Unterschiede bei USB-Kabeln?

Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Audio hat geschrieben:Am wenigsten sollten dabei natürlich diejenigen Geräte reagieren, die von Haus aus die stärkste Jitter-Unterdrückung oder Entkopplung besitzen – nämlich im asynchronen Modus arbeitende DACs und solche mit integrierten Sample-Rate-Converter-Chips.
...
Das Ergebnis war in der Tat einigermaßen überraschend: Nicht nur, dass es tatsächlich klangliche Unterschiede zwischen den Kabeln gab – auch waren diese beim Test-D/A-Wandler mit besonders guter Jitter-Performance, nämlich dem Cantata Music Center von Resolution Audio (der zudem den asynchronen USB-Modus beherrscht), am deutlichsten zu vernehmen.
Schade eigentlich, dass die mit gutem Testequipment ausgestatte Audio-Redaktion hier keine Werte aus dem Testlabor zeigt, z.B. das Jitterspektrum. Sind diese eventuell in der gedruckten Ausgabe zu finden?
Wenn in dieser Betriebsart Klangunterschiede nicht auf Jitter zurückzuführen sind, worauf dann?
Audio hat geschrieben:Asynchroner Modus
Klangtrübender Jitter lässt sich am wirkungsvollsten vermeiden, indem man einen mit fester Frequenz schwingenden Systemtaktgeber möglichst dicht beim D/A-Wandler anordnet. Und genau das ist beim asynchronen USB-Modus möglich, weil hier die Zeitbasen von Computer und Outboard-DAC unabhängig voneinander arbeiten können.

Damit keine Aussetzer entstehen, benötigen im Asynchron-Modus arbeitende DACs natürlich einen Pufferspeicher, der vom Computer permanent aufgefüllt werden muss – jedoch ohne dabei überzulaufen. Asynchrone D/A-Wandler senden daher ein Feedback-Signal an den Computer, dass diesen zur kontrollierten Datenausgabe veranlasst.

Für den asynchronen Modus bedarf es auf Seiten des DACs eines nicht unbeträchtlichen Hardware- und Programmier-Aufwandes. Daher unterstützen bislang nur die teureren Wandler diesen Modus – einer der berühmtesten Wegbereiter unter ihnen ist der Ayre QB-9.

Sample Rate Converter
Bei einigen USB-D/A-Wandlern findet sich zwischen Streaming-Controller und dem eigentlichen D/A-Wandler-Baustein auch ein sogenannter Asynchroner Sampleraten-Konverter (ASRC), was in entsprechenden Gerätebeschreibungen oftmals durch den Begriff „aktive Jitterunterdrückung“ erkennbar ist. Der Trick dabei: Der ASRC-Chip ermöglicht durch internes vielfaches Oversampling und anschließende Neutaktung eine komplette Trennung von Eingangs- und Ausgangs-Abtastrate. Vorteil: Weil Sender und Empfänger nicht synchron getaktet sein müssen, kann der D/A-Wandler-Chip mit eigener, stabiler Zeitbasis arbeiten – das ermöglicht sehr geringe Jitterwerte.

Unter audiophilen Gesichtspunkten stellen solche ASRCs allerdings keine ultimative Lösung dar – sie ermöglichen zwar eine exzellente Jitter-Performance, erkaufen diese jedoch prinzipbedingt mit (wenn auch äußerst geringen) Fehlern im Amplitudenbereich: Die mittels Überabtastung erzeugten Impulsspektren besitzen nur näherungsweise den theoretisch idealen, gleichmäßigen Amplitudenverlauf.
Da wird also der Teufel (Jitter) mit dem Beelzebub (Amplitudenfehler) ausgetrieben. Der Benutzer darf sich mit der Wahl des DAC also zwischen Pest und Cholera entscheiden (audiophile Übertreibung). Tschüss Jitter und ade bitgenaue Übersetzung!

Dagegen ist der adaptive Modus wohl die ungünstigste Option, bei der Quelle- und Kabeljitter im Vergleich maximal durchschlagen:
Audio hat geschrieben:Adaptiver Modus
Im adaptiven Modus „klinkt“ sich der externe D/A-Wandler auf den vom Computer vorgegebenen USB-Takt ein, was über einen phasenstarren Regelkreis (Phase Locked Loop) erfolgt. Dabei wird der ursprüngliche Takt aus dem Datenstrom extrahiert und der programmierbaren Zeitbasis des D/A-Wandlerchips als „Richtwert“ vorgegeben.

Für hochwertige Musikwiedergabe ist das jedoch keine optimale Lösung – arbeiten doch die Computer-Zeitgeber keineswegs so präzise, wie es sich D/A-Wandler wünschen würden. Erschwerend kommt noch eine Eigenheit der USB-Schnittstelle hinzu: Die verwendet, um die Übertragungsbandbreite einigermaßen niedrig zu halten, eine recht komplexe Kanalkodierung (Non Return To Zero Inverted), aus der sich der ursprüngliche Systemtakt nur mit einigem Aufwand wieder rekonstruieren lässt.

