Messungen zu den In- und Outputkarten des Prodigy von DirectOut
Prodigy MP: Messwerte analoger IOs
von Anselm Goertz,
In unserem ausführlichen Review zum Prodigy MP von DirectOut Technologies betrachten wir die Funktionen und Anwendungsfelder des mächtigen Audioprozessors. Die detaillierten Messergebnisse der einzelnen Input- und Outputkarten haben wir in diesem Beitrag separat zusammengefasst.
Alle akustischen Signale, die digital bearbeitet, gespeichert oder übertragen werden sollen, kommen zwangsläufig mit ADCs und DACs in Kontakt. Daher kommt diesen in der Audio-Signalkette eine für die finale Qualität entscheidende Bedeutung zu. Technisch anspruchsvoll ist vor allem die ADC-Seite, da die dort anliegenden analogen Signale sehr unterschiedlich in ihrem Pegel sein können. Das beginnt bei Mikrofonsignalen im mV-Bereich bis zum Line-Pegel von einigen V. Um diese an die ADCs anzupassen, bedarf es eines Preamps, der mit einstellbarer Verstärkung die Signale passend aufbereitet. Der dabei abgedeckte Gain-Bereich umfasst in der Regel 50 dB oder mehr. Rauschen, Verzerrungen sowie der Frequenz- und Phasengang sind daher wichtige Kennwerte der analogen Ein- und Ausgangsmodule. Unter diesen Aspekten wurden die drei analogen Input-Module und das Output-Modul des Prodigy mit dem Messsystem Audio Precision APx555 unter die Lupe genommen. Um den Umfang der Messungen ein wenig im Rahmen zu halten, werden hier nicht alle Ergebnisse aufgeführt, sondern nur die mit den wichtigsten Eckwerten zur Beurteilung der Module.
AN8.I
Das einfachste Input-Modul ist das AN8.I mit acht analogen Eingängen ausschließlich für Line-Pegel-Signale. Die Eingangsempfindlichkeit bezogen auf 0 dBFS Vollpegel kann über Jumper auf dem Modul eingestellt werden: +15,+18, +24dBu. Vollaussteuerung (0 dBfs) auf digitaler Seite werden bei +24,3 dBu Eingangspegel erreicht, womit man alle üblichen Quellen ohne Gefahr der Übersteuerung anschließen kann. Der Frequenzgang aus Abb. 14 ist erwartungsgemäß perfekt und reicht von 5 Hz bis über 50 kHz hinaus ohne signifikante Abweichungen.
Der Störpegel auf digitaler Seite ohne Signal am Eingang liegt bei -117 dBfs unbewertet und -120 dBfs mit A-Bewertung. Monofrequente Anteile sind im Störspektrum (Abb. 15) nicht zu erkennen. Die Verzerrungsmessungen mit THD und THD+N gemessen bei 1 kHz fallen mit einem THD-Minimum von unter -120 dB und 111 dB direkt vor der Clipgrenze ebenfalls exzellent aus.
Ein weiteres Kriterium zum Thema Verzerrungen ist die Messung der Transienten Intermodulationsverzerrungen (DIM100), denen eine besondere Relevanz für die klanglichen Eigenschaften nachgesagt wird. Hier wird anstatt mit einem eingeschwungenen Sinus mit einem gemischten Signal aus einem steilflankigen Rechteck von 3,15 kHz und einem Sinus von 15 kHz gemessen. Die steilen Flanken des Rechtecks stellen eine Herausforderung für die Schaltung dar und können zu einer kurzzeitigen Überforderung und damit zu Verzerrungen führen, die mit dieser Messung erfasst werden. Abb. 17 zeigt das Messergebnis für zwei Kanäle der AN8.I mit herausragend guten Werten von -100 dB.
Frequenzgang, Störpegel und Co. des AN8.I
Frequenzgang des AN8.I mit einem festen Gain von -4 dB bezogen auf +20 dBu (Messung bei 192 kHz Samplerate mit einer Darstellung relativ zum Wert bei 1 kHz, Abb. 14)
Störpegel des AN8.I mit einem Summenpegel (20-20k) von 117(120) dBfs(A), (Abb. 15)
THD () und THD+N (- – -) des AN8.I in Abhängigkeit von der Aussteuerung bis maximal +25 dBu. (x-Achse in dBu, Abb. 16)
Transiente Intermodulationsverzerrungen (DIM100) des AN8.I für Eingangspegel von -65 dBu bis +25 dBu (Abb. 17)
Etwas komplexer im Aufbau ist die MIC8.LINE.I Karte mit Preamps, deren Gain über die Software zwischen +5 und +75 dB eingestellt werden kann. Zusätzlich gibt es noch ein PAD, das den Pegel um 9 dB abschwächt. Der Bezugswert ist auch hier +20 dBu, d.h. ohne PAD wird bei minimalem Gain von +5 dB Vollaussteuerung bei +15 dBu am Eingang erreicht. Mit PAD liegt der Wert bei +24 dBu. Die Gain-Einstellung erfolgt auf dieser Karte vereinfacht in vier analogen Stufen für die Gain- Bereiche von 5…16 dB, von 17…24 dB, von 25…34 dB und von 35…75 dB. Innerhalb dieser Bereiche und oberhalb von +35 dB erfolgt die Gain-Änderung auf der digitalen Ebene, so dass sich der verfügbare S/N nicht mehr verbessert.
