Asynchrone Audiomessung: Clock-Drift bei USB-Messmikrofonen, Bluetooth & Sub-Sample-Phasenkorrektur
Früher liefen Ausgang (DAC) und Eingang (ADC) auf derselben PCI-Soundkarte über denselben Quarz. Heute messen Ingenieure fast täglich mit getrennten Taktdomänen: Ein USB-Messmikrofon (wie unser ATD4-S, ATD5-T, MTG MV240 oder MiniDSP UMIK-1/2) besitzt seinen eigenen internen Quarz, während das Testsignal über das Notebook, ein Audio-Interface, Bluetooth, Dante/AVB oder ein Fahrzeug-Infotainmentsystem ausgegeben wird. Ohne Taktkorrektur driften Sender und Empfänger auseinander – mit gravierenden Folgen für Impulsantwort, Phase und Hochtonfrequenzgang.
Warum zwei verschiedene 48.000-Hz-Geräte niemals exakt gleich schnell laufen
Jeder Quarz-Oszillator in einem USB-Mikrofon, Smartphone oder DAC hat eine fertigungsbedingte Toleranz von typischerweise ±20 ppm bis ±100 ppm (Parts per Million) sowie eine Temperaturdrift. Wenn Ihr Notebook-DAC mit exakt 48.000,000 Hz sendet, tastet ein USB-Mikrofon mit -30 ppm Abweichung real mit 47.998,560 Hz ab (1,44 Samples pro Sekunde Versatz).
Wir haben in WinAudioMLS bereits früh einen frei durchstimmbaren Echtzeit-Abtastratenwandler (Continuous Arbitrary Sample Rate Converter, Auflösung bis in den Millihertz-Bereich) sowie eine Sub-Sample-Zeitverschiebung (Fractional-Sample Delay) eingebaut. Zusammen mit unserer Log-Chirp-Korrelation (WinAudioMLS LAB & Akulap) beherrschen Sie damit heute genau die vier modernen Messaufgaben, an denen einfache Messprogramme scheitern:
Wo asynchrone Takte und Sub-Sample-Laufzeiten heute täglich auftreten
USB-Mikrofon am Eingang + separater Verstärker/DAC am Ausgang
Ein USB-Mikrofon lässt sich nicht per Wordclock-Kabel mit dem Lautsprecher-DAC synchronisieren. Bei Korrelationsmessungen (insbesondere MLS oder langen Sweeps) führt schon ein Quarz-Versatz von 20–50 ppm zu einer verschmierten Impulsantwort, drehender Phase und bis zu 5 dB scheinbarem Höhenabfall ab 10 kHz.
Lösung A (Echtzeit-SRC): Mit dem Pitch-Regler in WinAudioMLS stimmen Sie die effektive Abtastrate stufenlos auf den exakten Quarz Ihres USB-Mikrofons ab (z. B. 47.998,56 Hz), bis die Impulsantwort maximal scharf steht. Lösung B (Chirp): Unser Log-Chirp (WinAudioMLS LAB & Akulap) ist von Haus aus unempfindlich gegen 20–50 ppm Clock-Drift.
Lautsprecher-Frequenzweichen & Time-Alignment im Millimeterbereich
Bei 48 kHz dauert ein einzelnes Sample 20,83 µs – in dieser Zeit legt der Schall 7,14 mm zurück. Bei 20 kHz entspricht 1 Sample bereits 150° Phasendrehung! Wenn ein Analysator das Zeitfenster nur um ganze Samples verschieben kann, bleibt immer eine steile lineare Phasenrampe übrig, die den wahren Phasengang der Frequenzweiche verdeckt.
Durch Aktivierung der Sample Rate Conversion im Synchronisations-Menü verschiebt WinAudioMLS die Impulsantwort um Bruchteile eines Samples (Fractional-Sample Delay, z. B. 0,05 Samples = 1 µs = 0,34 mm). Damit kompensieren Sie die Flugzeit auf den zehntel Millimeter genau und legen den reinen Phasengang frei.
