Produkt: Das große Audio Grundlagen-Bundle
Das große Audio Grundlagen-Bundle
In unserem Themenschwerpunkt Digital Audio lüften wir die fundamentalen Grundlagen der digitalen Signalaufzeichnung und digitalen Signalbearbeitung.
Dante-Interfaces

Test Salzbrenner NIO xcel 1201 Dante-Interface

Salzbrenner NIO XCEL 1201(Bild: Dieter Stork)

Das NIO xcel 1201 markiert bei den Dante-Interfaces ein Extrem: es verkörpert einen Stand-alone-Mixer mit EQs, einen Vierfach-Mikrofonsplitter und analoge Eingänge mit Wandlern höchster Güte

Die Serie NIO xcel des in Süddeutschland ansässigen Systemintegrators Salzbrenner besteht aktuell aus vier Geräten, die analoge und digitale Ein- und Ausgänge im Dante-Netzwerk zur Verfügung stellen. Die primäre Anwendung der NIOs sieht man bei Salzbrenner auf der Bühne oder am FOH-Platz, wo Mikrofone, elektronische Instrumente, Endstufen oder Effektgeräte schnell und einfach in ein Dante-Netzwerk integriert werden sollen. Alle Geräte kommen in kompakten und robusten 9,5″-Gehäusen daher und können durch auf der Vorder- und Rückseite übergestülpte Gummiumhüllungen zusätzlich geschützt werden. Alternativ gibt es auch Zubehör für den Einbau in 19″-Racks. Betriebssicherheit schreibt man bei Salzbrenner ganz groß: Entsprechend sind alle NIOs mit doppelten Netzteilen ausgerüstet und selbstverständlich auch mit einem primären und sekundären Dante-Port für eine redundante Vernetzung. Eine Stromversorgung via PoE ist folglich nicht möglich. Die Modelle 1101 und 1102 sind mit digitalen Schnittstellen ausgestattet und bieten acht Ein- und vier Ausgänge bzw. je sechs Ein- und Ausgänge im AES/EBU-Format. Typische Einsatzmöglichkeiten sind die Anbindung von Geräten wie Endstufen, Recorder oder Sideracks mit digitalen Ein- und Ausgängen an digitale Mischpultsysteme. Für unsere Testreihe analoger Dante-Breakout-Boxen boten sich die Modelle 1201 und 1202 an. Das NIO xcel 1201 ist mit acht analogen Mikrofoneingängen und vier Line-Pegel-Ausgängen bestückt. Wie auch alle anderen Modelle ist das xcel 1201 ein 9,5″-Gerät mit einem Extension-Modul. Die acht Eingänge befinden sich auf der Gerätefront. Über eine auf der Rückseite befindlich RJ45-Buchse kann dann das Extensionmodul angeschlossen werden, auf dem sich die vier Ausgänge befinden. In der 19″-Variante können auch beide zusammen nebeneinander in einer HE eingebaut werden. Der Anschluss über ein kurzes Netzwerkkabel ist dabei aus audiotechnischer Sicht völlig unproblematisch, da es sich beim Netzwerkkabel um vier separat geschirmte Twisted-Pair-Leitungen handelt, was einem normalen Mikrofonkabel ebenbürtig ist.

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Salzbrenner NIO XCEL
2 × Power und 2 × Dante, die vier Ausgänge werden mit kurzer Twisted-Pair-Leitung an eine externe Box angeschlossen und dort auf XLR geführt (Bild: Dieter Stork)

A/D-Sektion und Preamps

Alle Messungen am 1201 wurden bei einer Abtastrate von 96 kHz durchgeführt. Beginnend bei den analogen Eingängen wurden der Frequenzgang, der Störabstand und die Verzerrungswerte gemessen. Letzteres beinhaltet auch eine Messung der transienten Intermodulationsverzerrungen (auch DIM oder TIM genannt), da dieser Messung eine gute Korrelation mit den klanglichen Eigenschaften eines Testobjektes nachgesagt wird.
Abb. 1 zeigt zunächst die Frequenzgänge von zwei der acht Eingangskanäle, die bei 1 kHz auf 0 dB normiert sind. Die Messgrafik bildet einen Frequenzbereich von 5 Hz bis 45 kHz ab. Die Begrenzung am oberen Ende der Kurve erfolgt durch die bei der Messung verwendete Abtastrate von 96 kHz. Erwartungsgemäß ist der Verlauf im gesamten relevanten Frequenzbereich völlig glatt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

