Digitale Schnittstellen Einfach, Teil 1: S/PDIF
Verfasst: 19.08.2011, 22:10
Digitale Schnittstellen mal ganz einfach
Digitale Schnittstellen sind dafür da, um Daten von einem Gerät zum anderen zu Transportieren. Logisch.
Zu dieser simplen Annahme schleichen sich zwei Faktoren ein, die mit HiFi zu tun haben, nämlich die Daten selber (Musik-Datei) und die wichtige Komponente "Zeit" (i.e. Jitter).
Um die Dateien von einem Transporter (Netzwerkplayer, CD Laufwerk oder Computer) an einen D/A Wandler zu Transportieren wird ein Streaming veranlasst.
Das die Daten in diesem Streaming vollständig übertragen werden müssen um Bit-identisch (Bit-Perfekt) zu sein, liegt auf der Hand.
Die Daten müssen alle da sein, sonnst kommst zu Aussetzern im Streaming.
Wir wissen wohl alle, dass die Taktung die Präzision dieses Streams beeinflusst.
-und hier fängt das Problem schon an :
In der perfekten digitalen Welt bezieht sich dieser Stream nur auf einen einzigen Taktgeber. Alle Daten marschieren in den D/A Wandlerchip zum ganz genauen Takt des DACs.
Die Clock des D/A Wandlers ist eben die wichtigste Clock überhaupt !
Aber wie soll das gehen ?
Player (A) soll Daten an den DAC (B) liefern und beide sollen den selben Takt haben ?
Geht nicht, sagen die meisten....
Das große praktische Problem liegt an den Standards die uns die Hersteller geben.
Im normalen Umgang mit digitalen HiFi Geräten ist der uralte Standard die S/PDIF Übertragung (prinzipiell gleich der AES3 Norm wie AES/EBU).
Diese S/PDIF Schnittstelle funktioniert (populär gesagt) so :
Gerät A sendet Daten (ähnlich wie ein Morse-Zeichen) Daten-Clock-Daten-Clock-Daten-Clock usw.
-dies ist der sogenannte "Biphase-Mark-Code" (BMC) oder geläufig : Wordclock.
Gerät A sendet die Daten mit der Genauigkeit seiner eigenen Takt-Referenz.
Übertragung ist mit einem Coax Kabel. Daten (Musik-Signal) und Takt-Signal liegen auf der selben Leitung.
Im anderen Ende des Kabels hängt der Empfänger.
Der Empfänger (hier der DAC) liesst die Daten aus und bezieht gleichzeitig seine Takt-Information aus dem empfangenen Signal: Daten-Takt-Daten-Takt-Daten....
Auf beiden Seiten des Kabels hängt ein Sender bzw. Empfänger -Chip der sich jeweils an den Takt des eigenen Gerätes hängt. Es kommt dabei zwangsläufig zu "uneinigkeiten" und zu Clock-Skew (bzw. Jitter).
(Diese anachronistische Technik der S/PDIF Norm liegt historisch an der Notwendigkeit von Studios und externes Clocking)
In Praxis sorgen aber PLLs und ein eventuelles Re-Clocking im DAC dafür dass es nicht ganz so Katastrophal beim Wandlerchip ankommt, aber die Architektur der S/PDIF Schnittstelle ist alles andere als Zeitgemäß !
Dies gilt leider für alle Geräte die mit S/PDIF (AES/EBU) kommunizieren. Daher sind kommerzielle HiFi Player mit S/PDIF auch darauf getrimmt den eigenen Jitter absolut minimal zu halten.
Es gibt aber auch andere Schnittstellen und andere Arten von Designs .....
(Fortsetzung folgt)
Digitale Schnittstellen sind dafür da, um Daten von einem Gerät zum anderen zu Transportieren. Logisch.
Zu dieser simplen Annahme schleichen sich zwei Faktoren ein, die mit HiFi zu tun haben, nämlich die Daten selber (Musik-Datei) und die wichtige Komponente "Zeit" (i.e. Jitter).
Um die Dateien von einem Transporter (Netzwerkplayer, CD Laufwerk oder Computer) an einen D/A Wandler zu Transportieren wird ein Streaming veranlasst.
Das die Daten in diesem Streaming vollständig übertragen werden müssen um Bit-identisch (Bit-Perfekt) zu sein, liegt auf der Hand.
Die Daten müssen alle da sein, sonnst kommst zu Aussetzern im Streaming.
Wir wissen wohl alle, dass die Taktung die Präzision dieses Streams beeinflusst.
-und hier fängt das Problem schon an :
In der perfekten digitalen Welt bezieht sich dieser Stream nur auf einen einzigen Taktgeber. Alle Daten marschieren in den D/A Wandlerchip zum ganz genauen Takt des DACs.
Die Clock des D/A Wandlers ist eben die wichtigste Clock überhaupt !
Aber wie soll das gehen ?
Player (A) soll Daten an den DAC (B) liefern und beide sollen den selben Takt haben ?
Geht nicht, sagen die meisten....
Das große praktische Problem liegt an den Standards die uns die Hersteller geben.
Im normalen Umgang mit digitalen HiFi Geräten ist der uralte Standard die S/PDIF Übertragung (prinzipiell gleich der AES3 Norm wie AES/EBU).
Diese S/PDIF Schnittstelle funktioniert (populär gesagt) so :
Gerät A sendet Daten (ähnlich wie ein Morse-Zeichen) Daten-Clock-Daten-Clock-Daten-Clock usw.
-dies ist der sogenannte "Biphase-Mark-Code" (BMC) oder geläufig : Wordclock.
Gerät A sendet die Daten mit der Genauigkeit seiner eigenen Takt-Referenz.
Übertragung ist mit einem Coax Kabel. Daten (Musik-Signal) und Takt-Signal liegen auf der selben Leitung.
Im anderen Ende des Kabels hängt der Empfänger.
Der Empfänger (hier der DAC) liesst die Daten aus und bezieht gleichzeitig seine Takt-Information aus dem empfangenen Signal: Daten-Takt-Daten-Takt-Daten....
Auf beiden Seiten des Kabels hängt ein Sender bzw. Empfänger -Chip der sich jeweils an den Takt des eigenen Gerätes hängt. Es kommt dabei zwangsläufig zu "uneinigkeiten" und zu Clock-Skew (bzw. Jitter).
(Diese anachronistische Technik der S/PDIF Norm liegt historisch an der Notwendigkeit von Studios und externes Clocking)
In Praxis sorgen aber PLLs und ein eventuelles Re-Clocking im DAC dafür dass es nicht ganz so Katastrophal beim Wandlerchip ankommt, aber die Architektur der S/PDIF Schnittstelle ist alles andere als Zeitgemäß !
Dies gilt leider für alle Geräte die mit S/PDIF (AES/EBU) kommunizieren. Daher sind kommerzielle HiFi Player mit S/PDIF auch darauf getrimmt den eigenen Jitter absolut minimal zu halten.
Es gibt aber auch andere Schnittstellen und andere Arten von Designs .....
(Fortsetzung folgt)