Jitterreduzierung durch Masterclock

Bernd Peter
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Jitterreduzierung durch Masterclock

Beitrag von Bernd Peter »

Hallo,

die Reduzierung von Jitter wird bei uns ja wirklich fachmännisch angegangen, wobei prinzipbedingt bisher mit der übriggebliebenen Schwachstelle "Synchronisation der beiden Clocks" aus Zuspielquelle und DAC gearbeitet werden muss.

Wünschenswert ist die Verwendung einer einzigen Clock - der vom DAC - welche sich in unmittelbarer Nähe des DAC-Chips befindet.

Die eine mögliche Lösung ist die Rückführung der DAC-Clock in das Zuspielgerät, die andere das Verschicken der digitalen Toninformationen mit Ankoppelung (nicht jedoch Beinhaltung) einer Zeitinformation, wie es mit dem PC machbar ist.

Eine Steuerung des Datenstroms zwischen den beiden Geräten hat dafür zu sorgen, daß der Puffer nicht überläuft und somit das Musiksignal ordnungsgemäß im DAC ausgelesen werden kann.

Dann ist es gut, dann habe ich fertig, weil der DAC als Master arbeitet.

Geräte dieser Art sind zwischenzeitlich auch bezahlbar, RME grüßt.

Gruß

Bernd Peter
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Bernd Peter hat geschrieben:Die eine mögliche Lösung ist die Rückführung der DAC-Clock in das Zuspielgerät, die andere das Verschicken der digitalen Toninformationen mit Ankoppelung (nicht jedoch Beinhaltung) einer Zeitinformation, wie es mit dem PC machbar ist.
Hallo Bernd Peter

Die erste Methode ist mir wohl vertraut, von der zweiten habe ich keine Ahnung. Was meinst du mit "mit dem PC machbar"?
Eine Steuerung des Datenstroms zwischen den beiden Geräten hat dafür zu sorgen, daß der Puffer nicht überläuft und somit das Musiksignal ordnungsgemäß im DAC ausgelesen werden kann.
Sowas macht Sonos, Teac, Squeezebox. Da habe ich mich dann gleich darauf gestürzt.
Dann ist es gut, dann habe ich fertig, weil der DAC als Master arbeitet.
Und dann gehen die Probleme los. Bei Sonos gibt es nur eine Taktrate, also kein Problem mit einem auf 44,1kHz festgelegten Wandler. Robert Watts hat das nach meinem Wissen als erster in Serie gebaut (Deltec Precision Audio / dpa), Arcam Black Box, Theta. Bei Squeezebox gibt es 44,1 (für CD-files)und 48 kHz (downgesamplete HiResolution oder Internetradio). Da braucht man schon 2 verschiedene Clocks, die nach Bedarf bereitgestellt werden müssen.

Bisher wurden solche DACs mit PLL-Eingangsbaustein auf das ankommende Signal synchronisiert, da könnte man Gerts geniale Idee einsetzen (Umschaltung der Zeitkonstante beim Locksignal)

Noch schwieriger wird es, wenn der DAC das Eingangssignal auf 96kHz oder höher konvertiert, dann hat man dort eine Clock 256 x 96kHz =24,576 MHz, die für CD-Information gar nicht geeignet ist.

Ganz unmöglich wird es, wenn der DAC mit 100MHz getaktet wird (Beispiel Lyngdorf Digitalverstärker) und am Eingang ein asynchroner Abtastratenwandler auf 97,66kHz umrechnet (100MHz/2^10).

Bei der Clockübertragung haben dpa und Arcam Toslink gewählt, galvanische Trennung gegen Rauschen abgewogen. Tact Clocksynchronisation benutzt Kabel mit gemeinsamer Abschirmung, um Masseschleifen zu vermeiden. Wenn man anfängt, darüber nachzudenken und zu experimentieren wird es schwierig...

Grüße Hans-Martin
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Hans-Martin,

der PC kann ja über die Soundkarte ausgeben, z.B. S/PDIF, dann haben wir 2 Clocks und die vom PC ist echt nicht gut.

Er kann aber auch nur die Musikdatei über die Playersoftware öffnen, den Header auslesen und ohne weitere Behandlung - wenn die Samplerate nicht verändert wird - über USB, Firewire oder HDSP rausgeben.

Bei USB wird im asynchronen Modus der Datenzufluss zum DAC gesteuert, wodurch keine Synchronisation vorgenommen werden muss. Gleiches gilt bei der HDSP Übertragung (RME). Was RME bei USB und Firewire genau macht, kann ich nicht beurteilen.

Die Clock im DAC stellt sich auf das ein, was im Header der Datei steht. Dabei ist es laut RME sogar von Vorteil, wenn die eigentliche Clockbetriebsfrequenz keine der üblichen Audioclockfrequenzen hat.

Mehrere Clocks für die verschiedenen Samplerates hält RME für nicht notwendig.

Das läßt sich rechnen.

Die von Dir angesprochenen 2 Clocks bei der Squeezebox könnten ein Hinweis auf asynchrones Upsampling sein.

Gruß

Bernd Peter
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Die 2 Clocks in der Squeezebox sind 256 x Fs.
Für beide Taktraten je ein eigener Quarz.
Kein Upsampling, sondern schlichtes Neutakten der Daten aus dem FIFO Puffer. Der PC schiebt die seriellen Daten rein, Squeezebox holt sie dort getaktet ab. Squeezebox wählt die angemessene Frequenz entsprechend der Daten.
Würde man immer nur die 48kHz wählen, liefen CD Dateien einfach zu schnell...so einfach ist das.
Dann ist da noch das Thema WAV oder FLAC oder mp3, die im Prozessor noch decodiert werden müssen.
Grüße Hans-Martin
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Udor
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Beitrag von Udor »

Hans-Martin hat geschrieben:....
Würde man immer nur die 48kHz wählen, liefen CD Dateien einfach zu schnell...so einfach ist das.
Dann ist da noch das Thema WAV oder FLAC oder mp3, die im Prozessor noch decodiert werden müssen.
Grüße Hans-Martin
Hallo Hans-Martin

Hat das Dateiformat(bzw. eine decodierung) einfluß auf die Clock ? Ich frage weil ich primär mit FLAC arbeite.

Das dekodieren einer FLAC-Datei (selbst wenn sie mit maximaler Kompression codiert ist) ist ja heutzutage kein Problem mehr im bezug auf die Prozessorlast.

Gruß Udo
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Hans-Martin,

nur zur allgemeinen Verständigung,

mir geht es nicht um "was klingt besser", sondern um den einfachsten technischen Weg für eine Problemlösung.

Wer mit in hardware vergossenen Teilen arbeitet - was vor nicht allzulanger Zeit üblich war - kann in der Regel die einzelnen Komponenten verbessern, dann ist Schluß. Jedes Teil werkelt für sich.

Wer mit einem PC-Betriebssystem arbeitet, hat oft mehrere Lösungswege offen. Da liegen die Möglichkeiten für den Nutzer und eben auch für findige Entwickler.

Bei RME werden die Daten abgeholt - der PC selbst dabei auf das Notwendigste reduziert - die ganze Datenverarbeitung spielt sich in einem Audiogerät ab; andere Zuspieler liefern Daten ab, dann geht es erstmal ans Synchronisieren.

Ob das alles hörmäßig noch so entscheidend ist, laß ich gerne offen. Wir sind hier doch meist schon auf einem hohen Niveau angelangt.

Gruß

Bernd Peter
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Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo Bernd Peter,

als Benutzer des RME Fireface UC dachte ich seinerzeit auch, dass die integrierte Masterclock eine einfache technische Lösung ist, die das Ende aller Jittersorgen bedeutet; doch zwei Beobachtungen belehrten mich eines besseren:

1.) Der eingesetzte Softwareplayer meines Netbooks hatte immer noch trotz jeweils bitgenauer Ausgabe entscheidenden Einfluss auf die Klangqualität (im Sinne der durch Jitter hervorrgerufenen klanglichen Unterschiede). Am besten schnitten cplay/cmp² und StealthAudioPlayer (SAP) ab, deutlich schlechter Foobar, Winamp, Mediaplayer etc.

2.) ein zwischengeschalteter Apogee Big Ben, der den Takt neu aufbereitet und zusammen mit dem eingehenden Audiodaten ein neues SPDIF-Signal generiert, hob alle Player unterschiedslos auf das gleiche bis dahin unerreicht hohe Klangniveau: fantastische Detailauflösung und räumliche Darstellung in Breite und Tiefe.

Das dürfte eigentlich mit dem Einsatz einer Masterclock im DAC nicht der Fall sein - auf den ersten Blick gesehen zumindest, da doch eine Masterclock unabhängig von dem, was zuvor an Takt unterwegs war, ihren eigenen Takt generiert und die Audiodaten dementsprechend analog wandelt. Aber offenbar hat auch die Qualität des eingehenden digitalen Signals entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Wandlungsprozesses - auch bei einem DAC mit Masterclock.

Der naheliegende einfachste Weg für eine Jitterproblemlösung existiert also leider nur in der Theorie - leider, denn ein gewichtiger Grund für mich, ein RME Fireface zu kaufen, lag in der irrigen Annahme, damit meine Jitterprobleme (insbesondere solche, die mein Netbook produziert) gelöst zu haben. Deshalb ist die Anschaffung kein Fehlkauf gewesen, sondern ein richtiger Schritt in die richtige Richtung, aber eben nur einer von einigen anderen.

Was Gert mit dem Denon-Player bzw. mit dem Sonos veranstaltet hat, ist m.E. eine echte All-in-one-Lösung für das Jitterproblem, weil alle notwendigen Komponenten darin enthalten sind, um den Jitter unter die Wahrnehmungsschwelle zu drücken (Supersaubere Stromversorgung, Reclocking mit automatisiertem Wide/Narrow-Modus, Masterclock).

Grüße
Fujak
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Fujak,

darüber muss man reden. Mein bisheriges Verständnis ist wie folgt:

Die Playersoftware öffnet die Musikdatei und liest den Header aus, erkennt auch den DAC oder DAC-Chip und gibt diesen dann die Informationen, wie er mit der Datei verfahren soll.

Wenn die Musikdatei vom Player nicht weiter angerührt wird - ausgenommen bei Änderung der Samplerate oder Einsatz eines Equalizers - geht sie "jungfräulich" rüber zum DAC.

Es gibt keine Taktung des Musiksignals bei der Ausgabe - ausgenommen bei S/PDIF usw.

Der Umweg über den Apogee bedeutet für mich, daß dort die Musikdatei geöffnet und getaktet wird, bevor sie zum DAC gelangt, der dann synchronisiert usw..

Kannst Du da zustimmen oder liege ich falsch?

Gruß

Bernd Peter
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Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo Bernd Peter,
Die Playersoftware öffnet die Musikdatei und liest den Header aus, erkennt auch den DAC oder DAC-Chip und gibt diesen dann die Informationen, wie er mit der Datei verfahren soll.
Das reine Auslesen der Audiodaten ist für keinen Player eine Kunst, in der Tat (bitgenaue Ausgabe vorausgesetzt). Die Probleme fangen an, wo der PC mit seiner integrierten Clock zu den Audiodaten die Clock-Daten als SPDIF-Signal synthetisiert.

Das SPDIF-Signal (auch über USB) besteht im wesentlichen aus eben diesen beiden Komponenten - Audiodaten und Takt. Die Audiodaten liegen als digitale Information vor, die Clockdaten sind strenggenommen eine anloge Information in Form einer in Amplitude und Frequenz (die der Samplerate entspricht) gleichmäßigen Rechteckkurve - im Idealfall. Denn je nachdem, wie die Playersoftware und das OS funktioniert, ruft dies mehr oder weniger starke Taktschwankungen in der PC-Clock hervor (durch HF-Störungen, Spannungsschwankungen etc.). Und gegen solche Taktschwankungen ist die Masterclock (zumindest im Firface) nur begrenzt immun. D.h. ein Teil der Schwankungen erreicht den DAC-Chip und führt zu hörbaren Jitter-Phänomenen.
Es gibt keine Taktung des Musiksignals bei der Ausgabe - ausgenommen bei S/PDIF usw.
Die Ausgabe an USB oder SPDIF besitzt bereits die beiden Komponenten Audiodaten und Clocksignal, wie oben ausgeführt.
Der Umweg über den Apogee bedeutet für mich, daß dort die Musikdatei geöffnet und getaktet wird, bevor sie zum DAC gelangt, der dann synchronisiert usw..
Der Big Ben öffnet keine Musikdateien, sondern er trennt den hereinkommenden SPDIF-Datenstrom mittels internen Speicher wieder in die beiden Komponenten Audiodaten und Clocksignal. Das eingehende Clocksignal benutzt er nur als Information, auf welcher Rate seine eigene Clock schwingen soll. Dann werden die zwischengespeicherten Audiodaten im Takt der eigenen Clock ausgelesen und mit dem eigenen Clocksignal als entjitterts SPDIF an den DAC weitergereicht.

Ich hoffe, dass es mit diesen (zugegebenermaßen vereinfacht) dargestellten Abläufen klarer geworden ist.

Grüße
Fujak
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Fujak,

das ist der Knackpunkt:
Das SPDIF-Signal (auch über USB) besteht im wesentlichen aus eben diesen beiden Komponenten - Audiodaten und Takt. Die Audiodaten liegen als digitale Information vor, die Clockdaten sind strenggenommen eine anloge Information in Form einer in Amplitude und Frequenz (die der Samplerate entspricht) gleichmäßigen Rechteckkurve. Je nachdem, wie die Playersoftware funktionert, ruft dies mehr oder weniger starke Taktschwankungen in der PC-Clock hervor (durch HF-Störungen, Spannungsschwankungen etc.). Und gegen solche Taktschwankungen vermag die Masterclock (zumindest im Firface) nur begrenzt immun zu sein. D.h. ein Teil der Schwankungen erreicht den DAC-Chip und führt zu hörbaren Jitter-Phänomenen.
Aus meinem bisherigen Verständnis glaube ich nicht, daß bei USB das Datentransfer-Protokoll von S/PDIF verwendet wird. Das ganze Takten durch den PC für das eigentliche Musiksignal entfällt. Es wird nur der Übertragungsweg der USB-Schnittstelle kontrolliert und getaktet.

Bei HDSP nicht mal das.

Lieg ich falsch?

Gruß

Bernd Peter
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Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo Bernd Peter,

ich hatte Deinen Beitrag fast wieder vergessen, nun aber zu Deinem "Knackpunkt": Ich stimme Dir darin zu, dass USB kein SPDIF-Protokoll verwendet, wohl aber werden die Audio-Datenpakete im Takt der PC-Clock in die USB-Leitung geschoben, soweit es sich nicht um den asynchronen Modus handelt. Insofern ist auch dieser Modus ebenso anfällig für Jitter wie SPDIF - und in gewisser Weise noch anfälliger, weil die USB-Prozesse direkter mit der CPU-Aktivität als Jitterquelle zusammenhängen als bei der SPDIF-Ausgabe. Insofern ist die interne Clock beim RME Fireface UC schon eine wesentliche Maßnahme dagegen.

Grüße
Fujak
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digifix
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Beitrag von digifix »

Ein Hallo an Euch

... dazu hätte ich auch mal eine Frage (rein persönlich - da dieser DAC bei mir im Einsatz ist :) ) -

http://www.teddypardo.com/Articles/TeddyDAC.pdf

ist dieser Aufbau nicht eine Kombination von BIG BEN und DAC

Grüße
René
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Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo René,

der von Dir eingesetzte DAC macht zumindest vom Konzept her einen guten Eindruck - nicht nur durch seine interne hochgenaue Clock sondern auch durch die Sorgfalt bei der Stromreinigung. Allerdings geht aus dem Konzept nicht genau hervor, ob es sich um den gleichen Reclocking-Prozess wie im Big Ben handelt. Vielleicht kann Gert mehr dazu sagen - wenn er den DAC kennt. Aus der Beschreibung und aus dem Diagramm geht es für mich nicht eindeutig hervor.

Grüße
Fujak
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Bernd Peter hat geschrieben:Hallo Hans-Martin, nur zur allgemeinen Verständigung, mir geht es nicht um "was klingt besser", sondern um den einfachsten technischen Weg für eine Problemlösung
Hallo Bernd Peter
Auch wenn ich diesen Satz aus dem Zusammenhang reiße, befürchte ich, dass Du da mit diesem Ansatz alleine stehst.
Mit weniger Jitter macht die Musik mehr Spaß, aber der Weg dahin ist nicht ohne Hindernisse, für mich führt er über den batteriebetriebenen Laptop und ein schlüssiges Streaming Konzept mit Superclock und externem DAC.
Ein CD-Player mit guter Stromnetzentkopplung ist als reines Laufwerk auch nicht schlecht.
Das mit dem Wunsch nach dem "einfachsten technischen Weg für eine Problemlösung" kann ich verstehen, aber wer verzchtet gern auf den besseren Klang???
Grüße Hans-Martin
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Hans-Martin,

das ist ein bißchen wie bei den Mathematikern, nicht nur richtig, sondern auch einfach und schön soll der Lösungsweg sein.

Der Klang - die Natürlichkeit und Auflösung - steht bei HiFi immer im Vordergrund.

Wenn das perfekte Klangbild mit viel Material und Technik oder mit sparsamster, aber durchdachter Technik erzielt werden kann, bin ich für die zweite Lösung.

Das war der gedankliche Ansatz zum Thema "Eine Clock für alles".

Gruß

Bernd Peter
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