USB - vor und nach dem Player. Eine Diskussion

Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo zusammen,

bei allen Erörterungen über asynchronen Modus, externe Taktung, interne Clock etc. sollte man sich vergegenwärtigen, dass dies zunächst nur theoretische bzw. konstruktionstechnische Vorteile bietet.

Die praktische Hörerfahrung zeigt ja immer wieder, dass z.B. ein asynchron arbeitendes Hiface oder ein intern getaktetes USB-Interface wie die zitierten RME-Interfaces durch eine nach- bzw. vorgeschaltete komplette Taktrekonstruktion z.B. durch Big Ben klanglich derart zulegen, dass spätestens dann klar wird, dass noch andere Faktoren eine Rolle spielen (siehe auch mein Vorstellungsthread). Welche dies u.a. sind (Bauteile-Qualität, Schaltungslayout, HF-Übersprechen, Ripple in der Spannungsversorgung etc.), darüber hat vor allem Gert (fortepianus) an verschiedenen Stellen bereits etwas geschrieben (Sonos-Thread, SPDIF-Kabel-Thread, etc.).
Ulli (modmix) hat einen interessanten Thread über Hiface-Modding geschrieben, der deutlich macht, wie sich ein zunächst konstruktionstechnisch theoretischer Vorteil (asynchroner Modus) sein klangliches Potential nach und nach in der Praxis auch klanglich entfaltet, indem er Schritt für Schritt weitere limitierende Faktoren modifiziert hat (http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=6&t=1443).

Daher erweisen sich Aussagen wie (entsprechendes unterstrichen):
Ralf Koschnicke hat geschrieben:Das Hiface scheint doch asynchron zu arbeiten, oder? Weißt Du genaueres? Das hat - wie man so hört - einen eigenen Quartz. Und dann gibt es noch das EVO. Das kann man sogar extern takten.Spätestens damit sollte alles klar sein und das ist gar nicht so teuer.
oder:
play-mate hat geschrieben:n einer asynchronen Übertragung regelt ein Software Treiber das so, dass das Musiksignal und die Clockinformation separat auf verschiedene Leitungen läuft, und es im gesamten System daher nur eine einzige Clock verwendet wird.
Nur so kann die Clock die ganze Signalübertragung von Software Player bis Wandlerchip genau und hochwertig regeln.
Eine geschlossene und jitterfreie Datenübertragung also, wo der Jitter des Computers völlig egal ist.
in der Praxis nur sehr begrenzt als zutreffend. Auch der Begriff "jitterfrei" ist wohl ein idealtypischer und daher praxisferner Zustand. Mit einem Jitterwert unterhalb der Hörschwelle wäre ich persönlich aber schon zufrieden. :wink:

@Ulli: Genau: Asynchron bedeutet nicht, dass Clock- vom Audiosignal getrennt sind, sondern der Takt des PC-USB vom DAC/Konverter-USB. Der DAC/Konverter holt sich mit eigenem USB-Takt die Daten(-pakete), in denen die Sampleraten-Information für den DAC enthalten sind.

Grüße
Fujak
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

Hallo Ulli & Fujak....

Genau an dem "asynchronen" liegt der Haken, denn was auch immer der HiFace Hersteller asynchron nennt, ist das schlicht weg nicht richtig.
Es mag sein dass der HiFace in Relation zum Computer asynchron arbeitet, aber jedenfalls nicht asynchron zum DAC.
Spätestens wo das Signal auf S/PDIF übergeht, ist der asynchrone Modus nicht mehr vorhanden, denn dann liegt das Wordclock wieder im Signal eingebettet und es sind somit wieder zwei unterschiedliche Taktgeber im System.
Warum kann/will das niemand in seinen Kopf kriegen ?

S/PDIF bzw. AES3 kann konstruktionsbedingt keine asynchrone Übertragung herstellen !

Ich bezweifle gar nicht dass ein HiFace eine Verbesserung des Signals ergibt, aber doch nur weil das vom Computer getaktete Signal so verjittert ist. Das gilt auch für den Einsatz von BigBen.

Es gibt keinen Einwand gegen den Gebrauch von HiFace, BigBen´s oder andere Jitterkiller, aber es ist mir wichtig zu unterstreichen dass es im Prinzip, und im Umgang mit Computer Audio, ein teuerer kompromissbehafteter Umweg ist.
Computer sind grundsätzlich voll von Jitter und ist eigentlich ein denkbar schlechtes Audiogerät, es sei den dass man alle Zeit- und Stromkritische Teile aus dem Computer auslagert.
-und das genau macht ein konsequenter asynchroner Modus.

Und nochmals : Netzwerkplayer (Sonos, Squeezebox etc.) ist eine ganz andere Technik als ein Computer.
In einem Netzwerkplayer geht es um Signalübertragung, aber in einem Computer geht es um Datenverarbeitung.
Es gibt daher auch kein asynchronen Modus für ein solches Gerät, und es wäre sehr hilfreich ob wir die Funktionsweisen von Netzwerkplayer und Computer auseinander halten.

Viele Grüße Leif
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Hallo Leif,

ich glaube wir reden wirklich aneinander vorbei. Netzwerkplayer hat niemand ins Spiel gebracht. Ich sprach von 'Audio over IP' als Beispiel für eine garantiert asynchrone bzw. unabhängige Audiowiedergabe vom Rechner via Netzwerk, die im Studiosektor sich so allmählich etabliert. Das hat mit Netzwerkplayern wie wir sie für Hifi kennen nicht das geringste zu tun.

Dass AES3-Verbindungen nie asynchron sind, bestreitet doch auch niemand. Hier soll es doch wohl aber um die USB-Schnittstelle gehen. Ich weiß nicht wirklich sicher was im Detail technisch abläuft, aber Ulli hat mir bereits bestätigt, dass es sich so verhält wie ich die Bezeichnung interpretiert habe. Asynchron bedeutet gerade nicht, dass der Takt vom Rechner weitergeleitet wird, nur eben auf einer separaten Leitung. Der Rechner gibt, wenn ich das richtig verstehe, lediglich die Info weiter, auf welchen Takt der eigene Quartz im Interface geschaltet wird, 44,1, 48, 96, 192kHz. Die Übertragung der Datenpakete handeln nun Sender (Rechner) und Empfänger (Interface) so aus, dass stets die gebrauchten Daten vorliegen, aber im Timing frei von einer direkten Verkopplung mit der Taktrate der Audioschnittstelle.

Das Ausgangssignal des Interfaces als AES/EBU oder S/P-Dif enthält natürlich wieder das vom Interface erzeugte Taktsignal und das triggert auch wieder den DAC. Deshalb ist die Qualität der Clock im Interface und die Abschirmung parasitärer Effekte vom Rechner auch extrem wichtig. Und deshalb helfen auch weitere Verbessserungsmaßnahmen wie saubere Stromversorgung für das Interface, Big Ben als Reclocker usw.

Der entscheidende Punkt ist doch aber, dass ein Hiface im asynchronen Modus – zumindest theoretisch – frei sein muss von Taktproblemen des Rechners und allem was so im Rechner passieren kann. Der muss lediglich noch die richtigen Bits rausschicken und darf nie so große Timingprobleme haben, dass der Pufferspeicher im Interface leerläuft (das ist dann aber unüberhörbar).

Wie gesagt, es gibt inzwischen einige DACs bei denen genau das Konzept umgesetzt zu sein scheint, inkl. galvanischer Entkopplung vom Rechner, eigener Stromversorgung und damit frei von Störmüll aus dem Rechner. Wie weit nun die üblichen Kluften zwischen Theorie und Praxis sind und wer das Konzept in der Praxis am überzeugendsten umgesetzt hat, dass muss wohl noch ergründet werden. Nur das Konzept ist in der Theorie doch einwandfrei und dann muss es endlich auch möglich sein, sich von der blöden Rechenmaschine mit all ihren Problem unabhängig zu machen.

Viele Grüße
Ralf
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

Hallo Ralf,

Ich teile nicht deine Auffassung dass eine IP Audioübertragung asynchron ist. Vielleicht ist "unabhängig" das richtigere Wort dafür.
Auch sind hochwertige DACs üblicherweise schon galvanisch von der Schnittstelle getrennt.

Egal wie du es drehst oder wendest, so ist jede Clock und jeder Oszillator (HiFace ist ein VCO; siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsg ... Oszillator) der am Strom bzw. am Signal eines Computers hängt, ist mit Jitter behaftet. Das ist auch die Erklärung warum eine externe Stromversorgung den HiFace aufwertet.

Klar ist das Ziel dass der Wandler frei von Computer-Müll sein muss, aber genau das passiert nicht in einer Übertragung von USB > S/PDIF > DAC....das Jittert ohne Ende und daher ist der Gewinn eines BigBen auch so deutlich !

Die momentan einzigen Schnittstellen die eine völlig unabhängige asynchrone Übertragung gewähren sind USB und FireWire, unter der Vorraussetzung dass der Hersteller einen Treiber dafür bereit stellt.
Das ist so bei den intelligenten Lösungen von Ayre, Wavelength, dCS, Lynx, Zodiac, Calyx und wenige andere Hersteller wo FireWire oder USB optimale Kommunikation mit dem Computer gewähren.
Alle andere Übertragungen müssen zusätzlich mit einem Re-Clocking gesäubert werden, und das halte ich für ein kostspieligen Kompromiss.

Netzwerkplayer haben es da leichter und jittern viel weniger, da sie schon von Grund aus erheblich unkomplizierter und audio-gerechter konstruiert sind als ein Windows oder ein Apple Computer.

Nun darf man hoffen das es künftig mehr DACs geben wird, die asynchron über USB laufen können. Der Calyx scheint der momentan preiswerteste.

Gruß Leif
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

...ach, nochwas :
Ralf Koschnicke hat geschrieben:Der entscheidende Punkt ist doch aber, dass ein Hiface im asynchronen Modus – zumindest theoretisch – frei sein muss von Taktproblemen des Rechners und allem was so im Rechner passieren kann. Der muss lediglich noch die richtigen Bits rausschicken und darf nie so große Timingprobleme haben, dass der Pufferspeicher im Interface leerläuft (das ist dann aber unüberhörbar).
Das Problem mit dem USB > S/PDIF ist genau dass die Puffer nicht im Takt des Wandlers laufen weil sie durch das AES3 Prinzip ins Signal eingebettet werden.
Daher kann der Wandler die Pufferung nicht steuern und muss sie so entgegennehmen wie sie nun mal kommen. Auch dieses Timing ist vom Betriebssystem (dem Kernelstreaming) des Computers beeinflusst und daher niemals sauber.

L.
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Hallo Leif,
unser Problem beschränkt sich doch eigentlich ganz alleine auf die Fragestellung: Wie bekommt man ein wenig verjittertes AES3 Signal aus USB. Dass ein AES3-Signal mit viel Jitter schlechte Kost für den DAC ist, ist doch klar.

Dein Lösungsansatz ist nun, den Rechner irgendwie dazu zu bringen, dass der USB-Anschluss die Generierung des AES3 Datenstroms möglichst wenig stört. Das kann unbestritten zum Ziel führen.

Die elegantere Lösung ist doch aber, die Generierung des AES3 Datenstroms vom USB unabhängig zu machen. Ein Hiface beispielsweis generiert seinen eigenen Takt, der dann den AES3-Ausgang taktet. Kein Treiber, kein Betriebssystem, kein Kernelstreaming hat nun noch Einfluss auf den Takt.

Also den richtigen Ansatz bietet dieses System zweifelsfrei, finde ich persönlich. Die praktische Ausführung ist dann zugegeben ein anderes Thema. Ich halte es nur für sinnvoller dort anzusetzen und nicht im Rechner. Es bleiben doch nur noch wenige Störgrößen. Die Stromversorgung lässt sich leicht verbessern, siehe Ullis Umbau oder M2Tech weiß schon, warum sie auch das EVO anbieten. Den größten Schwachpunkt sehe ich noch darin, dass über die USB-Verbindung HF-Müll stören kann. Eine galvanische Entkopplung via Trenntrafo mit Schirmwicklung, wie ich es bei AES-Signalen mache, geht leider nicht so einfach extern, weil über die Datenleitungen des USB noch eine Steuergleichspannung fließen können muss. Also an dieser Stelle ist ein Einfluss des Rechners zugegeben nicht gänzlich auszuschließen. Nur Lösungsansätze gibt es auch hier und spätestens dann sollte das Ziel doch erreicht sein.
play-mate hat geschrieben:Hallo Ralf,
Ich teile nicht deine Auffassung dass eine IP Audioübertragung asynchron ist. Vielleicht ist "unabhängig" das richtigere Wort dafür.
Auch sind hochwertige DACs üblicherweise schon galvanisch von der Schnittstelle getrennt.
Gruß Leif
Egal wie man es nun nennt. Bei 'Audio over IP' tauschen die Geräte nur noch die Information aus, welche Taktrate gewünscht ist. Die Taktung übernimmt jedes Gerät selbst. Wenn die Netzwerkverbindung dann noch Glasfaser ist, hätten wir genau die angestrebte Lösung. Dieser Idealfall ist nur leider für Hifi-Anwendungen noch gar nicht in Sicht.
Ja, galvanisch getrennt sind die Schnittstellen fast immer, weil sie nach EBU vorgeschrieben sind. Qualitativ gibt es jedoch große Unterschiede, weil die Qualität der Trennübertrager u.a. auch den Jitter beeinflusst. Meine Erfahrung ist, dass obwohl alle Wandler Übertrager haben, zusätzliche externe Kistchen erstaunliche Verbesserungen bringen.

Viele Grüße
Ralf
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Ralf,

jetzt wird es wirklich interessant.

Es gibt ja zum einen die Daten, welche über die Prüfsumme als korrekt und damit gleich abgeglichen werden.
Und hier sagt der Verstand, gleiche Daten sind gleiche Daten.

Dann haben wir noch die Musiktaktung und das damit verbundene Problem des Jitters.

Wo genau und wie wirkt sich deiner Meinung nach das Problem der HF-Einstreuung aus?

Bei der Musiktaktung oder woanders?

Gruß

Bernd Peter
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Bernd Peter hat geschrieben:Hallo Ralf,
Wo genau und wie wirkt sich deiner Meinung nach das Problem der HF-Einstreuung aus?
Hallo Bernd Peter,
ja das ist tatsächlich höchst interessant. Für mich war die Sache so ziemlich die größte Entdeckung der letzten Zeit. Aufmerksam geworden bin ich durch einen Absatz in einem recht alten PDF zum CS8411 von Crystal (heute Cirrus Logic). Dort wurde sinngemäß dringend die Verwendung von Übertragern in den AES-Eingängen empfohlen (vorschreiben tut sie nur die EBU, nicht die AES), weil sonst die "analog performance" durch HF-Noise der Datenleitung in Mitleidenschaft gezogen werden kann. Bei diesem Satz klingelte es sofort :D
Die Datenübertragung über sehr gute Trafos profitiert wohl aber noch von anderen Effekten, die ich zugegeben nicht alle zu verstehen versucht habe. Der wohl wichtigste der anderen Effekte betrifft jedoch Jitter! Das hätte ich auch nicht vermutet, liegt aber daran, dass von der Symmetrie der symmetrischen AES/EBU-Verbindung auch wieder der Jitter abhängt. Je besser die Symmetrie, desto geringer der Jitter. Die Übertrager die ich nun verwende haben eine ausgesprochen gute Symmetrie und gleichzeitig gehen die bis 120MHz. Mindestens 80MHz braucht man für ein 192kHz AES3-Signal, um alle Komponenten des Signals sauber verarbeiten zu können. Gleichzeitig habe ich dann auch alle Digitalverkablung auf CAT5e bzw. CAT6 adaptiert. Gerade bei hohen Abtastraten ist die "alte Technik" eigentlich überhaupt nicht geeignet. Ein XLR-Stecker ist HF-technisch eine Katastrophe.
Also die beiden Dinge, Übertrager mit bestimmten Eigenschaften und HF-taugliche Kabel habe ich gleichzeitig eingerichtet und die Unterschiede waren immens. Zum einen wird wohl der Jitter durch die Leitung verringert und zum anderen kommt weniger HF-Noise zum DAC, das sonst direkt mit den Analogsignalen wechsewirkt. Noise auf der Datenleitung führt jedoch wohl auch zu höherem Jitter. Es scheinen also mehrere Effekte abzulaufen.

Grüße
Ralf
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Bernd Peter
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Beitrag von Bernd Peter »

Hallo Ralf,
zum anderen kommt weniger HF-Noise zum DAC, das sonst direkt mit den Analogsignalen wechselwirkt.
Kannst Du das noch ein bißchen näher erläutern, das ist ja bei uns bisher in diesem Zusammenhang noch nicht weiter diskutiert worden.

Denn hier liegt dann ein Störfaktor vor, den man bisher bei der Übertragung zwischen 2 Geräten nicht sonderlich Beachtung geschenkt hat.

Mfg

Bernd Peter
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Bernd Peter hat geschrieben: Denn hier liegt dann ein Störfaktor vor, den man bisher bei der Übertragung zwischen 2 Geräten nicht sonderlich Beachtung geschenkt hat.
So ging es mir auch. Den Verdacht hatte ich schon lange, weil einfach einige Beobachtungen das nahelegten. Der Umstand, dass nun ein expliziter Hinweis in einem schlichten Datenblatt zu einem AES-Empfängerbaustein und das noch aus 'vor Computer Zeiten und 48kHz' steht, hat mir dann jedoch erst den Antrieb gegeben, es einfach mal auszuprobieren.
Was genau passiert, kann ich Dir leider nicht erklären. Ich kann nur sagen, dass der Effekt ausgesprochen signifikant ist.

Aus dieser Erfahrung würde ich eben ablesen, dass ein Hersteller der von galvanischer Trennung des USB spricht schon sehr weit zu den wirklich relevanten Dingen vorgedrungen ist.

Grüße
Ralf
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Hm Ulli ... ich glaube das ausgelötete Ding ist genau so ein Teil, dessen Wichtigkeit ich gerade zu erläutern versuche :?
Hast Du das wieder eingebaut?

Grüße
Ralf
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

Hallo Ralf,

Wir diskutieren wirklich an einander vorbei..... :o
die Fragestellung: Wie bekommt man ein wenig verjittertes AES3 Signal aus USB.
-eben gar nicht ! USB ist einfach eine sehr ungünstige Schnittstelle für ein AES3 Signal wenn danach kein hoch-effektives Re-Clocking eingesetzt wird. Die Problematik kann man natürlich auch deutlich hören wenn man das PLL abschaltet oder einen BigBen abzieht.
Wenn man ein sauberes AES3 bzw. S/PDIF Signal aus einem Computer haben will, gibt es keinen Weg um einen Desktop Rechner mit einer hochwertigen ASIO Soundkarte.
Ein Hiface beispielsweis generiert seinen eigenen Takt, der dann den AES3-Ausgang taktet. Kein Treiber, kein Betriebssystem, kein Kernelstreaming hat nun noch Einfluss auf den Takt.
Selbstverständlich benötigt das HiFace KernelStreaming und Treiber, und ist sehr wohl vom Betriebsystem abhängig.
Der HiFace ist ein Spannungsgeregelter Oszillator der auf Basis der 5V Spannung aus dem USB Stecker eine unabhängige Taktungsfrequenz für den S/PDIF Sender bereitstellt.
Nun muss man nicht viel von Taktung und Clocks wissen, um halbwegs zu errechnen wie präzise so ein Teil überhaupt sein kann.
Auf Basis einer USB Stromversorgung, ohne Quartz und für 129 EUR incl. Goldbelag auf dem Stecker, habe ich meine leisen Zweifel....

Gruß Leif
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play-mate
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Beitrag von play-mate »

Wie kommst Du da drauf?

M2Tech schreibt: "hiFace uses, in place of a PLL, two highest stability, very low phase noise crystal oscillators".
Ulli ???

Da steht doch genau das : hiFace benötigt, statt ein PLL, zwei höchst stabile, Kristalloszillatoren mit sehr niedriger Phasen Verzerrung.
Das HiFace ist ein Spannungsgesteuerter Oszillator !
-das können wir gar nicht diskutieren. :shock:
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Bei mir steigt gerade der Blutdruck. Sorry Leif...

Also Basics zur Begruffsbestimmung:

Ein Kristalloszillator basiert auf einer durch einen besonders geschliffenen Quarzkristall definierten Festfrequenz, die man evtl. mit einem Trimmer noch etwas ziehen kann, die aber an sich "quarzstabil" ist.

Ein VCO ist ein spannungsgesteuerter Oszillator, dessen Grundfrequenz von verschiedenen Elementen wie z.B. RC Glied, Keramikschwinger oder Quarz vorgegeben werden kann. Über z.B. eine Kapazitätsdiode kann dieser spannungsgesteuerte Oszillator dann Teil eines PLL sein.

Es gibt z.B.
VCO Voltage Controlled Oscillator
VCXO Voltage Controlled Chrystal Oscillator
TCXO Temperature Compensated Chrystal Oscillator
OCXO Oven Controlled Chrystal Oscillator
VTCXO Voltage Controlled and Temperature Compensated Chrystal Oscillator
usw.

Vielleicht bringt das etwas Begriffsklarheit.

Gruss,
Winfried

1910
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Hallo Ulli,
nun dieses Schema sieht mir ja stark nach idealem USB-DAC aus; wenn die Details richtig umgesetzt werden. Ein Hiface mit externer Stromversorgung und DAC ist jedoch eigentlich nicht soviel anders. Man hat vor den DAC halt noch eine AES3 statt einer I2S Strecke, dafür ist man flexibler. :wink:

Ich denke im Kern geht es bei der Sache mit den Trafos, CAT5/6-Kabeln und RJ45 statt XLR um dateninduzierten Jitter.
Was den Trafo im Hiface angeht: Nun konnte ich nicht widerstehen und hab´ das Ding auch mal aufgehebelt. Den Hersteller kenne ich nicht. Besonders gut kann der auch nicht sein, sonst würde der Preis nicht funktionieren. Deshalb kann es ohne schon besser sein.
Überraschend ist ohnehin, dass überhaupt einer drin ist. Braucht man für S/P-DIF eigentlich nicht. Die HF-Entkopplung kann er zwar machen. Der zweite Hauptnutzen, die gute Symmetrie, entfällt jedoch. Ich habe zwar durchaus signifikante Verbesserungen auch bei S/P-DIF zwischen CD-Player und Wandler feststellen können, durch Deine externe Stromversorgung hast Du jedoch vermutlich schon eine gute Basis und wenn dann der Trafo eher mäßiger Qualität ist, dann ist ohne halt besser

Grüße
Ralf
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