USB Audio ontrafeld

in Achtergronden (1.259) | Streaming (78) | Technisch (61) |


SOtM dX USB HD

Nu audio streamen gemeengoed is geworden, duiken er veel verhalen op over welke techniek het beste is en welke je vooral links moet laten liggen. Met name de termen isochroon en asynchroon zien we voorbij komen. Wat is het en wat is belangrijk om te weten en rekening mee te houden?

De HRT Music Streamer is een goed voorbeeld van een usb-dac. Deze nieuwe versie werkt in asynchrone modus.

Als ?gewone? hifi liefhebber en muziekgenieter wil je niet teveel bezig zijn met techniek. Echter, soms is het wel belangrijk om wat basiskennis in huis te hebben, zodat je niet voor de gek wordt gehouden in de winkel en voor aanschaf alvast een schifting kan maken.

Usb audio is past sinds kort populair in de hifiwereld. En dat maakt het nog een vrij verwarrende productgroep. Immers: er komt een computer bij kijken en de overdracht van muziek gaat ook op een geheel andere manier. Tevens is de techniek erachter vrij nieuw en dus onbekend. Wij gaan de belangrijkste punten eens op een rijtje zetten. Zo gemakkelijk mogelijk welteverstaan.

USB
USB staat voor Universal Serial Bus. De naam verraadt het al: het is een seriële bus, wat wil zeggen dat de bus de bits één voor één verstuurd. Op hoge snelheid natuurlijk.

De bus kan in een aantal modi werken. In het verhaal over de usb-kabelmythe leggen we dat al uit. Deze vier modi zijn: isochroon (voor audio), bulk (voor data), control (voor initialisatie) en interrupt (voor apparaten die lage latency vereisen. Een muis bijvoorbeeld).

We gaan bij dit verhaal alleen in op isochroon, omdat dit de modus is voor audio. Bij de isochrone modus werkt de bus op 1000 Hz met pakketjes die minimaal 1024 bits zijn. Als een pakket geen data bevat, stuurt de usb-bus gewoon een leeg pakket. Dit is nodig, omdat audio een constante stroom vereist: anders krijg je timingproblemen en haperingen. Tevens is de busklok ? 1000 Hz ? nodig voor het timen van de pakketten die dus in een constante stroom moet lopen.

Drie modi

Typische opbouw van een usb-chip. Let op het cache-deel (flash): de kans dat er data verloren gaat is nagenoeg niet aanwezig.

Nu komen we bij het belangrijke punt: timing. Binnen de isochrone data-overdracht zijn namelijk nog drie modi: synchroon, adaptief en isochroon. Deze drie modi geven aan hoe de receiver een kloksignaal voor audio genereert. Een zeer belangrijk punt natuurlijk!

De oudste ? en minst mooie ? modus is synchroon. Bij deze modus genereert de receiver (de usb-dac) het kloksignaal gewoon van de 1000 Hz van de usb-bus. Aangezien een pc niet gemaakt is om een signaal superconstant te houden, dat kan ook bijna niet, is het kloksignaal dat uit deze 1000 Hz komt alles behalve stabiel. Jitter alom dus! En dat resulteert in een ruwe, onrustige en futloze weergave. Niet doen dus!

De tweede modus is adaptief. Dit is op moment van schrijven de meest voorkomende modus. Bij adaptive-mode (om het maar even in het Engels te zeggen) is een aparte klok toegepast om een klok te genereren. Een controlecircuit ?gokt? de klok van het audiosignaal en geeft dat door, zodat er een match is.

Het mag duidelijk zijn dat de adaptieve modus al véél beter is dan synchroon, aangezien er een aparte klok verwerkt is in de usb-receiver. Toch is het niet immuun voor jitter: de jitter op de usb-bus kan nog steeds invloed hebben.

