Antipodes Mark Jenkins

Antipodes Audio begann 2009 mit Forschungen zum Design von Musikservern. Wir stellten fest, dass einfache Schaltkreise, hochwertige Komponenten und ein Fokus auf die Reduzierung von Rauschen im digitalen Audiosignal die besten Ergebnisse lieferten. Nach 25 Jahren Arbeit in Unternehmen für digitale Audiotransmissionssysteme, bevor wir Antipodes Audio gründeten, hatten wir auch einige Tricks gelernt.

Wir starteten unsere ersten Antipodes-Musikserver 2011 und erkannten dann, dass nicht nur die Menge des Rauschens wichtig war, sondern auch die Frequenzen, bei denen das Rauschen auftrat. Um 2014 entwickelten wir fortgeschrittene Techniken, um über reine Rauschunterdrückung hinauszugehen und das Rauschen auch zu formen. Bei der Gestaltung von Motherboards wird eine wichtige Technik namens "Spread Spectrum" verwendet, die verwendet wird, um Rauschen zu reduzieren, indem Spitzenwerte über ein breiteres Frequenzband verteilt werden. Dies wird von allen Motherboard-Herstellern verwendet, um sicherzustellen, dass sie die RFI- und EMI-Emissionsvorgaben erfüllen. Wir stellten fest, dass wir diese Techniken nutzen konnten, um ein Motherboard vollständig abzustimmen und eine genaue Klangfarbe zu erreichen. Dies war unser Fokus bis Ende 2016.

Unser erster Schritt in diese Richtung war die Überprüfung aller Designentscheidungen, die wir in der Vergangenheit getroffen hatten, um Rauschen zu reduzieren, und das Entfernen der Entscheidungen, die die Bandbreite behinderten. Das Ergebnis war sehr interessant. Die Musik bekam Leben und Unmittelbarkeit. Bei jeder der Abstimmungsentscheidungen, die wir zuvor implementiert hatten, hatten wir diese Auswirkung nicht bemerkt. Erst als wir mehrere gleichzeitig entfernten, realisierten wir, was los war. Dies führte zum Antipodes CORE, EDGE und DX3. 

Unser zweiter Schritt in diese Richtung war die Überprüfung der Motherboard-Abstimmung, mit dem Verständnis, dass wir einen Kompromiss zwischen Rauschen und Bandbreite eingehen mussten, und das Entwerfen neuer linearer Netzteile mit größerer Bandbreite (oder in diesem Zusammenhang könnten Sie stattdessen das Wort "Geschwindigkeit" verwenden). Dies führte zu den Modellen Antipodes CX und EX, die für ihre Musikalität allgemein gelobt wurden.

Aber wir taten mehr als das. 2017 begannen wir mit Projekt OLADRA, das sich vollständig auf die Entwicklung von Musikserver-Technologie konzentrierte, um die Rauschunterdrückung und Bandbreitenerweiterung gemeinsam zu optimieren und zu entdecken, wie die Kompromisse zwischen diesen Zielen optimal gehandhabt werden können. Ein einfaches Beispiel: Wenn Sie Rauschen aus einem Signal filtern, begrenzen Sie die Bandbreite. Sie müssen daher von unten nach oben entwerfen, um die Erzeugung von Rauschen von Anfang an zu vermeiden, anstatt zu versuchen, es später herauszufiltern. Seit wir 2009 begonnen haben, haben wir nicht so viele Mittel für Forschung und Entwicklung aufgewendet.

