Hans Satink

 HANS SATINK Het verleden van ondergetekende met Hans

Ik heb een puristisch streamer concept ontwikkeld met squeezebox hardware icm met een TDA1541 gebaseerde DAC. De DAC module maak ik niet zelf, maar ben zeer nauw betrokken geweest met de ontwikkeling ervan.
De techniek rond de aansturing van de 1541 chip zit op absurd hoog niveau qua ruis en voeding. Dit haalt praktisch alles uit de chip wat technisch haalbaar is.
Daar zit een hele filosofie achter.
De DAC kan alleen met I2S worden aangestuurd, hetgeen onderdeel is van die filosofie.
 
Onderstaand een mail van Hans:
 

"Goed geluid is nog geen muziek”

Kan cd-geluid natuurlijk klinken? Het is een vraag die me al heel lang bezighoudt. Zelfbouwprojecten met de hightech Sabre en Wolfsonn DAC chips brachten veel goeds en moois, maar niet de voldoening die ik zocht.

                                           

Squeezebox streamer met Wolfsonn DAC opstelling en Lundahl uitgangsstrafo’s

De les die ik leerde is dat goed geluid nog geen muziek maakt. In eerdere jaren had ik ook geëxperimenteerd met varianten van de TDA1543, de wel bekende non oversamplings economy dac chip van Philips. Dat ding bleef maar in mijn gedachten spoken, omdat het zo bijzonder lekker muzikaal en natuurlijk klonk.

                  
                                             
                                     Bouwdoos met squeezebox streamer met TDA1543 DAC
 
Het ging me langzaam dagen dat natuurlijkheid een sterke relatie heeft met wat er binnenin zo’n DAC gebeurd. Maar wat is het dan? Als muzikaliteit na de DAC weg is ben je de klos. Dan kunnen alleen buizen en veel kool de sfeer er nog een beetje inbrengen.   Ik heb er experimenten mee gedaan en heb er zo mijn gedachten over die niet door iedereen op prijs worden gesteld.....

                        

Experiment met grafiet (kool) in de signaalweg (Beter bekend als het ‘potloodexperiment’)

Oversampling is wat mij persoonlijk betreft de grootste miskleum uit de audiogeschiedenis na de introductie van de CD en het gaat maar door. Oversampling gaat uit van een theorethische benadering hoe geluid er elektrisch uit moet zien. Maar we weten inmiddels allemaal dat beleving en emotie in geluid meer is dan technische spec’s. Het is bijna iets mystieks, iets biologisch. De ‘gehakt’ aanhangers gaan zelfs zover dat ze hun set laten ‘ordenen’ met invloeden uit hogere energiesferen.

Ik voed mezelf met de gedachte dat we als mens geen klank horen maar dat onze hersenen klanken herkennen, vanuit de evolutie van de mens opgeslagen in het oude brein. Waarom horen we bv. onmiddelijk het verschil tussen een goede en een valse toon? Ik veronderstel dat ons brein zeer kien is op herkenning. Het snel kunnen onderscheiden van klanken kan in de natuur namelijk leven of dood betekenen. (vechten of vluchten)  Het herkennen van authentieke geluiden in de hersenen moet derhalve een razendsnel en getraind proces zijn. Vandaar dat we van live klanken ontspannend kunnen genieten. Het kost ons weinig moeite ernaar te luisteren. Bij niet authentiek, vals of storend geluid ‘kraken’ de hersenen. Ze hebben moeite met herkennen en we worden geirriteerd en luistermoe. Hoe zit dit in de ingewanden van een DAC? 

Samples op een cd zijn momentopnamen van het origineel. iedere 20us een sample met een resolutie van 16 bits. Het hoogst haalbare wat we onze hersenen authentiek kunnen aanbieden zijn deze samples netjes weer op tijd achter elkaar gezet en met de juiste amplitude. Dit principe noemen we non oversampling. Onze hersenen hoeven dan alleen de samples te verwerken en aan te vullen uit het geheugen. Bij oversampling wordt meer gefocussed op de ontbrekende informatie. Er worden extra samples aangemaakt. Door o.a. interpolatie (schatting) worden hiervoor aannames gedaan met een kleine foutmarges. Om het wat technischer te zeggen onstaan er minieme foutjes in het tijdsdomein cq. de fase. Dit veroorzaakt m.i. eerder 'verwerkingstress' in de hersenen dan herkenning. We kunnen ons beter concenteren om de samples die goed zijn netjes weer te geven. Thats all there is.