De heilige Graal?
Er is nog een derde modus die door veel audiofielen warm onthaald is: asynchrone modus. Indien een dac in deze modus werkt, wordt het kloksignaal buiten de chip gegeneerd door een aparte klok. Deze regelt dus de timing van data tussen de receiver en de dac-chip. Het mag duidelijk zijn dat ? als het goed is geïmplementeerd ? dat deze modus superieur is aan synchroon én adaptief. Ik wil echter wel de nadruk leggen op: indien het goed geïmplementeerd. Als namelijk de externe klokschakeling niet goed is, kan het minder goed werken (en klinken) dan adaptief.

Klankverschil?

De bDAC werkt in adaptieve modus, maar heeft wél een externe klok. Het kan dus wel en laat zien dat het puur om de implementatie gaat.

Heeft een bepaalde techniek nu een bepaalde klank? Nee, zeker niet. Het enige dat een usb-receiverchip doet, is datapakketten ontvangen, cachen, en omzetten naar een I2S of spdif-signaal zodat het naar de converter kan. Dat heeft in principe geen klank zolang het goed gebeurt. Wij zijn er van overtuigt dat de huidige generatie usb-receivers dit prima kan. Denk aan de TAS1020b of de PCM2707 (of 2704, 2705, 2706). Er zijn meer voorbeelden: deel deze gerust onderaan dit artikel.

Is er dus een verschil te horen tussen adaptive en asynchroon? Naar onze mening niet. We kennen genoeg perfecte usb-dacs die gebruik maken van de adaptive modus. Denk aan de Van Medevoort DA466 of de Tentlabs bDAC. Ook HRT heeft het gebruikt. Perfecte dacs die detailrijk en gebalanceerd over komen. Er zijn ook genoeg voorbeelden van dacs die in asynchrone modus draaien die goed klinken. Kortom: staar je niet blind op dit detail.

Conclusie
Asynchroon of Adaptive? Het is – op het moment van schrijven – om het even. De implementatie van de chip is veel belangrijker dan de chipversie of modus waarin deze draait. We kennen dacs die geweldig klinken in adaptive modus en we kennen dacs die slecht klinken die gebruik maken van de asynchrone modus. Synchroon moet je wel vergeten. Deze technologie is oud en zwaar achterhaald.

 

  • Mee eens.
    Een USB receiver is uiteindelijk weinig anders dan een converter van USB naar SPDIF of I2S.
    Wat je hoort is de totale implementatie en daar is het USB protocol slechts een onderdeel van.
    Omgekeerd gaan lang niet alle DACs even prettig om met input jitter.
    Daar heeft async in principe een pre.
    Maar je hebt een punt. Het is erg gebruikelijk in de audiofile wereld om ?jumping to conclusions? te plegen.
    Het is async en dus per definitie beter.

  • Kwam laatst een aardig artikel tegen.
    Jim Lesurf heeft het verschil tussen een DAC Magic met zijn eigen adaptive mode USB en aangestuurd in async mode (Halide Bridge) gemeten.
    Hij kon niet alleen duidelijk meetbare verschillen aantonen, maar volgens hem was het ook hoorbaar.
    Het laat ook aardig zien hoe bij adaptive mode de snelheid van de klok steeds verspringt om in sync met de data te blijven.
    Resultaten kunnen uiteraard specifiek zijn voor de door hem gebruikte PC.
    http://www.audiomisc.co.uk/Linux/Sound3/TimeForChange.html

    • Ik geloof best dat als beide modi goed gebruikt worden dat asynchroon beter is. Het systeem is gemakkelijker en in potentie minder jitter gevoelig. Echter: ik hoor zo vaak om me heen: die dac werkt in asynchrone modus en die in adaptieve, dus de eerste is beter… dat is gewoonweg niet waar: het gaat om hoe de fabrikant het implementeert. Niet hoe goed de chip is. Je kan een prachtige dac gebruiken en koppelen aan de beste usb-receiver en nog steeds een slecht klinkende dac krijgen…

  • Geef een reactie

    XHTML: U kunt deze tags gebruiken: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>


    Gerelateerde items? Zie ook: