Audio-Rechner mit Aria G25

Musikwiedergabe über PC und Mac

Audio-Rechner mit Aria G25

Beitragvon frankl » 17.10.2013, 23:31

Hallo Forenten,

ich möchte hier mal ein Projekt vorstellen, an dem ich in den letzten Monaten gebastelt habe. Es geht um die Optimierung des Zuspielers meines Ayre QB-9 USB DAC.

Dieses Projekt hat einen Hardware-Aspekt und einen Software-Aspekt. Hier im Forum wird ja eine Menge in diesem Umkreis diskutiert: Ein- und Zwei-PC Lösung, USB-Kabel tunen, spezielle Windows Versionen, JPlay, Reclocker, usw.


Ich gehe einen etwas anderen Weg als in den genannten Projekten; der Rechner am USB DAC soll minimale Hardware haben und ein möglichst sauberes Signal erzeugen. Als Betriebssystem wird Linux genutzt, und meine "Player-Software" besteht nur aus eigenen Skripten und Programmen.

Die Ausgangssituation, die ich auch in meinem Vorstellungthread beschrieben habe, sah so aus: Direkt am USB DAC hatte ich einen Rechner mit ALIX 3D3 Board. Darauf lief ein Skript, das (per nc, netcat) das Raw-PCM Musiksignal über Ethernet empfangen hat und per aplay (ALSA) über den DAC als "USB Soundkarte" abgespielt hat. Das ALIX Board hatte eine sehr saubere 8V Stromversorgung. Der USB DAC war mit einem Aqvox USB-Kabel angeschlossen. Das Musiksignal kam per Ethernet wahlweise von einem etwas stärkeren Rechner, der die Musik von Festplatte oder NAS on-the-fly aufbereiten kann (Upsampling, LoCo, Raumkorrektur, Filter zur besseren Kanaltrennung, Lautstärke) und dann an den ALIX streamt; oder von einem schwächeren Rechner mit vorgefalteten Daten auf einer großen Festplatte, der nur noch die Lautstärke regelt. Dieses Setup klang schon sehr gut; trotzdem wollte ich ausprobieren, ob noch mehr drin ist.

Als Zwischenschritt habe ich, angeregt durch Berichte in diesem und anderen Foren, die Ethernet-Zuleitung verbessert: Ich habe kurz vor den ALIX Rechner einen möglichst einfachen Ethernet-Switch gestellt, diesem eine "audiophile" Stromversorgung gegeben, und den ALIX per 50 cm Meicord Ethernet-Kabel verbunden. Es wurde gleich klar, dass auch ein sauberes Ethernet Signal den Klang beeinflusst.

Ich hatte schon länger Ausschau gehalten nach einem noch abgespeckteren Rechner als das ALIX Board, um auszuprobieren, ob sich dieser Teil der Kette weiter verbessern lässt. Der Raspberry Pi und andere Rechner in dieser Klasse, die man jetzt bekommen kann, schienen mir keine so guten Kandidaten; die sind ja insbesondere auf beeindruckende Graphikausgabe getrimmt, die mich hier gar nicht interessiert und vermutlich sogar schlecht für meine Zwecke ist. Meiner Meinung nach gilt beim Audio-Rechner nicht, dass größer-schneller-teurer besser für den Klang ist; im Gegenteil, am besten sollte der Rechner nur genau die benötigte Funktionalität haben und stromsparend (und damit lüfterlos und kühl) sein.

Dann bin ich hier fündig geworden: http://wiki.acmesystems.it/aria. Aus diesem Aria G25 Board kann man einen Rechner bauen, der mit Ethernet-Port nur 0.55 Watt verbraucht. An ein solches Board habe ich eine Ethernet-Buchse (ohne Kontakte zu den LEDs) und einen SD-Kartenhalter gelötet (eine Herausforderung für mich als Elektronik-Laien). Als Stromversorgung benutze ich dieses Teil http://wiki.acmesystems.it/PS3V3. Gespeist von einem 12V Netzteil, das ich noch rumliegen hatte, auf 5V geregelt mittels http://www.thel-audioworld.de/module/spr/SPR-2.htm und in die Verbindung dazwischen noch einen (KP WPP 0u1) Kondensator eingelötet.

Die USB Verbindung zum DAC habe ich so gemacht, wie es vor einiger Zeit auch hier im Forum diskutiert wurde: Es werden zwei Twisted-Pairs von Drähten benutzt, die aus einem Stück solidcore CAT7 Ethernet-Verlegekabel extrahiert wurden. Ein Paar habe ich direkt an USB Datenpins des Aria G25 Boards gelötet. Das andere Paar ist an die 5V Pins der oben genannten Stromversorgung gelötet. Beide Paare werden in einigem Abstand gehalten und laufen erst direkt vor dem DAC in einem USB-B Stecker zusammen.

Hat eine Weile gebraucht, bis das funktionierte und ich mich per ssh in diesen Rechner einloggen konnte (debuggen ist schwierig, da es ja keine Graphikausgabe gibt); dann wurden ALIX und Aqvox-Kabel durch diese Konstruktion ersetzt. Faszinierend ist, dass dieser kleine Rechner genauso mit Debian Wheezy als Betriebssystem läuft wie meine Büro-Workstation mit 12-Core Prozessor und 64 GB RAM.

Und, war das nur ein cooler Bastelspaß, oder führte das auch tatsächlich zu einer Verbesserung des Klangs? Ganz klar, letzteres! Ich war verblüfft, was für einen Unterschied diese Änderung ausmachen kann, weit mehr als ich erwartet/erhofft hatte. Der Unterschied war so groß, dass ich erstmal neue Raum-/Systemkorrektur-Filter erstellt habe. Leider fehlt mir das Equipment und Know-How, um den Unterschied auch messtechnisch prüfen oder demonstrieren zu können. Ich stelle mir das so vor, dass mit dieser Hardware beim DAC ein sehr sauberes USB Signal mit gleichmäßigen Flanken und sehr geringen überlagerten Störsignalen ankommt.

Vorschläge für weitere Verbesserungen dieses Hardware-Setups sind willkommen.

Diese Kette ist nun besonders geeignet, Unterschiede in der "Player-Software" aufzuzeigen. Über meine (ebenfalls sehr erfolgreichen) Software-Experimente im Rahmen dieses Projektes werde ich in einem gesonderten Thread berichten.


Viele Grüße, Frank
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Beitragvon Fujak » 18.10.2013, 09:48

Hallo Frank,

Dein Projekt fasziniert mich. Schon beim Anblick der verbauten Hardware besticht dieses Vorgehen durch den Wegfall jeglicher Komplexität und damit möglicher Störungsquellen. Ich werde mich in den kommenden Tagen mal mehr in die Materie einlesen. Ich muss gestehen, es ist auch für mich verlockend, ein solches System aufzubauen.

Mit dem Ayre QB-9 hast Du auf jeden Fall ein Klasse-DAC, der das auch 1:1 wiedergeben kann, was er an Signal angeliefert bekommt.

Grüße
Fujak

P.S.: Ich habe gerade gesehen, dass Du Dich auch zu unserem Forumstreffen angemeldet hast. Prima, dann ergibt sich hoffentlich die Gelegenheit zu einem tiefergehenden Austausch über Dein Projekt.
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Beitragvon taggart » 18.10.2013, 12:33

Hallo Frank,

ein wirklich respektables Projekt hast du da umgesetzt. Meinen herzlichen Glückwunsch dazu!

Mir gefallen solche minimalistischen Ansätze sehr und ich habe auch selbst schon oft über Alternativen zur "dicken Windows-Welt" nachgedacht. Leider habe ich von Linux zu wenig Ahnung um dort etwas brauchbares beitragen zu können, ich würde aber sehr gern von deinen Software-Entwicklungen lesen.

Viele Grüße,
Christoph
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Beitragvon music is my escape » 18.10.2013, 12:57

Hallo Frank,

in der Tat ein sehr interessantes Projekt, welches vom Grundsatz her nicht nur einleuchtend, da bestechend einfach, daher kommt, sondern dazu auch noch sehr sympathisch.

Was garnicht erst entsteht, muss hinterher auch nicht mühsam wieder ausgemerzt werden... :D

Auf den Bericht über die von Dir wahrgenommenen Unterschiede bei div. Playersoftware bin ich ebenfalls sehr gespannt! Meiner Erfahrung nach werden die Unterschiede zwischen guten Produkten geringer, je ausgefeilter bzw. abgespeckter die Hard-und Softwareumgebung ist, in der sie betrieben werden.

VG, Thomas.

:cheers:
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Beitragvon taggart » 19.10.2013, 00:59

music is my escape hat geschrieben:Meiner Erfahrung nach werden die Unterschiede zwischen guten Produkten geringer, je ausgefeilter bzw. abgespeckter die Hard-und Softwareumgebung ist, in der sie betrieben werden

Hallo Thomas, das deckt sich exakt mit meinen Erfahrungen.

Gruß, Christoph
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Beitragvon mm2 » 19.10.2013, 20:50

Hallo Frank,

finde Dein Projekt in mehrfacher Hinsicht super. Zum einen zeigt es, dass es nicht immer ein großer Prozessor mit vielen Kernen und hoher Taktfrequenz sein muss. Zum anderen finde ich super, wenn es auch mehr konkrete Erfahrungen geben würde, wie man HW den Klang steigern kann und was daran welchen Einfluß hat.

Weiter so

Viele Grüße
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Beitragvon frankl » 20.10.2013, 00:47

Hallo Leute,

erstmal vielen Dank für die positiven Reaktionen auf meinen Bericht.

Der Software-Teil des Berichtes wird in den nächsten Tagen folgen.

taggart hat geschrieben:Leider habe ich von Linux zu wenig Ahnung um dort etwas brauchbares beitragen zu
können, ich würde aber sehr gern von deinen Software-Entwicklungen lesen.

music is my escape hat geschrieben:Auf den Bericht über die von Dir wahrgenommenen Unterschiede bei div. Playersoftware bin ich ebenfalls sehr gespannt! Meiner Erfahrung nach werden die Unterschiede zwischen guten Produkten geringer, je ausgefeilter bzw. abgespeckter die Hard-und Softwareumgebung ist, in der sie betrieben werden.

Hier aber vielleicht eine kleine Klarstellung. Ich hatte "Player-Software" in Anführungsstrichen geschrieben, weil ich hier meine eigenen Skripte und kleinen Programme meine. Tatsächlich benutze ich überhaupt keine übliche Abspielsoftware (von der dieser Liste zum Beispiel benutze ich nur 'sox'). Ich finde es einfacher, eigene Skripte zu schreiben, die genau das tun, was ich möchte, als komplexeren Programmen Funktionen beizubringen, die mir fehlen.

Mein angekündigter Software-Bericht wird also kein Testbericht über bekannte Linux Player-Software sein. Und ich will auch kein fertiges alternatives Software-Produkt anbieten. Es wird eher um eine Werkzeug-Sammlung gehen, die zum besseren Klang beitragen kann (potentiell auch für den internen Code von Player-Software).

Viele Grüße,
Frank
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Beitragvon frankl » 06.11.2013, 00:58

Hallo,

ich wurde nach mehr Details zur Software gefragt, die auf meinem Rechner mit Aria G25 Board läuft.

Ich benutze das System, das auf der ACME Website http://www.acmesystems.it/aria vorgeschlagen wird. Im Moment läuft ein Linux 2.6.39, das ich selbst kompiliert habe. Dazu habe ich einen (virtuellen) Ubuntu Rechner mit der Cross-Compiling Toolchain für ARM Architekturen installiert, genau wie auf der ACME Website erklärt. Damit kann ich auf einem schnellen Rechner Programme für ARM Prozessoren übersetzen. Zum Beispiel den Linux-Kernel, bei dem ich zusätzlich zum von ACME bereit gestellten Kernel den Sound mit USB-Audio Treiber sowie den highres-Timer hinzugefügt habe.

Das dazu von ACME bereitgestellte System ist ein Debian Linux (Version 6.0.2), das ziemlich abgespeckt ist und nur gut 500MB belegt. Dies enthält zum Beispiel einen 'gcc' Compiler, so dass man kleinere Programme dann direkt auf dem Aria G25 übersetzen kann, oder 'python' und 'bash'. Wenn der Rechner erst einmal bootet, hat man ein normales Debian Linux System, auf dem man per 'apt-get' oder 'aptitude' beliebig weitere Software Pakete installieren kann.

Zum Beispiel könnte man den Musik Server 'mpd' oder 'flac' usw. ganz leicht nachinstallieren.

Wer einen Raspberry Pi kennt: Ich würde sagen, das Aria G25 ist etwa halb so schnell. Ich habe mal als Test eine 3 Minuten flac-Datei im 44.1/16 Format ausgepackt und das hat etwa 12 Sekunden gedauert. Das Aria G25 ist also vermutlich als Fileserver, mpd-Server und einfacher Webserver gut zu gebrauchen.

Der Zugriff auf das Aria G25 erfolgt über das Netzwerk per ssh und Programme starte ich per Kommandozeile. (Eine graphische Benutzeroberfläche habe ich nicht probiert - wäre aber vielleicht sogar drin. Statt ssh könnte man auch 'shellinabox' und einen beliebigen Webbrowser benutzen.)

Ziemlich neu gibt es auf der ACME Website auch einen 3.11.x Linux Kernel und ein Debian 7.0 System. Die starten bei mir, aber ich habe es noch nicht geschafft, einen modifizierten Kernel zum Laufen zu bringen.

Wenn jemand selbst mit so einem Rechner experimentieren will, kann ich Hilfestellung mit dem System geben.

Ach ja, auf meinem Aria G25 läuft hauptsächlich ein selbst geschriebenes und
Übersetztes Programm, das nur Audiodaten vom Netzwerk liest und per USB-DAC
abspielt. (Dabei benutze ich eine leicht modifizierte und auf dem Aria übersetzte ALSA Bibliothek.) Das hatte ich schon in diesem Thread beschrieben.

Viele Grüße,
Frank
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Beitragvon Martin » 06.11.2013, 10:45

Hallo Frank,

vielen Dank für deine ausführliche Beschreibung. Das alles würde ich sehr gerne ausprobieren. Das Aria G25 Board habe ich jetzt bestellt. Einen Raspberry habe ich schon. Auf dem Desktop-PC läuft Linux Mint. Würdest Du die SD-Card Images für Aria G25 und Raspberry zur Verfügung stellen, wenn es so weit ist? Die Bedienung über ssh sollte zunächst kein Problem sein. Langfristig wäre eine Bedienung über einen Webserver natürlich eine schicke Sache.

Das Projekt ist hochinteressant, weil es die in meinen Augen wichtigen Hardware/Software Strategien verfolgt für eine möglichst optimale Musikwiedergabe.

Viele Grüße
Martin
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Beitragvon LordHelmchen » 06.11.2013, 14:13

Hallo Frank,

wow... herzlichen Glückwunsch zu Deinem Projekt... weniger ist mehr... der Ansatz ist ein klein wenig entgegen dem Mainstream, das gefällt mir :D

Das erinnert mich daran, das ich vor 29 Jahren mal Informationselektroniker gelernt habe (boah... bin ich alt :roll: )

Also ehrlich gesagt: es würde mich brennend interessieren, wie sich die Lösung im Vergleich zu den "mehr ist mehr Lösungen" mit potenter Hardware, Windows Server 2012, Server audiophile core edition, jplay und zwei Rechnern anhört.

Wäre das Forumstreffen nicht ein passender Ort, dies mal auszuprobieren? Leider werde ich mit meinem "mehr ist mehr" Audio PC bis dahin nicht fertig sein, aber vielleicht findet sich jemand, der bereit wäre seinen Audio PC mitzubringen. Wenn es nicht ins offizielle Programm passt, ginge vielleicht eine Sondersession außerhalb der "offiziellen" Zeit...

Viel Erfolg und viel Spaß

Markus
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Beitragvon frankl » 07.11.2013, 00:39

Martin hat geschrieben:Das alles würde ich sehr gerne ausprobieren. Das Aria G25 Board habe ich jetzt bestellt. Einen Raspberry habe ich schon. Auf dem Desktop-PC läuft Linux Mint. Würdest Du die SD-Card Images für Aria G25 und Raspberry zur Verfügung stellen, wenn es so weit ist? Die Bedienung über ssh sollte zunächst kein Problem sein.

Hallo Martin,

klar, meinen Kernel für das Aria G25 (und falls nötig einen Tipp für die Netzwerkkonfiguration) kann ich zur Verfügung stellen.

Auf dem Raspberry läuft im Moment ein nicht modifiziertes 'Rasbian' (also in der Bedienung ein Debian 7.0 (wheezy)).
Ich schalte nur ein paar Sachen aus, die ich nicht brauche.
Du kannst ja mal ein 'RaspyFi' ausprobieren - da sollte ich vielleicht auch mal wieder schauen, was die so für Ideen haben.

Langfristig wäre eine Bedienung über einen Webserver natürlich eine schicke Sache.

Wenn Du schon mpd benutzt hast, wäre das eventuell auch eine Option für die Bedienung. Vielleicht ist es gar nicht so schwierig mpd dazu zu bringen, ein eigenes Programm zum Abspielen zu starten. Hat es eventuell schon einen Modus zum Abspielen über einen anderen Rechner (den man modifizieren könnte)?


Viele Grüße,
Frank
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Beitragvon frankl » 07.11.2013, 01:06

LordHelmchen hat geschrieben:Also ehrlich gesagt: es würde mich brennend interessieren, wie sich die Lösung im Vergleich zu den "mehr ist mehr Lösungen" mit potenter Hardware, Windows Server 2012, Server audiophile core edition, jplay und zwei Rechnern anhört.

Wäre das Forumstreffen nicht ein passender Ort, dies mal auszuprobieren? Leider werde ich mit meinem "mehr ist mehr" Audio PC bis dahin nicht fertig sein, aber vielleicht findet sich jemand, der bereit wäre seinen Audio PC mitzubringen. Wenn es nicht ins offizielle Programm passt, ginge vielleicht eine Sondersession außerhalb der "offiziellen" Zeit...


Hallo Markus,

so einen Vergleich fände ich natürlich auch interessant. Aus mehreren Gründen wollte ich das aber nicht für das nächste Forumstreffen vorschlagen:

(1) Da es für mich das erste solche Treffen ist, würde ich gerne möglichst viele der angebotenen Programmpunkte mitbekommen.

(2) Das Setup für einen Vergleichstest sollte vermutlich gut ausdiskutiert und vorbereitet werden. Bis zum Treffen würde ich keine Zeit dafür haben.

(3) Da ich ein solches Treffen noch nicht mitgemacht habe, ist mir nicht klar, inwieweit sich Unterschiede, über die wir hier reden, in so einer Umgebung nachvollziehen lassen. Ich bin schon gespannt, bei den geplanten Vorführungen von Fujak und Uli mehr darüber zu erfahren (und mir eine Meinung zu bilden, wie
reizvoll der von Dir vorgeschlagene Vergleich wirklich wäre).

Viele Grüße,
Frank
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Beitragvon aston456 » 07.11.2013, 08:45

Hallo Frank,
ich darf mich meinen Vorrednern dahingehend anschließen, daß ich den Linux-Ansatz auch sehr interessant finde.
Ich habe mich schon länger gewundert, warum dieser Ansatz nicht schon lange konsequent verfolgt wird.
Denn vom Grundsatz her ist Linux ja ein wesentlich schmaleres OS als Win oder WinServer und man muß es nicht erst derart abspecken wie die beiden letztgenannten OS.
Ein weiterer, sehr angenehmer Nebeneffekt ist natürlich die Tatsache, daß Linux weitegehend kostenfrei ist.
I´ll be staying tuned!

Cheers,
Kai
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Beitragvon ESM » 07.11.2013, 09:29

Hallo Frank,

Auch ich finde das Thema sehr spannend. halte uns auf dem Laufenden. Das Team von JRiver Media Center hat bereits seine ersten Linux Portierung (als Beta) freigegeben. :cheers:

Gruß Erwin
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Beitragvon Martin » 07.11.2013, 12:29

Hallo Frank,
Wenn Du schon mpd benutzt hast, wäre das eventuell auch eine Option für die Bedienung. Vielleicht ist es gar nicht so schwierig mpd dazu zu bringen, ein eigenes Programm zum Abspielen zu starten. Hat es eventuell schon einen Modus zum Abspielen über einen anderen Rechner (den man modifizieren könnte)?


mpd bietet z.B. die Output Typen "pipe" und "fifo". Beide sollen aber den Hinweisen im Netz zufolge nicht so optimal funktionieren. Was aber mpd gut kann ist die Ausgabe über ALSA. Und ALSA wiederum bietet wohl die Möglichkeit die Musik nicht nur an die Soundkarte zu leiten sondern mit Hilfe eines Plugins auch in eine WAV-Datei zu schreiben:

http://www.alsa-project.org/alsa-doc/al ... ugins_file

Auch Pipes können hier verwendet werden.

Damit könnte man vielleicht eine Übertragung vom Desktop PC auf den Raspberry mit Hilfe von mpd und dem ALSA File Plugin realisieren.

Viele Grüße
Martin
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