Erfahrungsbericht 8-fach FIR-Weiche

[FoLLgoTT]

Nach einigen Experimenten mit dem MiniSharc habe ich mich dazu entschlossen, eine FIR-Aktivweiche auf PC-Basis aufzubauen. Es gibt einige Dinge, die mich an dem MiniSharc stören. Z.B. ist die Filterlänge mit 1024 (bzw. 2048) Taps ziemlich gering. Im Bass reicht das für umfangreiche Korrekturen nicht aus. Es gibt stattdessen allerdings die IIR-Sektion, die das übernehmen kann, während man mit FIR nur die Trennfrequenzen realisiert.

Als Basis für meinen Falt-PC kommen ein passives MiniITX-Board mit fest verbautem 4-Kern-Celeron, eine 4 GB SSD und ein sehr leises Netzteil zum Einsatz. Das Audio Interface sollte unbedingt intern sein, da Stabilität und Robustheit für mich sehr weit oben steht. Ein USB-Interface hat immer den Nachteil, dass man es herausziehen kann (Kinder!) und es meist eine externe Stromversorgung benötigt. Das fällt bei einer PCIe-Karte weg.



Ich habe viel abgewogen und habe mich schlussendlich für die Xonar Essence STX II 7.1 entschieden. Diese Soundkarte besitzt 8 analoge Ausgänge mit sehr hochwertigen Wandlern. Leider hat sie keinen digitalen Eingang, aber das Abspielen kann der PC auch selbst übernehmen, so dass gar keine A/D-Wandlung mehr stattfindet. Leider sind die Ausgänge nicht symmetrisch ausgeführt, was aber kein großes Manko ist.
Diese Karte ist voll auf Hifi getrimmt mit Jitter-Optimierung, Abschirmung und eigener Stromversorgung für die Wandler (die man theoretisch nach außen legen könnte). Beim Aktivieren der Karte klicken sogar Relais.
Und sie ist mit ca. 240 € deutlich günstiger als professionelle Audio Interfaces.



Als Betriebssystem habe ich Debian Linux ohne grafische Oberfläche installiert, auf dem MPD und Brutefir laufen. Die Xonar Essence STX II wird erst ab Kernel 3.18 unterstützt, also musste ich auf Stretch (Testing) aktualisieren. Ab da wurde die Karte problemlos erkannt und der ALSA-Mixer bietet alle Einstellungen, die man benötigt.

Achtung: das Erweiterungsboard Xonar H6 besitzt andere Wandler als die Hauptplatine. Dadurch entsteht eine Verzögerung zwischen den ersten beiden und den anderen sechs Kanälen. Die Wandler der Hauptplatine können aber problemlos auf die H6 gelötet werden. Siehe hier.

Als Player benutze ich aktuell MPD, das Brutefir direkt über die Pipe ansteuert. MPD kann z.B. via App im Smartphone gesteuert werden. Sehr komfortabel. Die Lautstärkeregelung nehme ich im Moment auch digital vor.

Im Moment falte ich 8 Kanäle mit Filterlängen von jeweils 65534 und 4 Partitionen. Die CPU-Auslastung ist ein Witz, da geht also noch deutlich mehr. Die Partitionierung ist dafür da, die Latenzen gering zu halten. Für das reine Musikabspielen ist das eigentlich egal, nervt nur beim Springen ein bisschen.
Die Filter habe ich mit dem kosten losen RePhase generiert. Zum Messen benutze ich die beiden Eingangskanäle der Xonar. Das klappt problemlos und die Latenz ist für ARTA kein Problem.

Die ganze Kiste ist im Grunde eine schöne Blackbox. Außer einem Netzwerkkabel brauche ich keine weiteren Anschlüsse. Das Ding ist in 30 s betriebsbereit und fährt in 4 s herunter, wenn man den Einschalter drückt. Sehr problemlos. Und hören tut man das Netzteil im Betrieb wirklich gar nicht. Das ist wirklich extrem leise.


