Soundcard Clipping?

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Hörschnecke
Inventar

#1 erstellt: 03. Dez 2013, 01:46

Weil ich einen alten Lenovo-Laptop zur Klangerzeugung weiterverwenden wollte, habe ich mir seinen Kopfhörer-Ausgang vorher etwas näher angesehen. Dazu habe ich einen maximal-lauten 1kHz-Sinus im Audioeditor erstellt (0,99 dBFS) und im Mixer der Soundcard die Regler PCM und Phones voll aufgezogen. Was an der entprechenden Buchse herauskam, habe ich mit einem anderen Laptop gesampelt. Dort wurde mit ein wenig Sicherheitsabstand auf -1 dBFS vollausgesteuert.

Wie man im obersten der zehn Mono-Tracks sehen kann, ist der Sinus recht eindrucksvoll in den positiven Halbwellen geclippt.

An dieser Stelle bin ich neugierig geworden, wie sich andere Soundcard-Ausgänge in dieser Hinsicht verhalten. Während einige meiner Laptops nur einen analogen Headphones-Ausgang haben, haben die externen USB-Soundcards in der Regel noch einen zusätzlichen Line-Ausgang. So läßt sich ein wenig vergleichen, wie sich die Ausgänge unter den obengenannten Pegelverhältnissen so schlagen.

Während die Line-Ausgänge alle weitgehend unverzerrt mit dem maximalen Sinus klarkommen, clippt ein großer Teil der Phones-Ausgänge doch heftig bei Maximalpegel. Die Roland UA-1G macht da keine Ausnahme und die populäre Behringer UCA222 klappt das Signal sogar teilweise um (wie in Track 5 zu sehen).

Meine ALC basierten Onboard-Soundcards (ALC270, ALC269 und ALC269VB) bewältigen es hingegen ohne auffallende Verzerrung an ihren Phones-Buchsen. Die letzten zwei Tracks im Bild zeigen dann noch eine Texas Instruments basierte Soundcard von Miditech (TI/Burr Brown). Auch diese ist dann aber wieder nur an ihrem Line-Ausgang "sauber".

Wieviele Äußerungen über mies klingende Sound-Karten mögen wohl daher rühren, daß vielfach nur die Kopfhörer-Ausgänge von Heimanwendern als Quelle benutzt werden?

[Beitrag von Hörschnecke am 03. Dez 2013, 10:21 bearbeitet]

Hörschnecke
Inventar

#2 erstellt: 05. Dez 2013, 00:08

Nachtrag:

Die Behringer UCA-222 hat damals ja die erfolgreiche Edirol UA-1X imitiert. Die Ähnlichkeit untereinander hört jedenfalls deutlich beim Kopfhörerausgang auf. Der gleiche "Sinus-Stresstest", wie im Eingangsbeitrag, zeigt bei der UA-1X nochmals eine neue Clipping-Variante:

Diesmal werden nur die negativen Halbwellen deutlich gestutzt. Bei der UCA-222 sah es bekanntlich noch scheußlicher aus.
Der zweite Mono-Track zeigt nur wieder eine Kontrollprobe am (sauberen) Line-Out der Edirol UA-1X.

Audiotechnik im dritten Jahrtausend ...

Hörschnecke
Inventar

#3 erstellt: 07. Dez 2013, 12:17

Zum Abschluß dann noch eine positive Nachricht. Es gib auch externe Soundcards (USB), deren Kopfhörer-Ausgang unter den genannten Bedingungen nicht clippt. Hier ist es die Focusrite Scarlett 2i2:

cr
Inventar

#4 erstellt: 10. Dez 2013, 00:04

Ist das jetzt was Besonderes? Das liegt einfach daran, dass die Ausgangsspannung wegen der 5V vom USB auf gut 1V begrenzt ist.
Eine Soundkarte, die nicht klippt, das heißt ja nur, dass man halt nicht so laut aufdrehen kann, dass sie klippt. Was genauso ein Nachteil ist, wenn man nicht-voll ausgesteuerte Signale lauter machen will, was dann im entsprechenden Umfang eben weniger möglich ist. Da ist mir eine Soundkarte lieber, deren KHV klippt, wenn man voll aufdreht, aber man dafür leiseres Material lauter bekommt.
Unbrauchbar finde ich an der Edirol UA1EX im übrigen den Cinch-Ausgang mit seinen 0,4V. Knapp 1V wäre die bessere Lösung. Aber egal, ich verwende sie eh nur als USB-SPDIF-Konverter.

[Beitrag von cr am 10. Dez 2013, 00:06 bearbeitet]

Amperlite
Inventar

#5 erstellt: 10. Dez 2013, 13:43

Hallo! Deine Ergebnisse schockieren mich!
Als Folge habe habe ein ähnliches Szenario gestern Nacht an Vollverstärkern an meinem Küchentisch nachvollzogen, um zu sehen, ob diese Fehler auch bei dieser Gerätegattung auftreten.

Dazu habe ich einen alten Laptop als Signalgenerator verwendet und so hoch ausgesteuert wie möglich. Dann den hochreinen Sinus in einen Pioneer-Verstärker gespeist und das Signal über einen Spannungsteiler in einen weiteren alten Laptop geleitet, der mit einer externen High-End-Messeinrichtung (

Behringer UCA202, mein ganzer Stolz! ) ausgestattet wurde.
Zuvor habe ich in einer langen Hörsitzung überprüft, ob nicht etwa eine Klangbeeinflussung vom Spannungsteiler kommt. 6 Stunden Sinüsse hören ist ganz schön anstrengend kann ich euch sagen! Aber was macht man nicht alles für die Wissenschaft!

Dann habe ich den Lautstärkesteller am Vollverstärker voll aufgezogen!
Und was soll ich sagen!? Heftiges Clipping!

Ich bin empört und muss dieses Ergebnis sofort mit euch im Internet teilen. Desweiteren erwäge ich, den Hersteller des Verstärkers anzuschreiben und um eine Stellungnahme zu bitten.

Geschützter Hinweis (zum Lesen markieren):

Achtung, dieser Beitrag kann Spuren von IRONIE enthalten!

Edit: Eine Messung der Absolutpegel am Ausgang konnte ich (wie du) leider auch nicht machen. Die Batterien an meinem besten Multimeter (35 Euro vom Conrad!) sind gerade leer geworden.

[Beitrag von Amperlite am 10. Dez 2013, 13:47 bearbeitet]

Hörschnecke
Inventar

#6 erstellt: 10. Dez 2013, 21:23

@cr

cr schrieb:

Eine Soundkarte, die nicht klippt, das heißt ja nur, dass man halt nicht so laut aufdrehen kann, dass sie klippt.

Was heißt hier "nur"? Man darf von einem DAC schon erwarten, daß er die eingehenden Digitaldaten auch analog ohne große Verzerrungen umsetzen und ausgeben kann. Einige der gezeigten Geräte schaffen das ja auch, wie ich bereits gezeigt hatte. Der Anspruch ist also keineswegs überzogen. Und der Konstrukteur hat sogar den Vorteil zu wissen, daß das eingehende Signal praktisch nie größer, als Fullscale (FS) digital sein kann (da hat man es bei analogen Quellen schon schwerer). Zu bedenken ist auch, daß das Clipping einen gewissen Übergangsbereich hat und der unbedarfte Anwender den ansteigenden Klirr möglicherweise nicht sofort als Mangel erkennt. Viele Laptops haben als analogen Ausgang ja nur diesen "multifunktionalen Kopfhörerausgang" und es gibt sicherlich nicht wenige, die von dort Musik in irgendwelche Verstärker ausleiten.

Bei mir lag der Fall ja etwas anders, da ich über jenen Laptop-Ausgang ein Instrumenten-Modelling ausgeben wollte und Transistorklirr kann ich da nicht gebrauchen. Andererseits möchte man in der Regel aber einen großen Signal/Rauschabstand haben und die Regler dementsprechend weit aufziehen. Da ist es schon von Vorteil Gewissheit zu haben, daß da nicht ab 3/4 Stellweg mit Klirrdreck zu rechnen ist.

Das liegt einfach daran, dass die Ausgangsspannung wegen der 5V vom USB auf gut 1V begrenzt ist.

Natürlich setzt die Versorgungsspannung von 5V dem Maximalpegel eine Grenze, ganz klar, aber die Scarlett 2i2 ist auch eine USB-Soundcard und sie ist bei ihrem Maximalpegel von 1,14V rms immer noch sauber, wohingegen die Behringer UCA-222 bereits ab 0,82V rms zunehmende Klirranteile im Spektrum aufweist. Dagegen ist die Onboard-Soundcard ALC269VB ja theoretisch nicht durch einen USB-Bus auf 5V Versorgung limitiert. Aber auch die Onboard lieferte maximal 1,12V rms und ebenfalls sauber ohne Clipping.

P.S. @Amperlite: Ich weiß echt nicht, was Dir Deine Lügenmärchen bringen.

[Beitrag von Hörschnecke am 10. Dez 2013, 21:23 bearbeitet]

cr
Inventar

#7 erstellt: 10. Dez 2013, 21:53

Wie ich schon gesagt habe. Wenn die Musik nicht voll ausgesteuert ist, ist es ein Vorteil, wenn man dann lauter aufdrehen kann und nicht begrenzt ist dadurch, dass man Vollaussteuerung nur mit -0dB Material erreicht. Damit kann man nämlich dann jeden KH vergessen.

Die Line-Ausgänge übersteuern eh nicht, hast du ausgeführt, also wo liegt das Problem? Die sind dazu da, an die Anlage angeschlossen zu werden.....

PS: Stell dir vor, ich habe sogar einen Audiorecorder, der das digitale Signal um bis zu +6dB anheben kann! Ist er daher ein Mist, weil dann alle Aufnahmen übersteuert sind, die schon vorher voll ausgesteuert sind? Nur weil das halt wer nicht checkt und somit das Gerät nicht korrekt bedienen kann? Ist ein Audiorekorder also besser, der das digitale Signal nur abschwächen kann aber nicht anheben?

Hörschnecke
Inventar

#8 erstellt: 10. Dez 2013, 23:34

cr schrieb:

Du hast vermutlich nicht verstanden, daß die 1,14V und die 0,82V Ausgangspegel an den Kopfhörer-Buchsen darstellen (keine Eingangsspannungen).

Nochmal zur Verdeutlichung: Signalquelle war in beiden Fällen ein 1kHz-Sampletrack mit 0,99 Fullscale in der Spitze. Diesen kann die Scarlett 2i2 in einen sauberen Sinus mit maximal 1,14V rms an ihrem KH-Ausgang umsetzen. Die UCA-222 schafft das sauber nur bis 0,82V rms.

Auch wenn beide nun einen "nicht voll ausgesteuerten" Sinus wiedergeben sollen, der z.B. 12dB leiser ist, dann liefert die 2i2 eine Spannung von 0,29V und die UCA222 von 0,21V.

Die Scarlett ist dann in zweierlei Hinsicht im Vorteil. Sie kann erstens einen höheren Pegel liefern. Und zweitens läuft man nie in Gefahr, ins Clipping zu fahren (wohingegen man als User der UCA222 immer wissen muss, bei welcher Reglerstellung es gerade noch gut geht".

Klar kann man sich damit irgendwie arrangieren, aber für mich ist die bessere Karte weiterhin eine, die nicht clippt und bei der man sich darauf ohne Mätzchen verlassen kann.

Die Line-Ausgänge übersteuern eh nicht, hast du ausgeführt, also wo liegt das Problem?

Du hast vermutlich übersehen, daß der Lenovo-Laptop (wie viele andere auch), nur einen Kopfhörer-Ausgang hat, und eben keine regulären Line-Ausgänge. Es ist auch nicht alles immer gleich ein "P-r-o-b-l-e-m"; zunächst sehe ich die ganzen Messungen erstmal schlicht als einen Befund. Ich bin mir auch sicher, daß nicht jeder Leser im Hifi-Forum mit den Ausgangssignalen von Soundcards vertraut ist, darum kann man das meines Erachtens hier durchaus einmal praktisch zeigen und ggf. diskutieren. Bewertungsspielraum gibt es natürlich immer, und da kann man gerne auch unterschiedlich gewichten. Da habe ich überhaupt kein Problem mit

cr
Inventar

#9 erstellt: 10. Dez 2013, 23:42

Unter Lautstärkeregler verstehst du bei der UCA schon das Drehrädchen, nicht einen Softwareregler? Erst wenn man das Drehrädchen zu weit aufdreht übersteuerts, oder? Nicht aber prinzipiell bei einem digitalen Eingangssinus von -0dB?

Das echte Problem, das die UCA hat, ist leider ein anderes, nämlich der Versatz zwischen L und R, der einen Höhenabfall bewirkt (laut deinen früheren Messungen)

Hörschnecke
Inventar

#10 erstellt: 11. Dez 2013, 00:20

cr schrieb:

Unter Lautstärkeregler verstehst du bei der UCA schon das Drehrädchen, nicht einen Softwareregler?

Beides. Wie geschrieben PCM "Softwareregler" auf max und Phones - in diesem Fall das "Drehrädchen" - auf max siehe Eingangsbeitrag und Bild.

Erst wenn man das Drehrädchen zu weit aufdreht übersteuerts, oder? Nicht aber prinzipiell bei einem digitalen Eingangssinus von -0dB?

Natürlich übersteuert die nicht prinzipiell, sonst wäre der KH-Ausgang doch wertlos! Es handelt sich um einen einen "Stresstest", wie gesagt. Wenn man weiß, wie weit man das "Drehrädchen" zurückdrehen muss, dann läßt sich das Clipping verhindern. Wie bereits geschrieben. Bis rund 0,8V bleibt sie auch mit "-0dB" ohne Clipping.

Das echte Problem, das die UCA hat, ist leider ein anderes, nämlich der Versatz zwischen L und R, der einen Höhenabfall bewirkt (laut deinen früheren Messungen)

Ja, dazu haben wir aber bereits einen extra Thread, das gehört hier diesmal nicht hin.

cr
Inventar

#11 erstellt: 11. Dez 2013, 00:28

Ich kann jetzt trotzdem nichts Verwerfliches daran finden, dass das Drehrädchen eine Reserve hat, die eine Anhebung von leisem Material erlaubt, zumal die Ausgangsspannungen ja sowieso knapp bemessen sind. Ich habe mich früher bei meinem CD-Walkie oft geärgert, dass ich leise CDs/Passagen nicht soweit anheben konnte, dass zumindest der mögliche Spannungspegel (waren vermutlich bei 2,4V Akkuspannung 0,6V) erreicht werden kann.
Meiner Meinung also ein großes Plus für die Behringer, denn sie erlaubt es, leises Material anzuheben, um im KH noch was zu hören.....
Wenn manche Leute Tomaten auf den Ohren haben und nicht merken, dass sie übersteuern, was solls. Sie merken es nicht, also stört es sie wohl nicht.

Mit ein paar Sinus-Tönen mit -odB läßt sich die max. Reglerstellung ganz einfach gehörmäßig ermitteln. Man hört sofort, wenn man ins Clipping fährt.