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Disadvantages of onboard sound – Influence of graphics card, headphone sensitivity and motherboard layout | Update 2022

Disclaimer: The following article is machine translated from the original German, and has not been edited or checked for errors. Thank you for understanding!

There is a newer version of this article! Please continue reading here:

Onboard sound disadvantages, problems, workarounds, external and internal solutions, headphone guide and basics

Old review:

The Realtek ALC4080, which was launched in 2020, can now be found as a sound solution on many new mid-range and high-end Intel boards without the customer really knowing what is behind it. That’s exactly what I would like to change today and I got myself a suitable data sheet of a motherboard developer. The ALC4080 breaks with the long tradition of direct connection to the SoC via a bi-lingual interface (HD-A or I2S/I2C) and uses USB instead. Yes, you read correctly, the chip moves with the connection from the CPU to the chipset. Whether you think that’s nice or not remains to be seen, but it is practicable.

And no, the ALC4080 is NOT the successor of the ALC1220, as you could read in many media, but a completely new chip class with a fundamentally different technical solution and connection. To illustrate this, let’s look at the two block diagrams. On the left we see the ALC1220 with the bi-lingual interface and on the right the USB-based, new ALC4080, which can be flexibly flanged anywhere:

 

The ALC4080 in detail

The ALC4080 is a single-chip multi-channel USB audio codec that embeds a USB 2.0 controller with a high-performance audio codec. For USB audio function, it supports a standard HID-class USB audio device designed for PC motherboards and multi-channel audio systems/devices in all major commercial operating systems, such as Windows, Linux, iOS, macOS, and Android. It offers ten DAC channels supporting simultaneous 7.1-channel playback, as well as two channels of independent stereo output (multiple streaming) via the front-panel stereo output with a signal-to-noise ratio (SNR) of up to 120 dB for playback of PCM streams.

The ALC4080 also features a Direct Stream Digital (DSD) decoder, allowing users to enjoy high-quality DSD stream content and create their own DSD stream with minimal quality loss through DA converters. A total of three stereo ADCs are integrated and can support multiple analog audio inputs, including a 110dB SNR stereo line-level input and a microphone array with Acoustic Echo Cancellation (AEC), Beam Forming (BF), Noise Suppression (NS), and Far Field Voice Pick up (FFP) software features.

All analog inputs and outputs are input and output capable and can be reassigned according to user definitions. Three headphone amplifiers are integrated at the analog output ports (Port-D/Port-E/Port-F). The headphone amplifier at port-D (FRONT) is a cap-free type, which can save an external coupling capacitor and offers less distortion and pops. This headphone amplifier on Port-D has an output level of 2 Vrms and can drive high impedance headphones (up to 600Ω); it also has an impedance detection function to automatically adjust the output volume with the excellent sound performance preferred by musicians and players.

Support for 16/20/24-bit SPDIF output with a sampling rate of up to 192 kHz makes it easy to connect PCs to HDMI (High Definition Media Interface) transmitters or consumer electronics products such as digital decoders and A/V receivers.

Summary from the manufacturer

The ALC4080 is a high-speed, high-performance USB 2.0 audio codec for USB Type-C multi-channel (Ture 7.1-channel) gaming headphone/headset and audio adapter applications. With software utilities such as ambient noise emulation, multi-band and independent software equalizer, dynamic range compressor and expander, optional third-party software features such as Dolby, DTS, Waves, and Fortemedia, and Creative Host Audio, the ALC4080 delivers the highest quality sound, ensuring a superior entertainment package and gaming experience for PC users.

The differences to the ALC1220

The ALC1220-VB is also an SoC and a high fidelity multi-channel audio codec with bi-lingual interface supporting High Definition Audio 1.0a and industry standard I2S and I2C. The ALC1220-VB also offers DRM, 10 DAC channels, and two channels for multiple streaming. The signal-to-noise ratio (SNR) at the front panel is also up to 120 dB. Three stereo ADCs are also integrated, and the line-in offers up to 110 dB SNR, just like the ALC4880.

And what is different now? The technical parameters are strikingly similar and there is no audible difference. At least not in a first blind tasting with a Beyerdynamic T5 at port D. This is also an important finding. If the ALC1220 was enough for you, you will also like the ALC4080, otherwise you will have the same problem. So sonically it is not an advance, but only an adjustment in the connection of the chip. Interface cinema, instead of evolution in sound.

