Raspberry Pi: Audioqualität mit verschiedenen DACs
Volumio, Kodi und andere Mediaplayer-Distributionen sind eines der Haupteinsatzgebiete für den Raspberry Pi und andere Einplatinenrechner. Nachdem ich immer wieder über die schlechte Tonqualität des Onboard-Soundchips des RPi gelesen habe, wollte ich mir selber ein Bild machen und habe daher einen Vergleichstest mit verschiedenen Audiolösungen für den Raspberry Pi gemacht. Die Firma HifiBerry hat mir freundlicherweise 2 Testgeräte zur Verfügung gestellt, je einen HifiBerry DAC und einen HifiBerry DAC+. Diese habe ich dann sowohl mit dem Onboard-Soundchip, als auch mit einer Speedlink Vigo USB-Soundkarte verglichen.
Testaufbau
Als Testrechner dienten 2 Raspberry Pis, je ein Modell B+ und 2B. Die Stromversorgung übernahm ein RPi-Originalnetzteil mit 5V/2A. Für die Audiowiedergabe habe ich auf beiden RPis die aktuelle Volumio Version 1.55 installiert, jeweils auf einer Sandisk Ultra 16GB-Karte, die Wiedergabesteuerung erfolgte über das Webinterface bzw. die Android-App.
Für die Messungen wurde ein Windows-Rechner mit einer ESI 1010e Soundkarte eingesetzt, als Messprogramm habe ich AudioAnalyser von Sebastian Dunst benutzt. Für die Aufnahmen wurden die jeweiligen Ausgänge der Raspi-Soundkarten mit dem Line-In der ESI-Karte verbunden. Hierdurch fliessen natürlich auch eventuelle Ungenauigkeiten der messenden Soundkarte mit in die Ergebnisse ein, da diese aber bei allen Messungen identisch sein sollten, sind die Testergebnisse trotzdem vergleichbar.
Die Audiodateien für die Tests kamen entweder von einem Netzwerkspeicher oder als Radiostream. Es wurden verschiedene Formate und Bitraten benutzt, spezielle Testtöne wie Sweeps und Rauschen habe ich mittels Sony SoundForge als 192 kHz 24 bit flac-Dateien erstellt.
Frequenzbereich und Dynamik
Den wiedergegebenen Frequenzbereich habe ich mit einem Sinus-Sweep von 20 Hz bis 20 kHz gemessen. Nachdem ich vorher gelesen hatte, dass der Onboard-Soundchip des RPi nicht in der Lage sei, hochauflösende flac-Dateien wiederzugeben, war ich doch etwas überrascht, als der 30-sekündige Testton problemlos abgespielt werden konnte. Nur beim vor- oder zurückspringen innerhalb der Datei kam es zu Aussetzern und Knacksern.
In der Frequenzanalyse sieht man, dass der Ton im unteren Frequenzbereich noch nahezu linear wiedergegeben wird, ab ca. 600 Hz beginnt er zunächst sanft abzufallen, bei ca. 16 kHz fällt die Kurve dann steil ab:
Die Wiedergabe des gleichen Tons über die Speedlink Vigo USB-Soundkarte zeigt einen ähnlichen Frequenzqang, allerdings bei deutlich geringerer Lautstärke:
Anschliessend wurde der gleiche Ton nochmal über den HifiBerry DAC abgespielt. Hier zeigt sich zum Einen eine deutlich höhere Lautstärke als bei den beiden vorangegegangenen Durchläufen, zum Anderen ist deutlich sichtbar, dass der Frequenzbereich bis 20 kHz nahezu linear wiedergegeben wird, der deutliche Abfall oberhalb von 16 kHz ist hier nicht feststellbar:
Die Messergebnisse waren übrigens auf beiden RPi-Modellen nahezu identisch, daher sind auf den Bildern oben nur die Ergebnisse mit dem neuen Modell 2B zu sehen. Weitere Messergebnisse mit verschiedenen Musikstücken finden Sie hier.
Subjektiver Höreindruck
Für den Hörtest wurden die Soundkarten mit Genelec 6010A Desktop-Monitoren verbunden. Die Boxen benutze ich auch als Monitore in meinem Heimstudio und schätze den differenzierten und klaren, aber gleichzeitig druckvollen Klang.