Closed-Loop-Geräte ohne Analogeingang (Car-Audio, Smartphones, In-Ears)
Moderne Bluetooth-Lautsprecher, True-Wireless-Kopfhörer (TWS), Hörgeräte oder Fahrzeug-Infotainmentsysteme (eCall/CarPlay) besitzen oft keinen analogen Line-Eingang mehr. Das Testsignal muss als WAV-Datei zugespielt oder gestreamt werden, während das Messmikrofon am PC aufzeichnet – 100 % asynchron und mit schwankender Latenz.
Unser Signalgenerator erzeugt normierte Testsequenzen als WAV-Datei. Bei der Messung gleicht die Echtzeit-SRC in WinAudioMLS den Taktversatz des Bluetooth-/Fahrzeug-DACs aus, oder Sie nutzen den 185 ms schnellen Log-Chirp der LAB-Edition für sofortige Frequenzgang- und Klirranalysen.
Raumakustik & PA-Einmessung in großen Hallen mit Luftströmung
In großen Sälen, Stadien oder Industriehallen ändert sich die Schallgeschwindigkeit durch Temperaturgradienten (ca. 0,6 m/s pro °C, entspricht ~1.750 ppm pro °C!) und Lüftungsströmungen während der Messung. Das wirkt physikalisch exakt wie eine laufende Abtastraten-Drift zwischen Lautsprecher und Mikrofon.
Während klassische MLS-Messungen in großen Räumen durch Zeitvarianz im Hochton einbrechen (Handbuch Kap. 17.1), bleiben unsere Log-Chirp-Verfahren (WinAudioMLS LAB & Akulap) sowie die SRC-Nachführung stabil.
Testen Sie live, wie Quarz-Drift (ppm) die Messung verfälscht – und gleichen Sie sie per SRC aus
Stellen Sie links einen typischen Quarz-Taktversatz Ihres USB-Messmikrofons oder Bluetooth-Empfängers ein (z. B. -35 ppm). Beobachten Sie im Diagramm, wie die unkorrigierte MLS-Kurve ab 8 kHz abstürzt. Ziehen Sie anschließend den WinAudioMLS Echtzeit-SRC Pitch-Regler (oder klicken Sie auf „Auto-Sync SRC“), bis die Abtastrate exakt auf den echten Quarz abgeglichen ist:
Warum ganzzahlige Sample-Schritte für Phasenmessungen an Lautsprechern nicht ausreichen
Wir messen eine 2-Wege-Lautsprecherbox mit einer Übergangsfrequenz von 2.000 Hz (echte Phasendrehung 180°). Durch einen winzigen Rest-Abstandsfehler von nur +2,8 mm (entspricht +0,40 Samples bei 48 kHz bzw. 8,3 µs Flugzeit) addiert sich eine steile lineare Phasenrampe, die bei 20 kHz zusätzliche -60° bis -144° Phasendrehung erzeugt und den Plot umbricht (Phase Wrapping). Nutzen Sie den Sub-Sample-Regler (0,01 Sample Auflösung), um die Flugzeit exakt herauszurechnen:
Messsysteme für USB-Mikrofone, Asynchrone Prüflinge & Phasenanalyse
Kombinieren Sie unsere kalibrierten USB-Messmikrofone (ATD4-S, ATD5-T, Microtech Gefell MV240 oder MiniDSP UMIK-2) direkt mit WinAudioMLS PRO EX / LAB oder Akulap:
LAB
Log-Sweep (chirp), 192kHz sample rate, incl. USB Dongle
PRO EX
Erweiterung auf Stereo, Klirrfaktor, Impedanz sowie Spektrogramm
NEU: Modulares USB Mess-Mikrofon System 1/2" ATD5-T
Modulares USB Mess-Mikrofon System 1/2" ATD5-T
USB Mess-Mikrofon für Akulap
USB Messmikrofon für Messungen mit Akulap DIN61672 Klasse 2
MTG Microtech Gefell MV240 USB Mess-Mikrofon System 1/2"
Microtech Gefell USB Mess-Mikrofon System 1/2"
USB Mess-Mikrofon MiniDSP UMIK 2 192kHz
MiniDSP UMIK 2.