Projekt OLADRA lieferte neue Erkenntnisse darüber, wie Rauschen, das vom Motherboard erzeugt wird, bewältigt werden kann, während die Bandbreite erhalten bleibt. Die Wissenschaft deutete auf die Möglichkeiten hin, aber es erforderte eine sorgfältige Entwicklung von Prototypen, das Durchbrennen der Prototypen und Abhören, wiederholt hintereinander, um zu den Schlussfolgerungen zu gelangen, die wir heute verwenden. Um es weiter zu erklären: Wir entwickeln keine Motherboards. Unternehmen wie Intel stellen Chipsets her und veröffentlichen Referenzentwürfe. Unternehmen wie ASUS entwickeln Leiterplattenlayouts für diese Chipsets und Referenzentwürfe und treffen viele Komponentenwahlmöglichkeiten für die Schaltung. Antipodes wählt Motherboards aus, die die Komponenten verwenden, die wir schön finden, und wir stimmen von dort aus ab und lehnen diejenigen ab, die unseren Erwartungen nicht entsprechen. Fast alle Chips auf einem Motherboard haben Parameter, die angepasst werden können und die Rauschspitzen, die der Chip erzeugt, verschieben oder verteilen können. Dies kann auch auf globaler Ebene verwendet werden, um Rauschknoten zwischen den Rauschspektren mehrerer Chips zu eliminieren. Es ist möglich, dies rein durch Messung des resultierenden Rauschens zu tun, aber die echte Herausforderung besteht darin, zuzuhören und ein gutes Urteilsvermögen darüber zu treffen, wie man die Soundqualität optimal gestaltet, während man aus einer großen Anzahl möglicher Permutationen wählt.

Die Anwendung dieser Technologien hat zu neuen Hardware-Bausteinen geführt, und dieser Abschnitt bietet Ihnen Einblicke in die verschiedenen Modelle sowie die Unterschiede zu früheren Modellen. Die wichtigsten Bausteine der aktuellen Modelle sind die folgenden neuen Hardware-Komponenten: V5.6H-Motherboard. Dies ist physisch dasselbe Board wie das V4H, das in der Antipodes CX verwendet wurde, aber die Audioleistung hat erheblich von der neuen ISM-Abstimmung profitiert. Das V5.6H wird in den K50 und K40 verwendet und ist der Hauptgrund, warum die K50 und K40 unsere am besten klingenden Modelle sind. In Bezug auf die Leistung kann dieses Board eine Musikdatei mit CD-Auflösung hochsampeln und mit Roon DSP unter Verwendung eines einzelnen CPU-Kerns zu DSD512 transkodieren. Es hat fünf weitere echte Kerne, um andere Funktionen gleichzeitig mit der Wiedergabe zu verarbeiten, was es äußerst vielseitig macht und dem Server Apps Platz gibt, um hervorragend zu laufen. V5.2H-Motherboard. Dies ist ein neues Board mit der neuen ISM-Abstimmung, das die gleiche Single-Core-Leistung wie das V5.6H-Board hat, aber mit weniger Kernen. Wenn die Wiedergabelösung einfach gehalten wird, bietet Ihnen dieses Board einen Teil der Leistung des V5.6H, kann aber das Spektrum der gleichzeitigen Aktivitäten nicht so leicht bewältigen und dies wird die Audioleistung in größerem oder geringerem Maße beeinflussen, je nachdem, was Sie von ihr verlangen. Das V5.2H-Board wird in der K30 und dem S40 verwendet.

V5X-Motherboard. Dies ist ein neues Board mit der neuen ISM-Abstimmung, das etwas leistungsstärker und besser klingt als das V4X-Board, das in der Antipodes EX verwendet wird. In Bezug auf die Leistung kann dieses Board CD-Musikdateien hochsampeln und mit Roon DSP zu DSD256 transkodieren, erfordert aber, dass Roon Parallelization aktiviert ist, um alle seine Kerne zu nutzen, um dies zu erreichen. Wie das V4X funktioniert das V5X gut mit Server-Apps, brilliert aber mit Player-Apps wie Roon Ready, Squeezelite, MPD und HQPlayer NAA. R1i Reclocker-Karte. Dies ist eine neue Reclocker-Platine, die die Eingangsleistungselektronik vollständig von der Reclocker- und Ausgangsleistungselektronik isoliert. Dies bedeutet eine sehr erhebliche Verbesserung der Klangqualität gegenüber der Antipodes P2. Das R1i-Board wird in der K50 und S20 verwendet. HSL80-Netzteil. Das HSL-Stromversorgungsschema, das in der HSL80 und HSL50 verwendet wird, ist für einen großen Teil der Klangqualitätsverbesserungen gegenüber den vorherigen CX und EX verantwortlich. Das HSL80 ist stark überausgelegt und wird in der K50, die drei HSL80 verwendet, sowie in der K40 und K30, die jeweils ein einzelnes HSL80 verwenden, eingesetzt. HSL50-Netzteil. Dieses Netzteil hat das gleiche Design wie das HSL80, ist aber nicht so überausgelegt. Das HSL50 hat ausreichend Headroom für die Verwendung in der S-Serie. Das HSL50 wird nur in der S60 verwendet.

Server-App als Player-App ausführen und können sowohl nur als Server-App als auch nur als Player-App verwendet werden. Der K40 ist für die ausschließliche Ausführung der Server-App ausgelegt. S30. Der S30 verwendet das V5X-Board, bietet USB- und Analogausgänge und wird von einem Standard-SMPS-Netzteilblock betrieben. Das Vorhandensein von Analogausgängen bedeutet nicht, dass ein audiophiler DAC enthalten ist. Die Analogausgänge werden zur Bequemlichkeit bereitgestellt und ermöglichen einen niedrigen Einstiegspunkt für einen Benutzer, der keinen audiophilen DAC hat. Die Klangqualität nimmt erheblich zu, wenn ein hochwertiger USB-DAC hinzugefügt wird. Der S30 kann verwendet werden, um Server Apps und/oder Player Apps auszuführen, aber die Hardware ist für die Player-App-Funktion optimiert. S40. Der S40 verwendet das V5.2H-Board, bietet Direct Streaming über Ethernet und USB-Ausgänge und wird von einem Standard-SMPS-Netzteilblock betrieben. Der S40 kann verwendet werden, um Server Apps und/oder Player Apps auszuführen, aber die Hardware ist für die Server-App-Funktion optimiert. S20. Der S20 nutzt das R1i Reclocker Board und bietet S/PDIF-, AES3- und I2S-Ausgänge und wird von einem Standard-SMPS-Netzteilblock betrieben. Der S20 erhält seine Eingabe über USB. Der S20 kann verwendet werden, um die Klangqualität eines S30, S40 oder K30 zu verbessern. S60. Der S60 verwendet das HSL50-Netzteil und kann verwendet werden, um die Klangqualität von S20, S30 und S40 drastisch zu verbessern. Ein einzelner S60 kann zwei der S20, S30 und S40 mit Strom versorgen. Die ultimative Lösung aus der S-Serie ist ein S60, das einen S40 mit laufenden Server-Apps antreibt; der S40 speist den S30 über Direct Stream Ethernet und führt die Player Apps aus; der S30 speist den S20 über USB; und der S20 und S30 werden von einem zweiten S60 angetrieben. K30 Der K30 kombiniert das V5.2H-Board, auf dem die Server-Apps laufen, mit dem V5X-Board, auf dem die Player-Apps laufen, beide angetrieben von einem einzelnen HSL80-Netzteil und USB-Audioausgang. Es ähnelt der Kombination von S40, S30 und S60 in einem Gehäuse, aber mit überlegener Verschaltung und angetrieben vom größeren HSL80-Netzteil.

K40. Der K40 verwendet das V5.6H-Board, angetrieben von einem einzelnen HSL80-Netzteil, um das ultimative Gerät für die Ausführung von Server Apps zu bieten. Der einzige Ausgang ist Direct Stream Ethernet, das ein unglaublich sauberes Signal direkt zum Ethernet-Eingang jedes DAC senden kann. K50. Der K50 verwendet das V5.6H-Board für die Ausführung von Server Apps, das V5X-Board für die Ausführung von Player Apps und das R1i Reclocker-Board. Jede der drei Karten wird von einem dedizierten HSL80-Netzteil angetrieben. Ausgänge sind Direct Stream Ethernet, USB, S/PDIF, AES3 und I2S. K10. Der K10 ist ein hochpräziser Ripper in einem Gehäuse, das aus zwei Teilen einer Volllegierung gefräst ist und an jeden Antipodes-Musikserver angebracht werden kann und zum automatischen Rippen Ihrer CDs verwendet werden kann. Er verbindet sich über ein Dual-USB-Kabel mit Ihrem Antipodes-Musikserver. Signalverarbeitung Um das Ausgangssignal der Player-App zu optimieren, kann jeweils nur eine Player-App verwendet werden und nur eine Signalpipeline kann gleichzeitig verwendet werden. Daher wählt der Benutzer eine Player-App wie Roon Ready, Squeezelite, MPD oder HQPlayer NAA aus. Ebenso wählt der Benutzer einen der Analogausgänge, einen einzelnen USB-Ausgang oder die neu getakteten digitalen Ausgänge aus. Eine solche Einschränkung ist für Server Apps nicht erforderlich. Alle installierten Server Apps können gleichzeitig zum Streaming über das Netzwerk verwendet werden, wie Roon Server, Squeeze Server, DLNA/UPnP, SONOS Server, Plex Server usw. Allgemeiner Designfokus Die "schrecklichen Zwillinge" von Rauschen und Bandbreite wurden oben erwähnt, und wir haben versucht, unten zu erklären, warum diese beim Design eines Musikservers wichtig sind. Dabei haben wir viele Details weggelassen, die in der digitalen Audioverarbeitung wichtig sind, aber nicht erforderlich sind, um den Punkt zu vermitteln, in der Hoffnung, dies für so viele Leser wie möglich verständlich zu machen. Dies ist nicht als technisches Whitepaper oder akademisches Dokument gedacht, daher entschuldigen Sie bitte die vorgenommenen Vereinfachungen. Das Folgende behandelt nicht nur die Auswirkungen von Rauschen und Bandbreite, sondern macht auch deutlich, dass Sie nicht davon ausgehen sollten, dass Dateien mit höherer Auflösung (Bitrate) zwangsläufig besser klingen werden. Aus Sicht der Klangqualität ist das Ziel eines Musikservers sehr einfach: Eine perfekte Rechteckwellendarstellung der Musikdatei an den DAC zu senden. Leider wird die Schwierigkeit, dieses Ziel zu erreichen, von vielen unterschätzt und kann in der Praxis nie perfekt erreicht werden. Das Konzept von Jitter verleitet Menschen zu der Annahme, dass alles, was Sie bei einem digitalen Signal benötigen, die richtigen Bits sind (was relativ trivial zu senden ist) mit großartigem Timing (niedriges Jitter), und daher alles, was Sie benötigen, eine großartige Uhr ist. Diese vereinfachte Ansicht ist sehr irreführend. Mindestens drei Dinge sind wichtig: die Uhr, Rauschen und Bandbreite. Der Unterschied zwischen einer großartigen Uhr und einer durchschnittlichen kann gelöscht werden, wenn Rauschen und Bandbreite problematisch sind. Die Verwendung einer großartigen Uhr ist gutes Marketing, ist aber nicht immer sehr relevant bei allgemeinen Designüberlegungen. Dieser Artikel beschreibt so einfach wie möglich, wie Rauschen und Bandbreitenbegrenzungen Jitter verursachen, unabhängig von der verwendeten Uhr.

Rauschen In dem Bild einer perfekten Rechteckwelle unten ist die horizontale Achse Zeit und die vertikale Achse Spannung. Wir nehmen an, dass die Uhr perfekt ist - das heißt. die vertikalen Signalleitungen treten in perfekt verteilten Intervallen auf (der Bitrate). Wenn das Signal eine binäre 0 darstellt, liegt es bei 0 V. Wenn das Signal eine binäre 1 darstellt, liegt es bei 1 V. Und wir nehmen an, dass der Empfänger dieses Signals entscheidet, dass ein Übergang von 0 zu 1 stattgefunden hat, wenn das Signal die 0,5-V-Ebene ansteigt, und dass eine 1 zu 0 übergegangen ist, wenn das Signal die 0,5-V-Ebene abfällt. Das untenstehende Bild zeigt genau das unerreichbare Ziel aller Musikserver-Hersteller, und es ist wirklich so einfach wie dieses Bild. Stellen Sie sich nun vor, dass dem Signal Rauschen hinzugefügt wird. Wenn die Rauschfrequenz unter der Bitrate liegt, schwebt diese perfekte Rechteckwelle über einer längeren und glattereren Welle. Der interessante Punkt, den man beachten sollte, ist, dass das Timing zwischen den Datenübergängen (wo diese vertikalen Linien durch 0,5 V gehen) unverändert bleibt. Also kein Problem. Wenn die Rauschfrequenz über der Bitrate liegt, werden die horizontalen Linien unschärfer. Und wenn wir niederfrequentes Rauschen mit hochfrequentem Rauschen kombinieren, werden die Effekte kombiniert. Auch hier ist der interessante Punkt, den man beachten sollte, dass das Timing zwischen den Datenübergängen (wo diese vertikalen Linien durch 0,5 V gehen) unverändert bleibt, vorausgesetzt, das Rauschen ist nicht extrem hoch. Also nochmal, kein Problem. Rauschen an sich (solange die verursachten Abweichungen wesentlich unter 0,5 V liegen) ist kein Problem. Der Grund, warum es kein Problem ist, sind diese vertikalen Linien, weil Rauschen den Abstand zwischen ihnen nicht verändert. Bandbreite Stellen Sie sich nun vor, dass es kein Rauschen gibt. Kein Rauschen ist unmöglich, aber etwas anderes, das unmöglich ist, ist die vertikale Linie auf der Rechteckwelle, da dies eine unendliche Bandbreite erfordert. Die vertikalen Linien deuten darauf hin, dass das Signal ungefähr zur gleichen Zeit 0 V und 1 V erreichen kann. Welche Werkzeuge wir auch haben, um ein Signal zu senden, die Anforderungen von Signalen mit hoher Bitrate gehen weit über das hinaus, was die verfügbaren Werkzeuge leisten können. Denken Sie darüber nach, wie analoge Kabel Ton bis etwa 20 kHz verursachen können, und denken Sie dann an den viel größeren Frequenzbereich, der für ein digitales Kabel erforderlich ist (und optische Kabel haben einfach einen anderen Satz von Problemen, hauptsächlich im Zusammenhang mit Reflektionen). Je höher die Bitrate, desto schwieriger wird es. Wenn wir die begrenzte Bandbreite berücksichtigen, finden Übergänge nicht sofort statt, sondern das Signal verläuft eine Rampe bei Übergängen von 0 V zu 1 V und eine Rampe herunter bei Übergängen von 1 V zu 0 V. Um dies zu veranschaulichen: Wenn die Bandbreite gleich der Bitrate wäre, wäre das Signal eine Sinuswelle. Damit das Signal angemessen quadratisch wird, müssen Sie verschiedene Harmonische der Bitrate (z. B. 7 oder mehr) über der Bitrate hinzufügen, und das ist viel Bandbreite - sogar mehr für Signale mit höherer Bitrate. Das folgende Bild zeigt, wie eine Sinuswelle beginnt zu quadrieren, wenn Sie eine Harmonische hinzufügen. Interessanterweise liegen die Übergänge durch 0,5 V in beiden Beispielen mit begrenzter Bandbreite immer noch perfekt auseinander - sogar bei der Sinuswelle. Also immer noch kein Problem. Wie bereits erwähnt, erfordert ein Signal mit höherer Bitrate (für diejenigen, die denken, dass Dateien mit höherer Bitrate immer besser klingen sollten) noch mehr Bandbreite, um die Welle zu konditionieren, und daher wird in einem System mit endlicher Bandbreitenbegrenzung ein Signal mit niedrigerer Bitrate genauer dargestellt als ein Signal mit höherer Bitrate. Stoff zum Nachdenken? Darüber hinaus: Wenn Sie einen Musikserver dazu auffordern, schneller zu arbeiten, wird er mit weniger Genauigkeit arbeiten, und dies ist ein wichtiger Kompromiss, auf den Sie achten sollten, wenn Sie annehmen, dass höhere Bitraten besser sein müssen, nur weil die Zahlen größer sind.

Rauschen und Bandbreite Warum habe ich also gesagt, dass Rauschen und Bandbreite wichtig sind? Der aufmerksame Leser wird sich realisieren, dass wir mit den obigen Beispielen nur zu dem Schluss kommen können, dass es kein Problem gibt, wenn wir null Rauschen oder unendliche Bandbreite erreichen könnten. Aber jedes dieser Ziele ist unerreichbar und das Problem wird klar, wenn es sowohl Rauschen als auch begrenzte Bandbreite gibt. Im untenstehenden Bild habe ich eine niederfrequente Rauschkomponente zu einem bandbreitenbegrenzten digitalen Audiosignal hinzugefügt. Ich hoffe, Sie können jetzt sehen, dass die 0,5-V-Punkte durch Hinzufügen der niederfrequenten Rausch-komponente, die das Signal zwischen Bits auf- und abbewegt, nach rechts oder links verschoben werden. Durch Verschieben der Rampen auf und ab werden die 0,5-V-Punkte nach links oder rechts verschoben. Je größer die Amplitude des Rauschens und je größer die Bandbreitenbegrenzung, desto größer ist der Effekt auf das Timing (Jitter). Im untenstehenden Bild habe ich hochfrequentes Rauschen zu einem bandbreitenbegrenzten Signal hinzugefügt. Ich hoffe, Sie können sehen, dass der Übergangszeitpunkt auf genau 0,5 V jetzt schwer für einen digitalen Empfänger zu unterscheiden ist. Wenn das Signal beim Übergang vertikal ist, hat Rauschen keinen Einfluss. Aber sobald der Übergang nicht vertikal ist, ändert Rauschen den Übergangspunkt. Schlussfolgerungen Dies ist also der Punkt. Die Kombination von begrenzter Bandbreite und Rauschen führt unweigerlich zu Jitter (Variation beim Timing der Datenübergänge), unabhängig davon, wie groß die Uhr ist. Was wir heutzutage oft sehen, sind Musikserver, die mit sehr einfachen Computerkomponenten entworfen werden, die viel Rauschen erzeugen, wobei Filter hinzugefügt wurden, um dieses Rauschen zu reduzieren. Und wir sehen, dass Musikserver an den falschen Stellen von langsamen linearen Netzteilen mit Strom versorgt werden. Es scheint jedoch sehr wenig Verständnis dafür zu bestehen, dass Filter die Bandbreite verringern, was bedeutet, dass die Verringerung von Rauschen das Timing nicht verbessert, und dass sehr schnelle Stromversorgungen an bestimmten Stellen im Stromkreis unerlässlich sind. Das Ziel des OLADRA-Projekts von Antipodes ist es, Musikserver von Grund auf so zu gestalten, dass sie sowohl wenig Rauschen als auch hohe Bandbreite haben. Da null Rauschen und unendliche Bandbreite unerreichbar sind, ist es auch notwendig, die besten Kompromisse zwischen Rauschen und Bandbreite in verschiedenen Teilen des Stromkreises zu finden, was mehr zur Kunst des objektiven Hörens als zur Wissenschaft neigt. Damit meine ich, dass viele Kompromisse, die im OLADRA-Projekt getroffen wurden, durch Anhören statt durch Theorie oder elektronische Messungen informiert wurden. Dies führt in unseren Ohren zu Musik, die nicht nur erheblich transparenter ist, sondern die definitiv musikalisch ausdrucksvoller ist, als ob mehr von dem durchkommt, was in der Musik wichtig ist.

Ohm-Audio BV 2021-09

Quelle: Mono & Stereo