Interessant wird es beim Störabstand der Mikrofoneingänge, die für Pegel bis maximal +24 dBu ausgelegt sind. Der in dieser Einstellung zu messende Störpegel beträgt extrem geringe –149 dBfs. Bei –15 dBu Eingangsempfindlichkeit für Vollaussteuerung liegt der Wert dann bei –110 dBfs. Wie macht man das? Hier handelt es sich um einen sogenannten True-Match-A/D-Umsetzer, bei dem mehrere ADCs parallel arbeiten. Das alleine würde aber bei weitem noch nicht reichen, um diesen hohen Störabstand zu erreichen, da eine einfache Parallelschaltung mehrerer A/D- oder auch D/A-Wandler lediglich 3 dB Gewinn pro Verdopplung der Anzahl mit sich bringt. Das wären bei vier parallel arbeitenden ADCs gerade einmal 6 dB. Das entscheidende beim True-Match-Prinzip ist daher die Ansteuerung der ADCs mit unterschiedlich verstärkten Signalen. Als Beispiel könnte man nennen, dass ein ADC bei +24 dBu voll ausgesteuert ist, der nächste schon bei +14 dBu usw. Der nachfolgende DSP entscheidet anschließend, welcher ADC optimal ausgesteuert ist, von dem er dann das Signal nimmt. Das klingt einfach, ist aber in der Realität schwer umzusetzen, da ein möglicher Gain- und auch DC-Drift zwischen den ADCs ständig erfasst und ausgeglichen werden muss, damit es keine Sprungstellen bei der Umschaltung gibt. Außerdem darf es kein Übersprechen möglicher Verzerrungen von einem gerade nicht aktiven ADC auf andere geben. Der gestackte ADC im 1201 bringt es so auf eine Dynamik von 149 dB unbewertet und von 152 dB mit A-Bewertung des Störanteils. Ein Preamp mit Gain-Anpassung ist dann nicht mehr erforderlich. Es können alle Quellen vom leisen Mikrofon bis zum Line-Pegel direkt angeschlossen werden. Man könnte den True-Match-A/D-Umsetzer daher auch einfach so beschreiben, dass der DSP dem Anwender die Gain-Einstellung abnimmt. Trotzdem gibt es die Möglichkeit beim 1201, ein Gain oder eine Sensitivity einzustellen, was dann aber rein auf digitaler Ebene geschieht. Der Einstellbereich reicht von +24 dBu Sensitivity bis –15 dBu für Vollaussteuerung. Hier handelt es sich jedoch nur um ein digitales Skalieren, um das Signal für nachfolgende Geräte gut ausgesteuert verfügbar zu machen.

Frequenzgang der analogen Eingänge Ch1 (blau) und Ch2 (rot). Die Kurven sind bei 1 kHz auf 0 dB normiert. Gemessen wurde bei minimaler und maximaler Eingangsempfindlichkeit von +24 dBu und −15 dBu. Die Kurven sind im Verlauf völlig deckungsgleich (Abb. 1)
Störspektren der analogen Eingänge mit Summenwerten von −149 dBfs bei +24 dBu Empfindlichkeit (blau, rot) und von −110 dBfs bei −15 dBu Empfindlichkeit (grün, magenta). Mit A-Bewertung sinkt der Störpegel um jeweils 3 dB ab (Abb. 2)
THD+N in Abhängigkeit vom Eingangspegel für Ch1 (blau) und Ch2 (rot). Die Clipgrenze für 0 dBfs Aussteuerung liegt abhängig von der eingestellten Empfindlichkeit bei −15 bis +24 dBu Eingangspe- gel. Messung bei 1 kHz als durchgezogene Linie, 100 Hz gestrichelt und 6,3 kHz gepunktet (Abb. 3)
Klirrspektrum bei 1 kHz gemessen über die analogen Eingänge bei +24 dBu Empfindlichkeit und +18 dBu Eingangspegel entspre- chend −6 dBfs auf digitaler Seite. Ch1 (blau) und Ch2 (rot), Abb. 4
Transiente Intermodulationsverzerrungen (DIM) der analogen Eingänge in Abhängigkeit vom Eingangspegel gemessen für Ch1 (blau) und Ch2 (rot) bei +24 dBu Eingangsempfindlichkeit und für Ch1 (grün) und Ch2 (magenta) bei −15 dBu Eingangsempfindlichkeit (Abb. 5)
Frequenzgang der analogen Ausgänge Ch1 (blau) und Ch2 (rot). Die Kurven sind bei 1 kHz auf 0 dB normiert (Abb. 6)
Störspektrum an den analogen Ausgängen mit einem Gesamtpe- gel von −94 dBu für Ch1 (blau) und Ch2 (rot). Der maximale Aus- gangspegel liegt bei +24 dBu, woraus sich ein S/N von 118 dB ergibt (Abb. 7)
THD+N der D/A-Umsetzer mit Ausgangsstufen in Abhängigkeit vom Ausgangspegel. 0 dBfs auf digitaler Seite entsprechen einem analogen Ausgangspegel von maximal +24 dBu. Messung bei 1 kHz als durchge- zogene Linie, 100 Hz gestrichelt und 6,3 kHz gepunktet (Abb. 8)
Klirrspektrum bei 1 kHz für einen Pegel von +21 dBu ( 3 dBfs) an den analogen Ausgängen. Darstellung in absoluten Werten in dBu (Abb. 9)
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Bei den Verzerrungsmessungen wurden zunächst die harmonischen Verzerrungen als THD+N (harmonische Verzerrungen und Rauschen) gemessen. Abb. 3 zeigt dazu die Kurven in Abhängigkeit vom Eingangspegel gemessen für Frequenzen von 100 Hz, 1 kHz und 6,3 kHz. Dort, wo die Kurven sprunghaft nach oben gehen, liegt die Clipgrenze. Für den ADC im 1201 ist das bei +24 dBu der Fall. In der Einstellung mit –15 dBu Sensitivity, respektive 39 dB digitalem Gain, verschiebt sich die Clipgrenze entsprechend auf –15 dBu. Wichtig ist es dabei zu wissen, dass hier nicht der ADC oder Preamp übersteuert wird, sondern nur ein digitales Clipping auftritt, das sich verlustfrei verhindern lässt, wenn man das digitale Gain reduziert. Die Sprungstelle in den Kurven bei –18 dBu für +24 dBu Sensitivity ist ein typisches Erkennungsmerkmal des gestuften ADCs.

Neben dem Wert der harmonischen Verzerrungen insgesamt ist auch deren spektrale Zusammensetzung interessant. Den geradzahligen Oberwellen k2, k4, … wird eine eher positive Wirkung auf den Klang nachgesagt im Gegensatz zu den ungeradzahligen k3, k5, …Noch wichtiger für die klanglichen Eigenschaften ist die schnelle Abnahme der Oberwellen zu höheren Ordnungen hin. Letzteres ist beim 1201 in Abb. 4 gut zu erkennen. Das Klirrspektrum wird ansonsten zwar von den ungeradzahligen Komponenten dominiert, liegt jedoch insgesamt bei so niedrigen Werten, dass dem vermutlich keine Bedeutung beizumessen ist.

Die letzte Messung mit grafischer Darstellung für die Eingangssektion betrifft die transienten Intermodulationsverzerrungen (DIM), bei der ein 15-kHz-Sinus mit einem steilflankigen 3,15-kHz-Rechteck überlagert wird. Ausgewertet werden die dabei entstehenden Intermodulationsprodukte. Abb. 5 zeigt die Werte ebenfalls wieder in Abhängigkeit vom analogen Eingangspegel. Der xcel 1201 erreicht in dieser klanglich wichtigen Disziplin mit –100 dB einen extrem guten Wert.
Ein weiterer Messwert sollte nicht unerwähnt bleiben. Die bei 1 kHz gemessene Gleichtaktunterdrückung der symmetrischen Eingänge des 1201 liegt bei extrem guten 103 dB. Die Eingänge des 1201 sind damit bestens gegen störende Einstreuungen auf die Zuleitungen geschützt.

D/A-Sektion und Ausgangsstufen

Auf der Ausgangsseite übernehmen die DACs mit den nachfolgenden analogen Ausgangsstufen die Signalübertragung. Die maximale Ausgangsspannung des xcel 1201 Interfaces liegt bei +24 dBu. Der demgegenüber gemessen Störpegel an den analogen Ausgängen wurde zu –94 dBu bestimmt. Auf der Ausgangsseite gibt es ebenfalls die Möglichkeit, mit der Einstellung „Full Scale Reference“ einen dBu-Wert auf analoger Seite einzustellen, der bei digitaler Vollaussteuerung 0 dBfs erreicht wird. Diese Einstellung geschieht auf der digitalen Seite und begrenzt daher nur den Wert des maximalen Ausgangspegels. Der Rauschpegel bleibt dabei unverändert und der S/N verschlechtert sich. Diese Einstellung ist somit eher als Übersteuerungsschutz für nachfolgende Geräte zu verstehen. Eine Absenkung des Pegels um mehr als 6 dB wird daher in der Praxis auch nur selten erforderlich sein.

Beim Thema Verzerrungen gibt es für die DACs und die nachfolgenden Ausgangsstufen im Prinzip vergleichbare Messungen, wie sie auch für die ADCs gemacht wurden. Die Abbildungen 8 und 9 zeigen die Kurve THD+N in Abhängigkeit vom Pegel und das FFT-Spektrum bei 1 kHz. Die Messung des FFT-Spektrums erfolgte 3 dB unter Vollaussteuerung und somit bei +21 dBu Ausgangspegel. Die Darstellung zeigt die Werte in dBu. Für die größte Oberwelle (k2) mit einem Pegel von ca. -80 dBu bedeutet das einen Klirranteil von –100 dB. Interessant ist das etwas unterschiedliche Verhalten der beiden gemessenen Ausgänge in Abb. 8 bei 1 kHz und 100 Hz. Bei 6,3 kHz sind die Kurven dann wieder deckungsgleich, aber auch auf einem insgesamt etwas höheren Niveau, wo andere Verzerrungsursachen dominant werden.
Bei den Messungen der Ausgänge zeigt sich noch eine andere Spezialität der Ausgangsstufen im NIO: Die Ausgangsimpedanz liegt bei 0 Ω. Das heißt bis zu einer bestimmten Grenze liefert der Ausgang immer exakt den eingestellten Ausgangspegel, unabhängig von der angeschlossenen Senke.

NIO xcel 1201 Blockschaltbild
NIO xcel 1201 Blockschaltbild mit analogen Ein- und Ausgängen, dem Dante-Interface, der Matrix und dem integrierten Mischer (Abb. 10)

Salzbrenner-Software

Die NIOs sind mit einem eigenen Webservice ausgestattet und können so über jeden Browser direkt angesprochen werden. Abb. 10 zeigt ein Blockschaltbild, welch überraschend großer Funktionsumfang sich im 1201 verbirgt, der dann über die Oberfläche im Browser bedient werden kann. Beginnend von den Eingängen gibt es für die analoge Seite zunächst eine separat schaltbare 48 V Phantomspeisung. Auf der digitalen Seite folgt als erstes ein vierfacher Mikrofonsplitter mit einem Phase-Reverse-Schalter und einem 3-fach parametrischen EQ plus Hochpassfilter. Diesen Funktionsblock gibt es somit 32 mal. Zusammen mit 32 über Dante verfügbaren Kanälen geht es dann in einen 8-fach vorhandenen 16-in-2 Stereo-Mixer. Die insgesamt 16 Ausspielwege der Mixer können dann entweder auf einem der 32 Ausgänge ins Dante-Netz eingespielt oder auf den analogen Ausgängen direkt abgegriffen werden. Völlig unabhängig vom Dante-Netzwerk kann so mit einem 1201 ein kleiner Stand-alone-Mixer konfiguriert werden, der z. B. in einem Konferenzraum oder als Keyboard-Submixer mit Monitorausgängen auf der Bühne agiert. Optimal geeignet ist der 1201 zudem als dezentrales Stageboxsystem auf der Bühne. Werden 1201 an mehreren Stellen auf einer Bühne verteilt, dann können alle dort in der Nähe liegenden Quellen, völlig unabhängig von ihrem Ausgangspegel, angeschlossen werden. Die je acht Eingangssignale pro 1201 können dann vierfach gesplittet über die 32 Dante-Wege ausgespielt werden. Im Dante-Netzwerk könnten sich dann verschiedene Stellen an diesen Signalen bedienen und sogar ihr jeweils eigenes optimales Gain einstellen. Als Beispiel könnte man sich vorstellen, dass Split 1 den FOH-Platz, Split 2 den Monitormixer, Split 3 einen Recorder und Split 4 den Radioton versorgt. Ganz nebenbei kann man so jeden Dante-fähigen Mixer für ca. 3.925 € (UVP incl. MwSt.) auch noch mit einen der besten aktuell verfügbaren A/D-Umsetzer ausrüsten.

3-Band-EQ und Hochpassfilter in der Web Application zum NIO xcel 1201, ein solcher EQ steht in jedem analogen Ein- und Ausgang zur Verfügung (Abb. 12)
Eingangssektion in der Web Application zum NIO xcel 1201. Hier können die Eingangs- empfindlichkeit, ein digitales Gain Trim, Mute, Phase Revers und ein 3fach-EQ pro Eingang eingestellt werden (Abb. 11)

Messwerte Salzbrenner NIO xcel 1201

Samplerate: 44,1 / 48 / 88,2 / 96 / 176,4 / 192 kHz
Dante-Modul: Brooklyn II
Anzahl der analogen Eingänge: 8
Input Sensitivity: –15 bis +24 dBu
S/N* @ min. Gain: 149 dB
S/N* @ max. Gain: 110 dB
EIN* @ max. Gain: –125 dBu
CMRR @ 1 kHz: 103 dB
CTC @ 1 kHz: >100 dB
Anzahl der analogen Ausgänge: 4
Max. Output: –15 bis +24 dBu
S/N* rel. zu max. Output: 118 dB
CTC @ 1 kHz: >100 dB
Innenwiderstand: 2 × 0 Ω (symmetrisch)

*      Alle Störpegelwerte 20 Hz bis 20 kHz unbewertet.
**    Bei unterschiedlichen Werten der Kanäle wird der jeweils schlechtere Wert in der Zusammenfassung angegeben

Fazit Salzbrenner NIO xcel 1201

Salzbrenners NIO xcel 1201 ist weit mehr als eine einfache Dante-Breakout-Box: Mit dem 1201 erhält man einen 8-fachen Highend-A/D-Umsetzer höchster Güte, einen Stand-alone-Mixer mit EQs, einen Vierfach-Mikrofonsplitter und eine Stagebox mit herausragenden Fähigkeiten und einer Audioqualität, die ihresgleichen sucht. Entsprechend hoch ist natürlich auch der Preis, der jedoch ohne Frage gerechtfertigt ist. Die NIO Dante-Interfaces stellen somit in ihrer Art sicherlich ein Extrem dar, zeigen aber auch sehr schön, wie groß die Spannweite bei dieser Gerätegattung mittlerweile geworden ist. Für den Anwender ist das eine komfortable Situation: bei der Vielzahl verfügbarer Geräte findet er bestimmt immer etwas Passendes für die jeweilige Anwendung.

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