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Nachteile des Onboard-Sounds – Einfluss von Grafikkarte, Kopfhörerempfindlichkeit und Motherboardlayout | Stand 2022

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Nachteile des Onboard-Sounds, Probleme, Workarounds, externe und interne Lösungen, Kopfhörer-Ratgeber und Grundlagen | 2022

Älterer Artikel:

Man findet den 2020 gelaunchten Realtek ALC4080 als Soundlösung mittlerweile auf sehr vielen neuen Intel-Boards der Mittel- und Oberklasse und zwar ohne, dass der Kunde wirklich weiß, was eigentlich dahinter steckt. Genau das möchte ich heute gern ändern und habe mir mal hinterum ein passendes Datenblatt eines Mainboard-Entwicklers besorgt. Der ALC4080 bricht nämlich mit der langen Tradition der direkten Anbindung an den SoC über ein bi-linguales Interface (HD-A oder I2S/I2C) und nutzt stattdessen USB. Ja, Ihr habt richtig gelesen, der Chip wandert mit dem Anschluss von der CPU zum Chipset. Ob man das jetzt schön finden muss, sei mal dahingestellt, aber es ist praktikabel.

Und nein, der ALC4080 ist eben NICHT der Nachfolger des ALC1220, wie man es in vielen Medien lesen konnte, sondern eine komplett neue Chip-Klasse mit einer grundlegend anderen technischen Lösung und Anbindung. Um das einmal mal zu veranschaulichen, betrachten wir einfach die beiden Blockdiagramme. Links sehen wir den ALC1220 mit dem bi-lingualen Interface und rechts den USB-basierten, neuen ALC4080, der sich überall flexibel anflanschen lässt:

 

Der ALC4080 im Detail

Der ALC4080 ist ein Ein-Chip-Mehrkanal-USB-Audio-Codec, der einen USB 2.0-Controller mit einem Hochleistungs-Audio-Codec einbettet. Für die USB-Audiofunktion unterstützt er ein Standard-USB-Audiogerät mit HID-Klasse, das für PC-Motherboards und Mehrkanal-Audiosysteme/-geräte in allen wichtigen kommerziellen Betriebssystemen entwickelt wurde, z. B. Windows, Linux, iOS, macOS und Android. Er bietet zehn DAC-Kanäle, die gleichzeitig eine 7.1-Kanal-Wiedergabe unterstützen, sowie zwei Kanäle mit unabhängigem Stereoausgang (Mehrfach-Streaming) über den Stereoausgang an der Vorderseite mit einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von bis zu 120 dB für die Wiedergabe von PCM-Streams.

Der ALC4080 verfügt außerdem über einen Direct-Stream-Digital (DSD)-Decoder, mit dem der Anwender hochwertige DSD-Stream-Inhalte genießen und seinen eigenen DSD-Stream mit minimalem Qualitätsverlust durch DA-Wandler erstellen kann. Insgesamt drei Stereo-ADCs sind integriert und können mehrere analoge Audioeingänge unterstützen, einschließlich eines 110dB SNR-Stereo-Line-Level-Eingangs und eines Mikrofonarrays mit den Software-Features Acoustic Echo Cancellation (AEC), Beam Forming (BF), Noise Suppression (NS) und Far Field Voice Pick up (FFP).

Alle analogen Ein- und Ausgänge sind ein- und ausgabefähig und können nach Benutzerdefinitionen neu belegt werden. An den analogen Ausgangsports (Port-D/Port-E/Port-F) sind drei Kopfhörerverstärker integriert. Der Kopfhörerverstärker an Port-D (FRONT) ist ein cap-free-Typ, der einen externen Koppelkondensator einsparen kann und weniger Verzerrungen und Knackeffekte bietet. Dieser Kopfhörerverstärker an Port-D hat einen Ausgangspegel von 2 Vrms und kann Kopfhörer mit hoher Impedanz (bis zu 600Ω) betreiben; außerdem verfügt er über eine Impedanzerkennungsfunktion zur automatischen Anpassung der Ausgangslautstärke mit dem von Musikern und Spielern bevorzugten hervorragenden Klangverhalten.

Die Unterstützung des 16/20/24-Bit-SPDIF-Ausgangs mit einer Abtastrate von bis zu 192 kHz ermöglicht den einfachen Anschluss von PCs an HDMI-Sender (High Definition Media Interface) oder an Produkte der Unterhaltungselektronik wie Digitaldecoder und A/V-Receiver.

