Al ongeveer veertig jaar – vanaf de jaren ’80 – zijn we bezig met het digitaliseren van muziek. (We tellen dan even de aanloop tot het digitale tijdperk niet mee; er waren heel wat proeven op dit vlak namelijk.) Philips en Sony waren de pioniers op dit vlak. Het is dan ook niet verwonderlijk dat zij – samen – de cd én de spdif (Sony Philips Digital Interface) standaard de markt in hebben geholpen.
Alles digitaal
Toen de cd begin jaren ’80 de markt bestormde als vervanger van de LP, ging dit samen met een standaard op gebied van digitale audio. In de Redbook standaard – onderdeel van de Rainbow Book series waarin weer andere standaarden vastgelegd zijn – is vastgelegd waaraan digitale audio op een CD moet voldoen. Cruciaal als je een succesvol nieuw medium wilt introduceren. Zonder een duidelijke standaard ben je nergens.
De cd bleek het begin van een grondige digitalisering. Inmiddels heeft streaming audio de hifiwereld veroverd én zijn er tussen de CD – die nog steeds populair is, net als vinyl overigens – en streaming audio nog een paar minder succesvolle media geweest. Denk aan DCC en Minidisc. Er waren zelfs initiatieven om muziek op sd-kaartjes te distribueren. Dat is nooit van de grond gekomen. Net als DRM beveiligde downloads. (Gelukkig maar!).
Meten aan digitale audio
Laten we eens gaan kijken naar wat we bij Alpha Audio bekijken als we een digitaal apparaat doormeten.
Voor de metingen gebruiken we vooral de Prism dScope III. De reden is dat deze met vaste scripts werkt, wat het meten gemakkelijk maakt én ervoor zorgt dat metingen binnen Alpha Audio altijd vergelijkbaar blijven. Immers: we gebruiken altijd gelijke instellingen. Daarbij kan de Prism in feite alles meten wat relevant is:
- Lineairiteit – input versus output
- Ruisvloer – hoe laag ligt de ruis?
- Frequentierespons – hoe neutraal is het apparaat?
- Faserespons – hoe faseneutraal is apparaat / tijdsnauwkeurig
- Crosstalk – scheiding van links en rechts
- SINAD (Signal Noise and Distortion) – signaal ruis én vervorming in één cijfertje
- THD+N – Totale harmonische vervorming mét ruis
- Imaging (filters) – een visualisering van de interne, digitale filters
- Dynamisch bereik – maximale output versus de ruisvloer
Hierboven ziet u een serie metingen van de Sonnet Pasithea. (En ter illustratie een vergelijk van noise / interference met de MSB Premier).
In feite leest u deze metingen op dezelfde manier als de metingen van een versterker. Bij een ruisvloermeting is lager altijd beter. Een goede converter zit op -130 dB of lager bij een ruisvloer.
Nu is het bijzonder belangrijk hierbij te vermelden dat de FFT-instellingen hier een rol kunnen spelen! Hoe hoger de FFT-waarde, hoe lager de ruisvloer kan lijken… Wij testen standaard op 32K FFT, maar zullen soms iets hoger gaan om te kijken of we dieper kunnen kijken. Dit kán invloed hebben op de metingen. Wij zullen het echter altijd vermelden als we afwijken van de standaard scripts.
U ziet dat de Sonnet op -150dB ruisvloer zit en de MSB zelfs nog 10dB lager. Dat zijn indrukwekkende prestaties. We gokken dat de MSB de grens van de Prism heeft laten zien.
Dan de frequentierespons. Hier kunt u zien hoe neutraal een converter weergeeft (tenminste: u kunt zien of er afwijkingen zijn in de weergave) én wat het bereik is. Het bereik is afhankelijk van twee zaken: de sampling rate én het filter wat in gebruik is.
Filters
Converters moeten filters gebruiken die de bandbreedte beperken in relatie tot de sampling rate. Bij 16 bit / 44,1 kHz signalen is de bandbreedte beperkt tot 22 kHz. Bij 16 bit / 48 kHz is dat 24 kHz en bij bijvoorbeeld 24 bit / 96 kHz is dat ongeveer 48 kHz.
NB: De vuistregel is dat u de ‘samplingrate’ halveert, al is dat niet helemaal juist, omdat digitale filters dus ook een rol spelen. Voor meer informatie verwijs ik u door naar de regels van Nyquist.
Nu hebben we al een paar keer het digitale filter langs laten komen. Filters – eigenlijk ‘anti imaging filters’ of ook wel ‘reconstruction filters’ zijn nodig in digitale audio, omdat er anders talloze reflecties in het het frequentiespectrum zouden optreden. Reflecties die gaan mengen met het analoge signaal dat de speler uitstuurt naar uw versterker: niet wenselijk.
Ideaal gezien gebruiken we een brickwall filter (een héél erg steil filter), maar dat geeft in veel gevallen gigantische fase-problemen (hoe steiler een filter, hoe meer fase-draaiing). Daarom worden er ook wel minder steile filters gebruikt – slow rolloff bijvoorbeeld – of zogenaamde ‘phase lineair’ filters die fasecorrect zijn (maar meer rekenwerk vereisen). Het digitale filter is in veel gevallen het geheim van een fabrikant. Dat is niet heel gek, want het is zeer klankbepalend. En dus bepalend voor de kwaliteit van de digitale speler.
Wij meten tijdens onze tests ook de filters met een zogenaamde ‘imaging test’ (Zie plaatje hierboven; dat is een typisch brickwall filter). Deze imaging test laat zien hoe het filter verloopt, wat veel zegt over welke filosofie de fabrikant nastreeft.
(Zie voorbeelden van de verschillende filters op de Audiolab Mdac hieronder. We zien zowel brickwall als phase lineair als wat andere varianten. Welke beter is, is vooral smaak.)
Sinds juni 2023 meten we ook de faserespons van apparatuur. Minder fase-draaiing wil zeggen dat de fasekarakteristiek van het apparaat beter is. Dit uit zich doorgaans in een iets correcter – dus niet per-sé groter! – stereobeeld. Hieronder ziet u twee metingen van fase bij de MSB Premier: één in gewone modus én één in Theatre Mode. U ziet direct de impact van het filter.
Impulsgedrag
Het filter heeft ook direct invloed op het impulsgedrag van de dac. Het impulsgedrag laat zien hoe een converter een strakke puls weergeeft. Ideaal gezien gaat het signaal recht omhoog en weer recht naar beneden. Maar dat kan bijna niet.
Deze metingen aan de Audiolob Mdac laat prachtig zien hoe een filter invloed heeft op het impulsgedrag. De ‘optimal transien’ impulsmeting laat een bijna perfect impulsgedrag zien; bijna NOS-achtig, zullen we maar zeggen. Sharp rolloff geeft bijna altijd flinke pre- en post ringing. Slow rolloff vermindert dat al drastisch. Phase lineair geeft in dit geval géén pre-, maar wel wat post-ringing. Dat is veel minder vervelend dan pre-ringing omdat dit onnatuurlijk is (we kunnen in het echte leven ook niet iets eerder horen dan dat het er is ;-)).
Lineairiteit
Een meting die ook wat uitleg vereist is de lineairiteit. Deze meting laat zien of het input- en outputsignaal in verhouding zijn en blijven. Ideaal gezien is dit één diagonale lijn. En bij een degelijk product is dat gelukkig ook het geval.
Wat deze meting óók laat zien, is de ruisvloer van het apparaat. U ziet bij de Sonnet dat – volgens de Prism dScope – de Pasithea rond de -135dB begint te werken. Dat komt overeen met ongeveer 23 bit resolutie (24 bit is -144 dB). We weten inmiddels dat dit de ondergrens is voor de Prism: hij kan niet dieper meten bij deze test. :-). Alleen de Pasithea en MSB hebben dit niveau behaalt. De meeste, normale, converters halen nét -120 tot zo’n -125 dB is onze ervaring. Een uitzondering is de RME ADI die érg goed scoort, maar een tikkie hard staat. De Audiolab doet het ook aardig, De IFI iDSD haalt de -120 dB niet. En de AudioGD vertoont wel een heel gekke curve, zoals u hieronder kunt zien. Het resultaat: kleuring, aangezien de input en output niet meer in verhouding zijn tot elkaar.
Streamers: soms lastig
Nu we wat inzicht hebben gegeven in het meten van dacs, gaan we even naar streamers. In basis meten we die op een gelijke wijze. Immers: als een streamer een digital ingang en analoge uitgang heeft, kunnen we dezelfde tests doen.
Helaas zijn niet alle streamers gemakkelijk te meten. Vooral streamers die alleen een LAN-ingang hebben zijn in feite niet te meten, omdat we een ingang én een uitgang nodig hebben; hoe krijgen we anders een meetsignaal naar binnen?
Ook een streamer met alleen digitale ingangen en uitgangen is minder handig, omdat er geen conversie plaatsvindt én timing binnen het digitale domein geen dominante rol speelt: jitter speelt geen echte rol, omdat er geen conversie naar analoog plaatsvindt.
Nu kunnen we nog steeds andere zaken meten. Denk aan jitter (op de clock zelf, indien te bereiken én mogelijk), aangezien dit wél een rol kan spelen bij het uitsturen van een signaal naar een externe dac, én voedingsruis via de LISN en ruis aan de ethernetpoort. Dat zijn zeker zaken die íets over de prestaties zeggen.
U ziet hierboven bijvoorbeeld een drietal metingen met de Wavecrest. Het idee van deze metingen was om te laten zien wat een voeding doet met clockjitter – heel wat: de jitter halveert! Ook ziet u een meting aan de ethernetpoort. Eén meting met een standaard-adapter (geel) en een meting met een degelijke voeding (paars). U ziet dat de ruis nogal omlaag gaat.
Hoewel dit dus indirecte metingen zijn, zegt het eigenlijk net zoveel. Immers: als de voeding niet goed is, heeft dat invloed op jitter. Als er veel interne jitter is, kán een streamer niet fatsoenlijk presteren.
Afrondend
Het meten van d/a-converters en streamers is redelijk geautomatiseerd binnen Alpha Audio. Dat is mede te danken aan de scripts in de Prism dScope. De meest interessante metingen voor d/a-converters zijn – vinden wij – de lineairiteit, ruisvloer en imaging. Wellicht samen met dynamisch bereik. Dit omdat dit in feite zegt hoe de filtering intern werkt én hoeveel bits resolutie de dac in de praktijk haalt.
Bij streamers gelden dezelfde tests. Echter vaak zijn deze niet zo gemakkelijk te meten. We meten dan vooral de ruis via de LISN en intern de clock (ook bij dacs trouwens). Dat geeft ook een goed idee van hoe goed dingen zijn geregeld. Immers: de basis van een apparaat is de voeding. En in geval van digitale apparatuur: ook de interne klok.