Kategorie: News

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

Den richtigen Hörabstand finden

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

Fernfeldhören^*

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

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

Nahfeldhören^*

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

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

Der Kompromiss: Hören im Mittelfeld

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

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

Raummoden kalkulieren

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

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

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

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

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

Strikte Symmetrie

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

Absorber^*

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

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

Diffusoren^*

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

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

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

Aufstellung der Lautsprecher und der Akustikelemente

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

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

Verifizierung durch Messungen

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

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

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

• Wie du deinen Raum und die Lautsprecher misst

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

• Wie erstelle ich einen Faltungsfilter für die Raumkorrektur?

Zusammenfassung

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

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

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

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^*Hier hat ChatGPT mitgeholfen.

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

Beengte Verhältnisse und Dröhnen

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

Bowers & Wilkens CM 9 S2

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

Bowers & Wilkens 804 D3

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

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

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

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

Raummoden und die Schröder Frequenz

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

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

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

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

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

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

Direktschall und Diffusschall

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

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

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

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

Endlich viel Platz aber kein Bass

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

Sonus Faber Amati Futura

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

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

Messungen der Akustik mit Acourate

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

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

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

Ein eigener Hörraum

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

Strikte Symmetrie

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

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

Wieder Kompromisse im Wohn-/Esszimmer

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

Optimierung des Frequenzgangs durch Faltungsfilter

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

Optimierung des Timings durch Faltungsfilter

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

Zusammenfassung

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

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

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

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

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

In diesem Newsletter soll es um Windowseigene Werkzeuge gehen.

Energieeinstellungen für den Audiobetrieb optimieren

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

Windows Systemsteuerung aufrufen

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

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

Es öffnet sich die Systemsteuerung, welche wichtige Einstellungen ermöglicht.

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

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Ausbalanciert (empfohlen)“

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

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

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

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Ultimative Leistung“

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

Praxisvalidierung mit der Energieoption „Energiersparmodus“

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

Weitere Windows Optimierungen auf unserer Support Seite

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

Dort findest du folgende Themen:

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

Zusammenfassung

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

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

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

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

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

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

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

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

Der Buffalo BS-GS2016 im Originalzustand

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

Wo erhält man den Buffalo BS-GS2016?

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

Das Gehäuse vom Buffalo BS-GS2016

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

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

Der innere Aufbau vom Buffalo BS-GS2016

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

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

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

Die Ports vom Buffalo BS-GS2016

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

Technische Spezifikationen lt. Hersteller (Auswahl)

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

Der Buffalo BS-GS2016 im Umbau

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

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

Lötarbeit

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

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

Testbetrieb

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

Der Buffalo BS-GS2016 als Managed Switch

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

Administrationstool für Buffalo BS-GS2016

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

Markiere den erkannten Switch und klicke auf „Weiter“.

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

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

Aktualisierung der Buffalo BS-GS2016 Firmware

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

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

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

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

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

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

Nicht benötigte Ports deaktivieren

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

Flow Control,  Green Ethernet, APD und Bandbreite administrieren

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

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

IGMP Snooping und bei Bedarf MLD Snooping aktivieren

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

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

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

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

Statische MAC-Filterung (Static MAC Filtering) aktivieren

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

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

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

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

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

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

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

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

VLANs (Virtual Local Area Networks)

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

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

QoS (Quality of Service)

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

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

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

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

Zusammenfassung

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

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

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

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

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

Das Gehäuse

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

​Passive Kühllösung

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

I/O Shield (Anschlussblende)

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

Retro-Displays VU1

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

Performance​

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

Vorläufige Spezifikationen

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

Was macht die Konkurrenz?

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

vorläufiges Fazit

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

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

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

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

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

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

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

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

Was sind Interrupts?

Lassen wir ChatGPT sprechen:

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

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

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

ChatGPT

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

Damit die Unterbrechungen funktionieren, gibt es zwei Mechanismen:

Leitungsbasierte Interrupts (LBI)

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

Message-Signaled Interrupts (MSI & MSI-X)

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

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

LatencyMon

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

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

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

Process Latency (µs)

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

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

Interrupt-Service-Routinen (ISRs) 

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

Deferred Procedure Call (DPC)

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

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

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

Harter Seitenfehler (total hard pagefault)

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

Lösungsmöglichkeiten

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

MSI-Tool

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

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

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

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

Auslagerungsdatei

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

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

Betriebssystem

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

• HQPlayer als Betriebssystem und als alleinigen Player verwenden

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

Zusammenfassung

Interrupts sind Unterbrechungen im Computersystem, damit zeitnah auf Ereignisse reagiert werden kann. Stell dir vor du willst mit der Maus etwas anklicken und der Computer reagiert nicht. Damit das nicht passiert gibt es die hochpriorisierten Interrupt-Service-Routinen (ISRs). Das ist also grundsätzlich eine nützliche Sache. Wollen wir so eine Unterbrechung beim Musik hören? Sicher nicht! Auch wenn es nicht zu offensichtlichen Drop Outs kommt, können im Millisekundenbereich störende Artefakte entstehen, allen Puffern zum Trotz. Die meisten Menschen können bereits Latenzen zwischen 2-5 ms erkennen.

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

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

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

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

Unterschiede zwischen Rj45 und SFP(+)

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

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

Transceiver für LWL

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

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

In unserer Praxis haben sich zum Beispiel folgende Transceiver bewährt:

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

Glasfaserkabel

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

Singlemode vs. Multimode

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

Duplex vs. Simplex

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

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

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

Qualitätsstufen Grade A, B, C, E

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

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

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

LC-Stecker

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

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

Verschiedene Fasersteckertypen UPC und APC

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

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

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

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

Biegeradius

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

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

10G-DAC- und AOC-Kabel

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

Direct Attach Kable (DAC)

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

10G SFP+ Aktives Optisches Kabel (AOC)

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

Vergleich DAC und AOC

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

Eigene Testergebnisse

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

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

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

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

​

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

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

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

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

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

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

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

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

Zusammenfassung

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

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

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Am 05. Mai 2023 wurden HQPlayer 5 Desktop und HQPlayer 5 Embedded 5.0.0 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 extrem hohen 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.

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.

Das sowas sogar mit 44,1kHz Dateien gemacht wird, war mir neu. Was bei diesem Titel Schade ist, weil er sich gut abgemischt anhört.

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.

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.

Oben im Beitragsbild ist echtes 96kHz HiRes zu sehen. Unten im Bild auch. Die Bandbreite von 48kHz wird voll ausgeschöpft.

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.

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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.

Energieeffizienz

Fangen wir mit der Effizienz bei der Leistungsaufnahme an. Bei Intel erlebten wir da schon Überraschungen, weshalb wir die 10. und 11. Core Generation erst gar nicht in unser Portfolio aufgenommen haben. Bei Igor’s LAB lief kürzlich eine Testreihe mit folgender Überschrift: AMD Ryzen 7 7800X3D im Gaming- und Workstation-Test – Ultra-schnell spielen mit der halben Tankfüllung eines Core i9-13900K.

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 AMD 7800X3D unangefochten an der Spitze. AMD 7950X3D kommt an die dritte Stelle. Dagegen werden Intels i7-13700K 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 AMD 7800X3D auf dem vorletzten Platz nicht gut ab. AMD 7950X3D kommt aber an die zweite Stelle. Intels i7-13700K 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 AMD 7950X3D mithalten. Der AMD 7800X3D 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.

Ein weiteres Problem beschreibt Igor’s LAB: Extreme Lastspitzen bei den Ryzen 7000 CPUs gemessen – auch im Idle.

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.

Quelle: Igor’s LAB

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 AMD 7800X3D 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:

• Wird es einen fis Audio PC Intel 13. Generation Core (Raptor Lake) geben?

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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

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.

PCI-Express Steckplätze

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.

High/Low Profile Bracket

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 vertikal 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 Chassis in 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 Acrylglas ermöglichen 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.

Mit unserem Passiven Kühlungskit für XILINX Solarflare X2 Series & 8000 Series Ethernet Adapters und dem fis Audio PC Acrylglas ist eine sehr gute Kühlung und Belüftung möglich.

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