And concerning the capacitor-free port D: Now you know why I always point out to connect the headset to the front panel, if the manufacturer has not provided a fat jack socket for the “special” audio output on the I/O shield! By default, port D is always connected via HD Audio and thus via the front panel. If this is too quiet for you, just test it in the back. One output actually always goes with the 2 volts and the automatic impedance detection.

In general, however, the three (headphone) amplifiers for the output the I/O shield and the front header for the HD car ALWAYS work separately, with the Port-D always being the one with the most bang. Well, should be. However, I have also had boards in my hands where exactly this was incorrectly wired in the ALC1220 and Port-D remained incomprehensibly unused. This is then the motherboard manufacturer’s fault and not Realtek’s.

The “new” ALC4080 is also better than the usual onboard call, but it also has some clear disadvantages. The codec itself is absolutely fine, and a blind test with sensitive low-impedance headphones will reveal a slight noise floor at most, but this also depends heavily on the external circuitry and the selected gain. Otherwise, it is a differently connected solution very similar to the ALC1220. No more, but also no less.

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Case39

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2,502 Kommentare 928 Likes

Erstmal frohes Fest allen im Forum. Wie verhält es sich mit Stereolautsprechern und Onboard Sound (und wo wir grad dabei sind, welche kannst du empfehlen?)

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Igor Wallossek

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10,198 Kommentare 18,814 Likes

Aus der Sicht der Transienten und Intermodulation würde ich gar nichts analog Angeschlossenes empfehlen.

Wer es clever anstellen will: einfach einen Satz Aktivlautsprecher mit eigenen Wandlern bestellen (USB oder SPDIF). Klingt hörbar besser und ist frei vom üblichen DSP-Gedöns der Treiber. Für den Desktop (Geld vorausgesetzt) ein Paar Nubert nuPro A100 oder A200 und ggf. einen Sub dazu. Ansonsten Wavemaster, Edifier oder gleich einen Satz Aktivmonitore aus der Studiotechnik. Die gibt es schon recht günstig:

https://www.thomann.de/de/aktive_nahfeldmonitore.html?ref=search_prv_0

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Deridex

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2,213 Kommentare 846 Likes

Schöne Analyse Igor.

Aus Entwicklungs- und Layouttechnischer Sicht, wäre es meiner Meinung sogar möglich, die Störungen und das Überkoppeln zu reduzieren.
1. Jeden PCIe-Slot mit mehrstufigen Block-Kondensatoren ausstatten. Ist leider mit einem einzigen Kondensator nicht getan, da man ja einen größeren Frequenzbereich abdecken will
2. Konsequente Trennung von Analog und Digitalteil auf dem Layout. Hier muss durchaus etwas Abstand zwischen den Leiterbahnen gehalten werden, da die digitalen Flanken sonst kapazitiv überkoppeln
3. Saubere Trennung der Massen.

So oder so ist das mit Aufwand und Kosten verbunden. Zusätzlich verschlimmert eine dimmbare RGB-Beleuchtungen die Thematik noch weiter.

Edit: Wünsche euch allen schöne, ruhige und entspannten Feiertage! Und Tippfehler korrigiert.

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Dezor

Veteran

492 Kommentare 215 Likes

Zunächst mal danke für diesen (wiedermal) umfangreichen Test.

Als ich mir vor ~2 meinen Beyerdynamic Kopfhörer gegönnt habe, musste ich mir auch ein neues externes Soundinterface zulegen, der Unterschied war mehr als deutlich zu hören, selbst bei meinen "Holzohren". Inzwischen hängt das Mischpult am MacBook und der PC Sound wird beim Zocken von der internen Soundkarte durchgeschleift. Ja, man hört die Störgeräusche leider mehr als deutlich. Aber da ich über das MacBook Videos gucke, Musik höre und Teamspeak benutze, ist mir das so wichtiger. Die meiste Zeit ist der Sound vom PC sowieso aus.

Zum Test: Ein kleiner Fehler ist mir auf Seite 2 aufgefallen. Die Sinusleistung liegt bei 14 mW, nicht bei 1,4 mW (oder ich finde meinen Denkfehler nicht). Zudem könntest du wenn du Langeweile hast mal gucken, ob du die Störgeräusche durch Fouriertransformation oder Abziehen eines Sinus von den gemessenen Werten noch deutlicher machen kannst.

Ansonsten: schöne Feiertage.

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Bas3s3to

Mitglied

30 Kommentare 5 Likes

Vielen Dank Igor für diesen Test. Wäre es möglich für die Zukunft auch den Mikrofoneingang zu messen? Ein Freund von mir hat mit seiner internen Soundkarte massive Probleme mit dem Mikrofoneingang, wenn seine Grafikkarte auf volle Leistung in Spielen getrieben wird. Im Teamspeak klingt seine Audioübertragung dann so, als ob er in einem Hubschrauber sitzt. Man kann sehr gut das Taktverhalten der Grafikkarte hören, die dann in den Mikrofonkanal Störgeräusche einstrahlt. Das ist ihm zuerst aufgefallen, als er sich ein ModMic für seine Beyerdynamic Kopfhörer geholt hat. Zuerst hat er sich mit dem Onboard Mikrofoneingang beholfen, nutzt nun aber ein USB-Audiointerface (Yamaha AG03). Das ModMic wurde mittlerweile von einem Kondensatormikrofon (Rode NT-1A) abgelöst.

Kann es sein, dass bei der Rechnung (0,678 V)² / 32 Ohm = 1,4 mW Sinus ein kleiner Fehler drin ist? Wenn ich das ausrechne, komme ich auf 14,37 mW. Dann wäre bei einem reinen Sinus Signal die Leistung doppelt so hoch wie beim Vrms Wert. Das würde dann auch den abfallenden Lautstärke Effekt erklären, den viele Personen bei komplexeren Signalen empfinden. Bei einfachen Signalen ist die Lautstärke ausreichend und bricht dann bei komplexeren Signalen ein.

Ich wünsche allen fröhliche Weihnachten

Edit: War grade am schreiben, als Dezor den gleichen Gedanken wie ich mit der Rechnung auf Seite 2 geposted hat.

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Igor Wallossek

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10,198 Kommentare 18,814 Likes

Klar. Kommastelle und so. Danke fürs Finden :)

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Bas3s3to

Mitglied

30 Kommentare 5 Likes

Passiert mir auch immer wieder ;) Gerade bei kleinen Werten passiert das ganz schnell. War nur etwas stutzig geworden, da das Ergebnis der Rechnung mit dem größeren Wert ein kleineres Ergebnis ergab. Deswegen hatte ich das nochmal nachgerechnet.

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Igor Wallossek

1

10,198 Kommentare 18,814 Likes

Ich hatte unlängst eine längere Diskussion mit einem Audiotechniker und -Entwickler, was die RMS-Angaben betrifft. Früher gab es Sinusleistung und Musikleistung, mache schrieben von Impulsleistung und dem, was ein "weiches" Netzteil mit möglichst großen Kondensatoren ausmacht. Auch diese Dinge waren nicht zwingend pauschal zu verstehen und zu verallgemeinern. :D

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g
ge0815

Neuling

8 Kommentare 5 Likes

Erstmal: Frohe Weihnachten auch an Dich und Dein Team!
Wunderbarer Artikel mal wieder. Um ehrlich zu sein, haben mich Lautsprecher- und Kopfhörertests nie so brennend interessiert, aber das hier ist wirklich erste Sahne und weckt das Interesse für die anderen Artikel.
Ich sehe es schon kommen, dass in nicht mal einem Jahr einige Motherboard-Herstelle auch angesprochene Werte angeben und wieder mehr Wert darauf legen.
Igor setzt eben Maßstäbe :)

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Bas3s3to

Mitglied

30 Kommentare 5 Likes

Ich kann mich auch noch an diese abstrusen PMPO Angaben erinnern, wo einfache Boxen auf einmal 1000 W haben sollten. Das es sich dabei nur um kurzzeitige Impuls Werte gehandelt hat, haben die Marketingabteilungen von so manchem Discounter nicht interessiert.

Bei Instrumentenverstärkern ist das auch ähnlich. Als ich damals mit dem E-Bass angefangen habe, wurde immer empfohlen, einen Verstärker mit der drei- bis fünffachen Leistung des Verstärkers des Gitarristen zu nehmen. Ich habe mir aber bewusst einen kleineren Übungsverstärker mit 150 W besorgt, den ich über die Anschlüsse auch ins Mischpult und die PA-Anlage speisen kann. Auch waren die Tipps zum Soundmischen aus dem Bereich Homerecording sehr hilfreich. Durch die Tipps haben wir die Instrumente von den Frequenzen her etwas entzerrt, um Interferenzen zu verhindern. Das hat aus einem muffig klingenden Sound einen recht knackigen Sound gemacht. Man muss halt immer über den Tellerrand schauen und sich nicht mit den allgemeinen Tipps zufrieden geben :D

Und um wieder zurück zum Thema zu kommen ;):

Wie könnte man auf einem Mainboard den Audioteil gut vor Störsignalen der Grafikkarte abschirmen? Da auf dem Mainboard alles so eng zusammenliegt, könnte ich mir das durchaus als schwierige, wenn nicht sogar als unmögliche Aufgabe vorstellen. Wobei ich vermute, dass vor allem die Eingangsseite (Mikrofon) am schwierigsten abzuschirmen ist.

Das die Empfehlung zu einer vollkommenen elektrischen Trennung von Computer und Audioverstärker mittels optischer Signalübertragung der beste Weg ist, steht außer Frage. Nicht umsonst haben viele professionelle Audiogeräte optische Ein- und Ausgänge.

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Deridex

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2,213 Kommentare 846 Likes

Bei kleinen Mainboards dürfte das wirklich schwierig werden. Allerdings erscheint es mir durchaus machbar bei einem AM4 oder LGA1151 Board im ATX-Format, das Layout so anzupassen, das der Audioteil weniger gestört wird.

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K
KalleWirsch

Veteran

186 Kommentare 91 Likes

Sehr gut und verständlich geschrieben. Daher ein dickes Lob.

Allerdings wird hier immer vom Szenario Kopfhörer an Soundkarte ausgegangen. Wie kann man die Erkenntnisse denn auf die Situation übertragen, wenn man mit dem analogen Audio Signal erst mal in einen Verstärker geht und dort den Kopfhörer anschließt?

Im Grunde braucht man doch eh immer einen externen Verstärker, den für mich ist ein Kopfhörer irgendwie immer erst mal ein Komfort-Problem, welches das Hör-Erlebnis erheblich beeinträchtigt.

Ich vermute das Problem mit den Störsignalen ist da genauso hoch? Oder größer oder niedriger?
Das Problem mit der zu niedrigen Ausgangspannung für Kopfhörer dürfte ja je nach Verstärker eher ausgeschlossen sein.

Wenn schon Kopfhörer am PC, dann doch am liebsten einen Mittelklasse HIFI-Verträrker in der Tastatur oder am Monitor, so das man das Problemlos ein und austecken kann.

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D
Dezor

Veteran

492 Kommentare 215 Likes

Grundsätzlich schon. Dann müsste die GPU wahrscheinlich möglichst weit unten sitzen und der Audio-Chip dort, wo normalerweise der erste Slot für Erweiterungskarten ist. Ansonsten müsste man auf dem Weg zu den Klinkenbuchsen wieder an der GPU vorbei.

Das Problem ist, dass du das gestörte Signal verstärkst und damit auch die Störungen. Allerdings könnte es tatsächlich etwas besser sein, wenn du in Windows den maximalen Pegel wählst und dann beim Verstärker die Lautstärke dann regelst. Aber das hängt davon ab, wo die Störungen eingekoppelt werden.

Da kommt es dann drauf an, wo der DA-Wandler sitzt. Weit entfernt von der GPU ist schonmal gut, aber ich vermute mal stark, dass in Tastaturen und Monitoren keine wirklich hochwertige Hardware zum Einsatz kommt. Die Soundqualität dürfte damit deutlich schlechter sein als bei hochwertigen externen Soundkarten. Aber die Störgeräusche, um die es in diesem Artikel primär geht, sollten dadurch weitgehend verhindert werden.

