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Wie kann ich elektromagnetisch induzierte Geräusche reduzieren?

Elektromagnetisch induzierte Geräusche sind in der Regel harmlos

Die oftmals unter dem Begriff „Spulenfiepen“ (engl. „Coil Whine“) zusammengefassten elektromagnetisch induzierten Geräusche beschreiben unerwünschte Geräusche, welche von einer elektronischen Komponente erzeugt werden. Die Komponente vibriert, wenn Strom durch einen elektrischen Leiter oder eine elektrische Schaltung fließt. Dies kann sich als hochfrequentes Fiepen bemerkbar machen, aber auch als niedrigfrequentes Krisseln oder Summen.

So gut wie alles, was mit einer Stromquelle verbunden ist, kann ein gewisses Maß an Schwingungen erzeugen. Technisch bedingt ist es nicht möglich, damit verbundene Geräusche vollständig auszuschließen. Falls ein Gerät ein deutliches Spulenfiepen aufweist, besteht deshalb prinzipiell noch kein Anlass zur Sorge. Ein System verliert durch elektromagnetisch induzierte Geräusche keine Performance und beeinträchtigt ebenso wenig die Langlebigkeit des Produkts.

Wechselwirkungen mit anderen Geräten im häuslichen Stromnetz

In einigen Fällen wurde beobachtet, dass elektromagnetisch induzierte Geräusche in Laptops oder deren Ladegeräten nur auftreten (oder lauter werden), wenn andere, sehr spezifische Geräte an das gleiche häusliche Stromnetz angeschlossen sind. Zum Beispiel bemerkte ein Kunde Spulenfiepen nur, wenn das Elektrofahrzeug in der Garage aufgeladen wurde, während ein anderer es nur bemerkte, wenn der Kompressor des Kühlschranks lief.

Die folgenden Hinweise gelten dann, wenn elektromagnetisch induzierte Geräusche nur im Netzbetrieb bzw. mit angeschlossener Peripherie auftreten.

Allgemeine Hinweise:

  • Identifiziere die Quelle: Versuche zu ermitteln, welche Geräte möglicherweise eine Störung verursachen, indem du Geräte nacheinander vom Netz trennst und überprüfst, ob das Geräusch bestehen bleibt. Dieser Prozess hilft dabei, die problematischen Geräte zu identifizieren.
  • Isoliere die Geräte: Wenn möglich, sollte das störende Gerät an unterschiedliche Steckdosen oder Stromkreisen (Phasen) angeschlossen werden. Diese Trennung kann dazu beitragen, die Wechselwirkung zwischen den Geräten zu verringern.
  • Überprüfe die Erdung: Stelle sicher, dass alle Geräte und Steckdosen ordnungsgemäß geerdet sind. Eine fehlende Erdung kann zu Interferenzen führen.

Zusätzliche Hinweise:

  • Man könnte annehmen, dass höherwertige Stromkabel und Steckdosenleisten mit Überspannungsschutz dabei helfen könnten, elektromagnetische Störungen zu vermeiden. Steckdosenleisten mit Überspannungsschutz schützen jedoch in erster Linie vor Spannungsspitzen oder Überspannungen, die die Geräte beschädigen könnten. Obwohl einige Steckdosenleisten mit Überspannungsschutz grundlegende Funktionen zur Spannungsstabilisierung (sog. „power conditioning“) bieten, wie z. B. Rauschfilterung, sind sie in der Regel nicht direkt darauf ausgelegt, elektromagnetisch induzierte Geräusche zu beheben. Siehe auch: Was kann ich tun, um meinen PC oder Laptop vor Überspannungen zu schützen? (Blitzschlag)
  • Spannungsstabilisatoren (englisch: „power conditioner“) hingegen sind speziell dafür entwickelt, die elektrische Versorgung zu filtern und zu stabilisieren, um Geräusche und Störungen zu reduzieren. Diese Geräte können jedoch auch recht teuer sein. Da elektromagnetisch induzierte Geräusche sehr unterschiedliche Ursachen haben können und nicht immer von der externen Energieversorgung abhängen, gibt es keine Garantie, dass die Verwendung solcher zusätzlichen Hilfsmittel zu einer Abmilderung führen.

Möglicher Zusammenhang zwischen Spulenfiepen und Framerate

Elektromagnetisch induzierte Geräusche variieren je nach Systemlast in Ihrer Lautstäre und Frequenz. Ein typisches Beispiel hierfür ist, dass Spulenfiepen mit der Bildwiederholrate der Grafikkarte skaliert. Dies ist nachvollziehbar, wenn man bedenkt, dass die Grafikkarte für jedes gerenderte Bild (im englischen genannt „frame“) verschiedene Lastzustände durchwandert: auf CPU warten, Befehle von CPU (bzw. vom Grafiktreiber) entgegennehmen, Speicherzugriff, Bild rendern, Bild ausgeben usw.