So ist es für den USB-Empfänger eine echte Herausforderung, dem D/A-Wandler-Chip eine hinreichend stabile Taktfrequenz zur Verfügung zu stellen. Daher kann man in der Praxis auch davon ausgehen, dass sich diese im von USB-Grundtakt vorgegebenen 1-Millisekunden-Raster ständig verändert („jittert“), was im Audiosignal Spuren in Form mehr oder weniger ausgeprägter 1-Kilohertz-Komponenten hinterlässt.
Man könnte den Eindruck gewinnen, dass USB eine Musikwiedergabe für höchste Ansprüche nicht sonderlich unterstützt. Neben der von Digitalkabeln bekannten Problematik wird das Kabel noch von den beilaufenden 5V samt Störspektrum belastet, außerdem von dem Störnebel auf der Signalmasse aus dem PC.

Da fällt mir bei der Betrachtung der Bilder auf, dass die klanglich jeweils bestens bewerteten Kabel mit (oft beidseitigen) Ferriten genau diesen stoppen.

Unterschiede zwischen USB-Kabeln? Alles nur Einbildung...?

Grüße Hans-Martin
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Franz
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Beitrag von Franz »

Hallo Ulli,

du schreibst:
modmix hat geschrieben:Richtig Messen ist schwierig. Die Messungen richtig zu interpretieren ist noch viel schwieriger.
Wie wahr. Das ist meiner Meinung nach ein Grundproblem bei vielen umstrittenen Audio-Phänomenen. Da ist äußerste Vorsicht und Sorgfalt geboten. Allzu oft und allzu schnell wird für mein Empfinden eine Erklärung für etwas gesucht bzw. deklariert, was eine exakte Zuordnung zum Wahrgenommenen nicht gewährleistet. Man kann es sich natürlich einfach machen und einfach postulieren: "Gibt es nicht, da nicht eindeutig reliabel, objektiv vorhanden und reproduzierbar."

Zum Glück hat der Mensch 2 Ohren und ein Gehirn. Das genügt, um Entscheidungen zu treffen, Irrtümer mit inbegriffen. Hörerfahrung ist durch nichts zu ersetzen.

Gruß
Franz
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Franz
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Beitrag von Franz »

Es ist natürlich das Ziel, daß man letztendlich einem auditiv wahrgenommenen, subjektiv bewertetem Phänomen durch Messungen und Erklärungen auf die Spur kommt und es am Ende objektiv bewerten kann, aber solange dies nicht ist, darf einem Konsumenten, also einem gewöhnlichen Menschen, der Musik zu Hause per Tonkonserve genießen will, sein persönlicher Eindruck genügen. Einen anderen hat er doch auch nicht. Er ist ja beileibe kein Entwickler, der dahingehend ganz anders vorgehen muß. Kein seriöser Entwickler wird ohne Messungen auskommen - Herr Müller könnte wahrscheinlich Bücher darüber schreiben, wie schwierig sich Messungen gelegentlich gestalten: Was messe ich wie und wo womit; ist das überhaupt das, was ich messen will, sollte? Wie deute ich das jetzt? Wo liegen die Fehlerquellen? Usw., usw.

Idealerweise ergänzen und beziehen sich Messungen auf das Gehörte. Und zum Glück kann man Musik ganz ohne Messungen und Wissenschaft verstehen und goutieren. :cheers:

Gruß
Franz
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B. Albert
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Beitrag von B. Albert »

Hallo Ulli
modmix hat geschrieben: Machst Du beim Autofahren bei Regen den Scheibenwischer an?
Ich schon - weil mir die Regentropfen auf der Windschutzscheibe das Bild "verrauschen" - der Empfänger hat es leichter, die Frequenz zu ermitteln, mit der die Bits kommen, wenn diese steilflankig und ohne überlagerte Störungen wie Rauschen ankommen - so einfach ist das.
Nun, so einfach scheint mir das nicht zu sein. Ich denke, der mit dem Sehen Vergleich hinkt. "Sehen" ist eine "analoge" Wahrnehmung und ist es ist klar, dass die durch "Verrauschen" - Regentropfen - negativ beeinflusst werden kann.

Das kann man aber auf die digitale Signalübertragung meines Erachtens nicht übertragen. Denn der "Empfänger" also der Wandler unterscheidet doch nicht zwischen einem verrauschten und einem nicht verrauschten Bit. Schon gar nicht - jedenfalls stelle ich mir das so vor - beeinflußt der Grad des Verrauschens die Umwandlung des digitalen in ein analoges Signal. Wie soll das gehen? Wie ich es mir mit meinem laienhaften Verstand vorstelle, registriert der Wandler nur, ob ein bit ankommt oder nicht (ist jetzt ein wenig schief ausgedrückt; ich hoffe mich trotzdem verständlich gemacht zu haben). Oder irre ich mich da?

