Gratis mehr Audioqualität: Warum Windows immer verzerrt - und wie man Windows eine makellose Audio Engine verpasst

[anphex]

Vielen ist gar nicht bewusst, dass Windows - selbst Version 11 - bis heute einen uralten Audio-Core hat, der sehr fragliche Komponenten aus der "CAudio"-Bibliothek nutzt, die eigentlich mehr messbaren Klangschaden anrichten, als sie nützen. Auch WASAPI, was seit Vista verfügbar ist, hat daran nicht viel geändert. Und gerade im WASAPI-Shared mode, den 95% aller Leute nutzen, ist dieses Problem vorhanden.

Im Detail kann man alle meine folgenden Empfohlenen Schritte hier lesen: https://www.audiosciencereview.com/foru ... ate.19438/
Ich destilliere nur das Wissen von dort und das von meinen eigenen Versuchen in diesem Anleitungspost.

Die allermeisten, die über Windows Musik am PC hören, sind an diesen moderat angezerrten Klang schon gewohnt. Es ist, als hätte man einen digitalen Röhrenverstärker in der Pipeline - das Signal ist schlichtweg unsauber und hat viele Verzerrungskomponenten.

Das schöne ist, dass man diese CAudio-Objekte überraschend einfach, gratis und nondestruktiv austauschen kann und somit eine absolut saubere Signalverarbeitung in Windows erreichen kann. Das geht mit folgenden Schritten:


1. Die Open Source Software Equalizer-APO downloaden. Dies ist ein systemweiter Open Source DSP, der sich in die Pipeline schaltet und dort extrem flexible Eingriffe in die Audioverarbeitung von Windows erlaubt, von der manche Hardware-DSPs träumen können - aus dem einfachen Grund, dass nur die CPU-Leistung die Grenze ist. Und selbst mittelklasse-PCs haben verglichen mit einem teuren DSP einen gewaltigen Leistungsvorteil dank moderner CPUs.
Software: https://sourceforge.net/projects/equalizerapo/


2. Equalizer-APO Installieren. Hier auch schon der wichtigste Schritt, der dafür sorgt, dass die Audio-Engine teilweise ausgetauscht wird. Aktiviert nach der Installation eAPO für all eure Audiogeräte (Haken setzen), dann öffnet aber auch für jedes Gerät die "Problemläsung" und ENTFERNT den Haken bei "Original-APO" (Audio Processing Object) verwenden. Dies ersetzt einen Teil der CAudio-Objekte mit den Custom-Audio-Objekten vom Entwickler von Equalizer-APO, die in jeder Hinsicht überlegen sind. Es kann sein, dass manche Geräte gar keine Original-APOs verwenden, in diesem Fall sollte der Treiber der Gerätes theoretisch bereits eigene APOs mitbringen, was meist ein gutes Zeichen ist.
Nachdem alle Geräte ausgewählt und Haken gesetzt sind, ist ein Neustart nötig und danach sollte euer System für alle Audiogeräte nun die bessere Custom-Audio-Engine nutzen.

3. Die Freeware Process Lasso installieren. Dies ist eine gratis Prozess-Verwaltungssoftware, die es uns später erlaubt, die Priorität von den Audioprozessen zu erhöhen. Dies ist nötig, um potentielle Knackser zu beseitigen und dafür zu sorgen, dass eAPO Audiosignale eben auch in Echtzeit bearbeitet. Allgemein ist Process Lasso sehr nützlich und auch allgemein sehr zu empfehlen. Download hier : https://bitsum.com/


4. Einstellung bei Process Lasso
Wendet Ihr nun folgende Einstellungen.
a) Optionen -> Allgemein -> Programmstart konfigurieren -> Hier stellt ihr Process Lasso so ein, dass es beim Hochfahren direkt startet
b) Nun sucht in ihr der Prozessliste nach "audiodg.exe", dies ist quasi der Prozess für die Audio Engine. Rechtsklick darauf und selektiert folgendes:

CPU-Priorität -> Immer -> Echtzeit -> bestätigen
CPU-Zugehörigkeit -> Immer -> Hyperthreading deaktivieren
CPU-Zugehörigkeit -> Immer -> CPU-Zugehörigkeit auswählen -> Hier falls vorhanden, die E-Kerne deaktivieren, speziell neuere Intel-Prozessoren nutzen diese.

