch eine parallele Datenverarbeitung. Bei DDR4 wird im Bild in der Mitte die Datenstrecke angezeigt. Ganz rechts die über Kreuz-Verarbeitung bei DDR5.
Die Entscheidung zwischen DDR4 und DDR5 muss früh getroffen werden, da sie untereinander nicht kompatibel sind. DDR5 kann ganz klar mit der Speicherbandbreite punkten, die für Audio bei Upsampling und DSD benötigt wird. Ein weiterer Pluspunkt ist die Fehlerkorrektur.
Die Nachteile liegen in den sehr hohen Latenzen. DDR5 RAM sind deutlich höher getaktet als DDR4 RAM und haben trotzdem sehr hohe Latenzen. DDR5 gibt es noch nicht lange auf dem Markt, was in den deutlich höheren Preisen abzulesen ist. Eine Intel CPU der 12. Generation kann trotz DDR4 den doppelten IMC (Integrated Memory Controller) ausnutzen.
Die niedrigen Latenzen sind für DDR4 RAM immer noch ein sehr gewichtiges Argument. Außerdem ist die Technik schon lange im Einsatz und die Verfügbarkeit ist hoch. Wir bieten daher bis auf weiteres den fis Audio PC nur mit DDR4 RAM an.
AVX2 wird seit geraumer Zeit von Intel für gleitkommaintensive Berechnungen, vor allem im Multimedia-, wissenschaftlichen oder Finanzbereich, verwendet. Für Nutzer vom HQPlayer oder anderen digitalen Signalverarbeitungen (DSP) ist das eine sehr wichtige Funktion. Für Intels 12. Prozessorgeneration (Alder Lake) ist nun auch das leistungsfähigere AVX512möglich.
Bei unseren Tests verwendeten wir Windows 11 Pro mit dem HQPlayer. Beim Intel® Core™ i9-12900K Prozessor deaktiverten wir die E-Cores und übertakteten die P-Cores auf 4 GHz und aktivierten Hyper-Threading. Beim ersten Test verwendeten wir Quellmaterial mit 44,1 kHz (CD-Format) und beim zweiten Test 96 kHz. Das Ergebnis war mit einer sehr guten Kernverteilung verblüffend gut. Rechenintensive Konvertierungen zu DSD256 wurden problemlos ohne Drosselung mit AVX-512 abgespielt.
44,1 kHz konvertiert zu DSD 256×48 mit dem hochpräzisen Modulator ASDM7ECv2
96kHz konvertiert zu DSD 256×48 mit dem hochpräzisen Modulator ASDM7ECv2
AVX2 mit Linux Echtzeit-Kernel HQPlayer Embedded
Anders sieht es aus, wenn statt Windows ein Echtzeit-Kernel von Linux als Betriebssystem verwendet wird. Siehe unser Beitrag Signalyst HQPlayer 4 Embedded – schlanker und audiophiler geht’s nicht. Hier hatte die Abschaltung der E-Cores einen negativen Effekt. Wir verwenden daher für dieses Betriebssystem AVX2 und schalten trotzdem einen Teil der nicht benötigten E-Cores ab. Im Beispiel unten sind von den 6 E-Cores nur 2 E-Cores (die letzten beiden Nr. 16 und 17) aktiv. Die Konvertierung auf DSD1024 gelingt mühelos und der Klang ist traumhaft.
44,1 kHz konvertiert zu DSD1024 mit dem Modulator AMSDM7 512+fs
Zusammenfassung
Mit AVX-512 kann die Effizienz bei gleitkommaintensiven Berechnungen erheblich verbessert werden. Jedoch kommt es auf das Betriebssystem an. Während Windows hier punkten konnte, war das bei Linux nicht der Fall. Es darf auch nicht vergessen werden, dass die Tests etweder synthetische Berechnungen oder einen speziellen Anwendungsfall beinhalteten. AVX-512 erfordert die Abschaltung aller E-Cores, die das Betriebssystem eigentlich bei nicht so rechenintensiven Anwendungen entlasten sollen. Es kommt daher auf den jeweiligen Nutzungszweck an.
Mit einem Echtzeit-Kernel von Linux wie HQPlayer Embedded empfehlen wir daher AVX2 mit aktivierten E-Cores zu verwenden. Wenn nicht alle E-Cores benötigt werden, können zur Eingergieeinsparung trotzdem einige deaktiviert werden.
