DSD streamen via USB: DoP

ACHTERGROND – Wie al langer in de markt zit, kent vast nog wel de introductie van de Super Audio CD: SACD. Dit was rond 1999. Een tijd waarin streamen eigenlijk nog niet bestond. Kortom: u moest een (vaak dure) sacd-speler aanschaffen om te kunnen genieten van deze veelal beter klinkende schijfjes. Maar anno nu is het mogelijk om met legio converters te genieten van dsd. Mede dankzij DoP: DSD over PCM. Wij leggen u uit hoe dat in zijn werk gaat. 

Audio versturen kan op diverse manieren. Bij USB zijn er diverse methoden. Denk aan een ‘raw data’-methode. Of PCM: Pulse Code Modulatie. De laatste methode wordt veel gebruikt, want de meeste muziek is in PCM opgenomen en verspreid. Denk aan de Red Book-standaard die 16 bit / 44,1 kHz voorschrijft.

Geen standaard

Voor het ‘puur’ transporteren van DSD-materiaal over usb – bitstreamen – is helaas nooit een echte standaard ontwikkeld. Het Pulse Desity Modulatie-signaal dat voor DSD gebruikt is, kunt u dus niet zomaar via usb naar een dac sturen.

Nu zou het mogelijk zijn om de raw data transfer te gebruiken voor DSD. Echter is dat nooit echt gebeurt. Jammer, want zo zouden audiospelers en dacs een gemakkelijk onderscheid kunnen houden tussen een PCM-stroom en een raw data stroom die we inzetten voor DSD.

Maar dat is dus niet gebeurt. En vandaag de dag gaat die er waarschijnlijk ook niet meer komen, want er zijn al talloze fabrikanten in de markt gesprongen. Om maar over het aantal modellen te zwijgen. Daarbij komt dat Apple heeft besloten vanaf Mac OS 10.7 alleen nog PCM te ondersteunen in de usb-driver. Kortom: raw data is uitgesloten bij Mac.

Drivers

Bij Windows ligt het iets anders. Windows ondersteunt zowel pcm als raw-data. Maar het biedt niet standaard usb class 2. Iets wat nodig is voor een hogere doorvoersnelheid. Bandbreedte die nodig is voor high-res. En dus ook voor DSD. Windows laat het echter wel geheel open om drivers te installeren. En dat biedt perspectieven voor het native doorsturen van DSD!

En daar springen partijen dan ook (deels) op in. Onder meer Steinberg heeft – al een tijd terug – een ASIO driver ontwikkeld voor Windows. Een driver die het toelaat om high-res én DSD af te spelen.

We kunnen ASIO echter niet écht een driver noemen, want het stuurt niet de hardware zelf aan. Het staat meer tussen de player en de hardware in. Een soort laagje dat alles in goede banen leidt dus. Mede vanwege de mogelijkheden die ASIO ontsluit – en de betere weergavekwaliteit die het biedt – gebruiken vele audioliefhebbers de drivers. Inmiddels heeft Windows zelf ook wasapi geïntroduceerd: de Windows Audio Session API. Deze ‘application programming interface‘ doet soortgelijke dingen.

Het is dus nog steeds aan de fabrikanten van converters om een hardwaredriver te ontwikkelen voor Windows. Zonder deze driver zal de dac – of beter gezegd de usb-receiver – niet werken, of in een lagere ‘modus’ werken: usb class-1. Deze driver zorgt er niet alleen voor dat Windows de usb-receiver herkent en in class-2 kan werken. Het zorgt er ook voor dat Windows – of de mediasoftware – weet welke streams de dac ondersteunt. Kortom: we komen weer terug bij standaarden. En het feit dat er geen échte DSD-standaard is voor vervoer over usb.

DoP!

