Antipodes Mark Jenkins

Antipodes Audio a commencé en 2009 en recherchant la conception de serveurs musicaux. Nous avons découvert que des circuits simples, des composants de haute qualité et une attention particulière à la réduction du bruit au sein du signal audio numérique donnaient les meilleurs résultats. Après 25 ans de travail dans des entreprises de systèmes de transmission audio numérique avant de créer Antipodes Audio, nous avions également appris quelques astuces.

Nous avons lancé nos premiers serveurs musicaux Antipodes en 2011 et nous avons réalisé que ce n'était pas seulement la quantité de bruit qui comptait, mais aussi les fréquences auxquelles le bruit culminait. Vers 2014, nous avons développé des techniques avancées pour aller au-delà de la simple réduction du bruit, mais aussi pour façonner ce bruit. Lors de la conception de cartes mères, une technique importante appelée « spectre étalé » est utilisée ; elle est utilisée pour réduire le bruit en étalant les pics sur une bande de fréquence plus large. Ceci est utilisé par tous les fabricants de cartes mères pour s'assurer qu'ils respectent les réglementations d'émission RFI et EMI. Nous avons découvert que nous pouvions utiliser ces techniques pour accorder complètement une carte mère pour obtenir un timbre précis, et cela a été notre focus jusqu'à fin 2016.

Notre première étape dans cette direction a été d'examiner toutes les décisions de conception que nous avions prises dans le passé pour réduire le bruit et d'éliminer les décisions qui entravaient la bande passante. Le résultat était très intéressant. La musique a pris vie et directivité. Pour chacune des décisions d'accordage que nous avions mises en œuvre auparavant, nous n'avions pas remarqué cet impact. Ce n'est que lorsque nous les avons supprimées simultanément que nous nous sommes rendus compte de ce qui se passait. Cela a conduit à l'Antipodes CORE, EDGE et à la DX3. 

Notre deuxième étape dans cette direction a été de réexaminer l'accordage de la carte mère, en réalisant que nous devions faire un compromis entre le bruit et la bande passante ; et de concevoir de nouvelles alimentations linéaires avec une plus grande bande passante (ou dans ce contexte, vous pourriez utiliser le mot « vitesse » à la place). Cela a résulté en Antipodes CX et EX, des modèles qui ont été salués pour leur musicalité.

Mais nous avons fait plus que cela. En 2017, nous avons commencé le projet OLADRA, qui s'est entièrement concentré sur la conception de la technologie du serveur musical pour optimiser conjointement la réduction du bruit et l'expansion de la bande passante, et découvrir comment les compromis entre ces objectifs peuvent être optimalement gérés. Un exemple simple : si vous filtrez le bruit d'un signal, vous limitez la bande passante. Vous devez donc concevoir de bas en haut pour prévenir la génération de bruit en premier lieu, et ne pas essayer de le filtrer plus tard. Depuis notre début en 2009, nous n'avons pas investi autant de ressources en recherche et développement.

Le projet OLADRA a fourni de nouvelles perspectives sur la façon de gérer le bruit généré par la carte mère tout en préservant la bande passante. La science suggérait les possibilités, mais cela a nécessité un développement minutieux des prototypes, l'étouffement des prototypes et l'écoute, répétées encore et encore, pour arriver aux conclusions que nous utilisons aujourd'hui. Pour l'expliquer un peu plus, nous ne développons pas de cartes mères. Des entreprises comme Intel fabriquent des chipsets et publient des conceptions de référence. Des entreprises comme ASUS développent des mises en page de circuits imprimés pour ces chipsets et conceptions de référence, et font de nombreux choix de composants pour le circuit. Antipodes sélectionne les cartes mères qui utilisent les composants que nous aimons et nous accordons à partir de là, et rejetez celles qui ne répondent pas à nos attentes. Presque tous les puces sur une carte mère ont des paramètres qui peuvent être ajustés, qui peuvent déplacer ou étaler les pics de bruit générés par la puce. Cela peut également être utilisé au niveau mondial pour éliminer les nœuds de bruit entre les spectres de bruit de plusieurs puces. Il est possible de le faire purement en mesurant le bruit résultant, mais le véritable défi est d'écouter et de porter un jugement sur la façon d'optimiser au mieux la qualité sonore tout en choisissant parmi un grand nombre de permutations possibles.