Viele Grüße Bernd
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Bernd

in meiner Vorstellung können Rauschanteile zu zeitlichen Versetzungen zwischen den beiden differentiellen Eingängen führen (Skew), die zu Bitverschiebungsfehlern führen könnten, durch Paritybits als Fehler erkannt werden und dann würde ggf. der Datenblock nocheinmal angefordert. Ein großes Problem ist mE die Vereinfachung und Idealisierung des realen Verhaltens. Denn wenn alles sich nach Schema verhält, gibt es keinerlei Probleme. Gern werden in der Vorstellung Schwachpunkte unter den Tisch gekehrt und eine Modellvorstellung geht an der Realität vorbei. Dann kann man nicht erklären, warum die Kabel Klangunterschiede bewirken, die der Praktiker kennt, der Theoretiker zunächst verleugnet. Ich finde, es muss eine vollständige Theorie her, die auch mit der Praxis übereinstimmt.

Ullis Bild mit der Windschutzscheibe finde ich nicht schlecht, die damit einhergehende Unschärfe lässt die gewünschte Präzision nicht zu.

Grüße Hans-Martin
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spf

Beitrag von spf »

Hallo,

es sollte aber genauso ernsthaft geprüft werden, ob die eigene Wahrnehmung getrübt oder rein subjektiv verwaschen ist.

Wissenschaftliches Arbeiten umfasst genau diesen Prozess - Objektivieren von subjektiven Eindrucken. Wie macht man das? Blindtests, Ausschalten von anderen Einflüssen (Ablenkung), Wiederholen von Testreihenfolgen mit sehr unterschiedlichen Probanden, zu unterschiedlichen Tageszeiten, Stimmungen, unter Stress, in entspanntem Zustand, etc. etc.

Bevor irgendjemand losrennt und versucht irgendetwas zu erklären, sollte zunächst versucht werden mögliche Wahrnehmungsfehler teilweise und ggfs. ganzheitlich auszuschließen.

Zu hinterfragen, ob es für einen möglichen Effekt eine mögliche Begründung gibt ist ebenso valide, wie der Ansatz zu prüfen ob es den Effekte überhaupt gibt. Oftmals stellt sich dann heraus das es lediglich so schwer ist eine Begründung zu finden, da der Effekte überhaupt nicht relevant ist.

Aber was man hört kann ja keiner Täuschung unterliegen. Ich würde empfehlen die eigene Unfehlbarkeit des Hörens ganz massiv in Frage zu stellen ;) … dies kann zu erstaunlichen Erkenntnissen führen.

VG
uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Vielleicht mal ein praktischer Ansatz bzgl. Unterschieden von USB-Kabeln siehe hier. Mal ehrlich, wer hat schon mal nicht auf das + Zeichen geachtet?

Grüsse
Uli

PS: zum USB Icon bzgl. USB2.0 siehe auch diese Doku
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frmu
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Beitrag von frmu »

ahh ...

Verheiratete Männer leben länger als Unverheiratete, sind aber viel eher bereit zu sterben .... :mrgreen:


Gruss
Frank
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo zusammen,

ich hab mir mal folgenden Test ausgedacht und ich möchte dazu auch andere gerne dazu motivieren, diesen Test einmal zu versuchen:

Ausgangsbasis:
Fireface UC Messung eines Stereo-Sinus-Testsignals 1.5 kHz (48 kHz Abtastrate), Ausgabe an Ausgang 1+2 per kurzem Kabel rückgeschleift auf Eingang 5+6.
Der rechte Sinus im Testsignal ist invertiert zum linken Sinus.
Wiedergabe per Foobar an FirefaceASIO in Endlosschleife gespielt.
Aufnahme mit eigenem ASIO-Recorder.

Die Aufnahme ausgewertet mit Addition der Kanäle (sollte idealerweise = 0 sein, ist aber nicht). Zusätzlich Normierung der Aufnahmen auf denselben Referenzpegel des Testsignals.

Was ist nun das Besondere an diesem Test?
Angeschlossen ist das FFUC einmal mit kurzem USB-Kabel (vermutlich nur USB1.1 Spez.), 1.5 m lang.
Das andere Mal mit einem langen USB-Kabel (spezifiziert als Hi-Speed, also für USB 2.0), Länge ist 5 m

Des weiteren habe ich das USB-Kabel an zwei USB-Ports angeschlossen. Bei einem Port bedient der Controller zusätzlich die USB-Maus, die ich während der Aufnahme "beschäftigt" habe.
Das sei hier dargestellt als Ausschnitt des Gerätemanagers:

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Als erstes sei das FFT-Ergebnis der Differenzen (sollte idealerweise=0 sein) beim langen Kabel gezeigt sein, mit und ohne Mausbewegung bzw. zwei USB-Ports:

Bild

Es ist klar zu erkennen, dass bei der Belastung der USB-Leitung durch eine heftige Mausbewegung Jitter auftritt (rot). Die Glockenkurve (Skirt) charakterisiert einen zufälligen Jitter bzw. Phasenrauschen.