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Igor Wallossek

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10,198 Kommentare 18,814 Likes

Steht alles im Artikel. Seite 3.

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Corro Dedd

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1,815 Kommentare 674 Likes

Digitale Aus- bzw. Eingänge haben aber anscheinend auch ihre Tücken. Habe meinem Kumpel die Edifier Studio R2000DB empfohlen, diese sollte er über Toslink anklemmen, hat soweit auch funktioniert, nur hat er zwei Probleme:

Zum einen ist seine Steckerleiste und der PC auf der linken Seite vom Tisch, zudem auch die optische Leitung nicht lang genug, also sind die Seiten vertauscht. Ohne Drittanbietersoftware war es (auch im Treibermenü) nicht möglich unter Windows 10 die Kanäle zu tauschen. Also doch analog angeschlossen mit dem beigelegten Klinke-Cinch Kabel war es dann auch ganz einfach physikalisch möglich die Kanäle zu tauschen.

Gut, man könnte jetzt halt ein Verlängerungskabel kaufen, ein längeres Toslink und das Problem wäre gegessen, aber dann bleibt noch ein weiteres Problem mit dem Digitaleingang: Er hatte ein Knacksen in den Lautsprechern, auch wenn keine Audioquelle ein Signal ausgab. Viele Meinungen besagen, das sind Störungen, eingestreut durch Kühlschrank, Backofen, whatever, oder eine fehlerhafte Auto-Mute Funktion der Lautsprecher, wenn kein Signal anliegt, mein Tablet macht so ähnliche Geräusche beim Abspielen von YouTube Videos im Browser zum Beispiel.

Man kann bei den Edifiern wohl die Firmware updaten, das Auto-Mute Problem ist schon länger bekannt. Aber ich weiß nicht, ob der das schon gemacht hat. Dafür hat er weiter recherchiert und nun scheint es eine Kombination aus NVidia Grafikkarte, Z370 Chipsatz, ALC 1220 Chip und Digital-out zu sein, wobei die Ursache wohl im Nvidia Treiber liegen soll. Andererseits hat er ein Board mit Z390.

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Igor Wallossek

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10,198 Kommentare 18,814 Likes

Z390 ist quasi Z370. Hochgelabelt ;)

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FfFCMAD

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670 Kommentare 174 Likes

Schoener Artikel, Igor

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arcDaniel

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1,600 Kommentare 860 Likes

Ich habe den Artikel spannend gelesen und noch einen weiteren Fall wo ich deine @Igor Wallossek Einschätzung lesen möchte.

Wenn ich nun meine aktiven Lautspecher am Bildschirm anschliesse und welcher wiederum den "digitalen sound" übers DisplayPort oder HDMI bekommt, in welcher Katergorie würden wir uns denn bewegen? Externe Soundkarte? MB Intern im Idle? Kann der Monitor stärkere Stögeräusche als das Innenleben eines PCs verursachen? oder vielleicht weniger?

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g
guggi

Mitglied

27 Kommentare 17 Likes

Hab mich jetzt auch endlich angemeldet, super Artikel seit der Umstrukturierung!
Die "Macht" einer Grafikkarte musste ich auch erst vor kurzem erleben, hatte seit Ewigkeiten Probleme mit dem WLAN und war kurz vorm verzweifeln. Ein Slot mehr Abstand zur Graka und schon war das Problem deutlich gelindert, dafür hörte man jede mausbewegung in den Lautsprechern, da sich jetzt die Soundkarte zur Graka kuscheln durfe. Also wurde es eben eine externe Lösung fürs Netzwerk.
Aber zurück zum Thema: Wie schlägt sich denn eine vor Jahren gern empfohlene Budget-Headset-Lösung gegen aktuelle (onboard)-Hardware? Konkret handelt es sich dabei um einen umgelabelten Superlux-kopfhörer, den Presonus HD7 in Kombination mit einer Xonar DGX. Die Soundkarte musste sein, da die onboard des billig-am3+ bretts einfach grausam war. Naja Schülerbudget zu der Zeit eben.
Mittlerweile leg ich doch etwas mehr Wert auf Klangqualität und frage mich, ob es Empfehlungen gibt, die mich nicht mein letztes Hemd kosten?

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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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