Lautstärkeregelung am PC - Messungen an vier Soundkarten

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stoneeh
Inventar

#1 erstellt: 19. Okt 2019, 13:07

Hallo lieber Leser.

"Kann / soll ich die Lautstärke meiner Hifi-/PA-Anlage am PC regeln?"
"Wie hoch soll ich meine Windows-Lautstärke halten?"

Das sind Fragen, die in diesem Forum seit jeher regelmässig auftauchen.

Über diesen Zeitraum haben jede Menge theoretische Diskussionen zu dem Thema stattgefunden. Ebenso wurden vielfach subjektive Eindrücke ausgetauscht.
Nichts davon scheint jemals zu einem wirklichen Konsens geführt zu haben. Dieser Thread soll daher beides bewusst exludieren, und rein via dem messtechnisch nachweisbaren das Thema beleuchten.

Mit dem messen von insgesamt 4 Soundkarten auf drei verschiedenen PCs / Laptops möchte ich einen guten, repräsentativen Überblick gewähren.

Den notwendigen Kommentar versuche ich so kurz und anfängerfreundlich wie möglich zu halten.

Messbedingungen:

Verkabelung: Loopback von Soundkarte Output zu Soundkarte Input via Cinch- oder Klinke-Kabel
Betriebssysteme: Windows 7, Windows 10
Samplerate und Abtastfrequenz in Windows für sowohl Output als auch Input: 16 Bit, 48 kHz
Windows-Treiber: Windows-interner Treiber-Store, keine herstellereigenen Treiber oder Software
Mess-Software: ARTA
Soundcard Treiber in ARTA: WDM (kein ASIO o.ä.)

Soundkarten: Creative Soundblaster X-Fi USB HD, Creative Soundblaster X-Fi Titanium HD, Realtek Onboard-Soundkarte je eines alten und neuen Acer Netbooks

Ein Teil des Testfelds:

Frequenzgangmessung:

1% Windows Lautstärke in gelb, 100% Windows Lautstärke in grün, auf der Creative X-Fi USB HD:

Zuerst mal anzumerken, die 1% Linie ist ~55 dB niedriger (=leiser) als die 100% Linie.
Zweitens, wie man sieht, die 1% Linie ist minimal welliger. Die Abweichungen betragen aber deutlich unter 1 dB, und spielen sich somit nicht im hörbaren Bereich ab.

Auf den anderen Karten waren die Ergebnisse essentiell die selben - ebenfalls im unhörbaren Bereich - und somit verzichte ich auf das einstellen. Die einzige Ausnahme war der Onboard-Sound des neuen Netbooks. Hier gab es bei 1% schon einige Ausreisser, und musste die Windows Lautstärke auf 10% (rote Linie) erhöht werden, um ein gutes Ergebnis zu liefern:

fg-system4-1-100-prozent-windows-lautstaerke

Spektralanalyse:

In dieser Messung wird das gesamte Frequenzspektrum live gemessen. Mittels eines 1 kHz Sinus Anregungssignals werden die harmonischen Verzerrungen und der Signal-Rausch-Abstand (SNR) ermittelt.

Anbei eine kurze Illustration der relevanten Punkte.
In der Mitte seht ihr das Spektrum. Rechts unten seht ihr die aktuelle Windows-Lautstärke. Links unten wird zuerst der aktuelle Pegel in dB angezeigt, unter "THD" das Gesamtmass der harmonischen Verzerrungen in %, und unter "THD + N" die harmonischen Verzerrungen plus Rauschen / Noise.
Je niedriger THD bzw. THD + N, desto besser.

Es wird für jede Soundkarte bei 0, 1, 10, 50, 80 und 100% Windows Lautstärke getestet. Um nicht zwei Dutzend Screenshots einstellen zu müssen erfolgt die Darstellung als Video, via Youtube.

Creative X-Fi USB HD:

Creative X-Fi Titanium HD:

Realtek Onboard Soundkarte, Netbook alt:

Realtek Onboard Soundkarte, Netbook neu:

Fazit:

Wenn man ~1 % THD + N als Hörschwelle voraussetzt, liefern bereits ab 10% Windows Lautstärke alle Soundkarten im Feld absolut akzeptable Ergebnisse - die beiden Creative sogar bereits ab 1%.

Am oberen Ende scheint es, wenn der Pegel -0 dB erreicht, Probleme zu geben. Die Klirrspitzen bei der Creative X-Fi USB HD scheinen Clipping zu indizieren. (Das Problem liegt, da ich gegengetestet habe, nicht an einer zu hohen Input-Lautstärke.)

Die über das Testfeld akustisch beste Windows Lautstärke scheint 80%, = -3 dB, zu sein. Bei dieser Lautstärke ist das Signal-Rausch-Verhältnis am oder nahe des Optimums, und man ist weit genug vom oberen Ende des Dynamikumfangs entfernt, um Clipping auszuschliessen.

Rein über Windows die Lautstärke zu regeln ist wie man sieht also durchaus im qualitativ akzeptablen Rahmen möglich - man sollte, wie man sieht, jedoch in eine gute Soundkarte investieren.

Werner_B.
Inventar

#2 erstellt: 19. Okt 2019, 19:39

stoneeh (Beitrag #1) schrieb:

Am oberen Ende scheint es, wenn der Pegel -0 dB erreicht, Probleme zu geben. Die Klirrspitzen bei der Creative X-Fi USB HD scheinen Clipping zu indizieren. (Das Problem liegt, da ich gegengetestet habe, nicht an einer zu hohen Input-Lautstärke.)

Hast Du sichergestellt, dass in allen Fällen kein Oversampling und kein Resampling stattfinden? Falls nein, könnte es sich ggf. um "Intersample Overs" handeln?

Siehe:

https://benchmarkmed...ers-in-cd-recordings

Every D/A chip and SRC chip that we have tested here at Benchmark has an intersample clipping problem! To the best of our knowledge, no chip manufacturer has adequately addressed this problem. For this reason, virtually every audio device on the market has an intersample overload problem.

Gruss, Werner B.

Basstian85
Inventar

#3 erstellt: 20. Okt 2019, 07:15

Mal ein paar Fragen dazu, möglicherweise habe ich Denkfehler.

Man liest ja häufig, dass man Bitauflösung verliert (Pro 6dB Absenkung 1Bit), müsste in den Messungen dann nicht bei niedrigerer Lautstärkeeinstellung der Noisefloor steigen? Oder liegt das daran, dass das Signal leiser wird -> Noise bleibt in der Grafik gleich wird aber im Verhältnis zum Signal ja lauter(?).

Resampled man auf 24Bit ist das Rauschverhalten dann besser bei der Absenkung der Lautstärke?

Und letzte Frage: Ich hatte damals wegen evtl. möglicher IntersampleOvers den ReplayGain in Foobar auf -3dB gestellt, ich denke das wirkt sich genauso wie die Windows-Lautstärkeregelung aus?

Edit: Und Danke für die Infos/Messungen bzw. den Thread...

[Beitrag von Basstian85 am 20. Okt 2019, 07:25 bearbeitet]

stoneeh
Inventar

#4 erstellt: 24. Okt 2019, 08:49

Werner: gute Frage. Wie dem auch sei, wenn Chip-basiert, seh ich keine Möglichkeit für den normalen Anwender, darauf zu reagieren. In diesem Feld liess sich messtechnisch zudem nur ein kleiner, vermutlich unhörbarer Anstieg des THD (+ N) bei einer der Soundkarten feststellen, welcher, wie man in der Videodarstellung gut sieht, einfach durch ein minimales absenken der Windows-Lautstärke zu beheben ist.

Basstian: gerne

. Hoffe es hilft dem einen oder anderen!
Zu deiner Frage: wie man in den Videomitschnitten der Klirr-/Noise-Messungen sieht ändert sich der Noisefloor zwischen Basis (0%) zu 100% nicht signifikant. Der Noisefloor ändert sich aber bei ansonsten selben Testbedingungen von Soundkarte zu Soundkarte deutlich. Schlussfolgerung ist also, dass die Qualität der Soundkarte der ausschlaggebende Faktor ist.
24 Bit hab ich ebenso getestet - interessanterweise ergab sich kein Unterschied im Noise bei allen Windows Lautstärken.

stoneeh
Inventar

#5 erstellt: 25. Feb 2021, 16:50

Ich grad spontan noch zwei Onboard-Soundkarten von Desktops durchgemessen. Testaufbau und -prozedur wie im OT. Beide Karten wurden jeweils mit Vollaussteuerung (100% Windows Lautstärke, -0dB in ARTA) gemessen.

MSI B450-A Pro Max (Sockel AM4, B450 Chipsatz):

Asus M5A99X (Sockel AM3+, AMD 990X Chipsatz):

Nach dem messen fiel mir auf wie ident die beiden Messungen aussehen, insb. der kleine K3-Ausreisser. Das sollte bei zwei unterschiedlichen PCs eigtl. nicht der Fall sein. Nach kurzer Recherche stellte sich aber heraus dass in beiden Boards der gleiche Sound-Chip (Realtek ALC892) verbaut ist - somit alles wieder kohärent.
Die Ergebnisse decken sich auf jeden Fall ca. mit denen der in Post #1 gemessenen beiden Laptop-Soundkarten. Somit keine Überraschungen; das Fazit bleibt das gleiche.