Синхронный конвертер S/PDIF-I2S (основная информация)

[KNLL]

Offтопик:
В связи с многочисленными просьбами восстановить тему трехлетней давности, которая безвозвратно удалилась из "толкучки"........

Синхронный конвертер S/PDIF - I2S. Предназначен для передачи звукового потока из компьютера во внешний ЦАП с побитовой точностью.
Конвертер, позволяет избавиться от основного недостатка передачи звука из компьютера во внешний ЦАП по цифровому интерфейсу S/PDIF - востановленного мастерклока.

Для начала немного теории. Вкратце и в общих чертах.

Как известно, наилучшие результаты при проектировании ЦАП можно получить при использовании высококачественного, с низким уровнем фазового шума (джиттера) генератора(ов) тактового сигнала. При этом сам генератор должен находиться как можно ближе либо к собственно ИМС ЦАП (для дельта-сигма преобразователей - AD1955, AD1853, SM5865) либо к регистру предискретизации (для ЦАП паралельного преобразования AD1862, PCM63). Более подробно об этом (и не только) есть в ветке про цапостроение.

Сигнал мастерклока, полученный путем восстановления из S/PDIF обладает уровнем джиттера, на порядок превышающий таковой у высококачественных генераторов. Поэтому тактировать им внешний высококачественный ЦАП не представляется оптимальным решением.
Однако, в том случае, если ЦАП тактируется от собственного высококачественного генератора возникает другая проблема - частоты генераторов в ЦАП и в звуковой карте хоть незначительно, но всё-же отличаются. Это диктует необходимость применения ASRC (асинхронного ресемплера) для согласования. ASRC-процесс по определению не может обеспечить побитовую точность прередачи.

Синхронный конвертер позволяет организовать так называемую "петлю обратной синхронизации" по S/PDIF. Дело в том, что большинство высококачественных звуковых карт имеют интересную особенность - возможность синхронизации потока передаваемых данных по S/PDIF с частотой принимаемых данных. Иными словами, если в таком режиме подать на вход звуковой карты S/PDIF - сигнал, сформированный на основании частоты мастерклока внешнего ЦАП, то S/PDIF - сигнал на выходе будет синхронен уже не частоте внутреннего генератора аудиокарты, а частоте мастерклока ЦАП. Это позволяет избавиться от необходимости ASRC.

На основании вышесказанного было разработано устройство, схема и фотографии которого приведены ниже. Устойство было повторено тиражом более сотни экземпляров и показало отличные результаты при раболе с ЦАП Lynx различных моделей, Цап Overture от Nazar, 6V2 и 6V3 от SergioT.

Единственным минусом этого решения является необходимость применения звуковой карты достаточно высокого уровня. В старой теме был достаточно большой список аудиокарт, совместимых с данным устройством. К сожалению он безвозвратно потерян вместе с остальной информацией из самоудалившейся из толкучки темы. Гарантированно E-MU 0404 USB, E-MU 0404 PCI и выше, M-Audio Audiophile 192, ESI JULI@, Terratec Aureon Space 7.1 и Terratec Aureon 5.1 PCI, RME HDSP, Audiotrak Prodigy 7.1 HiFi, Echo MiaMIDI.

Гарантированно нет функции синхронизации по S/PDIF в "игровых" картах: Creative (все модели, включая X-FI), Asus Xsonar.

Надеюсь, что форумчане, эксплуатирующие этот конверетер с другими аудиокартами дополнят список.

Устройство изготовливалось в двух модификациях:
1. С проводным интерфейсом S/PDIF - двумя RCA-разъёмами .
2. С двумя оптическии интерфейсами Toslink плюс проводной через 3.5 mm MiniJack.
Конструкция устройства видна на фото ниже. Печатная плата четырёхслойная с металлизацией. В первых версиях платы контактные площадки были лужёные, последние - с иммерсионным золотом.

Для обеспечения гальванической развязки между звуковой картой и ЦАП при использовании проводного интерфейса были использованы развязывающие трансформаторы. Конвертер имеет два выхода шины I2S - в TTL-уровнях и по дифференциальному интерфесу RS-485.

Для конфигурирования режимов работы предусмотрены две колодки с джамперами. Назначение джамперов указано на схеме. "Closed" - джампер установлен. "Open" - джампер снят. Переключение входов RCA-Toslink - 3-pin джампер JP11. Toslink - джампер установлен ближе к светодиодам, RCA или MiniJack - ближе к нижнему краю платы.

Поддерживаемые частоты дискретизации Fc: 44.1КГц, 48КГц, 88.2КГц, 96КГц.
Поддерживаемые частота мастерклока: 128Fc, 256Fc, 384Fc, 512Fc
Поддерживаемые режимы работы шины I2S: 16RJ, 24RJ, 24LJ, 24I2S

Конвертер и ЦАП должны быть сконфигурированы на одинаковые режимы работы. Аудиокарта должна быть настроена на режим синхронизаци по S/PDIF-входу.

Питание - 8-12 вольт 0,5A, допустимо нестабилизированное. Оптимально +9 вольт.

Схема и фото:


Конвертор SPDIF.rar

[momitko]

Давно уже пытаюсь подсоединить к конвертеру карту Prodiff-88, которую я купил здесь на толкучке по очень привлекательной цене. Данная карта имеет качество цифрового выхода на уровне RME.
Проблема в том, что карта имеет входы и выходы только в формате AES/EBU.
Я нашел схему конвертации AES/EBU в SPDIF. При подсоединении к другому ЦАПу эта схема нормально конвертирует AES/EBU в SPDIF, но вот когда я подсоединяю ее к конвертеру последний показывает ошибку и сигнала (звука) нет.
Где найти нормальную рабочеспособную схему конвертации AES/EBU в SPDIF и обратно?

Еще заметил интересную штуку.
Когда компьютер выключен, земля карты соединена с землей компа, а как только комп включается, контакта между землей карты и компа тестер не показывает, но он также показывает между обеими землями напряжение около 1 вольта. Как это понять?

[momitko]

Хочу проверить на новой карте, все таки имеет ли значение использование с конвертером карты более высокого качества, чем моя Terratec Aureon Sky 5.1, которая имеет в себе чип Envy-24. Т.е. имеет ли значение при обратной синхронизации, каким образом идет сигнал с карты и обратно: по оптике или коаксиалу, а также может ли звук быть еще лучше при использовании более качественной карты. Или это не имеет никакого значения в случае обратной синхронизации?

[_stuff_]

Я слушал данный конвертер с картами M-Audio Delta 192 (spdif) и E-MU 0404 USB (toslink), разницы в звучании не заметил.

[cka3o4nuk]

Хочу проверить на новой карте, все таки имеет ли значение использование с конвертером карты более высокого качества, чем моя Terratec Aureon Sky 5.1, которая имеет в себе чип Envy-24. Т.е. имеет ли значение при обратной синхронизации, каким образом идет сигнал с карты и обратно: по оптике или коаксиалу, а также может ли звук быть еще лучше при использовании более качественной карты. Или это не имеет никакого значения в случае обратной синхронизации?

в случае с компом лучше все таки по оптике.
более качественная карта ничего не изменит

[momitko]

Тут меня одолевают сомнения. С одной стороны, известно, что оптика звучит хуже, чем коаксиал, но с другой стороны, ведь в случае обратной синхронизации DAC6v3 использует синхронный реклокинг, где с компа идут только данные, а клок берется из ЦАПа. Значит разница между оптикой и коаксиалом уже не имеет значения? Ведь восстанавливать клок из сигнала не надо...

[cka3o4nuk]

Тут меня одолевают сомнения. С одной стороны, известно, что оптика звучит хуже, чем коаксиал, но с другой стороны, ведь в случае обратной синхронизации DAC6v3 использует синхронный реклокинг, где с компа идут только данные, а клок берется из ЦАПа. Значит разница между оптикой и коаксиалом уже не имеет значения? Ведь восстанавливать клок из сигнала не надо...

оптика не лучше коаксиала
но выходы и входы спдиф не всегда идеально развязаны от земли компа или даже не от земли а от корпуса
я на вскидку могу назвать только 2 серии блоков питания у которых нет потенциала на корпусе..
сомневаюсь что у вас такой.
так что - оптика выбор джедая

[momitko]

Мне еще стало интересно, у кого как играет при отключении внешнего клока (обратной синхронизации). Есть треск или еще какие-то артефакты? У меня на Terratec Aureon Sky 5.1 при перключении на внутренний клок карты все играет также, как и при внешнем клоке и только на некоторых альбомах иногда появляется треск. У дргих карт, я слышал, при включенном внутреннем клоке вообще идет один треск. У кого как с этим?
Правильное ли мое предположение, что если на внутреннем клоке играет также, как и на внешнем, то это говорит о том, что у карты оказался довольно таки качественный клок и рассинхронизации между клоком карты и ЦАПа почти нет?

[momitko]

И еще информация к размышлению...
У меня карта Terratec Aureon подсоединена к конвертеру по оптике к DAC 6v3. Кроме того, есть еще одна карта Prodiff-88 с качественным клоком (на уровне карты за $1000), которая подсоединена через коаксиальный SPDIF к другому самопальному NOS ЦАПу.
Как-то на сайте лампизатора http://lampizator.eu/index.html я прочитал о том, что SPDIF трансформаторы портят звук и что рекомендуется их выпаивать, чтобы улучшить звук. Еще раньше я заказывал в интернет магазине несколько SPDIF трансформаторов и поставил один перед этим NOS ЦАПом т.к. якобы такие трансфораторы создают гальваническую развязку и вообще они положены по стандарту. Ну вот и вчера я выпаял этот трансформатор и пустил AES/EBU с карты (на которой, кстати, также есть трансформаторы на каждом входе и выходе) прямо на микросхему CS8412 в ЦАПе.
После выпайки трансформатора (сделанного в Китае) появилось такое ощущение, якобы убрали вуаль, котоаря там ранее была: звук стал более детальный и что самое главное энергичный, более сфокусированный.
Так вот после этой небольшой модиaикации я тут сейчас сидел и сравнивал 2 ЦАПа:
-DAC 6v3, подсоединенный череp конвертер к карте через оптику
-ЦАП Сириус, подсоединенный через коаксиальный SPDIF к карте Prodiff-88
и пришел к выводу, что ЦАП Сириус, подсоединенный через этот "убогий" SPDIF играет лучше, чем DAC6v3, подключенный по всем канонам теории борьбы с джиттером, но через оптику.
Эта "лучшесть" проявляется в более сфокусированном звуке и более энергичных басах.
DAC 6v3 играет отлично, все здорово, но нет драйва, т.к. играет как то вяло, неэнергично.
Из этого я делаю вывод о том, что все таки несмотря на наличие обратной синхронизации карта с худшим клоком и подключенная через оптику играет хуже, чем более качественная карта через коаксиал и без обратной синхронизации. Как это объяснить?
Значит эта обратная синхронизация не является панацеей?
Теперь мне надо довести этот эксперимент до логического конца, подсоединив конвертер с DAC6v3 к карте Prodiff-88 и послушать. как будет играть.
Пока у меня не получается это сделать, т.к. схема конвертации AES/EBU в SPDIF не хочет нормально работать. Об этой проблеме я писал тут ранее, но пока никто ничего не посоветовал. Нужна надежная схема конвертации AES/EBU в SPDIF. Где ее взять? Или можно где-то купить промышленный конвертер?

[K_R_L]

Offтопик:

а музыкальный центр родом из 90-тых играет ещё драйвовее, басовитее и энергичнее.
стопудова.
и стоит не дорого.

[momitko]

Можно еще прикупить патефон. Говорят, что он вообще отпадно играет, но только это маленько не в тему. Для меня сейчас самое главное решить проблему с транспортом, чтобы транспорт и DAC 6v3 давал звук не хуже крутого транспорта за $20 000.
Еще меня посетили мысли, что может быть стоит сделать следующее:
1. сделать питание моей PCI карты от внешнего БП
2. сделать на карте вместо оптики коаксиальный выход и вход и соединить карту с конвертером по коаксиалу. На конвертере есть 2 трансформатора. Поэтому гальваническая развязка все равно останется.
3. либо вообще выбросить конвертер и взять в толкучке USB транспорт...

[K_R_L]

купить emu1212, купить оптику, восстановить конвертер до исходного состояния, восстановить цапу до исходного состояния, не вводить новичков в заблуждение, заняться собственным психоанализом, прекратить подключать девайсы с высоким разрешением к ширпортребу, сходить к Отоларингологу для глобального обследования.

Усе пункты обязательны к исполнению.

[Alexey_L]

Вопрос может не в тему, но где купить данный конвертер?

[momitko]

купить emu1212, купить оптику, восстановить конвертер до исходного состояния, восстановить цапу до исходного состояния,

А зачем мне покупать EMU-1212, если у меня есть карта заведомо более высокого качества, чем эта EMU (Prodiff-88)? Зачем восстанавливать конвертер и ЦАП до исходного состояния и в каком они у меня сейчас состоянии?

Вопрос может не в тему, но где купить данный конвертер?

Если у меня не получится получить достойный звук через конвертер, то тогда я просто куплю себе в толкучке мультиформатный USB транспорт, а свой конвертер продам...

[K_R_L]

А зачем мне покупать EMU-1212, если у меня есть карта заведомо более высокого качества, чем эта EMU (Prodiff-88)?

Зачем она нужна, если она у Вас не работает.

P/S/
Правильное название Prodif-88... наверное по этому и не работает, обидно ей...

[momitko]

Кажется, я решил проблему.
У меня 2 оптических провода. Один лучше, другой лучше. Тот, который лучше, я зачем-то раньше поставил на spdif in, а который хуже, на spdif out. Почему я так сделал? Подумал, что лучше отдать кабель лучшего качества для передачи клока, а для сигнала использовать оставшийся. Похоже, я был не прав. Короче поменял провода местами и все стало нормально. Мой Terratec стал играть более энергично и динамично. Значит, все таки качество оптики имеет значение даже при обратной синхре.
Из этого я делаю вывод о том, что все таки целесообразно приделать к карте внешнее питание. Согласны со мной?

---------- Добавлено в 16:20 ---------- Предыдущее сообщение в 16:13 ----------

Вопрос может не в тему, но где купить данный конвертер?

Обратитесь к топикстартеру KNLL. Он делает конвертеры. Мы все у него их берем.

[Qwerty!]

Кажется, я решил проблему.
У меня 2 оптических провода. Один лучше, другой лучше. Тот, который лучше, я зачем-то раньше поставил на spdif in, а который хуже, на spdif out. Почему я так сделал? Подумал, что лучше отдать кабель лучшего качества для передачи клока, а для сигнала использовать оставшийся. Похоже, я был не прав. Короче поменял провода местами и все стало нормально. Мой Terratec стал играть более энергично и динамично. Значит, все таки качество оптики имеет значение даже при обратной синхре.
Из этого я делаю вывод о том, что все таки целесообразно приделать к карте внешнее питание. Согласны со мной?
[

Качество оптических проводов имеет место быть Хороший провод должен быть как минимум не из пластика. А в чем целесообразность внешнего питания у звуковой карты, беря с нее цифру ?! В ветки про тремор люди такое городили, выигрыша не было, что не удивительно. Можно сделать для самоуспокоения, эффект плацебо никто не отменял

[momitko]

А в чем целесообразность внешнего питания у звуковой карты, беря с нее цифру ?!

Ну я подумал, что на микросхему SPDIF передатчика, которая стоит в карте (точнее чип EnvY) могут идти помехи по питанию. Кроме того, такие же помехи могут доходить и до оптического передатчика на карте, из-за чего это может окащывать какое-то негативное влияние на цифру.
В треморе то народ делал сразу I2S, насколько я понимаю, а здесь у нас превращение I2S в SPDIF внутри чипа Envy и передача его через Toslink передатчик. Раз качество оптического провода имеет значение, то и чистое питание (или грязное с дикими помехами) может влиять. Так ведь?
Кстати, а качество провода, по которому идет синхра, также имеет значение?

[Audiomaniac]

чтобы транспорт и DAC 6v3 давал звук не хуже крутого транспорта за $20 000

Вот интересно, вы с чего взяли, что это вообще возможно?

[momitko]

А что разве невозможно? Я уже много ресурсов в сети видел, на которых утверждают, что компьютер при правильном подходе может быть не хуже транспорта за многие и многие килобаксы.

[Audiomaniac]

А, если в роли транспорта - то конечно может, почему нет. Я думал речь идет о качестве звучания собственно цапа.

То, что описано в посте 48 имеет отношение скорее к различиям в качестве звучания цапов..