DSD Amanero + filtro passivo: il miglior DAC?

Dopo aver letto l'interessante articolo su un trasporto/DAC autocostruito che si può trovare qui:

https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fwww.webalice.it%2Fmeneghettig%2FUn%2520DSD%2520player%2520autocostruito.pdf
e varie discussioni sull'argomento su alcuni forum:
http://www.audiofaidate.org/forum/viewtopic.php?f=22&t=10150
http://www.diyaudio.com/forums/digital-line-level/235144-low-pass-filter-dsd-2.html
http://www.computeraudiophile.com/f6-dac-digital-analog-conversion/multibit-direct-stream-digital-debate-18437/index10.html
(leggetevi tutto il thread che è veramente interessante per capire quali prodotti sono veramente DSD "puri" e quali no)

Ho deciso di costruirmi un mini DAC, anzi potremmo chiamarlo un "noDAC", con il trasporto Amanero + un filtro passa-basso passivo del I ordine con taglio a 48 Khz.
Specificatamente si esce da I2S DATA/I2S FSCLK (pin 3 e pin 5) rispettivamente per il canale Sinistro/Destro. Per la massa ci si collega a GND (pin .
Al segnale PWM che esce dai pin 3 e 5 si collega una resistenza da 3,3 kohm in serie, mentre in parallelo un condensatore da 1 nanofarad.
Facendo così si ottiene un taglio delle alte frequenze a partire da 48khz come suggerito dal primo articolo citato.
Chi volesse ottenere un taglio più drastico può aggiungere un altro condensatore da 1nF in parallelo per ottenere un filtro passa basso a partire da 24 Khz.
Ho utilizzato due resistenze Kiwame e due condensatori Sprague Orange Drop 716

Per calcolare il filtro è veramente utile questo sito:
http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRlowkeisan.htm
dove in basso potete trovare proprio un calcolatore per questo utilizzo, "RC Low-pass Filter Design for PWM"!
Se fate le vostre prove vedrete che la scelta 3300 ohm/1 nF è una delle migliori, se l'obiettivo è non interferire sulla banda audio e ottenere una risposta all'impulso ottimale.
Ovviamente nessuno impedisce di utilizzare filtri più complessi, tipo un Butterworth del IV ordine LC come suggerito in un post su diyaudio nel thread riportato sopra, ma quale sia meglio è tutto da vedere.

Il vantaggio della mia configurazione è che il segnale viene poi inviato a un controllo di volume/preamplificatore a trasformatori (TVC).
Il mio è il Minute della SAC Thailand (che adotta due trasformatori molti simili a quelli usati nel costoso Music First).
La caratteristica di questi trasformatori in supermalloy è quella di avere un comportamento sulle basse frequenze esemplare e di tagliare le frequenze oltre i... 48 khz!
Potete trovare il il grafico della risposta in frequenza sul sito http://www.sacthailand.com/
In questo modo il taglio del trasformatore (ben oltre i 6 db/ottava) si somma al taglio del filtro passivo per ottenere una completa pulizia del segnale PWM, oltre ovviamente a separare il "noDAC" dall'amplificazione in potenza.

Il problema dell'isolamenento USB può essere risolto con un cavo usb a Y per poter collegare una batteria a 5v (come faccio di solito).
Qualcuno suggeriva anche l'utilizzo di un hub USB per isolare anche il segnale digitale proveniente dal computer.
Non ho verificato questa opzione, ma ritengo che potrebbe essere valida utilizzando solo utilizzando un hub a batteria.

Il risultato? Zero rumore, zero fruscio. Non vi è il minimo accenno di rumore di fondo nemmeno avvicinando l'orecchio a pochi centimetri dalle casse.

Quali programmi utilizzare? Io ho utilizzato HQplayer su Windows e su Linux sovracampionando il segnale DSD fino DSD128. Foobar su windows sempre a DSD128.
In realtà l'Amanero con i driver Asio dovrebbe riuscire ad arrivare fino a DSD512 ma in quel caso HQplayer va in crash e foobar dice che la frequenza non è supportata...indagherò.

Il sovracampionamento del segnale PWM è essenziale per il corretto funzionamento del "noDAC", poiché maggiore la frequenza più efficace sarà l'utilizzo di un filtro del I ordine.


Il suono che esce dalla casse è incredibilmente dolce e analogico....ho ascoltato per un periodo limitato solo ieri e devo dire che il risultato è ben oltre le aspettative.
Ritornerò in seguito su questo dopo un ascolto più attento.