S/N-Werte der MIC8.LINE.I in Abhängigkeit vom eingestellten Gain-Wert. Oberhalb von +35 dB verringert sich der S/N synchron mit der Zunahme des Gain, das hier nur noch auf der digitalen Ebene umgesetzt wird (Tab. 01)
Schauen wir zunächst wieder auf den Frequenzgang in Abb. 18, dann ist der Verlauf im relevanten Frequenzbereich auch hier wieder perfekt gerade. Lediglich bei höheren Verstärkungen beginnen die Kurven weit jenseits von 20 kHz geringfügig abzufallen. Die Messung des Störpegels und des zugehörigen FFT-Spektrums liefert für minimales Gain von +5 dB vergleichbare Werte von -117(-120)dBfs(A) zur Karte AN8.I. Für den Gain-Bereich von +5 bis +35 dB erkennt man den Einfluss der analogen Gain-Stufen. Oberhalb von +35 dB verringert sich der S/N dann synchron mit der Zunahme des Gains, da hier die Verstärkung nur noch auf der digitalen Ebene erfolgt. Genau das erkennt man auch bei den Verzerrungsmessungen aus Abb. 20 und Abb. 21 für Gain-Werte von +5, +40 und +75 dB. Die Kurven zu +40 dB und +75 dB verlaufen zunächst deckungsgleich und unterscheiden sich nur noch durch den digitalen Pegel-Shift von 35 dB, so dass die Clip- Grenze einmal bei -20 dBu und einmal bei -55 dBu liegt. Unabhängig davon entsprechen die Verzerrungswerte bei +5 dB Gain den sehr guten Werten der AN8.I. Bei +40 dB Gain auf der höchsten analogen Verstärkungsstufe werden mit Werten von unter -100 dB und -91 dB an der Clip-Grenze auch noch gute Werte erreicht. Gleiches gilt für die Messwerte zu den Transienten Intermodulationsverzerrungen aus Abb. 21.
Frequenzgang, Störpegel und Co. des MIC8.LINE.I
Frequenzgang des MIC8.LINE.I für Gain-Werte von +5 bis
+75 dB bezogen auf +20 dBu. (Messung bei Samplerate 192 kHz mit einer Darstellung relativ zum Wert bei 1 kHz) (Abb. 18)
Störpegel des MIC8.LINE bei minimalem Gain von +5 dB und bei maximalem Gain von +75 dB mit einem Summenpegel (20-20k) von 117(120) dBfs(A) und -61(63) dBfs(A). Daraus resultiert ein EIN-Wert von -116 dBu (Abb. 19)
THD (---) und THD+N (- – -) Verlauf des MIC8.LINE für Gain-Werte von +5, +40 und +75 dB (v.r.n.l.) in Abhängigkeit von der Aussteuerung (x-Achse in dBu) (Abb. 20)
Transiente Intermodulationsverzerrungen (DIM100) des MIC8.LINE für Gain-Werte von +5, +40 und +75 dB (v.r.n.l.) (Abb. 21)
Die Karte MIC8.HD.I arbeitet im Vergleich zur MIC8.LINE.I mit einer komplett anderen Schaltung für den Preamp. Hier kommt ein integrierter Preamp mit digitaler Gain-Einstellung zum Einsatz, dessen Gain über die Software zwischen +20 und +75 dB eingestellt werden kann. Zusätzlich gibt es noch ein PAD, dass den Pegel um 30 dB abschwächt. Der Bezugswert ist wieder +20 dBu, d.h. ohne PAD wird bei minimalem Gain von +20 dB Vollaussteuerung bei +0 dBu am Eingang erreicht. Mit PAD liegt der Wert bei +30 dBu, so dass alle Quellen vom leisen Mikrofon bis zum hochpegeligen Line-Ausgang mit +27 dBu angeschlossen werden können. Die Frequenzgänge der HD-Karte zeigen das schon bekannte Verhalten mit einem leichten Pegelabfall oberhalb von 20 kHz bei hohen Verstärkungswerten.
Der S/N ändert sich durch das andere Schaltungskonzept mit einer rein analogen Gain-Einstellung über den gesamten Bereich anders als bei der MIC8.LINE, so dass bei hohen Verstärkungen bessere S/N-Werte erreicht werden. Bei einem Gain von 75 dB erreicht die MIC8.HD einen S/N von 73(75) dB(A), was einem EIN-Wert von -128 dBu entspricht und damit 12 dB besser ist als der Wert der MIC8. LINE.