Diese Einstellungen sorgen dafür, dass dem Audiosignal immer maximale Priorität gegeben wird, minimiert Verzerrungen und Knackser, die durch zu träge Verarbeitung des Signals entstehen können. Dies ist gerade bei FIR oder gar VST-Nutzung in eAPO wichtig. Keine Sorge, das System wird darunter kaum Einbußen erfahren, da Audioverarbeitung für eine PC-CPU recht lächerlich einfach ist, aber nun eben jedes Sample mit absoluter Wichtigkeit behandelt wird.

Um ganz sicher zu gehen, kann man dort dieselben Einstellung für die Zuspieler-Software verwenden, sei es Spotify, Tidal, etc. Wobei ich hier nicht die Priorität "Echtzeit" nehmen würde. "Echtzeit" sollte nur dem audiodg.exe vorbehalten sein.


5. Feintuning für eAPO
eAPO ist SEHR mächtig. Solltet ihr ein Messmikrofon besitzen, kann man mittels REW hier sogar ultrapräzise Einmessungen eures System vornehmen, wogegen DIRAC nicht im entferntesten ankommt. Aber das wäre ein Thema für ein anders Mal. Hier geht es darum, die Signalverarbeitung in Windows zu säubern. Hier empfehle ich folgende Punkte in der globalen config.txt von Equalizer APO mittels der "Textoption" einzufügen:

Filter: ON HP Fc 20 Hz
Filter: ON LP Fc 16000 Hz War Quatsch von mir, siehe Davids Post weiter unten.
LoudnessCorrection: State 1 ReferenceLevel 0 ReferenceOffset -8 Attenuation 1.0

Mit den beiden Filtern gehen wir auf Nummer sicher und Filtern für die Signalkette und die Audiogeräte die Bässe im Infra-Bereich, die eh keiner braucht und mit dem zweiten Filter sorgen für schlechten DACs vor, die nicht sauber bis Fs = 2*Fmax filtern - was eig. nahezu alle sind. Damit werden einige Intermodulationen und Spiegelfrequenzen vorgebeugt! Und keine Sorge, die Höhenfilterung ist so hochfrequent, dass man keine "Brillianz" verliert. Wem unwohl dabei ist, der kann auch gern 17khz oder gar 18khz verwenden. Im Übrigen sollte dieser Hochfrequenz-Filter etwas Abhilfe für Resampling-Artefakte bringen, wenn man zum Beispiel Windows permanent auf 192/24 laufen lässt. Wobei ich eh immer empfehle, Windows auf 44,1 Khz/ 24 Bit zu lassen, da höhere Abtastraten wenig hörbares bringen und eig. nur den Rolloff-Filter im DAC verwirren.

Die dritte Zeile ist die adaptive Loudness, die bei leiseren Pegeln den Bass und die höhen anhebt. Etwas zu vergleichen mit Dynamic EQ von Denon, falls man es unter diesem Namen besser kennt. Es ist allgemein eine Funktion, die ich nicht mehr vermissen möchte, da ich selber all meine Anlagen in der Raumeinmessung "glattbügle auf 1dB" und dann mit dieser Loudness den Bass wieder anhebe.

So sieht meine eAPO-Konfiguration aus:

Das war's! Nun hat euer Windows folgende Upgrades erfahren:
- die ollen CAudio-Objekte, die Verzerrungen bereiteten, sind nun ausgetauscht worden
- durch Process-Lasso sagt ihr Windows, dass der Audioprozess mit absolutem Vorrang bearbeitet werden
- mit dem Editor von E-Apo haben wir das Signal etwas DAC- bzw. Verstärker-freundlicher gemacht
- mit eAPO können nun auch weitere Dinge umgesetzt werden, wie Raumeinmessung, Kanal-Klonen, Loudness-Kurve, uvm.

[David4703]

Moin anphex,

ich würde um einen Kasten Bier wetten, dass du den Unterschied in einem Wissenschaftlichen Blindtest nicht hörst.

Aber natürlich trotzdem fürs Gewissen ne gute Sache😅 Kostet ja nichts.

Das Zeug im Bass ist durch die Tatsache, dass unser Ohr da total unempfindlich ist unkritisch.
Alles andere ist >=60dB aka <=0,1% unter dem Nutzsignal, mit steigender Ordnung abfallend.

Die niedrigen Ordnungen fallen auch komplett der Maskierung zum Opfer, die höheren Ordnungen sind dann wieder so leise, dass man im Bereich >100dB unter dem Nutzsignal ist.
Das entspricht dann schon 0,001% Verzerrungen.