P.S IMPORTANTE: al play e allo stop un bel "TOC" arriva alle casse (come segnalato anche dal sito di Lampizator). E'consigliabile abbassare il volume del preamplificatore ogni volta.

Vorrei aggiungere alcune cose cui fare attenzione, dopo un ulteriore ascolto:
1) Il TOC allo stop e all'avvio di un file. Non ci sono problemi con HQplayer riproducendo una playlist, se non all'inizio e alla fine. Se siete distratti consiglio di mettere in repeat.
2) Il fruscio a volte è presente e a volte no. Da indagare se dipende dal file o dall'uscita USB del computer.
3) A volte la scheda non commuta automaticamente in modo DSD. Quest mattina sono riuscito a inizializzarla con foobar e formato di uscita DSD tipo Dcs. Fate attenzione, sempre volume al minimo all'inizio.
Se la cosa si ripete contatterò la amanero per delucidazioni. Sarebbe utile settare la scheda definitivamente in DSD.

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Complimenti !!       

Veramente una cosa interessante!!!

Quindi ricapitolando, basta instradare un segnale DSD verso un'interfaccia usb come l'amanero e poi integrare il segnale tramite un semplice filtro RC..Bello!

Io ho la waveIO.. dici che posso provare a prendere il segnale i2s in uscita e filtrarlo?
Quello che mi manca è..come prendo un file pcm flac e lo converto in DSD? posso utilizzare qualche tools in foobar?

Non sono sicuro che la WaveIO possa passare lo stream PWM del DSD. Non credo però posso sbagliarmi.
Per riprodurre i file PCM in DSD (immagino tu intenda in tempo reale) si può usare Jriver, HQplayer o foobar.

Il più facile da configurare è Jriver. E' stato il primo a funzionare nel mio esperimento.
Per quanto riguarda foobar, leggere qui:
http://hifiduino.wordpress.com/2013/04/06/amanero-pcm-and-dsd-update/

blackhole ha scritto:Non sono sicuro che la WaveIO possa passare lo stream PWM del DSD. Non credo però posso sbagliarmi.
Per riprodurre i file PCM in DSD (immagino tu intenda in tempo reale) si può usare Jriver, HQplayer o foobar.

Il più facile da configurare è Jriver. E' stato il primo a funzionare nel mio esperimento.
Per quanto riguarda foobar, leggere qui:
http://hifiduino.wordpress.com/2013/04/06/amanero-pcm-and-dsd-update/

Cavoli hai ragione, la waveIO non passa il DSD..peccato speriamo in un aggiornamento firmware..

Comunque rimango in ascolto e nel frattempo mi informo!  

capito poco ma.... a parte questo, molto interessante e soprattutto complimenti per l'intraprendenza ...

blackhole ha scritto:
Al segnale PWM che esce dai pin 3 e 5 si collega una resistenza da 3,3 kohm in serie, mentre in parallelo un condensatore da 1 nanofarad.
Facendo così si ottiene un taglio delle alte frequenze a partire da 48khz come suggerito dal primo articolo citato.
Chi volesse ottenere un taglio più drastico può aggiungere un altro condensatore da 1nF in parallelo per ottenere un filtro passa basso a partire da 24 Khz.

Complimenti per il tuo lavoro, ma voglio chiarire una cosa, 48khz è la frequenza di taglio a -3db, infatti
il filtro comincia a lavorare molto più in basso, perché ha una pendenza molto blanda. Perciò se si sceglie una frequenza di taglio da 24khz, un filtro di primo ordine tagliarebbe una parte della banda audio superiore.

Ma dai... proprio un "no DAC"   

Complimenti per il tuo lavoro, ma voglio chiarire una cosa, 48khz è la frequenza di taglio a -3db, infatti
il filtro comincia a lavorare molto più in basso, perché ha una pendenza molto blanda. Perciò se si sceglie una frequenza di taglio da 24khz, un filtro di primo ordine tagliarebbe una parte della banda audio superiore.

Certamente. Comunque molti filtri (che non sono filtri) cosiddetti "polinomiali" utilizzati invece nella conversione PCM (la Wadia fu la prima a utilizzarli) fanno scendere di qualche db già a 20 khz. Sembrerebbe che i file DSD abbiano componenti di rumore anche tra i 20 e i 50 khz. Vedere ad esempio il grafico in rosso che si trova qui:
http://www.thewelltemperedcomputer.com/KB/DSD.htm
Il rumore sale da -150 db circa fino a -100 a 50 khz (si tratta di un DSD64), penalizzando la risoluzione effettiva.
A quel punto la scelta è tra un filtro passa basso a 6db/ottava con taglio più in basso e/o un filtro più "ripido" e/o una frequenza di campionamento DSD più alta.

Alla fine sono abbastanza soddisfatto di aver scelto il semplice filtro a 48 khz cercando di portare i file DSD fino a DSD512 (se possibile, per ora funziona solo DSD128...).

Un'ultima nota: non sempre il rumore è deleterio. Spesso ha una funzione di "mascheramento della distorsione" in particolare se è rumore ad alte frequenze dove la musica digitale incontra maggiori problemi. L'ipotesi è che i dischi SACD e i file DSD suonino meglio proprio per il rumore...ci sarebbe parecchio da discutere su questo!

Interessante davvero, non sapevo che ciò che viene fuori dal DSD e PWM è già analogico, contrariamente al PCM. Ma il PWM è lo stesso degli amplificatori digitali?

robertopisa ha scritto:Interessante davvero, non sapevo che ciò che viene fuori dal DSD e PWM è già analogico, contrariamente al PCM. Ma il PWM è lo stesso degli amplificatori digitali?

Infatti ciò che esce non è in analogico, ma se si filtra con un RC il segnale DSD si ottiene l'equivalente dell'uscita analogica.

florin ha scritto:

blackhole ha scritto:
Al segnale PWM che esce dai pin 3 e 5 si collega una resistenza da 3,3 kohm in serie, mentre in parallelo un condensatore da 1 nanofarad.
Facendo così si ottiene un taglio delle alte frequenze a partire da 48khz come suggerito dal primo articolo citato.
Chi volesse ottenere un taglio più drastico può aggiungere un altro condensatore da 1nF in parallelo per ottenere un filtro passa basso a partire da 24 Khz.

Complimenti per il tuo lavoro, ma voglio chiarire una cosa, 48khz è la frequenza di taglio a -3db, infatti
il filtro comincia a lavorare molto più in basso, perché ha una pendenza molto blanda. Perciò se si sceglie una frequenza di taglio da 24khz, un filtro di primo ordine tagliarebbe una parte della banda audio superiore.

Infatti! tra l'altro in altre parti consigliano dei filtri  di ordini diversi..o filtri come il Chebyshev.

Sostanzialmente il segnale è lo stesso. Si potrebbe amplificare il segnale digitale all'uscita dell'Amanero e poi filtrarlo. A seconda del tipo di amplificazione si potrebbe ottenere un preamplificatore digitale o un finale di potenza.
Qualcuno ha suggerito, non mi ricordo più dove, di usare degli amplificatori video (che operano linearmente ad alte frequenze) per amplificare il segnale PWM.

blackhole ha scritto:Sostanzialmente il segnale è lo stesso. Si potrebbe amplificare il segnale digitale all'uscita dell'Amanero e poi filtrarlo. A seconda del tipo di amplificazione si potrebbe ottenere un preamplificatore digitale o un finale di potenza.
Qualcuno ha suggerito, non mi ricordo più dove, di usare degli amplificatori video (che operano linearmente ad alte frequenze) per amplificare il segnale PWM.

Però secondo me il punto è proprio quello..dove trovi degli amplificatori di qualità che amplificano linearmente fino a quelle frequenze?

Ho trovato il riferimento!
https://sites.google.com/site/koonaudioprojects/dsd-playback-system

Nel frattempo ho deciso di procedere ad un isolamento completo dell'uscita USB dal computer utilizzando l'extender ethernet USB Icron 2101 che trasmette il segnale USB attraverso un cavo ethernet. Considerando le esperienze negative precedenti con I cavi di rete ho scelto uno stupendo cat7 della Ligawo!

L'Icron 2101 consiste in un trasmettitore da collegare al computer (non presente nelle foto) e di un apparecchio ricevente da collegare a un cavo usb.
Il prezzo da nuovo era di oltre 300 dollari, l'analogo sistema in fibra ottica oltre 700.
Un utente di Computeraudiophile non ha trovato particolari differenze nelle prestazioni tra i due modelli.
In questo modo non solo si può utilizzare la presa USB fino a 100m di distanza (un bell'isolamento fisico...per sentire meglio bisogna andare a casa degli amici...) ma poiché nella parte ricevente c'è un trasformatore di accoppiamento l'isolamento è totale anche per quanto riguarda la massa.
Tra l'altro il trasformatore è lo stesso utilizzato dalla Gefen in un sistema analogo ben più costoso.

L'Icron 2101 può supportare fino a 480 Mb/s e non va confuso con apparecchi meno cari che arrivano al massimo a 12 Mb/s.
Nell'uso pratico si è rivelato perfetto, nessuna perdita di segnale in nessuna occasione nemmeno a 24/192 o DSD128. Non ho dovuto nemmeno alzare le basse latenze audio settate in Jack e Mpd, indice di un funzionamento nel dominio del tempo praticamente perfetto.

Come ulteriore isolamento ovviamente ho usato un cavo a Y per collegare una batteria all'Amanero.
In questo modo ho risolto qualsiasi problema di rumore USB e/o di alimentazione a parte eventualmente quello prodotto dall'Amanero stessa.

Vorrei riassumere qui la configurazione utilizzata al momento:

PC --> Isolatore Icron 2101 + Batteria LiPo --> Amanero --> Filtro passivo --> Trasformatore (nel mio caso un TVC) --> finale di potenza

Sui tipi di filtri possibili avrei altre cose da dire, ma magari lo faccio in un altro post con alcuni schemi.

Intanto guardate le foto:

Sarei davvero curioso di ascoltarlo. Ho visto che sei di Padova, se c'è un meeting a Padova, non mancare di venire e portarlo!

Daniele86 ha scritto:

robertopisa ha scritto:Interessante davvero, non sapevo che ciò che viene fuori dal DSD e PWM è già analogico, contrariamente al PCM. Ma il PWM è lo stesso degli amplificatori digitali?

Infatti ciò che esce non è in analogico, ma se si filtra con un RC il segnale DSD si ottiene l'equivalente dell'uscita analogica.

Accidenti... Rimpiango di aver lasciato da parte l'Amanero e poi di averla venduta.... Poteva essere una cosa interessantissima provare questa soluzione.

Molto interessante!

Chissà se qualcuno qua nel forum ce l'ha una Amanero da vendere... 80 euro + spedizione per prenderla nuova mi sembra un po' eccessivo per fare una prova

Mi chiedo se esistano altre schedine che fanno lo stesso lavoro e magari costano meno...

donluca ha scritto:Molto interessante!

Chissà se qualcuno qua nel forum ce l'ha una Amanero da vendere... 80 euro + spedizione per prenderla nuova mi sembra un po' eccessivo per fare una prova

Mi chiedo se esistano altre schedine che fanno lo stesso lavoro e magari costano meno...

Che scherzi? L'ho appena venduta a Kereos...  

C'è il GB su DIYAudio, te la porti via sui 55€, foglio qua:
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AmX4TyHWgSmNdE5laDJQNlA3UVBYaWlrczJwYS1EcXc&usp=drive_web


Con qualche riferimento qua:
http://www.diyaudio.com/forums/vendors-bazaar/216474-usb-i2s-384khz-dsd-converter-193.html

E io, siccome ero molto interessato a realizzare velocemente il noDAC, ho speso 104,92 dalla Amanero tutto incluso...

Colgo l'occasione per mettere in evidenza alcuni problemi e avvertenze per chi volesse provare qualcosa del genere:

1) All'avvio e allo stop di qualsiasi brano (e se il software di riproduzione va in crash) un forte "Toc" arriva alle casse. Problema segnalato da Lampizator e forse risolto con dei relais sull'uscita. *** Sempre volume al minimo prima di iniziare la riproduzione e prima di concluderla ***...per maggiore comodità se possibile mettere in ripetizione, altrimenti alla fine del brano c'è un po' di ansia...
2) Con alcuni programmi e in alcune configurazioni si riscontra un forte fruscio sulle casse. Nella gran parte dei casi succede quando NON è selezionato il protocollo DoP.
3) Con la configurazione corretta il fruscio è molto lieve ma presente, comunque non avvertibile dalla posizione di ascolto. Sto indagando sui veri motivi. Uno dei motivi potrebbe essere il basso livello del segnale. Ho contattato l'autore di un "DSD autocostruito" (vedi post iniziale) per discuterne. Ricordiamoci che nella mia configurazione non vi è soltanto un filtro passa-basso del I ordine, ma anche un secondo "filtro" dovuto alla presenza del trasformatore. Lo schema è questo:

La resistenza da 60k è l'impedenza d'ingresso del finale di potenza. Le masse prima e dopo il trasformatore sono separate.
[Nota: Se qualcuno sa come inserire una sorgente PWM in microcap mi facci sapere.]
Forse l'inserimento di un preamplificatore del segnale PWM prima del filtro dovrebbe risolvere il problema e portare il voltaggio di uscita, che attualmente è piuttosto basso, ad almeno 2V.
4) La configurazione di Jriver o Foobar o HQplayer si è rivelata non facile. Se siete interessati ne parlerò specificatamente. In generale ho trovato molto stabile HQplayer in Linux (funziona per 30 minuti in versione tryout)

Ovviamente, siccome le carratteristiche del filtro sono molto simili a quelle dei T-amp, sarebbe interessante provare con un filtro LC simile a quelli utilizzati in questi amplificatori. Ho fatto delle simulazioni e il migliore filtraggio si paga però con un certo overshoot nella risposta all'impulso. Allego in qui il filtro molto più complesso proposto da un progettista su diyaudio ---> http://www.diyaudio.com/forums/digital-line-level/235144-low-pass-filter-dsd-2.html

Personalemte preferisco l'idea di ultilizzare un filtro passa-basso del I ordine seguito da un trasformatore. Il trasformatore, se ben scelto o progettato, separerà la massa della Amanero dal preamplificatore/finale di potenza e contemporaneamente filtrerà ulteriormente il segnale alle alte frequenze.

blackhole ha scritto:
Personalemte preferisco l'idea di ultilizzare un filtro passa-basso del I ordine seguito da un trasformatore. Il trasformatore, se ben scelto o progettato, separerà la massa della Amanero dal preamplificatore/finale di potenza e contemporaneamente filtrerà ulteriormente il segnale alle alte frequenze.

Nel mio dac autocostruito(Florini) ho usato la stessa ''ricetta'' e mi pare che vada bene. Per il filtro, prova con
R=33 ohm e C=100nf, il segnale sarà più forte di adesso.

Che scherzi? L'ho appena venduta a Kereos...  

C'è il GB su DIYAudio, te la porti via sui 55€, foglio qua:
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AmX4TyHWgSmNdE5laDJQNlA3UVBYaWlrczJwYS1EcXc&usp=drive_web


Con qualche riferimento qua:
http://www.diyaudio.com/forums/vendors-bazaar/216474-usb-i2s-384khz-dsd-converter-193.html

ah non sapevo fosse ancora attivo il GB!
Ma sono 55 euro più spedizione?

Grazie comunque per la segnalazione

florin ha scritto:

blackhole ha scritto:
Personalemte preferisco l'idea di ultilizzare un filtro passa-basso del I ordine seguito da un trasformatore. Il trasformatore, se ben scelto o progettato, separerà la massa della Amanero dal preamplificatore/finale di potenza e contemporaneamente filtrerà ulteriormente il segnale alle alte frequenze.

Nel mio dac autocostruito(Florini) ho usato la stessa ''ricetta'' e mi pare che vada bene. Per il filtro, prova con
R=33 ohm e C=100nf, il segnale sarà più forte di adesso.

Vedrò di provare. Grazie.

Nel frattempo ho cambiato la resistenza kiwame con una da 33 ohm e ho cambiato i condensatori con dei Pio russi. Il livello resta però sempre abbastanza basso.
Devo dire che il sistema è molto stabile, niente 'tick' o incertezze. Restano i limiti già indicati precedentemente, ma il suono è di una trasparenza incredibile.
Provare ad esempio con questa veramente splendida performance registrata in DSD senza alcun editing:
http://bluecoastrecords.com/store/sareena-overwater/special-event-27
Riprodotto nel mio impianto lo stream DSD passa solo attraverso una resistenza e un trasformatore prima di arrivare al finale!

Diciamo che va preso per quello che è: un piccolo progetto scomodo nell'utilizzo ed estremo, assolutamente non commercializzabile nell'attuale configurazione, ma che può dare grandi soddisfazioni.
Potrei amplificare il segnale DSD prima del filtro ma con la possibilità di aumentare il jitter...
Potrei usare un filtro più complesso ma con la conseguenza di peggiorare la risposta all'impulso...

Nel frattempo Miska, l'autore di HQplayer, sta proponendo un DAC "open source" senza chip, ma molto più complesso:
http://www.computeraudiophile.com/blogs/miska/open-hardware-1-bit-multi-level-dac-547/
http://www.signalyst.com/hardware.html

Sarebbe interessante realizzarlo, purtroppo niente basetta né kit...