S/N-Werte der MIC8.HD.I in Abhängigkeit vom eingestellten Gain-Wert (Tab. 02)
Entsprechend verlaufen auch die Kurven der Verzerrungswerte aus Abb. 24 und Abb. 25 in Abhängigkeit vom Eingangspegel etwas anders. Eine höhere Verstärkung bedeutet hier nicht nur ein früheres Erreichen der Clip-Grenze, sondern auch weniger Verzerrungen und weniger Rauschen bei gleichem Pegel. Unabhängig davon sind die THD- und DIM-Werte auch für diese Karte sehr gut und erfüllen die Erwartungen an einen hochwertigen Mikrofoneingang. Dazu wäre der Vollständigkeit halber noch zu erwähnen, dass natürlich auch die MIC8.HD.I- Karte über eine individuell schaltbare Phantomspeisung verfügt.
Frequenzgang, Störpegel und Co. des MIC8.HD.I
Frequenzgang des MIC8.HD.I für Gain-Werte von +20 bis +60 dB bezogen auf +20 dBu (Messung bei 192 kHz Samplerate mit einer Darstellung relativ zum Wert bei 1 kHz) (Abb. 22)
Störpegel des MIC8.HD bei minimalem Gain von +20 dB und bei maximalem Gain von +75 dB mit einem Summenpegel (20-20k) von 114(117) dBfs(A) und -73(75) dBfs(A). Daraus resultiert ein EIN-Wert von -128 dBu (Abb. 23)
THD () und THD+N (- – -) Verlauf des MIC8.HD für Gain-Werte von +20, +50 und +75 dB (v.r.n.l.) in Abhängigkeit von der Aussteuerung. (x-Achse in dBfs) (Abb. 24)
Transiente Intermodulationsverzerrungen (DIM100)
des MIC8.HD für Gain-Werte von +20, +50 und +75 dB (v.r.n.l.) (Abb. 25)
Zu guter Letzt bleibt noch der Blick auf die analoge Ausgangskarte AN8.O, die es entweder als separates Modul oder als Add-on für die Input-Module gibt, so dass man mit den vier Slots des Prodigy bis zu 32 analoge Ein- und Ausgänge realisieren könnte. Der maximale Ausgangspegel kann auf der Karte per Jumper individuell für alle acht Ausgänge auf +15, +18 oder +24 dBu gesetzt werden, was die Anpassung zu nachfolgenden Geräten erleichtert. In der Einstellung für +24 dBu betrug der gemessen Störpegel am Ausgang -92,2 dBu bzw. 94,5 dBu(A), womit man einen sehr guten S/N von 118,5 dB(A) erzielt. Der Frequenzgang (ohne Abb.) war selbstverständlich perfekt gerade mit einer Eckfrequenz -1 dB am oberen Ende von 60 kHz.
Die Verzerrungswerte (Abb. 26) der AN8.O wurden ebenfalls in der Einstellung für +24 dBu Ausgangspegel gemessen. Die THD- Messung wurde dazu für zwei Belastungszustände durchgeführt. Einmal mit dem üblichen Eingangswiderstand der Messsystems von 200 kΩ und einmal mit einer Belastung von 300 Ω. Werte in dieser Größenordnung dürften in der Praxis eher selten anzutreffen sein. Nur wenn sehr viele Empfänger parallel aus einem Ausgang gespeist werden, kann es vorkommen, dass die zu treibende Last für den Line-Pegel-Ausgang sich auf Werte von unter 1 kΩ absenkt.
THD () und THD+N (- – -) Verlauf des Output-Moduls AN8.O in Abhängigkeit von der Aussteuerung (x-Achse in dBfs) mit einer Belastung von 200 kΩ und von 300 Ω. Die Messung erfolgte mit einem digitalen Gain von 3 dB, um die Clip-Grenze besser sichtbar zu machen (Abb. 26)
Mit der 300-Ω-Belastung steigen die Verzerrungswerte knapp vor der Clip-Grenze von sehr guten 104 dB auf immer noch gute -84 dB an. Der Innenwiderstand des Ausgangs beträgt 100 Ω, so dass bei einer Last von 300 Ω der Pegel am Empfänger um 2,5 dB abfällt.
Alle analogen Module des Prodigy beherrschen ihre Aufgabe und liefern gute bis sehr gute Messergebnisse und passen damit zu den Ergebnissen unseres kompletten Tests. Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz ist die Wahl des richtigen Moduls: Geht es um Line-Pegel sowohl am Eingang- wie auch am Ausgang, dann ist die Sache klar. Beide Karten AN8.I und AN8.O sind in allen Lagen eine uneingeschränkte Empfehlung. Geht es um Signale mit geringen Pegeln, dann hat man die Wahl zwischen der MIC8.LINE.I und der MIC8.HD.I. Für Mikrofone ist dann die HD-Version die erste Wahl. Alle Messwerte einschließlich eines EIN-Wertes von -128 dBu fallen für die MIC8.HD.I bestens aus. Die MIC8.LINE.I arbeitet für die letzten 40 dB ihres einstellbaren Gain-Bereiches nur mit einem digitalen Gain und kann daher für Signale mit geringem Pegel nicht an die HD-Version heranreichen. Genauso ist es aber vermutlich auch gedacht, dass man die MIC8.LINE.I für Line-Pegel und im Pegel etwas schwächere Signale nutzt und notfalls auch für Mikrofone, grundsätzlich aber, wenn es um den Anschluss von Mikrofonen geht, besser zur HD-Version greift.