Ich kenne keinen Lautsprecher, der in diesen Regionen nur ansatzweise mithalten kann😅

Die allermeisten, die über Windows Musik am PC hören, sind an diesen moderat angezerrten Klang schon gewohnt.

Steile These.

LG
David

PS: "Erschieße nie den Boten"... Die Kritik geht natürlich in Richtung ASR Form und soll hier nur zur Diskussion anregen.

[anphex]

Moin anphex,

ich würde um einen Kasten Bier wetten, dass du den Unterschied in einem Wissenschaftlichen Blindtest nicht hörst.

Aber natürlich trotzdem fürs Gewissen ne gute Sache😅 Kostet ja nichts.

Das Zeug im Bass ist durch die Tatsache, dass unser Ohr da total unempfindlich ist unkritisch.
Alles andere ist >=60dB aka <=0,1% unter dem Nutzsignal, mit steigender Ordnung abfallend.

Die niedrigen Ordnungen fallen auch komplett der Maskierung zum Opfer, die höheren Ordnungen sind dann wieder so leise, dass man im Bereich >100dB unter dem Nutzsignal ist.
Das entspricht dann schon 0,001% Verzerrungen.

Ich kenne keinen Lautsprecher, der in diesen Regionen nur ansatzweise mithalten kann😅

Die allermeisten, die über Windows Musik am PC hören, sind an diesen moderat angezerrten Klang schon gewohnt.

Steile These.

LG
David

PS: "Erschieße nie den Boten"... Die Kritik geht natürlich in Richtung ASR Form und soll hier nur zur Diskussion anregen.

Du hast die Graphen bei ASR gesehen. Ich denke, dass ein Spike bei -60 dB nicht schlimm ist, aber, dutzende, hunderte Spikes?

Aber eben, es kostet ja nichts. Nice to have, kein muss. Umsetzung dauert wenige MInuten und verloren wird dadurch nix . Ich wüsste nicht, warum man nicht -60dB gegen -100dB Verzerrung tauschen wollen würde. Lassen wir dann jetzt alle Metriken vom Tisch und freuen uns nur noch, wenn brauchbarer Ton irgendwo rauskommt?

[David4703]

Du hast die Graphen bei ASR gesehen. Ich denke, dass ein Spike bei -60 dB nicht schlimm ist, aber, dutzende, hunderte Spikes?

Ja, völlig egal. Selbst wenn die Spikes um den Grundton noch 10-20dB höher wären.

Du kannst dir mal anschauen, wie stark die Maskierung unsere Hörschwelle für umliegende Töne eines Grundtons anhebt.

Dabei ist es dann auch egal, ob ein Ton unhörbar ist oder 20 Töne.

[ externes Bild ]

Nicht alles, was messbar ist, muss sich auch klanglich negativ auswirken oder überhaupt wahrnehmbar sein.

Für die höheren Ordnungen sind wir ja eh bei >100dB Abstand, was btw. schon über dem Dynamikumfang von 16Bit liegt, den z.B. eine CD auszeichnet.

[tf11972]

Einfach ein ordentliches Audiointerface mit ASIO-Treiber dranhängen, dann brauchts das alles nicht.

[anphex]

@David4703 Na gut, tut mir leid, dass ich die Leute vor der fehlerhaften Windows Audio Engine gewarnt habe. @All, bitte belasst eure Signalketten. Wenn halbwegs Ton entsteht, macht ja Psychoakustik den Rest und warum überhabt mehr als 50 € für Audioequipment ausgeben und 128Kpbs mp3 sind mehr als ausreichend.

@tf11972 ASIO bypasst in der Tat die ganze Windows Audio Engine, was meistens gut ist, damit sind aber keine DSP-Anpassungen über Windows mehr möglich. Ich spreche hier ja explizit vom WASAPI-Shared Modus.

[David4703]

Ich find, man muss hier nicht aus einer Mücke einen Elefanten machen, zumal dass definitiv im Bereich des nicht hörbaren liegt.

Man kann sich ja nicht auf der einen Seite über HiFi Voodoo aufregen und dann Messungen auf eine Weise interpretieren, dass jeder messbare Fehler auch akustisch Auswirkungen haben muss.

So erzielt man ja auch nie eine Akzeptanz für ordentliche Messungen, dann wird man halt immer als Messfanatiker abgestempelt und von den "Hörexperten" nicht erst genommen.