Zusammenfassung vom Hersteller

Der ALC4080 ist ein Hochgeschwindigkeits-Hochleistungs-Audiocodec nach USB 2.0-Standard für USB Typ-C-Mehrkanal- (Ture 7.1-Kanal) Gaming-Kopfhörer/Headset- und Audioadapter-Anwendungen. Mit Software-Dienstprogrammen wie Umgebungsgeräusch-Emulation, Mehrband- und unabhängigem Software-Equalizer, Dynamikbereich-Kompressor und -Expander, optionalen Software-Funktionen von Drittanbietern wie Dolby, DTS, Waves und Fortemedia sowie Creative Host Audio bietet der ALC4080 höchste Klangqualität und sorgt so für ein hervorragendes Unterhaltungspaket und Spielerlebnis für PC-Benutzer.

 

Die Unterschiede zum ALC1220

Der ALC1220-VB ist ebenfalls ein SoC und ein High Fidelity Mehrkanal-Audio-Codec mit bi-lingualer Schnittstelle, der High Definition Audio 1.0a und den Industriestandard I2S und I2C unterstützt. Der ALC1220-VB bietet ebenfalls DRM, 10 DAC-Kanäle sowie zwei Kanäle fürs Mehrfach-Streaming. Der Rauschspannungsabstand (SNR) am Front-Panel beträgt ebenfalls bis zu 120 dB. Es sind zudem genauso drei Stereo-ADCs integriert und der Line-In bietet bis zu 110 dB SNR, wie auch der ALC4880.

Und was ist nun anders? Die technischen Parameter ähneln sich nämlich auffällig und es ist auch kein Unterschied hörbar. Zumindest nicht bei einer ersten Blindverkostung mit einem Beyerdynamic T5 am Port D. Auch das ist eine wichtige Erkenntnis. Wem der ALC1220 bisher gereicht hat, der wird auch den ALC4080 mögen, ansonsten steht das gleiche Problem im Raum. Klanglich ist es also kein Fortschritt, sondern nur eine Anpassung bei der Anbindung des Chips. Schnittstellen-Kino, statt Evolution beim Klang.

Und was den Kondensator-freien Port D betrifft: Jetzt wisst Ihr übrigens auch, warum ich bei den Boards immer darauf hinweise, das Headset unbedingt am Front-Panel anzuschließen, wenn nicht der Hersteller am I/O-Shild eine fette Klinkenbuchse für den „speziellen“ Audio-Ausgang vorgesehen hat! Per Default beschaltet man den Port D immer über HD-Audio und damit über das Front-Panel. Wem das zu leise ist, einfach mal hinten testen. Ein Ausgang geht eigentlich immer mit den 2 Volt und der automatischen Impedanzerkennung.

Generell gilt jedoch, dass die drei (Kopfhörer-) Verstärker für den Output den I/O-Shield und den Front-Header fürs HD-Auto IMMER getrennt arbeiten, wobei der Port-D stets der mit dem meisten Bums ist. Naja, sein sollte. Ich hatte aber auch schon Boards in der Hand, wo genau das beim ALC1220 falsch beschaltet war und Port-D unverständlicherweise ungenutzt blieb. Das ist dann die Schuld des Motherboardherstellers und nicht von Realtek.

Auch der „neue“ALC4080  ist besser als der übliche Onboard-Ruf, besitzt allerdings auch einige deutliche Nachteile. Der Codec selbst geht absolut in Ordnung und man wird bei einem Blind-Test mit empfindlichen niederohmigen Kopfhörern maximal ein leichtes Grundrauschen feststellen können, das aber auch stark von der Außenbeschaltung und dem gewählten Gain abhängt. Ansonsten ist es eine anders angebundene, dem ALC1220 sehr ähnliche Lösung. Nicht mehr, aber auch nicht weniger.

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Case39

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2,497 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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10,164 Kommentare 18,736 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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2,211 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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10,164 Kommentare 18,736 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

10,164 Kommentare 18,736 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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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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2,211 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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10,164 Kommentare 18,736 Likes

Steht alles im Artikel. Seite 3.

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Corro Dedd

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1,807 Kommentare 664 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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Z390 ist quasi Z370. Hochgelabelt ;)

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FfFCMAD

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Schoener Artikel, Igor

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arcDaniel

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1,566 Kommentare 833 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

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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