Ok, dasselbe passiert auch beim kurzen USB-Kabel, wenn auch weniger

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Und zum Vergleich nun langes und kurzes Kabel gegenübergestellt

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Die beiden nächsten Bilder zeigen den Vergleich im Zeitdiagramm, es ist also die Summe aus linkem nicht-invertierten und rechtem invertierten Kanal dargestellt.

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Man sieht feine Unterschiede mit/ohne Mausbewegung.

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Hier sind die Unterschiede mit/ohne Mausbewegung beim kurzel Kabel etwas deutlicher, es fällt noch auf, dass die Kanalabweichungen links/rechts beim langen Kabel größer sind.
Natürlich spielt da auch das Rauschen auf den analogen Leitungen mit rein, daher auch die FFT-Darstellungen, die dann doch eine bessere Bewertung erlauben.

Fazit: es zeigen sich definitiv messbare Unterschiede zwischen den Kabeln, wohlgemerkt mit niedrigen Amplituden. Aber trotzdem.
Die Messungen beinhalten den Datentransport zur Soundkarte (DA) und zurück (AD). Ausser PC und Soundkarte ist sonst kein weiteres Gerät im Spiel, es wurden nur die USB-Kabel getauscht.

Also, es wäre interessant, was denn jemand anders mit seiner Soundkarte und seinen USB-Leitungen misst.
Bei Rückfragen bzgl. Testdatei etc. stehe ich gern zur Verfügung.

Grüsse
Uli
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Heule
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Beitrag von Heule »

Hallo Ulli,
hast du sehr gut dargestellt. Ist sehr interessant.

Gruß Oliver
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ESM
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Beitrag von ESM »

Uli,

Wie oft hast du den Test jeweils wiederholt?

Gruss Erwin
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Erwin,

ich hab den Test mehrfach wiederholt. Nicht dabei gezählt.
Also zuerst mehrmals getestet, bis ich eine Vorstellung hatte, wie ich dann die Bilder aufbereite.
Insofern habe ich eine Wiederholbarkeit bemerkt.

Beispiel: eben mal einen 12 kHz Sinus mit langem Kabel aufgenommen, zwei USB-Controller, einmal mit, einmal ohne Mausdatenübertragung während der Aufnahme.
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Grüsse
Uli
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ESM
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Beitrag von ESM »

Hi Uli,

Ok, danke! Hänge grad nur am iPhone, ist bei der neuen Messung was Signifikantes zu sehen?

Würde das gerne mal ausprobieren, brauche aber Laienunterstützung:
- kannst Du das Sinus Testfile zur Verfügung stellen? K.A. wie ich das erstelle, wie lang das sein muss, ...
- wie lange spielt man es dann ab?
- wie stellt man sicher, dass man immer gleich lang aufnimmt,
- was ist ein eigener ASIO Recorder? Kann das Acourate nicht?
Für dich sicher dumm gefragt, aber erst kürzlich hat man ja erlebt, wie mit falschen Messaufbauten auf einmal die erhofften Messergebnisse rauskamen. ;-)

Hab zudem wenig Zeit. Will morgen Abend in den Ski Urlaub fahren. :-) Schon schwer genug den Rechner wieder grafisch zu aktivieren und auch Maus und Tastatur wieder beizubringen :mrgreen: kann er alles gar nicht mehr...

Gruss Erwin
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Vergleich langes/kurzes USB-Kabel bei 12 kHz:

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Grüsse
Uli
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spf

Beitrag von spf »

Hallo,

und welche Relevanz soll die Messung nun haben?

Das erschließt sich mir leider nicht.

Über das USB Kabel wird immer noch keine Musik, sondern reine Daten übertragen.
Wenn ich ein Bild (Jpeg oder was auch immer) mit dem billigsten USB Kabel xfach hin und herkopiere auf ganze schlimme Uralt_HD`s, dann wird sich die Bildqualität null verändern.

Wenn das irgendeine Auswirkung hätte, dann wäre das ja ultradramatisch für die gesamte digitalisierte Musikproduktion, Verwaltung und Vermarktung. Da dürfte beim Endverbraucher ja nur noch reiner Klangmüll ankommen, um es mal überspitzt auszudrücken :cheers:

Nun denn. Vermutlich sind meine Ansichten zum Thema Kabelklang nicht high-endig genug :mrgreen:

VG
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