Messen ist die eine Sache... Interpretation der Messungen eine ganz andere!

Messbar ist ja z.B. auch der Skin Effekt bei Lautsprecherkabeln, obwohl nicht hörbar.

[Paffi]

Aber natürlich trotzdem fürs Gewissen ne gute Sache😅 Kostet ja nichts.

Hier kann man erstmal einen Punkt setzen. Kostet nichts, ist technisch besser und ein User hat sich die Arbeit gemacht, das mundgerecht aufzubereiten. Also erstmal danke @anphex

Wir können sowieso froh sein, wenn in diesem halbtoten Forum mal neue Beiträge entstehen, über die man diskutieren kann...

ich würde um einen Kasten Bier wetten, dass du den Unterschied in einem Wissenschaftlichen Blindtest nicht hörst.

Ich stehe auf Blindtests, ich würde einen zweiten Kasten finanzieren.

Das entspricht dann schon 0,001% Verzerrungen.
Ich kenne keinen Lautsprecher, der in diesen Regionen nur ansatzweise mithalten kann😅

Schlau mich bitte mal auf - mein Kenntnisstand war der, dass der Vergleich der %tualen Verzerrung der Elektronikkomponenten mit der THD von Lautsprechern nur bedingt möglich ist, weil dieser Wert nicht angibt, "wo" (im Frequenzbereich) die Verzerrungen entstehen. Will sagen, dass lässt sich nicht direkt übereinanderlegen. Eine Technikkomponente kann somit Verzerrungen in anderen Bereichen haben, als der Lautsprecher und somit durchaus "neue" Verzerrungen hinzufügen, wenngleich der %entuale Wert deutlich unterhalb des Lausprechers liegt.

Ist das falsch?

[David4703]

Schlau mich bitte mal auf - mein Kenntnisstand war der, dass der Vergleich der %tualen Verzerrung der Elektronikkomponenten mit der THD von Lautsprechern nur bedingt möglich ist, weil dieser Wert nicht angibt, "wo" (im Frequenzbereich) die Verzerrungen entstehen. Will sagen, dass lässt sich nicht direkt übereinanderlegen. Eine Technikkomponente kann somit Verzerrungen in anderen Bereichen haben, als der Lautsprecher und somit durchaus "neue" Verzerrungen hinzufügen, wenngleich der %entuale Wert deutlich unterhalb des Lausprechers liegt.

Ist das falsch?

Das ist korrekt, deshalb hab ich ja auch von Maskierung gesprochen. Die nah um den Grundton liegenden Verzerrungen sind ja in dem Fall glockenförmig größer.

Je weiter eine Verzerrungskomponente vom Grundton entfernt ist, desto hörbarer.
Zusätzlich spielt unsere Empfindlichkeit für diesen Frequenzbereich eine Rolle und ungeradzahlige Harmonische Verzerrungen klingen für uns rauer als geradzahlige, genau wie auch Verzerrungen, die nicht direkt mit dem Grundton korrespondieren.

Außerdem spielt die Empfindlichkeit des Ohrs eine Rolle, um 3kHz sind wir am empfindlichsten für Verzerrungsprodukte. Dazu kann man sich Fletcher Munson Kurven anschauen bzw. die neueren ISO Kurven.

Die 0,001% weiter vom Grundton entfernt, entsprechen jetzt aber -100dB und sind somit größer als der Dynamikumfang einer CD -> definitiv kein Problem, egal wo sie auftreten.

[David4703]

Den Tipp mit dem 16kHz Tiefpass find ich unsinnig. Das bringt uns nur Phasendrehung auch weit unter 16kHz.
Um Aliasing soll sich der DAC selber kümmern, das ist sein Job.

Das ist dann ein weit größerer Fehler als die Verzerrungen, die in jedem der gezeigten Fälle super zu vernachlässigen sind.

Sich über den CAudioLimiter aufzuregen, verstehe ich schon im Ansatz nicht.
Ein Limiter lässt sich rein technisch schon nicht komplett ohne Verzerrungen bauen, macht aber IMHO an der Stelle Sinn.

Ich mache gleich mal den Test, aber ich vermute, dass man prinzipiell auch floating point samples > 1.0f schicken kann und er dann zuverlässig Clipping verhindert.

Ich zitiere mal von Github:
"The effects of CAudioLimiter are negligible on signals whose peak value is below approx. -0.1 dBFS. Naturally, software volume control operates before CAudioLimiter. Therefore, as long as the software volume control is set to strictly less than 100%, CAudioLimiter is effectively bypassed."

Daher mein Tipp:
Alles so lassen wie es ist, außer man möchte Equalizer APO wirklich auch nutzen.
Wer trotzdem vor dem bösen CAudioLimiter Angst hat, stellt die Lautstärke im Windows einfach auf 98%.

[Bravado]

Daher mein Tipp:
Alles so lassen wie es ist, außer man möchte Equalizer APO wirklich auch nutzen.
Wer trotzdem vor dem bösen CAudioLimiter Angst hat, stellt die Lautstärke im Windows einfach auf 98%.

Und ich lebe seit Jahren in der vermeintlich sicheren Gewißheit, dass man im Windows am Besten nix regelt und die besten Ergebnisse erhält, wenn man das auf 100% setzt ...

[anphex]

Den Tipp mit dem 16kHz Tiefpass find ich unsinnig. Das bringt uns nur Phasendrehung auch weit unter 16kHz.
Um Aliasing soll sich der DAC selber kümmern, das ist sein Job.

Das ist dann ein weit größerer Fehler als die Verzerrungen, die in jedem der gezeigten Fälle super zu vernachlässigen sind.

Sich über den CAudioLimiter aufzuregen, verstehe ich schon im Ansatz nicht.
Ein Limiter lässt sich rein technisch schon nicht komplett ohne Verzerrungen bauen, macht aber IMHO an der Stelle Sinn.

Ich mache gleich mal den Test, aber ich vermute, dass man prinzipiell auch floating point samples > 1.0f schicken kann und er dann zuverlässig Clipping verhindert.

Ich zitiere mal von Github:
"The effects of CAudioLimiter are negligible on signals whose peak value is below approx. -0.1 dBFS. Naturally, software volume control operates before CAudioLimiter. Therefore, as long as the software volume control is set to strictly less than 100%, CAudioLimiter is effectively bypassed."

Daher mein Tipp:
Alles so lassen wie es ist, außer man möchte Equalizer APO wirklich auch nutzen.
Wer trotzdem vor dem bösen CAudioLimiter Angst hat, stellt die Lautstärke im Windows einfach auf 98%.

Okay wow, ich habe das gerade mal durchgerechnet bzw. durchrechnen lassen (GPT4 + Code sei dank) und die Phasenverschiebung bei 16Khz beträgt da satte -110° bei einem Standardfilter. Ich überdenke das noch mal, finde aber, dass Phasenverschiebung weniger Probleme bereiten als ein schlechter DAC-Rolloff.

[David4703]

Okay wow, ich habe das gerade mal durchgerechnet bzw. durchrechnen lassen (GPT4 + Code sei dank) und die Phasenverschiebung bei 16Khz beträgt da satte -110° bei einem Standardfilter. Ich überdenke das noch mal, finde aber, dass Phasenverschiebung weniger Probleme bereiten als ein schlechter DAC-Rolloff.

Da hat dich ChatGPT wohl angeflunkert.

Ein Filter 1. Ordnung hat eine Phasenverschiebung von 90° im Passband und exakt 45° bei fc also bei unseren 16kHz. Bei der 2. Ordnung sinds 180° im Passband und 90° bei fc.

Klar das wird auch nicht hörbar sein, aber in 99% der Fälle super unnötig. wenn wir mit 96kHz oder sogar 192kHz abtasten, darf der "anti aliasing Filter" seeeeehr viel höher außerhalb des hörbaren Bereichs liegen und beinflusst unser Signal bei 20-20kHz viel viel weniger.
Das regelt aber der DAC völlig selbstständig, da müssen wir mit Equalizer APO nichts pfushen.

Also wenn man keine Absolute Gurke/Fehlkonstruktion von DAC nutzt Das können auch die 20ct. Chips aus dem Reich der Mitte.

Hier mal der 16kHz Tiefapss 1. Ordnung:
Pegel(rot), Phase(grau)

Wenn wir schon so kleinlich sind, -2dB bei 12kHz + zugegeben moderate Phasendrehung wiegen wohl deutlich schwerer als die blöden 0,001% Verzerrungen. Obwohl man den Filter aus der Anleitung ja auch ohne Schaden einfach ersatzlos streichen kann.
Bei -2dB bei 12kHz würde ich mir sogar noch gerade zutrauen dass im Direktvergleich zu unterscheiden.