Die Spannungsversorgung der verschiedenen Bereiche der CPU und Grafikkarte unterliegen Schwankungen während dieser Arbeitsschritte. Werden diese Arbeitsschritte nun besonders häufig pro Sekunde ausgeführt (z.Bsp. 400 mal, also mit 400 Bildern pro Sekunde), dann erhöht sich auch die Geschwindigkeit dieser Spannungsschwankungen. Die Spannungswandler müssen deutlich häufiger schalten, wodurch auch die elektroakkustische Belastung zunimmt.

Szenarien mit besonders hohen FPS

400 Bilder pro Sekunde (oder mehr) sind keine unrealistische Zahl. Eine Grafikkarte strebt in Abhängigkeit von der vorhandene Rechenleistung und 3D-Engine immer nach der höchstmöglichen Framerate, egal wie hoch diese ist. Nur sehr wenige 3D-Engines (z.Bsp. von manchen älteren Konsolen-Ports) begrenzen ihre Framerate künstlich. Dies betrifft heutzutage eigentlich nur noch ältere Konsolen-Ports, welche auf 30 oder 60 FPS optimiert sind (Beispiele: Skyrim; Dark Souls). Für PC-Gaming optimierte Engines verursachen hingegen teilweise enorm hohe FPS, je nach Spielsituation und Detail-Grad der gerenderten Szene. Auch moderne Konsolen-Ports haben in der Regel keine gelockten FPS mehr, weil moderne Konsolen und TVs inzwischen teilweise mit Adaptive Sync ausgestattet sind und 120 Hz oder mehr unterstützen.

Ein typisches Szenario mit besonders hohen Frameraten sind z.Bsp. Optionsmenüs, in denen bei manchen Spiele Frameraten von über 1000 FPS keine Seltenheit sind. Solch hohen FPS können dann zu deutlich hörbaren elektromagnetisch induzierten Geräuschen führen.

Extrembeispiel: unlimitierte FPS führten vereinzelt zu Hardwareschäden

Ein kurzzeitig berühmtes Beispiel für sonstige Nebenwirkungen von besonders hohen Frameraten war das Spiel „New Worlds“ aus dem Jahr 2021. Dieses hatte in Optionsmenüs derart hohe FPS erzeugt, dass es bei bestimmten Grafikkarten eines einzelnen Herstellers aufgrund einer Wechselwirkung zwischen Platinen-Layout und den extrem häufigen Spannungswechseln versehentlich zu schlagartigen Hardwareausfällen kam (Quelle). Der Entwickler des Spiels hat anschließend einen Framelimiter in seine Engine eingebaut, um weitere Schäden zu vermeiden.

FPS-Limiter kann gegen Spulenfiepen helfen

Ein FPS-Limiter kann Abhilfe verschaffen gegen Spulenfiepen und anderen mögliche Nebeneffekte besonders hoher Frameraten. Für ein möglichst geräuscharmes Spielerlebnis (geräuscharm auch im Sinne der Lüfterlautstärke) wird empfohlen, den FPS-Limiter auf einen Wert knapp unterhalb der Bildwiederholrate des Bildschirms zu stellen, also z.Bsp. auf 141 FPS bei einem 144Hz-Bildschirm. Die NVIDIA-Systemsteuerung erlaubt es dem Anwender, einerseits ein globales Limit, aber auch abweichende, unterschiedliche Limits für unterschiedliche Spiele festzulegen.

Manche Spiele (vor allem eSport-Titel auf höherem Skill-Niveau) begünstigen aber in ihrer ingame-Physik (Movement, Aiming, Input Lag) auch höhere FPS-Raten. Für solche Titel könnte an einen höheren FPS-Limiter anlegen, wie etwa 240 oder 300 FPS.

Hauptsache ist in dieser Überlegung, dass man wenigstens *irgendein* Limit festlegt, damit einem die Grafikkarte in einfachen Szenen (z.Bsp. kleine Innenräume oder Optionsmenüs) nicht davonrennt. Auch ein recht hohes Limit kann dabei helfen.

Bitte lies den folgenden FAQ-Artikel, um mehr darüber zu erfahren, wie man einen Frame-Limiter einrichtet und warum dies sinnvoll sein kann: