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Restore-Option in X3800H/X4800H etc. macht Aliasing (SW FEHLER, Signalkette, DAC)! - Mitmachen!+A -A |
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Autor |
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Michael2S
Ist häufiger hier |
21:01
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#1
erstellt: 20. Okt 2023, |
Inhalt: - TEIL 1: PROBLEMBESCHREIBUNG - Teil 1.a: Reproduktion des Problems - Teil 1.b: Erklärungsversuch - Teil 1.c: Gegenmaßnahmen mit aktuellem Gerät/FW-Stand (19.10.2023) - TEIL 2: Aufruf zum MITMACHEN an alle Denon / Marantz AVR Besitzer! - Web Links - Meine Messungen am X4800H - einige Screenshots TEIL 1: PROBLEMBESCHREIBUNG In den Einstellungen des X3800H / X4800H (und vermutlich auch den 2000er, 6000er und 8000er Modellen sowie Vorgänger-Modellen und Marantz-Modellen der SR- und Cinema-Serie) unter "Audio" gibt es die Funktion "Restore" mit den Optionen "Aus - Gering (default) - Mittel - Hoch". Diese Einstellung sollte auf "Aus" geändert werden, da sie fehlerhaft implementiert ist und das Signal durch sogenanntes "Aliasing" verfälscht. Aber auch ohne den Aliasing-Fehler würde ich es auf "Aus" stellen, da es gute Audiosignale unnötig verfälscht. Hintergrund: Laut Dokumentation soll die "Restore" Funktion ein digital komprimiertes Signal mit niederer Bitrate, das typischerweise in seinen hohen Frequenzen beschnitten ist, aufpeppen, indem hohe Frequenzanteile wieder hinzugefügt werden und das Signal so verbessert wird. Hierbei gibt es nun aber zwei Probleme: 1.) Diese Signal-"Korrektur" findet IMMER statt, also auch bei nicht komprimiertem Audio-Material wie z.B. WAV-Dateien, die vom USB-Stick abgespielt werden. Dies führt also zu einer Manipulation und damit Verschlechterung eines bereits hochwertigen Audio-Signals. Die Dokumentation erweckt den Anschein, dieser Algorithmus würde nur auf (stark) komprimiertes Audio-Material angewendet werden, was aber nicht stimmt, wie mein Test beweist (*.wav-file auf USB Stick). 2.) Das Signal-Processing dieses Algorithmus erzeugt "Aliasing", also Frequenzanteile, die da absolut nicht hingehören und teils sogar unterhalb der zugrundeliegenden Originalfrequenz liegen! Ich erkläre das anhand eines Beispiels, das jeder von euch recht einfach nachstellen kann. Teil 1.a: Reproduktion des Problems Ab ca. 3000 Hz (3 kHz) und höher ergänzt der AV Receiver eine 1. und 2. Oberschwingung ca. 10-30 dB unterhalb des zugrundeliegenden Original-Signals. Das könnt ihr einfach nachstellen durch Abspielen eines z.B. 3 kHz Sinus Testtons (z.B. aus einer USB *.wav Datei, erzeugt und heruntergeladen von der "audiocheck" Webseite) und Prüfen des Spektrums z.B. mit der "Spectroid" Spektrum-Analysator Android App. Haltet dabei das Smartphone Mikrofon direkt ca. 2 cm vor den Hochton-Tweeter und stellt die LAUTSTÄRKE NICHT ZU HOCH, um Schaden am Lautsprecher-Hochtöner zu vermeiden!!! Z.B. Lautstärke=10 (aus 0..98), oder =-70 dB (aus -79,5..+18,0 dB), reicht aus. Dann seht ihr im Spektrum neben der Linie bei 3 kHz auch Linien bei 6 und 9 kHz. Benutze dazu die Front Speakers in der Main Zone und NICHT den Soundmodus "(Pure) Direct". Dasselbe funktioniert z.B. bei 7 kHz, hier gibt es Obertöne im Spektrum bei 14 und 21 kHz. Ab 8 kHz hochwärts wird es "interessant", denn hier passiert Aliasing: Die 1. und 2. Oberwelle von 8 kHz liegt bei 16 and 24 kHz (wobei 24 kHz normalerweise jenseits des Wiedergabebereichs des Hochtöners liegt und darum irrelevant/unsichtbar/nicht-existent sein sollte). Jedoch, was ich tatsächlich sehe (auch wenn ich den Spectrum Analyzer mit 96 kHz samplen lasse um Aliasing-Effekte auf Seiten des Messwerkzeugs auszuschließen) sind Linien bei 16 and 20 kHz! Wo kommt diese 20 kHz her? --> Nun, wenn wir die 2. Oberwelle, die 24 kHz, an den 22 kHz "spiegeln" (22 kHz ist die Häfte der weit verbreiteten Samplingfrequenz von 44 kHz [oder genauer 44,1 kHz], dann kommen wir bei 20 kHz an (oder genauer 20,1 kHz). Und das geht so weiter bei allen höheren Frequenzen. Z.B. 9 kHz erzeugt Oberwellen bei 18 kHz (korrekt) und 17 kHz (Aliasing: 2. Oberwelle 3 x 9 kHz = 27 kHz gespiegelt an der 22 kHz Nyquist Frequenz ergibt 27-22=5 und 22-5=17 kHz). So richtig verrückt wirds dann bei 12 kHz Original-Signal, das Oberwellen bei 24 und 36 kHz erzeugen sollte, aber stattdessen "gespiegelte Oberwellen" bei 20 kHz (gespiegelt von 24 kHz) and sogar einen kleinen Peak bei 8 kHz (gespiegelt von 36 kHz) erzeugt! Das ist für mich sogar hörbar, denn während ich einen sauberen 12 kHz Sinuston kaum hören kann, kann ich diesen unsauberen Ton durchaus hören. Teil 1.b: Erklärungsversuch Was passiert hier? Zunächst fügt Denons digitaler "Restore"-Algorithmus im digitalen Signalprocessing eine 1. und 2. Oberschwingung zum Originalsignal hinzu, für Signalanteile oberhalb ca. 2-3 kHz. Das passiert offenbar bei einem digital stark hochgesampelten Signal deutlich oberhalb von 44,1 kHz Sampling Frequenz. Dann macht Denon offenbar ein Downsampling auf 44(,1) kHz, um dieses so heruntergesampelte Signal dem DAC zuzuführen. Sowohl der aktuelle DAC (Texas Instrument PCM5120A) als auch die (besseren) Vorgänger (AKM AK4458) können mit einer Vielzahl von Sampling-Frequenzen umgehen, und Denon hat hier mit 44,1 kHz offenbar die preisgünstigste Lösung gewählt (zumindest beim X4800H). 44,1 kHz ist ja auch die Sampling Frequenz bei CDs. Was Denon versäumt (entweder versehentlich oder aus Kostengründen/wegen technischer Restriktionen) ist, vor dem Downsampling auf 44.1 kHz das noch hochratige Signal zunächst einmal durch einen Tiefpass zu filtern (Anti-Aliasing-Filter), um die Frequenzanteile oberhalb von 22,05 kHz zu eliminieren. Darum kommt es dann zu besagtem Aliasing, woduch alle Frequenzen oberhalb von 22,05 kHz, die bei einem mit 44,1 kHz gesampelten Signal nicht mehr darstellbar sind, sich am 22,05 kHz Punkt "nach unten spiegeln" und dann dort ihr Unwesen treiben. Bemerkung: Evtl. gibt es im AVR noch andere digitale Signalmanipulationen neben der "Restore"-Funktion, die ebenfalls höhere Frequenzanteile und Aliasing erzeugen. Das habe ich nicht getestet. Teil 1.c: Gegenmaßnahmen mit aktuellem Gerät/FW-Stand (19.10.2023)
Ich habe noch nicht geprüft/getestet, ob auch andere digitale Prozessing-Algorithmen als "Restore" wie z.B. "Surround", "DTS" und wie sie alle heißen, Oberwellen und/oder Aliasing Effekte erzeugen. Ich würde aber auf "Nein" tippen, da ich glaube, die Signalmanipulation ist hier eher anderer Natur (Frequenz-Equalizer, Phasen, Lautstärken, Kanal-Inhalte-Zuordnungen, ...). TEIL 2: Aufruf zum MITMACHEN an alle Denon / Marantz AVR Besitzer! Bitte prüft doch mal, ob der Effekt auch bei euch auftritt, wenn ihr ein ähnliches Gerät habt! (Schritte unten aufgeführt!) Möglicherweise verhalten sich 3600, 3700(alt), 3700(neu), 3800, 4600, 4700(alt), 4700(neu), 4800 bzw. die Geräte der 2000er oder 6000er oder 8000er Serie, sowie die Marantz-Geräte (SR-xxxx oder Cinema xx), nicht alle gleich. Denn gerade im DAC-Teil gibt es hier Unterschiede und auch Umstellungen innerhalb der *700-er Serie (sicher beim X3700H, vermutlich auch beim 4700-er) wegen eines Feuers beim DAC-Zulieferer AKM, was dazu führte, dass das gesamte Signalprocessing-Board im Jahr 2021 neu designed werden musste um einen neuen DAC herum, nachdem AKMs AK4458 durch den (weniger leistungsfähigen) TIs PCM5120A ersetzt wurde - so zumindest die spärlichen Infos, die man im Netz dazu findet, und die Messungen auf "audiosciencereview" belegen die Qualitätsverschlechterung des DACs von 3700 nach 3800 etc. Die höheren Baureihen (6000er? 8000er?) wiederum verwenden wohl den noch höherwertigeren AK4490, der wohl auch über das Jahr 2021 hinaus verfügbar war und weitergeführt wurde. Gut möglich auch, dass nicht alle DACs auf allen Geräten mit 44,1 kHz laufen sondern einige auf höherer Frequenz, was das geschilderte Aliasing-Problem eliminieren oder verändern würde. Auch können größere Geräte mit mehr Rechenpower sich evtl. ein Anti-Aliasing Filter leisten, was den kleineren Geräten vorenthalten bleibt. Darum wären Tests hierzu echt aufschlussreich! Schritte zum Reproduzieren:
Optional: Du kannst das Ganze auch für andere Frequenzen wiederholen, z.B. für 3 kHz, 5 kHz, 7 kHz, 9 kHz. Auswertung:
Mögliche Ergebnisse:
Poste dein Ergebnis bitte unter Nennung deines AV Receiver Modells. Falls es ein Denon X3700H oder X4700H ist, wäre noch die Seriennummer von Interesse (natürlich nur wenn du bereit bist die zu nennen), weil es innerhalb dieses Modells die besagte Umstellung des DACs plus dessen Beschaltung gab. Web Links: Sinuston-Generatoren mit Download (ich habe [1] verwendet): [1] ![]() [2] ![]() Meine Messungen am X4800H - einige Screenshots: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Z.B. der Aliasing Peak bei 17,1 kHz im 9 kHz Bild beweist, dass Denon hier keinen Anti-Aliasing-Filter vor dem Downsampling benutzt - denn dieser Aliasing-Peak der 2. Oberschwingung ist genauso hoch wie der "reguläre Peak" der 1. Oberschwingung bei 18 kHz. |
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Denon_1957
Inventar |
22:13
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#2
erstellt: 20. Okt 2023, |
Ist das jetzt dein Ernst ???? Du hast dir die ganze Mühe gemacht wegen Pille Palle. ![]() Die "Restore" Funktion nutzt eh nur bei I-Net Radio mit niedriger Datenrate da wird dann das Signal etwas hoch gepuscht das ist aber alles. Das man sich aber deswegen so eine Mühe macht. ![]() ![]() ![]() Übrigens wie ich gerade sehe du bist 16 Jahre dabei und dann 22 Beiträge das ist schon einen Nummer. ![]() Aber trotzdem sehr interessanter Beitrag. [Beitrag von Denon_1957 am 20. Okt 2023, 22:18 bearbeitet] |
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pogopogo
Inventar |
22:37
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#3
erstellt: 20. Okt 2023, |
Verwende doch einfach DeltaWave. Da kannst du das Originalsignal direkt gegen ein Ausgangsignal (Preout, KH-Buchse, ...) vergleichen. [Beitrag von pogopogo am 20. Okt 2023, 22:39 bearbeitet] |
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Michael2S
Ist häufiger hier |
22:44
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#4
erstellt: 20. Okt 2023, |
@pogopogo Danke für den Hinweis, aber das kenne ich gar nicht. Ist auch schwierig wenn der Input ein USB File ist nehme ich an. Das von mir verwendete Werkzeug hat dagegen jeder - ein Smartphone halt, und ein USB Stick :-) Als Referenz hält die selbe Messung ohne "Restore" her - oder mit "Direct", was das "Restore" umgeht. Oder die Ausgabe auf Zone2, was das Resore ebenfalls nicht verwendet. Von daher hab ich für diesen Zweck gar keinen Bedarf an weiterem Werkzeug. Trotzdem danke für den Tipp, könnte ja für zukünftige Fragestellungen noch relevant werden. [Beitrag von Michael2S am 20. Okt 2023, 22:51 bearbeitet] |
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Michael2S
Ist häufiger hier |
22:48
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#5
erstellt: 20. Okt 2023, |
@Denon_1957
Genau. Problem ist aber, dass es per Default eingeschaltet ist und dann alle Signale, also auch die qualitativ guten, verändert und damit verschlechtert. Und selbst Internetradio im AAC 64 kbps Format hat ein Hochpuschen ja gar nicht mehr nötig, oder? Denn es ist ja mit mp3 128 k vergleichbar von der subjektiven Qualität. Darum wäre ein "Default=Off" besser denke ich. [Beitrag von Michael2S am 20. Okt 2023, 22:50 bearbeitet] |
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pogopogo
Inventar |
22:54
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#6
erstellt: 20. Okt 2023, |
Das solltest du auf jeden Fall parallel verwenden, um Sideeffects ausschließen zu können Du kannst hierbei auch ein ganz normales Musikfile nehmen und als Referenz verwenden. Falls ein Delta besteht, gibt es verschiedene Analysedarstellungen. Die AVR-Ausgänge müsstest du nur sampeln, sprich über einen A/D-Wandler gehen. Zur Not würde es auch ein Line In am Notebook tun. |
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