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

Warum ich den Onboard-Sound auf vielen Motherboards für schlecht oder zumindest nicht optimal halte, will ich in dieser Analyse gern im Detail erklären. Die üblichen Tests (und das Marketing) fokussieren sich meist nur auf den DAC und die Codecs, eiern aber am eigentlichen Problem geschmeidig vorbei. Was haben gute Kopfhörer, eine potente Grafikkarte, ein mittelpreisiges Motherboard, ein Oszillograph, ein sehr gutes Multimeter und ein Satz geschulter Ohren miteinander zu tun? Finden wir’s raus!

Und noch etwas, bevor ich anfange. Das hier genutzte Mainboard MSI Z370 Gaming Pro Carbon ist noch nicht einmal schlecht, eher im Gegenteil. Es ist eines von den besseren und steckt im VGA-Testsystem für 2018/2019. Es gibt nämlich noch deutlich extremere Mainboards, bis hin zu den extra-fiesen Audio-Komplettverweigerern, meist aus dem 100-Euro-Regal (und darunter). Aber wenn selbst schon so ein Mainboard, wie das für diesen Test verwendete, nicht wirklich überzeugen kann, wie grausam muss dann wohl die Realität der Billigheimer sein?

Sicher, es gibt auch Motherboards z.B. mit einem ESS SABRE 9218, der 2 Vrms am Kophörer-Ausgang liefern soll (z.B. auf einem Aorus X299 Master), aber das sind leider echte Ausnahmen. Doch wie bereits angeteasert – auch die Pegel sind leider allein nicht alles. Und auch ESS schreibt leider nicht, bei welcher Impedanz die 2 Vrms anliegen werden. Das werde ich im nächsten Test aber bestimmt herausfinden, denn ein „bis zu“ ist schwammiger als Sponge Bob nach 2 Stunden Spülmaschine.

 

Was dieser Artikel bietet und welche Fragen er beantwortet:

  • Analyse des maximal möglichen Ausgangspegels („Lautstärke“)
  • Warum nicht jeder Kopfhörer so klingt oder so laut ist, wie man es gern hätte
  • Wo die lästigen Störgeräusche (auch am Desktop) z.B. beim Scrollen herkommen
  • Warum potente Grafikkarten unter Last beim Gaming das Klangbild  zusätzlich stark verfälschen können
  • Wie man diesen Knoten durchbrechen kann

Was dieser Artikel nicht bieten will:

  • Voodoo über teure DACs und japanische Edelkondensatoren
  • Werbung für überteuerte Sound-Lösungen und Goldkabel
  • Professorales Technik-Geschwurbel aus dem Elfenbeinturm der audiophilen Ersatzreligion

 

 

Die Gründe für diesen Artikel

Es gibt eine Menge guter Reviews über den Onboard-Sound und sogar Blindtests, die beweisen (wollen), dass es nicht immer die überteuerte Soundlösung sein muss, die zum täglichen Glücklichsein notwendig scheint oder als solche zumindest mantraartig propagiert wird. Was jedoch fast alle Tests generell falsch machen: man spielt Musik ein, ohne Prozessor- und Grafikkartenauslastung und beurteilt einen Zustand, der z.B. beim Gaming so nie eintreten wird.

Auch wird wohl bei geschmeidiger Klassikbeschallung in so einem Test niemand am Bildschirm hin-, her, hoch und runterscrollen. Das ist reichlich praxisfern und beweist eigentlich nur, dass die DACs (digital-to-analog converter) aktueller Motherboards mittlerweile besser sind, als ihr Ruf. Das Problem ist allerdings, dass der Digitalteil schon lange keine Schwachstelle mehr darstellt, sondern dass der analoge Zweig einschließlich aller Signalwege auf dem Motherboard der eigentliche Flaschenhals ist.

Mal abgesehen davon, dass die Effektivspannung (Vrms, erkläre ich gleich noch) zum sauberen An- und Aussteuern der Kopfhörer bei fast allen Motherboards viel zu niedrig ist, sind die „Einstreuungen“ (Interferenzen, Transienten) durch eine potente Grafikhardware eine echte Schwachstelle, denn die EMV-Tests und die erteilten CE-Zertifikate betreffen den GHz-Bereich, nicht aber das, was als zusammengemixter Frequenzmüll am Ende in unseren Ohren landet. Oft genug kann man ja auch noch hören, was man sieht, leider.

Ohne jetzt zu technisch zu werden: an den Nichtlinearitäten so mancher Verstärkereinheit entstehen Mischprodukte aus diversen Signalen, direkten und indirekten, denn jede nicht abgeschirmte, metallische Fläche wirkt zeitgleich wie eine kleine Antenne. Da wird gleichgerichtet und intermoduliert bis der Arzt kommt. Glaubt Ihr nicht? Das lässt sich messen  und nachweisen. Sogar dort, wo ungeübte Ohren erst einmal noch gar nichts wahrnehmen können oder wollen.

Außerdem betreibt man (oft ohne es zu wissen) seine Kopfhörer am Audio-Ausgang seines Motherboards weit unter Wert! Ich habe deshalb ein Extra-Kapitel eingefügt, das sich speziell damit befasst. Denn Vollaussteuerung, Übersteuerung, Verzerrungen („Klirr“) oder der noch (subjektiv) sauber zu erreichende Maximalpegel als akustischer Mehrwert sind ein wirklich düsteres Onboard-Kapitel für sich.

Und oft genug werden entweder Kopfhörer als Gurken abgestempelt, obwohl eigentlich nur das Motherboard nicht mitspielt, oder ihr „schlechter und unsauberer“ Klang kritisiert, nur weil viel zu zeitig einsetzende Verzerrungen das Klangbild negativ beeinflussen. Herr und Frau Gamer mögen es gern laut, aber genau daran scheitern fast alle Onboard-Lösungen grandios. Das Schöne daran: auch dies lässt sich einfach messen und nachweisen.

 

 

Messaufbau und Tests

Da wir uns auf zwei inhaltlich komplett voneinander unabhängige Themen konzentrieren müssen, teile ich diesen Artikel auch in einzelne Themenbereiche auf, die dann wiederum auf verschiedenen Einzelmessungen und Analysen basieren. Im Detail wird dies dann so ablaufen:

  • Messung der maximal erreichbaren Ausgangsspannungen an 32 und 500 Ohm (Vrms) zur Lautstärke- und Kopfhörerbeurteilung
  • Messung der Störspannungen bei verschiedenen Grafiklasten und Ausgangsimpedanzen
  • Detailanalyse der Störspannungen mit verschiedenen Grafikkarten
  • Vergleich von analogen und digitalen Ausgängen bei separaten Soundlösungen

Ich messe die Ausgangsspannungen generell mit dem hochauflösenden Oszillografen, mache aber auch mit dem Speichermultimeter vor jedem Durchlauf die nötigen Plausibilitäts-Checks. Das Schöne an diesem Multimeter ist z.B. die sehr hohe Empfindlichkeit und die Möglichkeit, auch Frequenzen der gemessenen Wechselspannungen zu bestimmen und exakt zu kontrollieren. Am Ausgang nutze ich im vereinfachten Messaufbau nur ohmsche Lasten, schließe den Ausgang der Sound-Lösungen also mit einem 32- oder 500-Ohm-Widerstand ab. Offen laufende Ausgänge wären ja reichlich praxisfern und damit auch sinnlos.

Die niederohmigen Messungen sind interessant, wenn es um Mainstream-Kopfhörer mit Impedanzen zwischen 16 und 50 Ohm geht, die anderen Messungen mit dem Abschlusswiderstand von 500 Ohm sind wichtig für den Anschluss von externen Lautsprechersystemen (analoger Eingang) oder hochohmigen Kopfhörern mit Impedanzen zwischen 250 und 600 Ohm. Denn auch die gibt es (nicht nur, aber vor allem) im professionellen Umfeld (dann recht häufig).

Das eigentliche VGA-Testsystem bleibt unverändert und ich habe es im Grundlagenartikel “So testen wir Grafikkarten, Stand Februar 2017” (Englisch: “How We Test Graphics Cards“) bereits sehr ausführlich beschrieben. Deshalb verweise ich der Einfachheit halber jetzt nur noch auf diese detaillierte Schilderung. Wer also alles Diesbezügliche noch einmal ganz genau nachlesen möchte, ist dazu gern eingeladen. Aber es führt hier am Audio-Thema schon etwas vorbei.

Interessierten bietet die Zusammenfassung in Tabellenform schnell noch einen kurzen Überblick:

Testsysteme und Messräume
Hardware:
Intel Core i7-8700K @5 GHz
MSI Z370 Gaming Pro Carbon AC
16GB KFA2 DDR4 4000 Hall Of Fame
1x 1 TByte Toshiba OCZ RD400 (M.2, System SSD)
2x 960 GByte Toshiba OCZ TR150 (Storage, Images)
Be Quiet Dark Power Pro 11, 850-Watt-Netzteil
Grafikkarte Nvidia RTX 2080 Ti Founders Edition
Kühlung:
Alphacool Eisblock XPX
5x Be Quiet! Silent Wings 3 PWM (Closed Case Simulation)
Gehäuse:
Lian Li PC-T70 mit Erweiterungskit und Modifikationen
Open Benchtable
Monitor: Eizo EV3237-BK
Soundlösungen: Onboard-Sound des Motherboards
Asus Xonar Essence STU
Creative Sound Blaster X AE-5
Beyerdynamic A20
Audio-Messungen:
direkte Spannungsmessung an den Audio-Ausgängen
1x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500 MHz Mehrkanal-Oszillograph mit Speicherfunktion
1x Rohde & Schwarz HZ355, Tastteiler (10:1, 500 MHz)
1x Rohde & Schwarz HMC 8012, Digitalmultimeter mit Speicherfunktion
Betriebssystem Windows 10 Pro (1809, alle Updates)

Kommentare (75)

  • ToflixGamer schrieb am
    Hat jemand Empfehlungen für einen guten DAC mit integriertem AMP, welcher dann über ein optisches Kabel mit dem PC verbunden werden kann? (Optisch wär toll, weil ich dann auch mal ein anderes Gerät (TV z. B.) anschließen kann.) Möchte ungern mehr als 150€ ausgeben. Alternativ natürlich auch einen tollen DAC mit extra AMP (da scheint der Sabaj PHA2 ja ganz gut zu sein?) Besitze aktuell die Superlux HD-681 EVO und einen Technics RP-F880 - die klingen dann am Onboard etwas... "dünn". Habe schon an die LogiLink UA0211 gedacht, die scheint für den Preis ziemlich gut sein. Nutze aktuell ein MSI Z170 Gaming M3 mit nem angeblich supertollen DAC und 600 Ohm-KHV. Traue dem aber noch nicht so ganz und möchte mal versuchen, ob ich mit einem externen Gerät etwas mehr Leistung rauskitzeln kann.
  • Igor Wallossek schrieb am
    Die Digitalausgänge sind ja ok. Nur analog hapert es gewaltig.
  • Freitlein schrieb am
    Ich muss mir die Sache ehrlich gesagt auch noch einmal genau durchlesen. Bin damals verschreckt von SB 2.0 durch Schicksal direkt zu einer GUS gewechselt und viele Jahre später war Onboard-Sound eher wegen Digital-Out interessant. Der Rest (gute Rezensionen zu Onboard-DAC's) ist auch nur irgendwo mal gelesen worden. Denke, ich weiß was mit Frequenzmüll gemeint ist...
  • Igor Wallossek schrieb am
    Der beste Verstärker nützt Dir nichts, wenn da schon analog Frequenzmüll ankommt. Und die Hersteller dieser SoCs werben mit bis zu 2 Vrms und den intergrierten Amps. Und ja, man kann auch passive Lautsprecher dran anschließen. Die internen Laptop-Quäker gehen ja auch ;)
  • Freitlein schrieb am
    Von kurzweiligen Ausflügen mit Laptops abgesehen, habe ich noch nie eine interne Soundkarte oder Onboard-Sound analog ohne zusätzlichen Verstärker genutzt, also im Fall des Falles auch dort die Kopfhörer angeschlossen. Ich verstehe den Test und Kritik an den DAC-Amplifiern deswegen nicht so ganz. Das sind doch eh nur Vorverstärker, die keine Disko beschallen sollen/können.? Nur weil es einige so machen, muss man es ja nicht blauäugig nachahmen. :unsure:

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