Mit verschiedenen Musikstücken aus unterschiedlichen Genres (Klassik, Rock, Pop, Elektronisch) bestätigte sich der Eindruck, der sich bereits aus der Frequenzgangmessung ergeben hatte. Die Wiedergabe über den Onboard-Chip des RPi klingt dumpf und drucklos, was sich auch in der Frequenzanalyse wiederfindet. Auch die Speedlink Soundkarte bringt hier keine Verbesserung, eher im Gegenteil: bei ähnliches Frequenzverlauf wird das Signal deutlich leiser übertragen, 6 bis 8 db fehlen im Gegensatz zum auch schon nicht gerade starken Output des Onboard-Chips. Der HifiBerry liefert auch hier absolut überzeugende Ergebnisse. Die Musik klingt wesentlich brillianter und detaillierter, auch die Lautstärke liegt deutlich über der des Onboard-Soundchips und der USB-Soundkarte.
Im direkten Vergleich fällt erst richtig auf, wie stark das Audiosignal durch den Onboard-Chip und die Speedlink-Karte beschnitten wird. Bei elektronischer Musik verschwinden zum Beispiel komplette Hihat-Linien, klassische Aufnahmen klingen dumpf und undynamisch, feine Nuancen werden einfach verschluckt. Die Höhen fehlen fast komplett, Mitten klingen leicht blechern und dem Bass fehlt jeglicher Druck. Spielt man die gleiche Datei über den HifiBerry ab, wirkt es, als hätte man vorher Watte in den Ohren gehabt. Dieser Eindruck verstärkt sich, je besser das Quellmaterial ist, aber auch bei stark komprimierten MP3-Streams ist der Unterschied deutlich hörbar.
Fazit
Eines vorweg: auch über den Onboard-Chip des RPi bzw. über günstige USB-Soundkarten kann man durchaus Musik hören. Wer sich sonst gerne seine Musik über jämmerlich scheppernde Smartphone-Lautsprecher anhört, wird wahrscheinlich erfreut sein über die Wiedergabequalität, vor allem in Kombination mit schönfärbenden HiFi-Lautsprechern.
Wer aber etwas mehr Wert auf guten Klang legt, wird wohl an einem hochwertigen DAC nicht vorbei kommen. Die HifiBerry-Familie hat im Test bewiesen, dass man mit ihr preiswert und schnell den Raspberry Pi in einen wirklich hochwertigen Audioplayer verwandeln kann. Auch beim Einsatz als Mediaplayer, z.B. mit Kodi oder OpenElec, können die Erweiterungsplatinen absolut überzeugen.
Enttäuschend war für mich die Leistung der Speedlink Vigo-Soundkarte. Frequenzbereich und Klang liegen ungefähr auf dem Niveau des Onboard-Chips, zieht man die wesentlich geringere Lautstärke in Betracht, fällt die Vigo selbst noch hinter die Onboard-Lösung zurück. Auch wenn die Karte mit ca. 10 bis 15 Euro recht günstig ist, lohnt sich die Investition nicht. Für eine hochwertige Audiolösung empfehle ich daher den HifiBerry. Mit einem Preis von ca. 30 Euro sind die Platinen absolut erschwinglich, der Zugewinn bei der Wiedergabequalität rechtfertigt die Ausgabe in jedem Fall.
Bedanken möchte ich mich bei der Firma HifiBerry für die nette Reaktion und die schnelle Bereitstellung der Testgeräte. Ich habe auch bei anderen Herstellern Testsamples angefragt, sofern ich diese noch bekomme, werde ich den Test entsprechend erweitern.
Kommentare: 2
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Danke für die Messungen. Ich kann mir aber nicht vorstellen, das bei Pegelschwankungen von über 6 dB im wichtigen Bereich um 1 KHz das ganze auch nur annähernd natürlich klingen kann. Ohne den HifBerry ist der Frequenzgang wirklich indiskutabel, aber mit dem HifiBerry hätte ich ein deutlich ausgeglicheneres Ergebnis erwartet, in etwa +/- 2 dB über den ganzen Bereich, aber eben nicht Schwankungen im relevanten Bereich von über 6 dB und einen Höhenabfall bis 20 KHz von über 10 dB. Das ist mMn nicht sehr linear.
liebe Grüße , Michael
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Hallo Michael,
ganz ehrlich: ich bin mir nicht so ganz sicher, inwieweit mein Messequipment hier die Ergebnisse verfälscht hat. Gerade bei dem Abfall im Hochton hatten auch die Hersteller des HifiBerry angemerkt, dass dieser bei ihren Messungen nicht aufgetreten wäre. Mittlerweile habe ich diesbezüglich etwas aufgerüstet und eine Wiederholung des Tests steht schon auf der Planung. Ich hatte im letzten halben Jahr beruflich sehr viel um die Ohren und bin bisher noch nicht dazu gekommen, aber ich hoffe, dass das im neuen Jahr jetzt etwas ruhiger wird... Fortsetzung folgt also.
Schönen Gruss,
Lars