MiniSharc:
- S/R-Abstand: 112 dB
- Filterlänge: 1024 / 2048
- Preis: ca. 600 €
- einfach zu bedienende grafische Oberfläche

Falt-PC:
- S/R-Abstand: 124 dB / 120 dB
- Filterlänge: 262.144
- Preis: ca. 400 €
- nur Konsole, Einrichtungsaufaufwand notwendig

[Blaubeere85]

Hi!
Das ganze kommt mir bekannt vor

Ich habe ebenfalls den Sharc. Benutze ihn jetzt aber für kleine aktive 2 wege Bluetoothlautsprecher. Als Eingang habe ich diese Platine die dann in den Spdif eingang des Sharcs geht.
http://www.ebay.de/itm/TOSLINK-Optic...-/330386501621

Als DA Wandler benutze ich diese
http://www.ebay.de/itm/DAC-24192-ULN...-/231052067747

Für die Filter benutze ich ebenfalls Rephase.

Auf meinem Windows HtPC beschäftige ich mich gerade mit JRiver, was einen super Convolver enthält.
Das schöne ist, dass ich das auch für Videos und Filme verwenden kann da Jriver automatisch das Bild verzögert.

Habe ebenfalls eine Soundkarte drinn. Allerdings nur die Asus Xonar DX weil das die einzige im Lowprofile war die reingepasst hat.
Aber vom Klang kann ich da auch nichts schlechtes finden.
CPU ist der kleinste Hasswell I3 der auch die Grafik ausgibt.

Über Wasapi kann ich dann auch externe Quellen Falten.
Leider habe ich es noch nicht geschafft Internetstreams wie z.B. Netflix einzubinden um dort auch das Bild zu verzögern.

An Linux und Brutefir habe ich mich noch nicht rangetraut.

Prozessorlast bei Jriver in Stereo mit Faltung und Bild ca 15 Prozent. was ganz OK ist finde ich.

Finde dein Projekt sehr interessant.

Viele Grüße
Stefan

[eltipo]

Hehe,


da verstecken sich die heimlichen Falter

Setup:

Atom D525 mit Delta 1010LT, schnödes Win mit Acourate Convolver.

Linux ist nicht mein Ding

Externe Quelle wird 8-kanalig gefaltet.

Proziauslastung ist hart an der Grenze, daher folgt dann hier auch eine Veränderung...

[スピーカ]

Sehr interessantes Projekt

Ich bin gespannt wie es weiter geht, etwas ähnliches hatte ich auch schon vor. Bin aber vor der Einarbeitung der verschiedenen Teilgebiete eingeknickt.
Aber wenn Du das hier freundlicher Weise vorexerzierst, kann ich vielleicht etwas von dem Schwung mitnehmen, quasi im Windschatten mit basteln.

Gruß aus der Nachbarschaft
Patrick

[kasbc]

Hallo FoLLgoTT,

wofür nutzt du den miniSHARC, wenn du brutefir hast?
Versteh ich jetzt nicht so recht.

Gruß

[FoLLgoTT]

Ich bin gespannt wie es weiter geht, etwas ähnliches hatte ich auch schon vor. Bin aber vor der Einarbeitung der verschiedenen Teilgebiete eingeknickt.
Aber wenn Du das hier freundlicher Weise vorexerzierst, kann ich vielleicht etwas von dem Schwung mitnehmen, quasi im Windschatten mit basteln.

Ich habe mich, ehrlich gesagt, auch nur von einer Seite zur anderen gehangelt.
Ein guter Anfang ist aber dieses Dokument. Ich hatte VoyageMPD anfangs installiert, bis ich gemerkt habe, dass der Kernel zu alt für meine Soundkarte ist. Daher würde ich jedem raten, eine der großen Distributionen zu installieren. Ich habe Debian gewählt. Bei der Installation musste ich lediglich beachten, keine Swap-Partition zu benutzen, da meine SSD sehr klein ist und ansonsten habe ich nur das Minimalsystem installiert (ohne X-Server). Danach habe ich auf das aktuelle Testing-Build (Stretch) aktualisiert. Anleitungen gibt es dazu recht viele.

An meiner Brutefir-Config feile ich auch noch ein bisschen. Ganz in Stein gemeißelt ist das noch nicht. Vor allem die Lautstärkeregelung würde ich gerne nach der Faltung durchführen und nicht davor. Da muss ich noch was machen. Digital wird sie aber wohl immer bleiben. Das ist bei internen 32/64 Bit Gleitkomma und geditherten 24 Bit Ausgabe aber auch kein Nachteil.

wofür nutzt du den miniSHARC, wenn du brutefir hast?

Das ist ein Missverständnis. Ich benutze den MiniSharc nicht, ich besitze auch keinen. Ich hatte ihn hier, um ihn mal zu testen. Da mir eben einige Dinge nicht gefallen haben, habe ich mich für den Falt-PC entschieden. Die Auflistung oben soll nur zeigen, dass der Falt-PC günstiger ist und eine bessere Qualität bietet als der MiniSharc.

[kasbc]

Das ist ein Missverständnis. Ich benutze den MiniSharc nicht, ich besitze auch keinen. Ich hatte ihn hier, um ihn mal zu testen. Da mir eben einige Dinge nicht gefallen haben, habe ich mich für den Falt-PC entschieden. Die Auflistung oben soll nur zeigen, dass der Falt-PC günstiger ist und eine bessere Qualität bietet als der MiniSharc.

Dann ist mein Weltbild wieder heil

[Slaughthammer]

MiniSharc:
- S/R-Abstand: 112 dB
- Filterlänge: 1024 / 2048
- Preis: ca. 600 €
- einfach zu bedienende grafische Oberfläche

Falt-PC:
- S/R-Abstand: 124 dB / 120 dB
- Filterlänge: 262.144
- Preis: ca. 400 €
- nur Konsole, Einrichtungsaufaufwand notwendig

Mir fehlt da noch die Latenz in dem Vergleich.

Ich selber fahre ja ein Windows Setup in VST-Umgebung mit FIR-Trennfiltern und IIR EQ, was auch schon zu sehr guten Ergebnissen führt, und vor allem zu einer so geringen Latenz, dass ich die beim Filme gucken nicht kompensieren muss.

Gruß, Onno

[FoLLgoTT]

Mir fehlt da noch die Latenz in dem Vergleich.

Die Latenz hängt ja maßgeblich von der Filterlänge ab. Daher kann man die nicht pauschal angeben. Die Grundlatenz beider Systeme habe ich nicht gemessen. Ich gehe aber davon aus, dass der MiniSharc von Haus aus weniger stark verzögert, da der PC an diversen Stellen mehr puffert. Da kann man aber wahrscheinlich auch noch optimieren, wenn man das braucht. Vor allem kann Brutefir die Filter partitionieren. Das verringert die Latenz deutlich auf Kosten der Rechenleistung.

Für mich ist die Latenz nicht wichtig, da ich damit nur Musik hören werde.

Ich denke aber auch, dass kurze FIR-Filter + IIR-PEQs der beste Kompromiss sind, wenn die Latenz niedrig sein soll.

[eltipo]

....vor allem zu einer so geringen Latenz, dass ich die beim Filme gucken nicht kompensieren muss.

Gruß, Onno

Ich bin direkt neidisch.

Hab schon überlegt, mit einer Kombi aus MiniDSP und Acourate zu arbeiten, weil mir der Zeitversatz einfach zu heftig ist.

[Slaughthammer]

Braucht man einen Prozessor und Betriebssystem mit AVX-Unterstützung für...
https://sites.google.com/site/koonau...fir-vst-plugin

[FoLLgoTT]

Ich habe eben mal die Latenz der Xonar mit "arecord | aplay" gemessen. Also den Eingang einfach an den Ausgang ausgegeben. Es sind stolze 390 ms. Mit Brutefir konnte ich auch nicht unter 360 ms kommen (Filterlänge 2048). Anscheinend ist die Karte nicht auf eine geringe Latenz optimiert oder irgendeine Einstellung ist hier noch nicht optimal. Aber es handelt sich ja auch nicht um ein professionelles Audio Interface.

Mich würde mal interessieren, wie eine RME sich da schlägt...