Gelukkig is er een oplossing: DoP. DSD over PCM. Een methode om de 1-bit stroom te ‘verpakken’ in een PCM-signaal. Zo past de DSD-stream toch nog in de PCM-standaard van USB en kan de ontvangende kant DSD afspelen. Uiteraard moet de converter dit wel begrijpen en ondersteunen.

Het voordeel van DoP is dat fabrikanten en software-ontwikkelaars weten waar ze aan toe zijn. We kunnen DoP dus zien als een standaard, of slimme work-around – om DSD te transporteren. Zo weten dac-fabrikanten waar ze aan toe zijn. Net als software-ontwikkelaars. Want laten we die niet uit het oog verliezen! Ook zij moeten deze technologieën ondersteunen en verwerken in de software.

Inpakken

Laten we even kijken hoe dat versturen van DSD via PCM in zijn werk gaat. Daarvoor moeten we even de cijfers induiken. DSD is een 1-bit stroom met een samplingrate van 2,8224 MHz. Een ‘double DSD’-stroom werkt met een samplingrate van 5,6448 MHz. Als gaan omrekenen komt een normaal DSD-signaal technisch overeen met 16 bit / 176,4 KHz PCM: 16 bits maal 176400 is 2.822.400.

Het is echter niet mogelijk om DSD zomaar te converteren naar een 16 bits signaal met een bemonsteringsfrequentie van 176.400 Hz. Het is namelijk nodig om op zijn minst twee extra bits toe te voegen die aangeven of het gaat om een PCM-stroom of een DSD-stroom. Een 18-bits PCM-stroom bestaat echter niet. De volgende stap is 24 bits. Kortom: DoP werkt me een 24 bits woordgrootte en 176,4 kHz samplingrate. In ieder geval bij 2,8 MHz.

Bij de ontwikkeling van DoP – waarbij onder meer Andreas Koch, Ed Meitner (EMM Labs) en Jonathan Tinn (Playback Designs) betrokken zijn – zijn de acht extra bits gebruikt voor onder meer het aangeven van de soort stroom – PCM of DSD – het het onderdrukken van een mogelijke (harde) klik als een dac het signaal even verkeert leest.

De rest van de 24 bits – 16 dus – zijn gebruikt voor DSD data. De dac zal elk frame – 1 bit dus – toekennen aan het juiste tijdslot en het juiste kanaal.

Dubbel?

In principe verdubbelt de samplingrate bij 5,6 MHz. Als een interface dit niet ondersteunt – denk aan AES of een coaxiale input – is er een alternatief. Deze methode stuurt nog steeds 24 bits met een samplingrate van 176,4 kHz, maar hakt een kanaal op in twee delen: dus er is nog steeds sprake van links en rechts, maar een kanaal bestaat uit twee pakketten. Een marker in de eerste 8-bits geeft aan waar het pakket thuishoort.

Software

Er zijn inmiddels heel wat pakketten die DoP ondersteunen. Denk aan JRiver (voor Windows en Mac), Foobar (Windows en met de juiste plugins), Amarra (Mac) of bijvoorbeeld Pure (Mac). Opvallend is dat er eigenlijk geen standaard mediaplayers zijn die DoP ondersteunen. Ook wel begrijpelijk, want feit is: DSD / DoP is niche.

Conclusie

DSD streaming werkt bij usb-dacs via het DoP-protocol: DSD over PCM. Deze manier van versturen is in het leven geroepen om een soort standaard te ontwikkelen voor het versturen van DSD naar een usb-dac. Mac ondersteunt geen raw-data via usb meer vanaf OS 10.7 en Windows heeft altijd drivers nodig. Met DoP is een transparante standaard in de markt gezet waar software-ontwikkelaars en dac-fabrikanten mee kunnen werken.

Wie dit interessante kost vindt, raden we van harte het boek over streaming van Hans Beekhuyzen aan.

Gerelateerde artikelen

JPLAY app – streaming app voor iOS en iPadOS

Review Cambridge Audio MXN10 streaming bridge

Grimm Audio MU2 - Een Major DAC herontwerp