L'application de ces technologies a résulté en nouveaux éléments matériels, et cette section vous donne un aperçu des différents modèles, ainsi que les différences avec les modèles précédents. Les principaux éléments constitutifs des modèles actuels sont les nouveaux composants matériels suivants : Carte mère V5.6H. C'est la même carte que la V4H utilisée dans l'Antipodes CX, mais les performances audio ont considérablement bénéficié du nouvel accordage ISM. Le V5.6H est utilisé dans les K50 et K40 et est la principale raison pour laquelle les K50 et K40 sont nos modèles les mieux sonnants. En termes de performance, cette carte peut suréchantillonner un fichier musical en résolution CD et transcoder en DSD512 en utilisant Roon DSP, en utilisant un seul cœur CPU. Il dispose de 5 cœurs réels supplémentaires pour traiter d'autres fonctions simultanément avec la lecture, ce qui le rend très polyvalent et donne à Server Apps une place primaire pour s'exécuter excellemment. Carte mère V5.2H. C'est une nouvelle carte avec le nouvel accordage ISM qui a les mêmes performances de cœur unique que la carte V5.6H, mais avec moins de cœurs. Si la solution de lecture est maintenue simple, cette carte vous donne une partie de la performance de la carte V5.6H, mais elle ne peut pas aussi facilement gérer la gamme d'activités simultanées et cela affectera les performances audio plus ou moins, selon ce que vous demandez de faire. La carte V5.2H est utilisée dans la K30 et la S40.

Carte mère V5X. C'est une nouvelle carte avec le nouvel accordage ISM qui est un peu plus puissante et sonne mieux que la carte V4X utilisée dans l'Antipodes EX. En termes de performance, cette carte peut suréchantillonner les fichiers musicaux CD et transcoder en DSD256 en utilisant Roon DSP, mais cela nécessite l'activation de la parallélisation Roon pour utiliser tous ses cœurs pour y parvenir. Comme la V4X, la V5X fonctionne bien avec les applications serveur, mais excelle avec les applications lecteur comme Roon Ready, Squeezelite, MPD et HQPlayer NAA. Carte reclockeur R1i. C'est une nouvelle carte reclockeur qui isole complètement l'électronique d'entrée de l'électronique reclockeur et de sortie. Cela signifie une amélioration considérable de la qualité sonore par rapport à l'Antipodes P2. La carte R1i est utilisée dans les K50 et S20. Alimentation HSL80. Le schéma d'alimentation HSL utilisé dans le HSL80 et le HSL50 est responsable d'une grande partie des améliorations de qualité sonore par rapport à la CX et à la EX qui l'ont précédé. Le HSL80 est très sur-spécifié et est utilisé dans le K50, qui en utilise trois, et dans le K40 et K30 qui en utilisent chacun un seul. Alimentation HSL50. Cette alimentation a la même conception que le HSL80, mais n'est pas aussi sur-spécifiée. Le HSL50 s'avérera avoir suffisamment d'espace de jeu pour être utilisé dans la série S. Le HSL50 n'est utilisé que dans le S60.

Application serveur comme l'application lecteur et peuvent être utilisées comme application serveur uniquement ou application lecteur uniquement. Le K40 est conçu pour exécuter uniquement l'application serveur. S30. Le S30 utilise la carte V5X, offre des sorties USB et analogiques et est alimenté par un bloc d'alimentation SMPS standard. L'existence des sorties analogiques ne signifie pas qu'un DAC audiophile est fourni. Les sorties analogiques sont fournies par commodité, permettant un point d'entrée bas pour un utilisateur qui n'a pas de DAC audiophile. La qualité sonore augmente considérablement lorsqu'un DAC USB de haute qualité est ajouté. Le S30 peut être utilisé pour exécuter des applications serveur et/ou des applications lecteur, mais le matériel est optimisé pour la fonction d'application lecteur. S40. Le S40 utilise la carte V5.2H, offre la diffusion directe via Ethernet et des sorties USB, et est alimenté par un bloc d'alimentation SMPS standard. Le S40 peut être utilisé pour exécuter des applications serveur et/ou des applications lecteur, mais le matériel est optimisé pour la fonction d'application serveur. S20. Le S20 utilise la carte reclockeur R1i, qui offre des sorties S/PDIF, AES3 et I2S, et est alimenté par un bloc d'alimentation SMPS standard. Le S20 reçoit son entrée via USB. Le S20 peut être utilisé pour améliorer la qualité sonore d'un S30, S40 ou K30. S60. Le S60 utilise l'alimentation HSL50, qui peut être utilisée pour améliorer considérablement la qualité sonore du S20, S30 et S40. Un seul S60 peut alimenter deux des S20, S30 et S40. La solution ultime de la série S est un S60 alimentant un S40 sur lequel les applications serveur s'exécutent ; le S40 alimente le S30 via Direct Stream Ethernet et exécute les applications lecteur ; le S30 alimente le S20 via USB ; et le S20 et le S30 sont alimentés par un deuxième S60. K30 Le K30 combine la carte V5.2H sur laquelle s'exécutent les applications serveur avec la carte V5X sur laquelle s'exécutent les applications lecteur, tous deux alimentés par une seule alimentation HSL80 et une sortie audio USB. C'est similaire à la combinaison du S40, S30 et S60 dans un seul boîtier, mais avec une interconnexion supérieure et alimenté par la plus grande alimentation HSL80.

K40. Le K40 utilise la carte V5.6H, alimentée par une seule alimentation HSL80, pour fournir l'appareil ultime pour exécuter les applications serveur. La seule sortie est Direct Stream Ethernet, qui peut envoyer un signal incroyablement pur directement à l'entrée Ethernet de n'importe quel DAC. K50. Le K50 utilise la carte V5.6H pour exécuter les applications serveur, la carte V5X pour exécuter les applications lecteur et la carte reclockeur R1i. Chacune des trois cartes est alimentée par une alimentation HSL80 dédiée. Les sorties sont Direct Stream Ethernet, USB, S/PDIF, AES3 et I2S. K10. Le K10 est un graveur très précis dans un boîtier découpé dans deux pièces d'alliage massif, qui peut être attaché à n'importe quel serveur musical Antipodes et peut être utilisé pour graver automatiquement vos CD. Il se connecte à votre serveur musical Antipodes via un câble USB double. Traitement du signal Pour optimiser le signal de sortie de l'application lecteur, une seule application lecteur peut être utilisée à la fois et une seule pipeline de signal peut être utilisée à la fois. Par conséquent, l'utilisateur sélectionne une application lecteur, telle que Roon Ready, Squeezelite, MPD ou HQPlayer NAA. De la même manière, l'utilisateur sélectionne l'une des sorties analogiques, une sortie USB unique ou les sorties numériques reclockées. Une telle restriction n'est pas nécessaire pour les applications serveur. Toutes les applications serveur installées peuvent être utilisées simultanément pour la diffusion en continu sur le réseau, telles que Roon Server, Squeeze Server, DLNA/UPnP, SONOS Server, Plex Server, etc. Orientation générale de la conception Les « jumeaux terribles » du bruit et de la bande passante ont été mentionnés ci-dessus, et nous avons essayé d'expliquer ci-dessous pourquoi ils sont importants dans la conception d'un serveur musical. Pour ce faire, nous avons omis beaucoup de détails importants en audio numérique, mais qui ne sont pas nécessaires pour faire le point, en espérant pouvoir le rendre compréhensible pour autant de lecteurs que possible. Ce n'est pas destiné à être un livre blanc technique ou un document académique, veuillez donc excuser les simplifications apportées. Ce qui suit traite non seulement des effets du bruit et de la bande passante, mais rend également clair que vous ne devez pas supposer que les fichiers de résolution plus élevée (débit binaire) sonneront nécessairement mieux. Du point de vue de la qualité sonore, l'objectif d'un serveur musical est très simple : envoyer une représentation d'onde carrée parfaite du fichier musical au DAC. Malheureusement, la difficulté à atteindre cet objectif est sous-estimée par beaucoup et ne peut jamais être parfaitement atteinte en pratique. Le concept de gigue induit les gens en erreur en pensant que tout ce dont vous avez besoin dans un signal numérique est les bonnes données (ce qui est relativement trivial à envoyer) avec un excellent timing (faible gigue), et donc tout ce dont vous avez besoin est une grande horloge. Cette vue simpliste est très trompeuse. Au moins trois choses sont importantes : l'horloge, le bruit et la bande passante. La différence entre une grande horloge et une ordinaire peut être effacée si le bruit et la bande passante sont problématiques. L'utilisation d'une grande horloge est une bonne commercialisation, mais n'est pas toujours très pertinente dans les considérations générales de conception. Cet article décrit aussi simplement que possible comment le bruit et les limitations de bande passante causent de la gigue, malgré l'horloge utilisée.

Bruit Dans l'image ci-dessous d'une onde carrée parfaite, l'axe horizontal est le temps et l'axe vertical est la tension. Nous supposons que l'horloge est parfaite - c'est-à-dire les lignes de signal vertical se produisent à des intervalles parfaitement espacés (le débit binaire). Lorsque le signal représente un 0 binaire, il est à 0 V. Lorsque le signal représente un 1 binaire, il est à 1 V. Et nous supposons que le destinataire de ce signal décide que la transition entre 0 et 1 s'est produite lorsque le signal monte à travers le niveau 0,5 V, et qu'un 1 s'est transformé en 0 lorsque le signal descend à travers le niveau 0,5 V. L'image ci-dessous montre exactement l'objectif inatteignable de tous les fabricants de serveurs musicaux, et c'est vraiment aussi simple que cette image. Imaginez maintenant qu'il y ait du bruit ajouté au signal. Si la fréquence du bruit est inférieure au débit binaire, cette onde carrée parfaite nage au-dessus d'une onde plus longue et plus fluide. Le point intéressant à noter est que le timing entre les transitions de données (où ces lignes verticales passent à 0,5 V) n'a pas changé. Donc, pas de problème. Si la fréquence du bruit est supérieure au débit binaire, les lignes horizontales deviennent floues. Et si nous combinons le bruit basse fréquence avec le bruit haute fréquence, l'effet est combiné. Encore une fois, le point intéressant à noter est que le timing entre les transitions de données (où ces lignes verticales passent à 0,5 V) n'a pas changé, à condition que le bruit ne soit pas extrêmement élevé. Donc, encore une fois, pas de problème. Le bruit en soi (tant que les écarts causés sont matériellement inférieurs à 0,5 V) n'est pas un problème. La raison pour laquelle ce n'est pas un problème, ce sont ces lignes verticales, car le bruit ne change pas l'espace entre elles. Bande passante Imaginez maintenant qu'il n'y a pas de bruit. Aucun bruit est impossible, mais quelque chose d'autre qui est impossible, c'est la ligne verticale sur l'onde carrée, car elle nécessite une bande passante infinie. Les lignes verticales indiquent que le signal peut atteindre 0 V et 1 V plus ou moins au même moment. Quels que soient les outils dont nous disposons pour envoyer un signal, les exigences des signaux à haut débit binaire vont bien au-delà de ce que les outils disponibles peuvent fournir. Pensez à la façon dont vous les câbles analogiques peuvent mélanger le bruit jusqu'à environ 20 kHz, puis pensez à la plage de fréquences énormément plus grande requise pour un câble numérique (et les câbles optiques ont simplement une série de problèmes différents, principalement liés aux réflexions). Plus le débit binaire est élevé, plus cela devient difficile. Lorsque nous prenons en compte la bande passante limitée, au lieu que les transitions se produisent immédiatement, le signal monte en pente lors de la transition de 0 V à 1 V, et en pente vers le bas lors de la transition de 1 V à 0 V. Pour illustrer cela, si la bande passante était la même que le débit binaire, le signal serait une onde sinusoïdale. Pour rendre le signal raisonnablement carré, vous devez ajouter différentes harmoniques du débit binaire (disons 7 ou plus) au-dessus du débit binaire, et c'est beaucoup de bande passante - encore plus pour les signaux à débit binaire plus élevé. L'image suivante montre comment une onde sinusoïdale commence à devenir carrée lorsque vous ajoutez une harmonique. Fait intéressant, dans les deux exemples de bande passante limitée, les transitions à travers 0,5 V sont toujours parfaitement espacées - même avec l'onde sinusoïdale. Donc, encore pas de problème. Comme mentionné précédemment, un signal avec un débit binaire plus élevé (pour ceux d'entre vous qui pensent que les fichiers avec un débit binaire élevé doivent toujours sonner mieux) nécessite encore plus de bande passante pour former l'onde, et donc dans un système avec une limite finie pour la bande passante, un signal de débit binaire inférieur est rendu plus précisément qu'un signal de débit binaire plus élevé. Matière à réflexion ? De plus, si vous demandez à quelque chose dans un serveur musical de travailler plus vite, il fonctionnera avec moins de précision et c'est un compromis important à surveiller lorsque vous supposez que les débits binaires plus élevés doivent être meilleurs, juste parce que les chiffres sont plus grands.

Bruit et bande passante Alors pourquoi ai-je dit que le bruit et la bande passante sont importants ? Le lecteur attentif réalisera que, avec les exemples ci-dessus, nous ne pouvons que conclure qu'il n'y a pas de problème si nous pouvons atteindre zéro bruit ou une bande passante infinie. Mais chacun de ces objectifs est inaccessible et le problème devient évident lorsqu'il y a à la fois du bruit et une bande passante limitée. Dans l'image ci-dessous, j'ai ajouté une composante de bruit basse fréquence à un signal audio numérique à bande passante limitée. J'espère que vous pouvez maintenant voir que les points à 0,5 V sont décalés vers la droite ou la gauche par l'ajout du bruit basse fréquence qui soulève ou abaisse le signal entre les bits. En décalant les pentes vers le haut ou vers le bas, les points à 0,5 V sont décalés vers la gauche ou la droite. Plus l'amplitude du bruit est grande et plus la limitation de bande passante est importante, plus l'effet sur le timing (jitter) est important. Dans l'image ci-dessous, j'ai ajouté du bruit haute fréquence à un signal limité en bande passante. J'espère que vous pouvez voir que le point de transition à 0,5 V est maintenant difficile à distinguer pour un récepteur numérique. Si le signal est vertical à la transition, le bruit n'a aucun effet. Mais dès que la transition n'est pas verticale, le bruit change le point de transition. conclusions C'est donc le point. La combinaison d'une bande passante limitée et du bruit conduit inévitablement à de la gigue (variation du timing des transitions de données), peu importe la qualité de l'horloge. Ce que nous voyons souvent de nos jours, ce sont des serveurs musicaux conçus en utilisant des pièces d'ordinateur très simples, qui génèrent beaucoup de bruit, avec des filtres ajoutés pour réduire ce bruit. Et nous voyons que les serveurs musicaux sont alimentés aux mauvais endroits par des alimentations linéaires lentes. Cependant, il semble y avoir très peu de compréhension que les filtres diminuent la bande passante, ce qui signifie que la réduction du bruit n'améliore pas le timing, et que les alimentations très rapides à certains points du circuit sont essentielles. L'objectif du projet OLADRA d'Antipodes est de concevoir les serveurs musicaux de bas en haut pour avoir à la fois peu de bruit et une bande passante élevée. Puisque le bruit zéro et la bande passante infinie ne sont pas réalisables, il est également nécessaire de trouver les meilleurs compromis entre le bruit et la bande passante dans différentes parties du circuit, ce qui relève plus de l'art de l'écoute objective que de la science. Ce que je veux dire, c'est que beaucoup des compromis faits dans le projet OLADRA ont été informés par l'écoute plutôt que par la théorie ou les mesures électroniques. Cela se traduit par une musique qui, à nos oreilles, est non seulement nettement plus transparente, mais aussi définitivement plus expressive musicalement, comme si plus de ce qui est important dans la musique transparaît.

Ohm-Audio BV 2021-09

Source : Mono & Stereo