Antipodes Mark Jenkins

Antipodes Audio begon in 2009 met onderzoek naar het ontwerp van muziekservers. We ontdekten dat eenvoudige circuits, onderdelen van hoge kwaliteit en een focus op het verminderen van ruis binnen het digitale audiosignaal de beste resultaten opleverden. Na 25 jaar te hebben gewerkt in bedrijven voor digitale audiotransmissiesystemen voordat we Antipodes Audio oprichtten, hadden we ook enkele trucjes geleerd.

We lanceerden onze eerste Antipodes-muziekservers in 2011 en toen beseften we dat het niet alleen de hoeveelheid ruis was die ertoe deed, maar ook de frequenties waarop de ruis piekte. Rond 2014 hebben we geavanceerde technieken ontwikkeld om verder te gaan dan alleen ruisonderdrukking, maar ook om die ruis vorm te geven. Bij het ontwerpen van moederborden wordt een belangrijke techniek gebruikt die 'spread spectrum' wordt genoemd, deze wordt gebruikt om ruis te verminderen door de pieken over een breder frequentieband te spreiden. Dit wordt door alle moederbord fabrikanten gebruikt om ervoor te zorgen dat ze voldoen aan de RFI- en EMI-emissievoorschriften. We ontdekten dat we deze technieken konden gebruiken om een moederbord volledig af te stemmen om een nauwkeurig timbre te bereiken, en dit was onze focus tot eind 2016.

Onze eerste stap in deze richting was het onderzoeken van alle ontwerpbeslissingen die we hadden genomen in het verleden om ruis te verminderen en de beslissingen te verwijderen die de bandbreedte belemmerden. Het resultaat was erg interessant. De muziek kreeg leven en directheid. Bij elk van de afstemmingsbeslissingen die we eerder hadden geïmplementeerd, hadden we deze impact niet opgemerkt. Pas toen we er meerdere tegelijk verwijderden, realiseerden we ons wat er aan de hand was. Dit leidde tot de Antipodes CORE, EDGE en de DX3. 

Onze tweede stap in deze richting was om de afstemming van het moederbord opnieuw te bekijken, ons realiserend dat we een afweging moesten maken tussen ruis en bandbreedte; en om nieuwe lineaire voedingen te ontwerpen met een grotere bandbreedte (of in deze context zou je in plaats daarvan het woord 'snelheid' kunnen gebruiken). Dit resulteerde in de Antipodes CX en EX, modellen die alom geprezen werden vanwege hun muzikaliteit.

Maar we deden meer dan dat. In 2017 zijn we begonnen met Project OLADRA, dat zich volledig richtte op het ontwerpen van muziekservertechnologie om gezamenlijk de ruisonderdrukking en bandbreedte-uitbreiding te optimaliseren, en te ontdekken hoe de afwegingen tussen deze doelstellingen optimaal kunnen worden beheerd. Een simpel voorbeeld : als je ruis uit een signaal filtert, beperk je de bandbreedte. Je moet dus van onder naar boven ontwerpen om het genereren van ruis in de eerste plaats te voorkomen, en niet proberen om het er later uit te filteren. Sinds we in 2009 zijn begonnen, hebben we niet zoveel middelen besteed aan onderzoek en ontwikkeling.

Project OLADRA leverde nieuwe inzichten op in hoe ruis dat gegenereerd wordt door het moederbord kan worden aangepakt, terwijl de bandbreedte wordt behouden. De wetenschap suggereerde de mogelijkheden, maar het vereiste een nauwgezette ontwikkeling van prototypes, het inbranden van de prototypes en luisteren, dit keer op keer herhalen, om tot de conclusies te komen die we vandaag gebruiken. Om het even verder uit te leggen, wij ontwikkelen geen moederborden. Bedrijven als Intel maken chipsets en publiceren referentieontwerpen. Bedrijven zoals ASUS ontwikkelen printplaat lay-outs voor die chipsets en referentieontwerpen, en maken veel componentkeuzes voor het circuit. Antipodes selecteert moederborden die de componenten gebruiken die we mooi vinden en we stemmen van daaruit af, en verwerpen degenen die niet aan onze verwachtingen voldoen. Bijna alle chips op een moederbord hebben parameters die kunnen worden aangepast, die de door de chip gegenereerde ruis pieken kunnen verplaatsen of verspreiden. Dit kan ook op globaal niveau worden gebruikt om ruisknooppunten tussen de ruisspectra van meerdere chips te elimineren. Het is mogelijk om dit puur te doen door de resulterende ruis te meten, maar de echte uitdaging is om te luisteren en een goed oordeel te vellen over hoe je de geluidskwaliteit zo optimaal mogelijk maakt terwijl je kiest uit een groot aantal mogelijke permutaties.

Het toepassen van deze technologieën heeft geresulteerd in nieuwe hardware bouwstenen, en deze sectie geeft u een aantal inzichten over de verschillende modellen, evenals de verschillen met eerdere modellen. De belangrijkste bouwstenen van de huidige modellen zijn de volgende nieuwe hardwarecomponenten: V5.6H-moederbord. Dit is fysiek hetzelfde bord als de V4H die werd gebruikt in de Antipodes CX, maar de audioprestaties hebben aanzienlijk geprofiteerd van nieuwe ISM-afstemming. De V5.6H wordt gebruikt in de K50 en K40 en is de belangrijkste reden waarom de K50 en K40 onze best klinkende modellen zijn. In termen van vermogen kan dit bord een muziekbestand met cd resolutie upsamplen en transcoderen naar DSD512 met behulp van Roon DSP, met behulp van een enkele cpu-kern. Het heeft nog eens 5 echte kernen om andere functies tegelijk met afspelen te verwerken, waardoor het zeer veelzijdig is en het de hoofdruimte geeft om de Server Apps uitstekend te laten draaien. V5.2H-moederbord. Dit is een nieuw bord met de nieuwe ISM-afstemming die dezelfde single core-prestaties heeft als het V5.6H-bord, maar met minder kernen. Als de afspeeloplossing eenvoudig wordt gehouden, biedt dit bord je een deel van de prestaties van de V5.6H, maar het kan het scala aan gelijktijdige activiteiten niet zo gemakkelijk aan en dit zal de audioprestaties in meer of mindere mate beïnvloeden, afhankelijk van wat je vraag het te doen. Het V5.2H-bord wordt gebruikt in de K30 en de S40.

V5X-moederbord. Dit is een nieuw bord met de nieuwe ISM-afstemming die iets krachtiger en beter klinkt dan het V4X-bord dat in de Antipodes EX wordt gebruikt. In termen van vermogen kan dit bord cd-muziekbestanden upsamplen en transcoderen naar DSD256 met behulp van Roon DSP, maar het vereist dat Roon Parallelization is ingeschakeld om al zijn kernen te gebruiken om dat te bereiken. Net als de V4X presteert de V5X goed met server-apps, maar blinkt uit met speler-apps zoals Roon Ready, Squeezelite, MPD en HQPlayer NAA. R1i Reclocker-kaart. Dit is een nieuw reclocker-bord dat de ingangselektronica volledig isoleert van de reclocker- en uitgangselektronica. Dit betekent een zeer aanzienlijke verbetering van de geluidskwaliteit ten opzichte van de Antipodes P2. Het R1i-bord wordt gebruikt in de K50 en S20. HSL80-voeding. Het HSL-voedingsschema dat in de HSL80 en de HSL50 wordt gebruikt, is verantwoordelijk voor een groot deel van de geluidskwaliteitsverbeteringen ten opzichte van de CX en EX die eraan voorafgingen. De HSL80 is sterk over-gespecificeerd en wordt gebruikt in de K50, die drie HSL80 gebruikt, en in de K40 en K30 die elk een enkele HSL80 gebruiken. HSL50-voeding. Deze voeding heeft hetzelfde ontwerp als de HSL80, maar is niet zo overgespecificeerd. De HSL50 zal voldoende hoofdruimte blijken te hebben voor gebruik in de S-serie. De HSL50 wordt alleen gebruikt in de S60.

Server-app als de Player-app uitvoeren en kunnen worden gebruikt als alleen de Server-app of alleen de Player-app. De K40 is ontworpen om alleen de server-app uit te voeren. S30. De S30 maakt gebruik van het V5X-bord, biedt USB- en analoge uitgangen en wordt gevoed door een standaard smps-voedingsblok. Het bestaan ​​van de analoge uitgangen betekent niet dat er een audiofiele DAC wordt meegeleverd. De analoge uitgangen worden voor het gemak geleverd, waardoor een laag instappunt mogelijk is voor een gebruiker die geen audiofiele DAC heeft. De geluidskwaliteit neemt aanzienlijk toe wanneer een hoogwaardige USB DAC wordt toegevoegd. De S30 kan worden gebruikt om Server Apps en/of Player Apps uit te voeren, maar de hardware is geoptimaliseerd voor de Player App-functie. S40. De S40 maakt gebruik van het V5.2H-bord, biedt Direct Streaming via Ethernet en USB-uitgangen, en wordt aangedreven door een standaard smps-voedingsblok. De S40 kan worden gebruikt om Server Apps en/of Player Apps uit te voeren, maar de hardware is geoptimaliseerd voor de Server App-functie. S20. De S20 maakt gebruik van het R1i Reclocker Board, dat S/PDIF-, AES3- en I2S-uitgangen biedt, en wordt gevoed door een standaard smps-voedingsblok. De S20 krijgt zijn invoer via USB. De S20 kan worden gebruikt om de geluidskwaliteit van een S30, S40 of K30 te upgraden. S60. De S60 maakt gebruik van de HSL50-voeding, die kan worden gebruikt om de geluidskwaliteit van de S20, S30 en S40 drastisch te verbeteren. Een enkele S60 kan twee van de S20, S30 en S40 van stroom voorzien. De ultieme oplossing uit de S-serie is een S60 die een S40 aandrijft waarop de server-apps draaien; de S40 voedt de S30 via Direct Stream Ethernet en voert de Player Apps uit; de S30 voedt de S20 via USB; en de S20 en S30 worden aangedreven door een tweede S60. K30 De K30 combineert het V5.2H-bord waarop de server-apps draaien met het V5X-bord waarop de speler-apps draaien, beide aangedreven door een enkele HSL80-voeding en USB-audio-uitgang. Het is vergelijkbaar met het combineren van de S40, S30 en S60 in één behuizing, maar met superieure onderlinge verbinding en aangedreven door de grotere HSL80-voeding.

K40. De K40 maakt gebruik van het V5.6H-bord, aangedreven door een enkele HSL80-voeding, om het ultieme apparaat te bieden voor het uitvoeren van Server Apps. De enige uitgang is Direct Stream Ethernet, dat een ongelooflijk schoon signaal rechtstreeks naar de Ethernet-ingang op elke DAC kan sturen. K50. De K50 gebruikt het V5.6H-bord om Server Apps uit te voeren, het V5X-bord om Player Apps uit te voeren en het R1i Reclocker-bord. Elk van de drie kaarten wordt gevoed door een speciale HSL80-voeding. Uitgangen zijn Direct Stream Ethernet, USB, S/PDIF, AES3 en I2S. K10. De K10 is een zeer nauwkeurige ripper in een behuizing die is gesneden uit twee stukken solide legering, die kan worden bevestigd aan elke Antipodes-muziekserver en kan worden gebruikt om uw cd's automatisch te rippen. Het maakt verbinding met uw Antipodes-muziekserver via een dubbele USB-kabel. Signaalverwerking Om het uitgangssignaal van de Player-app te optimaliseren, kan er slechts één Player-app tegelijk worden gebruikt en kan er slechts één signaalpijplijn tegelijk worden gebruikt. Daarom selecteert de gebruiker een app voor één speler, zoals Roon Ready, Squeezelite, MPD of HQPlayer NAA. Op dezelfde manier selecteert de gebruiker een van de analoge uitgangen, een enkele USB-uitgang of de opnieuw geklokte digitale uitgangen. Een dergelijke beperking is niet nodig voor Server Apps. Alle geïnstalleerde Server Apps kunnen tegelijkertijd worden gebruikt voor streaming over het netwerk, zoals Roon Server, Squeeze Server, DLNA/UPnP, SONOS Server, Plex Server etc. Algemene ontwerpfocus De 'vreselijke tweelingbroers' van ruis en bandbreedte zijn hierboven genoemd, en we hebben hieronder geprobeerd uit te leggen waarom deze belangrijk zijn bij het ontwerp van een muziekserver. Om dit te doen hebben we veel details weggelaten die belangrijk zijn in digitale audio, maar die niet nodig zijn om het punt te maken, in de hoop dat we dit voor zoveel mogelijk lezers begrijpelijk kunnen maken. Dit is niet bedoeld als een technisch witboek of academisch document, dus excuseer de gemaakte vereenvoudigingen. Wat volgt behandelt niet alleen de effecten van ruis en bandbreedte, maar maakt ook duidelijk dat je er niet van moet uitgaan dat bestanden met een hogere resolutie (bitsnelheid) noodzakelijkerwijs beter zullen klinken. Vanuit het oogpunt van geluidskwaliteit is het doel van een muziekserver heel eenvoudig: een perfecte blokgolfweergave van het muziekbestand naar de DAC verzenden. Helaas wordt de moeilijkheid om dit doel te bereiken door velen onderschat en kan het in de praktijk nooit perfect worden bereikt. Het concept van jitter misleidt mensen door te denken dat alles wat je nodig hebt in een digitaal signaal de juiste bits zijn (wat relatief triviaal is om te verzenden) met een geweldige timing (lage jitter), en dus alles wat je nodig hebt is een geweldige klok. Deze simplistische opvatting is zeer misleidend. Ten minste drie dingen zijn belangrijk: de klok, ruis en bandbreedte. Het verschil tussen een geweldige klok en een gewone kan worden gewist als ruis en bandbreedte problematisch zijn. Het gebruik van een geweldige klok is goede marketing, maar is niet altijd erg relevant in de algemene ontwerpoverwegingen. Dit artikel beschrijft zo eenvoudig mogelijk hoe ruis en bandbreedtebeperkingen jitter veroorzaken, ondanks de gebruikte klok.

Lawaai In het onderstaande beeld van een perfecte blokgolf is de horizontale as tijd en de verticale as spanning. We gaan ervan uit dat de klok perfect is - dat wil zeggen. de verticale signaallijnen komen voor op perfect gespreide intervallen (de bitsnelheid). Wanneer het signaal een binaire 0 vertegenwoordigt, is het op 0v. Wanneer het signaal een binaire 1 vertegenwoordigt, is het op 1v. En we nemen aan dat de ontvanger van dit signaal beslist dat de overgang tussen een 0 en een 1 heeft plaatsgevonden wanneer het signaal door het 0,5v-niveau stijgt, en dat een 1 is overgegaan naar een 0 wanneer het signaal door het 0,5v-niveau daalt . De afbeelding hieronder toont precies het onbereikbare doel van alle fabrikanten van muziekservers, en het is echt zo simpel als deze afbeelding. Stel je nu voor dat er ruis aan het signaal wordt toegevoegd. Als de frequentie van de ruis onder de bitrate ligt, zwemt deze perfecte blokgolf bovenop een langere en vloeiendere golf. Het interessante punt om op te merken is dat de timing tussen de gegevensovergangen (waar die verticale lijnen door 0,5v gaan) ongewijzigd is. Dus nog geen probleem. Als de frequentie van de ruis boven de bitrate ligt, worden de horizontale lijnen wazig. En als we de laagfrequente ruis combineren met de hoogfrequente ruis, wordt het effect gecombineerd. Nogmaals, het interessante punt om op te merken is dat de timing tussen de gegevensovergangen (waar die verticale lijnen door 0,5 V gaan) ongewijzigd is, op voorwaarde dat de ruis niet extreem hoog is. Dus nogmaals, geen probleem. Lawaai op zich (zolang de veroorzaakte afwijkingen materieel lager zijn dan 0,5v) is geen probleem. De reden dat het geen probleem is, zijn die verticale lijnen, omdat ruis de ruimte ertussen niet verandert. Bandbreedte Stel je nu voor dat er geen geluid is. Geen ruis is onmogelijk, maar iets anders dat onmogelijk is, is de verticale lijn op de blokgolf, omdat deze een oneindige bandbreedte vereist. De verticale lijnen geven aan dat het signaal op min of meer hetzelfde moment 0v en 1v kan bereiken. Welke tools we ook hebben om een ​​signaal te verzenden, de eisen van signalen met een hoge bitsnelheid gaan veel verder dan wat de beschikbare tools kunnen bieden. Bedenk hoe je analoge kabels kunnen knoeien met geluid tot ongeveer 20 kHz, en denk dan eens aan het enorm grotere frequentiebereik dat vereist is voor een digitale kabel (en optische kabels hebben gewoon een andere reeks problemen, voornamelijk gerelateerd aan reflecties). Hoe hoger de bitrate, hoe moeilijker het wordt. Wanneer we rekening houden met beperkte bandbreedte, in plaats van dat overgangen onmiddellijk plaatsvinden, gaat het signaal een helling op bij de overgang van 0v naar 1v, en een helling af bij de overgang van 1v naar 0v. Om dit te illustreren, als de bandbreedte hetzelfde was als de bitsnelheid, zou het signaal een sinusgolf zijn. Om het signaal redelijk te kwadrateren, moet je verschillende harmonischen van de bitsnelheid (zeg 7 of meer) boven de bitsnelheid toevoegen, en dat is veel bandbreedte - zelfs meer voor signalen met een hogere bitsnelheid. De volgende afbeelding is hoe een sinusgolf vierkant begint te worden wanneer je één harmonische toevoegt. Interessant is dat in beide voorbeelden van beperkte bandbreedte de overgangen door 0,5 V nog steeds perfect uit elkaar liggen - zelfs met de sinusgolf. Dus nog steeds geen probleem. Zoals eerder vermeld, vereist een signaal met een hogere bitsnelheid (voor degenen onder u die denken dat bestanden met een hoge bitsnelheid altijd beter moeten klinken) zelfs meer bandbreedte om de golf te regelen, en dus in een systeem met een eindige limiet voor bandbreedte, een lagere bitsnelheid signaal nauwkeuriger wordt weergegeven dan een signaal met een hoge bitsnelheid. Stof tot nadenken? Bovendien, als je iets in een muziekserver vraagt ​​om sneller te werken, zal het met minder precisie werken en dit is een belangrijke afweging om op te letten wanneer je aanneemt dat hogere bitsnelheden beter moeten zijn, alleen omdat de cijfers groter.

Ruis en bandbreedte Dus waarom zei ik dat ruis en bandbreedte belangrijk zijn? De oplettende lezer zal zich realiseren dat we met de bovenstaande voorbeelden alleen maar kunnen concluderen dat er geen probleem is als we nul ruis of oneindige bandbreedte kunnen bereiken. Maar elk van die doelen is onbereikbaar en het probleem wordt duidelijk wanneer er zowel ruis als beperkte bandbreedte is. In de onderstaande afbeelding heb ik een laagfrequente ruiscomponent toegevoegd aan een frequentiebeperkt digitaal audiosignaal. Ik hoop dat je nu kunt zien dat de 0,5v-punten naar rechts of links worden verschoven door de toevoeging van de laagfrequente ruis die het signaal tussen bits opheft of laat vallen. Door de hellingen omhoog of omlaag te verschuiven, worden de 0,5 V-punten naar links of rechts verschoven. Hoe groter de amplitude van de ruis en hoe groter de bandbreedtebeperking, hoe groter het effect op de timing (jitter). In de onderstaande afbeelding heb ik hoogfrequente ruis toegevoegd aan een frequentiebeperkt signaal. Ik hoop dat je kunt zien dat de overgangstijdstip op precies 0,5v nu moeilijk te onderscheiden is voor een digitale ontvanger. Als het signaal bij de overgang verticaal is, heeft ruis er geen invloed op. Maar zodra de overgang niet verticaal is, verandert ruis het overgangspunt. conclusies Dit is dus het punt. Het combineren van beperkte bandbreedte en ruis leidt onvermijdelijk tot jitter (variatie in datatransitietiming), ongeacht hoe groot de klok is. Wat we tegenwoordig vaak zien, zijn muziekservers die worden ontworpen met behulp van zeer eenvoudige computeronderdelen, die veel ruis produceren, met filters die zijn toegevoegd om die ruis te verminderen. En we zien dat muziekservers op de verkeerde plaatsen worden gevoed door langzame lineaire voedingen. Er lijkt echter heel weinig begrip te zijn dat filters de bandbreedte verminderen, wat betekent dat de vermindering van ruis de timing niet verbetert, en dat zeer snelle voedingen op bepaalde punten in het circuit essentieel zijn. Het doel van het OLADRA-project van Antipodes is om muziekservers van onderaf te ontwerpen om zowel weinig ruis als een hoge bandbreedte te hebben. Omdat nulruis en oneindige bandbreedte onbereikbaar zijn, is er ook behoefte aan het vinden van de beste afwegingen tussen ruis en bandbreedte in verschillende delen van het circuit, wat meer neigt naar de kunst van objectief luisteren dan naar wetenschap. Daarmee bedoel ik dat veel afwegingen die in het OLADRA-project zijn gemaakt, werden geïnformeerd door te luisteren in plaats van door theorie of elektronische metingen. Dit resulteert in onze oren in muziek die niet alleen beduidend transparanter is, maar die beslist muzikaal expressiever is, alsof er meer doorkomt van wat belangrijk is in de muziek.

Ohm-Audio BV 2021-09

Bron : Mono & Stereo