Die Frage ist etwas provokativ gestellt. Schließlich nehmen externe Netzteile zum Teil viel Platz weg. Oben sind links der fis Audio PC und rechts das JCAT OPTIMO S ATX LPS zu sehen.
Natürlich gibt es Geräte mit einem guten internen Netzteil. Die Fragestellung beschäftigt sich mit Netzteilen für Audio PCs, die eine hohe rauschfreie Leistung benötigen. Und da ist eine Integration schon sehr viel schwieriger umzusetzen.
LPS (Linear Power Supplies)
Lineare Netzteile sind hinsichtlich ihres geringen Ripple Noise den Schaltnetzteilen überlegen. Im Test von HardwareLuxx schneidet das Seasonic PRIME Ultra 750 W Titanium Schaltnetzteil sehr gut ab. Bei den Ripple-/Noisespannungen wurden 13 mV(pp) auf 3,3 Volt und 7 mV(pp) auf 5 V gemessen. Diese Werte sind weit von den 50 mV(pp) entfernt sind, die der ATX Design Guide als oberes Limit gesetzt hat.
Das JCAT OPTIMO S ATX LPS hat dagegen nur eine Ripple Wert von <25uV. Zum Vergleich: die oben genannten Werte von 13mV/7mV entsprechen 13.000uV/7.000uV. Es liegen nicht nur bei den Messdaten Welten dazwischen, sondern vor allem hörbar.
Platzbedarf
Lineare Netzteil sind unserer Meinung nach für Audio Zwecke aus den oben genannten Gründen die beste Wahl. Lineare Netzteilen benötigen aufgrund großer Trafos viel Platz. Es wird eine hohe Abwärme produziert. In einem lüfterlosen Audio PC ist ein lineares Netzteil daher kontraproduktiv.
Störungen auslagern
Hinzu kommen ein eventuelles Trafo-Brummen und Magnetfelder, welche empfindliche elektronische Teile im Computer stören können. Wird ein externes Netzteil verwendet, wird dieses einfach entfernt vom Audio PC positioniert.
Bessere Austauschbarkeit
Viele unserer Kunden haben ein begrenztes Budget und beginnen mit einem preiswerteren LPS. Der technische Fortschritt macht keinen Halt. Das extrem gute JCAT OPTIMO S ATX LPS wurde erst Ende 2021 zum Verkauf angeboten. Da die von uns angebotenen LPS von namhaften Herstellern kommen, können die alten Netzteile in der Regel sehr gut verkauft und gegen ein besseres Netzteil ausgetauscht werden.
Reparaturfreundlich
Wird ein Netzteil defekt, muss nicht gleich der ganze Audio PC eingeschickt werden. Etwaige Reparaturen werden direkt vom Hersteller der Netzteile durchgeführt. Die kennen sich am besten damit aus.
Zusammenfassung
Lineare Netzteile verbrauchen viel Platz und produzieren Abwärme und sind daher für eine interne Lösung kotraproduktiv. Mechanisches Brummen und Magnetfelder wirken sich bei einem externen Netzteil nicht auf empfindliche Computerteile aus. Ein externes Netzteil kann jederzeit gegen ein besseres ausgetauscht werden und ist reparaturfreundlicher.
Heute war wieder so ein Tag, wo ich mich von einem Album extrem genervt fühlte. Ich hörte mir ein neues Album auf Qobuz an (den Künstlernamen lasse ich weg, denn der kann ja nichts dafür). Erst war es sehr involvierend. Die Bühne ging weit über die Lautsprecher hinaus. Aber irgendwie schlechte Instrumententrennung, irgendein Mischmasch. Und dann fiel es mir auf: die Schärfen im Klang. Da gehe ich gern in den HQPlayer und schau mir den Apod-Zähler an: 1.384.
Fehler im Tonstudio
Abhängig von den ADC / Mastering-Werkzeugen im Tonstudio kann es zu digitalen Aufnahmefehlern kommen. Um diese Fehler auszubügeln gibt es Apodisierungsfilter, welche die Impulsantwort des ursprünglichen Dezimationsfilters durch einen anderen zu ersetzt. Dies ermöglicht das Ändern des Zeit- und Frequenzbereichsverhaltens des ursprünglichen Filters. Apodisierende Filter sind für Reedbook-/CD-Formate (44.1/48kHz) wegen der niedrig liegenden Nyquist-Rate am wichtigsten.
Apodisierungserkennung im HQPlayer
Bei PCM-Quellinhalten kann der HQPlayer erkennen, ob ein Apodisierungsfilter erforderlich ist. Jedes Mal, wenn ein solches Ereignis im Quellinhalt erkannt wird, erhöht sich der Zähler. Wenn ein solcher Inhalt erkannt wird, insbesondere bei höheren Zählwerten, wird die Verwendung eines Apodisierungsfilters empfohlen. Diese Erkennung ist nicht absolut, kann aber als Richtlinie dienen, um zu entscheiden, wann ein nicht-apodisierender Filter nicht verwendet werden sollte. Es schadet nicht, einen apodisierenden Filter für Inhalte zu verwenden, die ihn nicht benötigen. Es ist jedoch schädlich, einen nicht-apodisierenden Filter für Inhalte zu verwenden, die einen solchen benötigen würden. Schau auch bei den Audio PC Grundlagen HQPlayer Filtereigenschaften.
Den Apodisierungszähler im HQPlayer als Indikator für schlechte Aufnahmen
Jedesmal wenn mich ein Titel wegen digitaler Schärfen nervte, bekam ich es mit dem Apodisierungszähler bestätigt. Wir reden dann von Zählwerten oberhalb des dreistelligen Bereichs. Der verwendete Filter poly-sinc-xtr-lp im obigen Beispiel ist kein apodisierender Filter. Mit dem apodisierenden Filter poly-sinc-xtr- short-lp war es deutlich erträglicher, aber nicht wirklich gut. Denn dazu kam noch Loudness War, was ich auch am Limitzähler = 5 bemerkte. Normalerweise zeigt bei mir der Limiter nichts an, da ich ein Gain von -4dB eingestellt habe. Ausreichend um Clipping zu vermeiden. Nicht so bei dieser Aufnahme.
Zusammenfassung
Manchmal ist man sich ja unsicher, ob es nur an der eigenen Tagesform liegt, wenn einem die Aufnahme nicht gefällt. Mit dem Apodisierungszähler im HQPlayer hast du einen einfachen Indikator zur Hand, das Gehörte zu validieren. Wenn dir die Musik trotzdem gefällt verwende einen apodisierenden Filter.
Die Funktionsvielfalt vom HQPlayer zu verstehen ist nicht einfach. Denn der HQPlayer ist viel mehr als nur ein Upsampler oder PCM/DSD-Konvertierer. Diese grundlegenden Funktionen haben wir hier beschrieben: Audio PC HQPlayer Filtereigenschaften.
In diesem Beitrag ziehen wir mehrere Kreise rund um die Themen:
– HQPlayer Core, – HQPlayer Control und – HQPlayer Endpoint
HQPlayer Core
Der Kern 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. 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 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.
HQPlayer Control
Die gute Nachricht ist, dass die Anwendungen für die Kontrolle des HQPlayer Cores nichts extra kosten. Zumindest wenn es sich um eigene Anwendungen wie HQPlayer Client handelt. Und es gibt eine große Vielfalt an kostenlosen Anwendungen für die Bedienung des HQPlayers. Diese Flexibilität ermöglicht auf den unterschiedlichsten Geräten und Plattformen ein großes Benutzererlebnis. Wir verwenden als Frontend gerne Roon, hören aber lieber mit dem HQPlayer die Musik, weil die Algorithmen soviel besser sind. Beides ist möglich.
HQPlayer Endpoint
Hier handelt es sich um eine Besonderheit für eine asynchrone Datenweitergabe über das Netzwerk: NAA (Network Audio Adapter). Die Verarbeitung wird von HQPlayer Core durchgeführt und die verarbeiteten Daten werden dann asynchron über das Netzwerk an einen sehr leichten Netzwerk-Audioadapter gestreamt, der mit dem DAC verbunden ist. Asynchrones FIFO bietet maximale Isolation zwischen Verarbeitung und Audiowiedergabe. NAA ist optional.
Ohne Anspruch auf Richtigkeit und Vollständigkeit haben wir ein Kreisdiagramm erstellt, welches eine Funktionsübersicht bieten soll.
Lesebeispiele von außen nach innen:
Du verwendest ein MacBook (Apple) und kannst die Anwendung HQPlayer Client zur Steuerung verwenden .
Dein fis Audio PC kann mit dem HQPlayer OS eingerichtet werden und ermöglicht die Nutzung als HQPlayer Core. Dieser enthält den Rechenkern vom HQPlayer und kann ungestört von anderen Anwendungen die Audiodaten in höchster Qualität verarbeiten.
Mit deinem DAC T+A SDV 3100 HV kannst du den integrierten HQPlayer NAA als Endpunkt nutzen.
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