StudioSound-/Anagram Sonic2-lydkort

[zerocool]

TrÃ¥den her er en afstikker fra denne trÃ¥d: http://www.hifi-musik.dk/?page=viewtopic&mode=reply&t=2926

 

Nedenstående citater stammer herfra.

 

Jeg er pt. i gang med at udvikle en DAC, hvis jeg når at få den næste prototype klar, så understøtter den USB og har en korrekt opbygget digital volumenkontrol.

Det lyder spændende.

Hvis du er ved at udvikle et apparat, der kan tilgå en computer via USB-protokollen med det formål at producere lyd, er det i sagens natur et lydkort. DAC'en er et kritisk komponent og næsten alene bestemmende for kvaliteten, men ikke desto mindre er der tale om et lydkort

Nu skal jeg selvfølgelig ikke fortælle en udvikler som dig, hvordan du bør gøre dit arbejde, men hvilke overvejelser ligger der bag valget af USB? Det er jo godt nok en 2-vejs asynkon protokol, som du selv er inde på, men den er også host-baseret, meget simpel og garanterer derfor ikke for båndbredden, hvilket indebærer at den er mindre velegnet til data i form af eksempelvis lyd.

Kan du også fortælle hvad "en korrekt opbygget digital volumenkontrol" betyder og indebærer?

Hvis du er ved at udvikle et apparat, der kan tilgå en computer via USB-protokollen med det formål at producere lyd, er det i sagens natur et lydkort. DAC'en er et kritisk komponent og næsten alene bestemmende for kvaliteten, men ikke desto mindre er der tale om et lydkort

Nu er alle gængse standarter plus DSD/PCM samtidigt til rÃ¥dighed, sÃ¥ jeg vil ikke helt karakterisere den som et lydkort.

Nu skal jeg selvfølgelig ikke fortælle en udvikler som dig, hvordan du bør gøre dit arbejde, men hvilke overvejelser ligger der bag valget af USB? Det er jo godt nok en 2-vejs asynkon protokol, som du selv er inde på, men den er også host-baseret, meget simpel og garanterer derfor ikke for båndbredden, hvilket indebærer at den er mindre velegnet til data i form af eksempelvis lyd.

Firewire har også været oppe at vende, men jeg har ikke lyst til at rode med drivere etc. USB er typisk direkte understøttet af styresystemet og lidt lettere at have med at gøre. Selve kernen i DAC'en er opbygget over Anagrams Sonic2 teknologi.

Kan du også fortælle hvad "en korrekt opbygget digital volumenkontrol" betyder og indebærer?

Det vil sige at der ikke bare downshiftes bit, men der udføres dithering på signalet for at der ikke mistes lavniveau detaljer.

Nu er alle gængse standarter plus DSD/PCM samtidigt til rÃ¥dighed, sÃ¥ jeg vil ikke helt karakterisere den som et lydkort.

Jeg ved ikke helt hvorfor det skulle være et argument for, at det ikke er kan karakteriseres som et lydkort? Det er dog ikke noget vi behøves at mundhugges over og det klinger sikkert ogsÃ¥ lange mere markedsføringsmæssigt lødigt i aldrende hifi-entusiasters ørere, at du kalder det en DAC, der konverterer data til elektriske signaler, som tilgÃ¥r computeren via USB og gør brug af et givent OS' generiske drivere, end tilfældet er at du kort og godt kalder det et lydkort

Firewire har også været oppe at vende, men jeg har ikke lyst til at rode med drivere etc. USB er typisk direkte understøttet af styresystemet og lidt lettere at have med at gøre. Selve kernen i DAC'en er opbygget over Anagrams Sonic2 teknologi

Ganske forstÃ¥eligt. NÃ¥r du vælger at anvende class-drivere, frem for nogen du selv skal til at bekoste udviklingskroner pÃ¥, kommer det jo ogsÃ¥ fremtidige købere til gode, i form af den besparelse de selv i sidste ende vil opleve. Det er dog alt andet end lige et kompromis, men hvor et stort kompromis det i realiteten er, mÃ¥ henstÃ¥ i det uvisse. Lidt ærgelige, at du ikke havde et testeksemplar med firewire, sÃ¥ du man kunne lytte dem op mod hinanden.

Det vil sige at der ikke bare downshiftes bit, men der udføres dithering på signalet for at der ikke mistes lavniveau detaljer.

Dithering er nærmere reglen en undtagelsen, nÃ¥r vi snakker digital volumekontrol. Det tilføjes signalet for, at imødegÃ¥ de harmoniske forvrængninger der skabes ved digital niveaudæmpning og erstatter den genererede modulerede støj med tilfældig støj. NÃ¥r man tilføjer dithering, som vi godt kan blive enige om er et nødvendigt onde, sker det netop derimod pÃ¥ bekostning af S/N-forhold og dermed ogsÃ¥ lavniveau-detaljer. Dithering har derimod intet at gøre med, om hvorvidt bit downshiftes, da det jo er selve den digitale niveau-reduktions natur.

 

Digital volumen-reduktion foregår jo i sagens natur før DAC’en. En DAC er en indretning, der konvertere tal (1 og 0) til spænding. Den har plads til et givent antal tal (bits), ex. 16 eller 24, og det mest betydningsfulde bit står for halvdelen af den spændingen en DAC råder over, den næste bit råder over ¼ af spændingen, det næste 1/8 osv.

 

Lad os for eksemplets skyld kigge på en 24 bit DAC og hvad der sker. Her har vi et teoretisk dynamikområde på 144 dB, da hver bit giver 6 dB (6 x 24 = 144).

 

De mindst betydningsfulde bits indeholder et signals svage detaljer, så det er jo ikke dér reduceringen finder sted. 6 dB reduktion indebærer halvdelen af signalet, så det sker derimod ved, at det mest betydningsfulde bit skubbes en plads ned – man fylder altså bitsene fra den mest betydningsfulde side med 0’er – og i den anden ende falder bitsene ud forneden.

 

Når et bit indeholder et 0, bruges det ikke og når den indeholder et 1-tal, yder den en dertil knyttet værdi.

 

Når man så reducerer signalet i niveau, flyttes de 16 bit gradvist ned af i rækken af de 24 bit word. En almindelig misforståelse er så, at de første 8 bit af niveaudæmpning er gratis og lossless, dette er dog ikke korrekt. Bitsene repræsentere nemlig nu et lavere signal end oprindeligt, altså har en anden værdi, og derved er information gået tabt. Bitsene på den mest betydningsfulde side modtage 0’er og resultatet er et tab af dynamik. Derudover bør man også holde bag øret, at ca. 4 bit på den mindst betydningsfulde side af en 24 bit DAC er skjult af analog støj fra DAC’en, så flytter man bits ned i dette område kan spændingen fra 0’er og 1-taller ikke kunne komme til udtryk som hørbart signal.

 

Det man må forstå er, at de mest betydningsfulde bits også står for størstedelen af signalet. Når man tar’ en DAC, der giver eksempelvis 8 V ved fuldt blus, og man fylder et 0 på det mest betydningsfulde bits plads, er DAC’ens virksomme område ikke længere 0-8 V men blot 0-4 V. Hvis man så prøver at reducere signalet med lad os sige 8 bit (8 x 6 = 48 dB), er man helt nede på en virksom rækkevidde på kun 0-1,125 V og det med en DAC der var designet til at yde 8 V som maksimum. Dette betyder flere ting. Dels går DAC’en fra at have 16 millioner kvanteserings-niveauer til kun at have ca. 65.000, altså ikke hvad man umiddelbart kan kalde en tabsfri volumenreduktion, og herudover reduceres dynamikområdet med præcis lige så meget som signalet er sænket.

 

Som nævnt har man teoretisk set 144 dB dynamikområde med en 24 bit DAC, hvilket jo som nævnt betyder at hvis man reducerer signalet med 48 dB (8 bits) har (144 – 48 ) 96 dB til rest som anvendte dynamikområde. I praksis har en typisk 24 bit DAC et dynamikområde på 110 dB, resten er støj, og det betyder, at man her med en reduktion af signalet på 48 dB er helt nede på et dynamikområde på 62 dB.

 

Al’ digital volumenreduktion sker  ved at droppe bits og indebærer at man fÃ¥r mindre dynamik, et dÃ¥rligere S/N-forhold sÃ¥vel som mindre lavniveau-detaljer.

 

Herudover skal man ogsÃ¥ tænke pÃ¥, at nÃ¥r man anvender et lydkort, som det du er ved at udvikle, kan det da ogsÃ¥, i hvert fald i teorien, være potentielt farligt for bÃ¥de højttalere og hørelse at benytte det direkte tilsluttet effektforstærkere, hvilket jeg formoder er det du pÃ¥tænker. Volumenkontrollen er jo softwarebaseret og kan derfor fejle, sÃ¥ledes at den sender max. lydstyrke igennem.

 

Noget helt andet er hvordan, du rent udviklingstekninsk har tænkt at kompenceres forskellige effektforstærkeres følsomhed på indgangene? Er dit lydkort kun tiltænkt personer med effekter, hvor man kan indstille følsomheden eller hvor man kan regulere gain'en?

 

Volumenkontrollen bliver håndteret af en ret kraftig DSP der samtidigt upsampler til 384 kHz, så der er rigeligt med bits at tage af

 

Det er jo underordnet, hvor kraftig den DSP er, der forestår niveau-reduktionen. Digital volumen-dæmpning kan kun foretages på én måde i et digitalt miljø – den af mig beskrevne i ovenfor. At der sker en intern behandling af samplingraten, ændrer jo heller ikke på, at Sonic2-modulet kun har 24 bit word at gøre godt med til at dæmpe volumen. De beregningskræfter chippen måtte besidde, bliver hovedsagelig brugt til noise-shaping (via den interne upsampling) for at reducere ikke liniær forvrængninger samt til signalkonvertering.

 

En analog volumenkontrol er heller ikke så ligetil at få til at fungere optimalt, det letteste ville være at lave en analog volumenkontrol i buffertrinnet, men det har jeg fravalgt da den digitale løsning lyder langt bedre.

 

Ret mig hvis jeg tager fejl, men jeg troede Sonic2-modulet havde digital volumen indbygget som en feature? Det vil vel derfor alt andet end lige, være lettere, om end ikke bedre, at gøre brug heraf end at tilføje en analog volumenkontrol.

 

Selvfølgeligt kan der teoretisk opstå en fejl der påvirker volumen, men det kan der jo ligesåvel ske med et motorstyret potentiometer.

 

Det har du helt ret í, men de potentielle fejlkilder, når vi snakker software, er langt flere og derfor også hyppigere forekommende.

 

Der er ikke pt. planlagt andet end at tilpasse udgangen til standart niveau for spændingsoutput. Dog kunne det være en mulighed at lægge skalering ind.

 

Kan du beskrive, hvorledes du påtænker, at man skal kunne implementere denne skalering? Er der niveauforskelle mellem lydkort og forstærker, vil det i bedste fald betyde, at du ikke udnytter forstærkerens effekt og i værste fald, at forstærkeren klipper signalet.

[Karsten@StudioSound]

Hej Zerocool,

Jeg er lige blevet gjort opmærksom på den tråd du har startet her mens jeg var væk.

Til en start vil jeg lige nævne at det ikke er mig personligt som står for selve udviklingen. Jeg har dog naturligvis stor indflydelse på det overordnede koncept, features, komponentvalg, etc.
Jeg har en Anagram specialist fra Schweiz på opgaven.

Selvom jeg er elektronikmand af uddannelse, har jeg ikke den nødvendige kompetance til at klare et sådan projekt på egen hånd.

Jeg har ikke noget imod at føre en teoretisk diskussion omkring projektet her, men jeg vil egentligt insistere på at du kommer forbi og lytter til den rå prototype først

Hilsner,
Karsten

[zerocool]

Jeg har ikke noget imod at føre en teoretisk diskussion omkring projektet her, men jeg vil egentligt insistere på at du kommer forbi og lytter til den rå prototype først

 

He he... Det er en aftale. Så må vi se om det kan lade sig arrangere og i modsat fald må du love mig at tage den med til messen i København

[Karsten@StudioSound]

 

He he... Det er en aftale. Så må vi se om det kan lade sig arrangere og i modsat fald må du love mig at tage den med til messen i København

 

Den er en af nøglestenene i setuppet, så du kan være vis på at den bliver brugt på messen Med lidt held bliver det endda en nulserie version som er forbedret på et par væsentlige punkter i forhold til prototypen jeg har nu.

 

Bare sig til hvis du får tid og lyst til komme et smut forbi til lidt godt for ganen og ørerne

 

Hilsner,

Karsten

[Karsten@StudioSound]

Så er projektet kommet et skridt videre. Elektronikken et stort set færdig. Det tog lidt længere end forventet, til gengæld er resultatet faktisk over forventning. Der mangler dog det sidste på mekanikken endnu.

 

 

Frontprint + enkoder

 

Hovedprint samt analoge udgangstrin. Konnektoren bagerst i billedet er til et udvidelseskort som bl.a. understøtter ethernet server/klient baseret afspilning.
 

 

Analoge udgangstrin efter modulært koncept. Jumperne er til at by-passe overføringskondensatorerne.
 

[Dolce]

Super Karsten - glæder mig til demoen senere idag!!

[Smelly]

Så er projektet kommet et skridt videre. Elektronikken et stort set færdig. Det tog lidt længere end forventet, til gengæld er resultatet faktisk over forventning. Der mangler dog det sidste på mekanikken endnu.

Det ser spændende ud. Er det noget, så snart kommer i handelen og i så fald til hvilken pris?

[Karsten@StudioSound]

Hej Smelly,

Prototypen skal lige gennemtestes før første batch går i produktion, så der går nok en ca. 3 mdr før den kan leveres. Introduktionsprisen er 29.900,- kr.

Hilsner,
Karsten

[zerocool]

SÃ¥ er projektet kommet et skridt videre.

Det ser godt ud. Hvor mange og hvilke udgange har kortet?

Er det stadig planen alene at køre med class-drivere? I sÃ¥ fald synes jeg, at det ville være lidt ærgeligt. Lydkortet ser jo ud til,  pÃ¥ hardwareplan, at være rigtig fornuftig konstrueret, sÃ¥ det ville da være en skam om det ikke kom til sin ret pga. manglende driver. Eksempelvis har class-drivere jo ikke features som multi-client-mulighed, digital signal rerouting osv.

[Karsten@StudioSound]

Hej Zerocool,

Udvidelseskortet åbner principielt op for hvad der måtte være marked for af interfacemuligheder. Det ethernetbaserede interface burde dog tilfredsstille de tekniske årsager til at vælge et andet interface end USB.

Når det er sagt, så funger USB interfacet dog ganske uforskammet godt, på trods af de tekniske begrænsninger det har.

Hilsner,
Karsten

Edit: Der er følgende indgange: 2x AES/EBU 2x S/P DIF 1x Coax 1x Toslink 1x USB. I2S, PCM osv. er tilgængelig via udvidelseskonnektoren. Der er et sæt RCA og et sæt XLR udgange.

[Smelly]

Edit: Der er følgende indgange: 2x AES/EBU 2x S/P DIF 1x Coax 1x Toslink 1x USB. I2S, PCM osv. er tilgængelig via udvidelseskonnektoren. Der er et sæt RCA og et sæt XLR udgange.

Betyder det, at man ikke kan bruge det til analog multikanals audio?

[Karsten@StudioSound]

Edit: Der er følgende indgange: 2x AES/EBU 2x S/P DIF 1x Coax 1x Toslink 1x USB. I2S, PCM osv. er tilgængelig via udvidelseskonnektoren. Der er et sæt RCA og et sæt XLR udgange.

Betyder det, at man ikke kan bruge det til analog multikanals audio?

Det er korrekt, den er kun til stereo.