[Slaughthammer]

Die Latenz hast du mit WMD-Treibern gemessen? Dann wunderts mich nicht. Da kommt man kaum drunter. Mein DSP-System läuft mit Asio4all als Audiotreiber und hat ~20 ms Latenz, incl FIR Bandpässe. Wenn der Rechner nur die Audiowiedergabe und DSP macht, könnte ich das auch noch weiter reduzieren, das gibt dann aber Aussetzer wenn man nebenbei noch was anderes macht. Wenn ich IIR Bandpässe nutze, kann ich die Latenz noch ungefähr halbieren.

[FoLLgoTT]

Die Latenz hast du mit WMD-Treibern gemessen?

Nein, unter Linux mit ALSA. Da ist keine Abstraktionsschicht dazwischen, also kein Softwaremixer.

[FoLLgoTT]

Hmm, ich habe noch mal mit "alsaloop" nachgemessen und komme hiermit nur auf ca. 14 ms. Jetzt möchte ich doch mal herausfinden, woher die hohe Latenz mit Brutefir kommt...

[The Alchemist]

Wenn man die Latenz der Karte messen möchte muss man über aktiviertes "Loopback" messen, also Loopback im Alsamixer aktivieren und nicht irgendwo in einer Konfigurationsdatei.
Bei meiner Asus D2 heißen die Regler :"S/PDIF L" und "Analog L".

Die Latenz bei Brutefir ist bei der Anzahl von Taps vollkommen normal ca. 400ms hab ich bei Mehrkanal ebenfalls und zwar egal auf welchem Rechner (auch auf dem PI2)

Eventuell kann man noch Entzerrung der Chassis Weiche, und ggf. Raumkorrektur in jeweils ein Filter zusammenfalten, so dass man nur so viele Faltvorgänge hat wie Ausgabekanäle vorhanden sind.

[FoLLgoTT]

Die Latenz bei Brutefir ist bei der Anzahl von Taps vollkommen normal ca. 400ms hab ich bei Mehrkanal ebenfalls und zwar egal auf welchem Rechner (auch auf dem PI2)

Brutefir erzeugt die Latenz ja nicht, sondern irgendetwas anderes. Ich habe im Moment den Hardware-Puffer der Soundkarte in Verdacht. Den kann man sich anzeigen lassen, während das Audio Interface in Benutzung ist:
cat /proc/asound/card0/pcm0p/sub0/hw_params
Der Puffer ist bei alsaloop relativ niedrig und bei Brutefir sehr hoch.

Und wie gesagt:

arecord | aplay : 340 ms
alsaloop: 14 ms

Die Faltung ist definitiv nicht das Problem. Bei dem ersten Aufruf ist ja Brutefir gar nicht eingeschleift. Und 1024 Taps ohne Partitionierung verzögern laut Brutefir-Homepage gerademal 47 ms. Die extrem hohe Latenz muss einen anderen Grund haben...

[The Alchemist]

Bei keinem deiner Aufrufe hast Du eine direkte Verbindung von Ein und Ausgang. Die bekommst Du nur über die "Hardwareaktivierung" im Alsamixer.

Da du die die Latenz von arecord | aplay schon gemessen hat müsste man das nochmal mit arecord|brutefir wiederholen und vergleichen

[FoLLgoTT]

Bei keinem deiner Aufrufe hast Du eine direkte Verbindung von Ein und Ausgang. Die bekommst Du nur über die "Hardwareaktivierung" im Alsamixer.

alsaloop sollte doch genau das machen. Und da ist ja die Latenz sehr niedrig, was die Soundkarte und den Treiber schon mal ausschließt.

Da du die die Latenz von arecord | aplay schon gemessen hat müsste man das nochmal mit arecord|brutefir wiederholen und vergleichen

Mit Brutefir und direkter Ansteuerung von ALSA (Ein- und Ausgänge) sind es ungefähr 360 ms, wenn ich die Partitionierung stark erhöhe. Da arecord | aplay 340 ms erzeugt, brauche ich bei Brutefir gar nicht weiter zu suchen. arecord | brutefir klappt auch gar nicht, weil die Soundkarte nicht zweimal geöffnet werden kann.

[The Alchemist]

arecord und brutefir klappt selbstverständlich.