Das cMP Projekt erklärt

[play-mate]

Es hausiert seit längerer Zeit die Begriffe cMP und cPlay durch unser Forum und sorgen immer noch für Verwunderung, Kopfschütteln und manchmal auch direkte Ablehnung.
Ich möchte gern die Grundlagen für dies aussergewöhnliche Projekt ein wenig deutlicher beleuchten und die entscheidenden Parameter des cMP2´s ein wenig verständlicher zusammenfassen.

Das Wichtige an dieser nochmaligen Vorstellung ist nicht nur das cMP2 eine Wiedergabe Qualität vermag die so hoch liegt dass nur die kostbarsten Geräte des Weltmarkts mithalten können.
-aber um cMP2 zu solch sensationeller Leistung zu bringen, bedarf es ein wenig mehr Aufwand als nur die cPlay & cMP Software zu Installieren.

Die Anleitungen der Webseite von cMP2 sind gründlich getestet und sind mit ein wenig Computerkenntnis durchaus zu bewältigen. cMP2 hat weltweit knapp 3000 Anwender. Nur in Deutschland hält sich der Enthusiasmus noch ein wenig zurück, aber genau diese Vorbehalte möchte ich gerne abbauen.
Niemals bevor gab es High-End dieser Klasse zum Null-Tarif...also :



Das cMP2 Projekt


besteht aus zwei Software Programme:

1.- cPlay ist der Player des Systems, genau so wie Foobar und co.
2.- cMP ist eine Shell, d.h. dieses Programm ersetzt die Windows Oberfläche und optimiert den Kernel und tiefliegende Windows Funktionen (deshalb schlagen auch viele Firewalls beim runterladen Alarm. Dies ist unkritisch, normal und sicher).

Dabei bilden cPlay und cMP zusammen das cMP2 (cMP quadrat), dass vom Entwickler „cics“ vor knapp 4 Jahren als digitaler Audio Transport konstruiert worden ist, den Kern des Projekts, und funktioniert ähnlich wie ein CD Laufwerk ohne D/A Wandler oder wie ein Festplatten Player.
-aber mit einigen technischen Unterschieden zu einem Sonos, einer Squeezebox oder einem Naim HDX / Linn Streamer.
Auch der Vergleich zu einem normalen Computer mit Foobar, J.River oder iTunes ist nicht völlig deckend.

Der cMP (cicsmemoryplayer) konvertiert / interpretiert / berechnet nämlich beim Resampling den Datenfluss deutlich anders als andere digitale Geräte und stellt dem DAC ein erheblich genaueres Signal zu Verfügung.

Wie das geht ?
-let me try to explain :

cPlay führt bei einer normalen 44.1kHz Samplingrate eine 1:1 Übertragung der CD Daten durch wie jeder andere Player auch, aber bedient sich beim optionalen Upsampling einer Berechnungstechnologie die das Signal viel näher an den analogen Spannungswerten des Mikrofons bringt.
Da diese Berechnungstechnologie (der sogenannte Algorithmus) aber einen erheblichen
Kalkulationsaufwand bedarf, ist diese Technik nicht mit einem normalen Upsampling vergleichbar.
Vorraussetzung dafür ist nämlich ein richtiger Computer und nicht nur ein Upsampling-Chip wie sonnst oft verbaut.

cPlay verwendet Resampling nach dem LibSampleRate und dem SoX Verfahren. Diese Technik ist nicht nur eine einfache Verdopplung oder Vervierfachung der Samplingrate wie bei üblichen Upsampling Designs, aber eine sehr aufwendige und Prozessor intensive Berechnung die die Zusammenfügung (die Interpolation) der Abtastwerte neu Kalkuliert.
Dabei entsteht in Wirklichkeit eine zeitlich genauere und hörbar analogere Rekonstruktion der Spannungswerte am D/A Wandlerchip.
Näher an dem analogen Signal das vom Mikrofon an den A/D Wandler bei der Aufnahme kam.
Das Prinzip dieser Interpolationsberechnung kennt man aus der digitalen Bildbearbeitung und wurde schon hier im Forum kurz diskutiert :

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=30&t=1847

Wichtig dabei ist es zu kapieren dass hier keine Daten „verfälscht“; hinzu- oder weggenommen werden, aber dass der wahrscheinlich zeitrichtigere Wert dem D/A Chip zur Verfügung gestellt wird.
In der herkömmlichen linearen Weise (die alle andere digitale Player verwenden) kann keineswegs von einer „richtigeren“ oder „unverfälschteren“ Interpolation die Rede sein.
Bei der linearen Interpolation verfehlt das Signal beim Upsampling den kritischen Zeitpunkt des Wandelns immer wieder und genau dies versucht cPlay besser zu errechnen.
Für die Zweifler gibt es dazu viel Wissenschaftliches im Internet zur Verifizierung solcher digitalen Berechnungen.

Das Minimale Design

cMP2 ist ganz bewusst auf begrenztem Oberflächen Design ausgelegt und verzichtet daher auf schicke Darstellungsoptionen wie wir es von Computer Play´ern gewohnt sind.
-und dass hat gute Gründe, denn cMP verschreibt sich konsequent jegliche Elemente eines Computers auf Jitter-reduktion zu Trimmen. Dazu gehört auch überflüssige Grafiksoftware und andere Strom- & Ressourcen intensive Applikationen zu eliminieren.
Da cMP2 eh eine reine Audio Anwendung ist, ist die GUI auch nur darauf ausgelegt : Name, Titel & Länge der Tracks übersichtlich geordnet.
-und erlaubt übrigens auch Anwendung von einem Touchscreen und Fernbedienung durch drahtlose Maus !
Eigentlich ist der Unterschied zu Sonos/ Squeezebox nur das fehlende Albumcover....

Wichtig ist aber dass cMP2 nicht nur ein anderer Player ist, sondern ein komplettes Paket von Hardware, Software und Optimierungen die zusammen eine Datenübertragung an einen DAC liefert, die einfach erheblich genauer, analoger und musikalischer ist als was man sonnst noch auf dem Markt haben kann.
Wenn man hinzu auch bedenkt das diese State-of-the-Art Konstruktion, mit ein wenig Computerwissen, sich für 6-700 Euro zusammenstellen lässt, ist man zwar eine Hausnummer weiter als Sonos & Co., aber wir sind immer noch für Spitzenklasse Highend in einem sehr tragbaren Preisbereich.

Hier die wichtigsten Merkmale und Vorraussetzungen dieses einzigartigen Transports :


cPlay ist ein „Memoryplayer“ genau so wie Amarra, PureMusic und XXHighEnd.
Er liest vollständig seine Daten in den RAM und puffert sie von dort. Der Vorteil ist sehr wohl bekannt, und reduziert ständige Lese- und Schreibzyklen zwischen Betriebssystem und Festplatte.

cMP ist die Shell des Systems und ersetzt die normale Windows Oberfläche. Dies ist nicht (nur) um eine einfache GUI zu erstellen, aber um die komplizierte und aufwendige Bedienungssoftware von Windows abzuschalten und mehr Ressourcen für die Audiowiedergabe bereitzustellen. Dabei greift cMP tief in die Registry, und in den Kernel vom Betriebsystem ein, um Windows mehr „Echtzeit“ -fähig zu machen.
Unter anderem befiehlt cMP einem Doppelkernprozessor dass er für die Musikdatenübertragung einen Kern, und für alle anderen Prozesse den anderen Kern verwenden soll.

Eine Vorraussetzung für die Navigation des Systems ist unverzichtbar das „Tagging“ der Musikbiliothek mit Cue-sheets. Diese Hürde muss der Anwender auf sich nehmen, aber Cue-sheets erstellt Foobar oder EAC beim rippen auf Anfrage problemlos, und schon bereits gerippte Bibliotheken lassen sich in wenigen Minuten mit einem Cue-sheet Creator erzeugen.
Cplay unterstützt nur WAV oder FLAC Dateien.

Eine weitere Vorraussetzung für cMP2 ist ASIO (oder alternativ ASIO4ALL). Über den unmöglichen Windows k-Mixer ist natürlich viel berichtet worden und ASIO ist allgemein der „richtige“ Ansatz für hochwertiges Audio.

cMP kann auch mit Foobar oder anderen Windows Abspielsoftware laufen und die veränderten Systemprioritäten von cMP sind auch auf diesen Playern meist hörbar.

cPlay hat ein VST plug-in Feature die das einbinden von digitalen Frequenzweichen, Raumkorrektur oder andere DSP Anwendungen ermöglicht.


Hardware und Software Optimierungen :

Um das volle Potential von cMP2 zu nutzen ist das Projekt für ganz bestimmte Motherboards & CPU´s maßgeschneidert. Der Grund ist dass für bestimmte Gigabyte Boards die wichtigen BIOS Einstellungen akribisch für Kompatibilität und Leistung geprüft und getestet sind.

Zu Anfang steht das Bereinigen von überflüssigen Funktionen von Windows XP.
(XP ist gewählt weil es weniger komplex ist als Win7 oder Vista. Des weiteren kann XP viel weiter reduziert werden. cMP2 läuft aber auch auf 7 & Vista).

-Netzwerk-, Internet-, Mail-, Druckwarteschlangen-, Video-, Updates und andre Funktionen werden Entfernt.
-Automatische Dienste werden auf Manuel geschaltet.
-Im GeräteManager werden nicht gebrauchte Features abgeschaltet.
-In der Registry werden etliche Änderungen vorgenommen.
-Auch die Boot.ini wird neu definiert.
-Sogar die Abfrage-Frequenz der USB Schnittstellen (falls noch aktiv) werden reduziert um aus dem hörbaren 1kHz Bereich weg zu kommen.
-Die RAM Allokation von Windows wird auf Audio getrimmt.

Mit dem avanciertem Minlogon kann man auch noch die Anmeldungs- und Anwender Verwaltung von Windows vom Betriebsystem entfernen. Dabei reduzieren sich Bootzeiten und das ganze XP System schwindet auf gerade mal 1.8GB total Größe. Auch deutlich hörbar !

Im BIOS sieht cMP2 vor die Taktfrequenz des i3 Core Intel von 2,8GHz auf 900MHz zu drosseln; -die Timings des RAM Speichers auf geringe Latenzzeiten zu optimieren und letztlich die ganzen Spannungswerte auf Board, Chipsatz und Prozessor auf das nötigste zurück zu fahren.
Diese kritischen Einstellungen ergeben eine deutlich erhöhte Audiowiedergabe ohne die erheblichen Upsampling Kalkulationen von cPlay zu Kompromitieren.

Für die Elektronik Bastler gibt es zusätzlich noch Anleitungen für Eingriffe in die Stromversorgung des gesamten Computers.
Allein die Festplatten auf eigene Versorgung zu bringen ist eine 20 Euro Maßnahme die sich lohnt.
-oder dass Betriebsystem auf SSD laufen zu lassen ist nicht unerheblich besser !

Voll Konfiguriert glänzt cMP2 mit unerhört niedrigen (Rekord verdächtig) Jitterwerten und einen Stromverbrauch um die 30 Watt, welches auch eine geräuschlose, passive Kühlung des Prozessors erlaubt.

cMP2 ist ein ultra avanciertes non-kommerzielles Projekt für allerhöchste Audioansprüche !

www.cicsmemoryplayer.com

[Bernd Peter]

Hallo Leif,

wie gehst Du denn aus dem PC raus, mit Soundkarte und SPDIF, USB, Firewire....?

Gruß

Bernd Peter

[play-mate]

Hallo Bernd Peter,

das cMP2 System arbeitet mit dem digitalen Teil der ESI Juli@ als Ausgang, also Toslink oder S/PDIF.
USB ist auch möglich.
Ich selber verwende neuerdings FireWire an einen 8-Kanal DAC für eine VST eingebundene digitale Frequenzweiche.

Gruß Leif

[wgh52]

Hallo Leif,

danke für diese ausführliche Vorstellung von cMP²! Das hört sich nach einer echten Alternative für dedizierte Audio PCs an und kann wohl auch Acourate basiertes convolving mitrechnen, soweit ich verstand. Ein paar Fragen sind mir beim Lesen eingefallen:

1. Auf welche Auflösung wird gesampled und welche wird ausgegeben? Ist die Ausgaberate einstellbar und Umschaltung auf die Ausgaberate bei unterschiedlicher Eingaberate automatisiert?

2. Wie geht cMP² mit Audioauflösungen ungleich 16 Bit/44,1 Ks/s um - also zum Beispiel 24 Bit/44,1 ks/s, 16 Bit/48 ks/s oder 24 Bit/192 ks/s?

3. Wie geht die Software mit inter sample clipping beim upsamplen um?

4. Du schreibst sehr viel von starken Verbesserungen in Wiedergabetreue und Jitter aber leider gar nichts konkret vergleichbares. Könntest Du da etwas nachliefern?

5. Wie kommt es zur angegebenen Klangverbesserung, wenn das Betriebssystem auf SSD ist? Oder habe ich was mißverstanden...

Vielen Dank für die Arbeit, die Du Dir gemacht hast! Das ist sehr interessant!

Gruß,
Winfried

1639

[Fujak]

Hallo Leif,

großes Kompliment für Deine Arbeit, die Du Dir gemacht hast! Es ist meines Wissens die erste zusammenfassende und doch umfangreiche Darstellung von cmp² im Internet in deutscher Sprache. Ich weiß ja von unserem Austausch, wie tiefgehend Du Dich mit dem cmp² befasst und die Sache konsequent angepackt hast.

Ich kann die damit erzielten Klangverbesserungen nur bestätigen - und das, obwohl ich cmp² auf einem Standard-Netbook mit Intel Atom-Prozessor ausprobiert habe, der gerade für die aufwändigen Software-Berechnungen (vor allem bei 192KHz 24bit) am Limit lief und damit für eine jitterreduzierte Wiedergabe nicht optimal ist.

Wenn man das einmal gehört hat, mag man nicht mehr zurück auf die Standard Player. Es lässt sich damit weitgehend das klangliche Niveau erreichen, was man ansonsten nur mit Reclocking-Maßnahmen wie dem Big Ben oder den gertifizierten Upgrades für den Sonos hinbekommt.

Aber, das muss man auch klar sagen, obwohl alles detailliert auf der cmp²-Webseite (in englisch) beschreiben ist, muss man auch eine Affinität haben zu den soft- und hardwareseitigen Eingweiden eines PC. Nur cplay und cmp zu installieren bringt zwar auch schon etwas, schöpft aber nur 50% des klanglichen Optimierungspotentials aus (weiter 25% durch Optimierungen des Betriebssystems und weiter 25% durch Optimierungen der Hardware).

Andererseits bietet es genau dadurch die Möglichkeit, ohne größeren Aufwand schon mal einen beeindruckenden Vorgeschmack davon zu bekommen, welche Steigerungen insgesamt möglich sind.

Übrigens hatte ich die Erfahrung gemacht, dass Foobar in cmp eingebunden (statt cplay) eine klangliche Verschlechterung bringt; daran kann man auch erkennen, dass man wirklich nur mit dem "Komplettpaket" die volle Optimierung bekommt.

Grüße
Fujak

[play-mate]

Hallo Winfried,

Die Samplerate Output wird fix im Player eingestellt und je nach Samplerate am Eingang mit dem SRC oder SoX Resampler hoch oder runtergerechnet. 44.1/48/88.2/96/176.4 und 192 kHz werden unterstützt.

Deine 2. Frage kann ich nicht verstehen. 24bit 48kHz ? wo gibts das ?
Alles wird in 32 floating point bearbeitet und mit einer Rechenpräzision von 128 bit !

Zum intersampling erklärt cics :
"Clipping added when phase 180 and no upsampling is used. Recordings
using max negative scale causes clipping error when inverted (e.g.
at 16 bit scale -32768 is used instead of -32767). Loud recordings
will suffer from this error."

Wir haben neulich den cMP2 gegen einen 6000 Euro teuren Naim HDX getestet....dies war beim 16/44 Format für Naim peinlich. Beim Hochaufgelöstem Format 24/192 haben sie je nach DAC relativ gleich aufgespielt.


Wenn cMP2 mit einer SSD Festplatte für das Betriebsystem ausgestattet ist, sind alle Mitglieder des cMP Forum einig : mehr Transparenz, mehr Dynamik, mehr Raum & Luft. Eine erhebliche Maßnahme.
Dürfte auch für andere PC Audio Systeme gelten !

Gruß Leif

[digifix]

Hallo Leif,

Auch von mir ein Kompliment für Deine Arbeit.

Für mich stellt sich die Frage - kann ein für cMP² optimierter PC als High End - Audio Netzwerk-Streamer eingesetzt werden. - es wird ja empfohlen das Netzwerk zu deaktivieren.
Ich denke dabei an ein minimalistisches System. Das Ipad dient als Remote.

Grüße
René

[Fujak]

Hallo René,

ich bin zwar nicht Leif, antworte Dir trotzdem. Ein cmp² optimierter PC kann nicht als Netzwerk-Streamer eingesetzt werden - eben genau aus dem Grud, dass das OS absolut minimalisiert wurde. Um Netzwerk-Fähigkeiten zu aktivieren, müssen mehrere Windows-Dienste aktiviert werden, was genau das wieder einführt, was den Klang verschlechtert und den Grundgedanken von cmp² verwässert. Dennoch: Wer diese klanglichen Einbußen hinnehmen möchte, kann das Ding neztzwerktauglich machen. Ich würde es nicht tun.

Grüße
Fujak

[play-mate]

Hallo René,

Über Netzwerk muss du eine andere Konfiguration des Betriebsystem anpeilen. Es gibt aber erfolgreiche Ergebnisse mit eSATA Anschluss...das sollte sehr gut funktionieren.
Aber cMP ist ein ganz gezieltes Minimal System und für Einbindung von iPad oder ähnliches nicht gedacht.

Gruß Leif

[wgh52]

Hallo Leif,

danke für die klärenden Antworten!

Die Samplerate Output wird fix im Player eingestellt und je nach Samplerate am Eingang mit dem SRC oder SoX Resampler hoch oder runtergerechnet. 44.1/48/88.2/96/176.4 und 192 kHz werden unterstützt....Deine 2. Frage kann ich nicht verstehen. 24bit 48kHz ? wo gibts das ?
Alles wird in 32 floating point bearbeitet und mit einer Rechenpräzision von 128 bit !

Bei meiner Frage ging es darum welche Kombinationen von Bittiefe und Sampleraten unterstützt werden und worauf umgerechnet wird. Verstanden habe ich Deine Antworten so, daß die von Dir genannten Sampleraten von Datei oder Stream hereinkommen auf eine einstellbare Bittiefe/Samplerate Kombination umgerechnet wird, z.B. auf 24/96 oder 16/44,1, in diesen Fällen also z.B. 24/176,4 downsampled wird. Aber auch wenn's exotisch klingt: Ich habe Dateien, die z.B. 24/44,1 gesampled sind und glaube auch eine 24/48 Datei zu haben. Es geht also um eine Liste aller unterstützten Bittiefe/Sampleraten-Kombinationen.

Wenn cMP2 mit einer SSD Festplatte für das Betriebsystem ausgestattet ist, sind alle Mitglieder des cMP Forum einig : mehr Transparenz, mehr Dynamik, mehr Raum & Luft.

Diese offensichtlich gemeinschaftliche Erkenntnis wollte ich nicht bezweifeln sondern soweit wie möglich technisch verstehen. Vielleicht gibt's ja eine Erklärung?

Gruß,
Winfried

1640

[uli.brueggemann]

Alles wird in 32 floating point bearbeitet und mit einer Rechenpräzision von 128 bit !

Bei meiner Frage ging es darum welche Kombinationen von Bittiefe und Sampleraten unterstützt werden und worauf umgerechnet wird.

Ich glaub da wird immer reichlich durcheinander gewürfelt. M.E. ist es ganz simpel:

Irgendein eingehendes Datenformat wird in eine Gleitkommagröße umgewandelt. Da spielt es keine Rolle ob es 16/44 oder 24/44 ist. Bei 16/44 wird eben mit 1/32768 normiert, bei 24/44 ist der Normierungsfaktor eben 1/2^23. Rauskommt eine Gleitkommagröße mit maximalen 1,0. Und wenn bei weiteren Rechnungen ein Ergebnis > 1,0 vorkommt, kann man wiederum normieren, die Gleitkommazahl erlaubt das ohne Probleme.

Um Rundungsfehler zu vermeiden kann man von der einfachen Genauigkeit bei 32 bit Gleitkomma auf 64 bit Gleitkomma oder im Extremfall auf 128 bit Gleitkomma erweitern. Je nach Auflösung kostet es letzlich immer mehr Rechenzeit. Und sofern genug zur Verfügung ist, spielt es dann keine Rolle.
(Übrigens rechnet z.B. Acourate mit 64 bit, gut genug für bis -300 dB Genauigkeit).

Im weiteren wird nun ASIO verwendet. Per se läuft ASIO mit 32 bit Gleitkomma (derzeit finden Übergänge auch nach 64 bit statt). Hierbei gibt es dann bei ASIO immer eine Doppelpufferstrategie. In einen Puffer wird vom PC reingeschrieben, während der andere Puffer in Richtung Soundkarte ausgelesen wird. Ein Bufferswitch Event schaltet dann immer zwischen den Puffern um.

Es ist dann die Aufgabe des ASIO-Treibers (geliefert seitens des Soundkartenherstellers), dafür zu sorgen, dass die größtmögliche Bittiefe verwendet wird. Heute geht es also meistens mit 32bit Gleitkomma in die Puffer und dann mit 24 bit PCM zur Soundkarte. Bei billigen Karten können es aber immer noch nur 16 bit sein. Die Umrechnung erfolgt simpel mit dem Faktor 32768=2^15 oder 2^23.

Grüsse, Uli

PS: bitte ASIO4All mit Vorsicht geniessen, es imitiert die ASIO Schnittstelle, verwendet aber intern das Windows-Zeugs, geht also nicht am Kernel bzw. kmixer vorbei.

[play-mate]

.

Uli ist und bleibt der Professor in digitalen Datenzusammenhänge !

.....immer wieder ein Genuss von einem Experten zurechtgewiesen zu werden.

Vielen Dank, Uli.




Dass mit den doppelten Puffern hat mich in den ASIO settings immer gewundert.

[Franz]

Ich würde die Beiträge gerne verstehen, muß aber gestehen, daß mir das Fachchinesisch einfach zu hoch ist. Also, ich verstehe nur Bahnhof. Liebe Profis: Könnt ihr euch mal erbarmen, so zu formulieren, daß euch ein Laie folgen kann? Das soll bitte keine Kritik sein, möchte es nur verstehen.

Gruß
Franz

[play-mate]

Hallo Franz,

Als ich vor zwei Jahren mit dem cMP2 Projekt anfing, hatte ich kaum jemals einen Windows PC bedient (bin seit 1998 erklärter Fan von Apple), aber wurde mir sehr enthusiastisch empfohlen.
Die meisten der chinesisch klingenden Begriffe sind im Computer Audio Jargon einfach wie anti-skating und wow&flutter für Vinyl Liebhaber....
Die Wörter tauchen auch immer wieder hier in Forum auf.

Ganz kurz beschrieben ist cMP2 einen Weg einen PC für Audio zu optimieren.
-und hinzu kommt das cPlay Programm das ein andere Art von Upsampling von CD Daten ermöglicht als man üblicher weise Upsampling macht.

Klar ist, das die englische Webseite nicht gerade einleuchtend erscheint und vorerst auch mehr Verwirrung als Klärung schafft.
Dennoch will ich gerne dazu ermutigen dass hier eine äusserst interessante Möglichkeit besteht, an einen der allerfeinsten digital Playern für kleines Geld zu kommen.
....wenn man ein wenig chinesisch versteht

[Franz]

Hallo playmate,

das es etwas mit PC-audio zu tun hat, habe ich verstanden, auch das es ein bestimmtes Programm des upsamplinngs darstellt. Ich betreibe ja nun streaming, ohne daß ich dazu den PC laufen lassen muß. Siehst du denn prinzipell Vorteile gegenüber einer Lösung mit NAS und wenn ja, worin liegen die?

Gruß
Franz