De samples van de CD terugzetten lijkt eenvoudiger dan het is. De samples moeten in tijd en amplitude weer precies achter elkaar worden gezet. Een chip die dit kan op niveau is de TDA1541. De TDA1541 is een 16 bit NOS dac met een goede stabiele stroombron als uitgang. Speciaal ontwikkeld voor dit doel (Philips snapte het heel goed!!)  Klaar zul je denken, maar helaas niet. Het toepassen van deze chip in een schakeling blijkt niet eenvoudig. In een elektronisch circuit staat de chip namelijk bloot aan ruis. Ruis van de voeding en (digitale) ruis die de chip zelf genereert. Ruis veroorzaakt fouten in het tijdsdomein (jitter) en maskeert informatie van de LSB’s en zorgt voor stress. In cd-spelers van weleer waar deze chips gebruikt werd, valt meestal het prettige natuurlijke karakter van de klank onmiddelijk op. Echter ontbreekt het vaak aan detaillering. Daarom dat deze chip een beetje uit de gratie raakte. Wist je dat een gewone goede kwaliteit cd-speler maar met ca. 6-9 bits resolutie speelt van de 16?. Dit is als volgt uit te leggen. Stel dat er bij normaal luistervolume ca. 1 volt uit je DAC komt. Bij een 10 bit resolutie is de spanningvariatie van de LSB dan al onder de 1 mV (1 volt/1024 (2 tot de macht 10)) De gemiddelde ruisdrempel in een installatie is meestal al op of boven de 1 mVolt. De hogere bits verdwijnen dus volledig in de ruisdrempel. Daar kun je voor duizenden euro's poespas rond bouwen, waar je alleen dat ruisspectrum mee beïnvloed om zogenaamd beter geluid en meer detaillering te krijgen. Dat wilde ik beter hebben in de dac, dat moet beter kunnen. Hier begon een nieuwe zoektocht en avontuur met John Brown. 

In de zoektocht naar verbeteringen rondom de toepassing van deze chip stuitte ik via een forum op John Brown van ECdesigns. John, een ras-electronicus, was al langer bezig met deze chip en had al verschillende schakelingen gebouwd. Wat mij direct aansprak was zijn focus op het aanpakken en elimineren van alle vormen van ruis en ongewenste invloeden binnen de schakeling om zoveel mogelijk bits (resolutie/detail) te redden en de timing van de samples zo min mogelijk te verstoren. Daarop volgde een elektronische zoektocht die zijn weerga niet kent. De eerste printversie van de DAC was de MK1. Het duurde 2 jaar. Luisteren, aanpassen, luisteren, aanpassen, luisteren, aanpassen, luisteren, aanpassen. De grenzen van de elektronica werden opgezocht evenals de grenzen van meetapparatuur. Ode aan John Brown voor zijn zeldzaam scherpe en kritische kijk op de eigenschappen van elektronica componenten. Uiteindelijk zijn we nu bij MK7 beland. Met een bereikte ruisdrempel van slechts nanovolts wordt de maximaal haalbare bitresolutie en optimale timing bereikt. Dit resulteert in een zuivere natuurlijke analoge klank met een werkelijk adembenemend detailniveau.              

Om een voorbeeld te geven van de excentrieke benadering van perfectie. De omzetting van stroom naar spanning op de uitgang van de dac gebeurt met een 500 ohm weerstand. Deze weerstand mag geen enkele capacitieve of inductieve eigenschap hebben. Na het proberen van de meest exclusieve exemplaren over de hele wereld blijkt geen enkele weerstand hieraan in voldoende mate te voldoen. Het moet perfect zijn. Daarom wikkelde John zelf zijn ideale weerstand:
                                                               

  Het gaat te ver om hier alle details van de schakeling en het verhaal en de keuze erachter op te sommen. Het zijn er veel. Elk component zit bewust op z’n plek. Elk component en zijn opstelling heeft zijn eigen verhaal. De Dac module werkt alleen op een I2S ingangsignaal.     

ECdesigns levert de DAC module alleen werkend gecombineerd met een SD-card player. Deze complete spelers komen medio 2012 beschikbaar voor verkoop. Onlangs hebben we mijn streamer oplossing met squeezebox getest naast zijn SD-card speler en er was geen hoorbaaar verschil in geluidkwaliteit. De DAC module kan los worden geleverd en als compleert spelend streamerconcept bij ondergetekende. Je kan alles ook zelf maken. Alle informatie is openbaar.

p.s. (Voornoemd verhaal berust op persoonlijke ervaring en inzichten en is derhalve niet wetenschappelijk. Opmerkingen ter correctie/verbetering/aanvulling zijn welkom)

Hans.
 
 
  
                    Plug&play SDcard player van John Brown
 
 
 
 
Hallo Fons,
Er gebeurt veel. We zijn er nog dagelijks mee bezig en zolang we denken dat het mooier kan stoppen we niet. Het DAC circuit is inmiddels zo goed als voltooid en de laatste kleine modificaties dateren nog maar van enkele weken geleden. Het is on-ge-kend mooi. In het ontwikkelproces van de DAC zijn een aantal onvolkomenheden in rest van de elektrische keten ontdekt die we eerst moesten aanpakken om weer een stapje verder te komen. Hoe beter, secuurder en schoner de DAC namelijk speelt, hoe beter herkenbaar de vervorming die elders in de elektrische keten wordt gevormd. Vervormingsvrije en natuurgetrouwe klank neerzetten blijkt erg kritisch. Het is een dubbeltje op zijn kant. Alles moet kloppen. Het elimineren van vervorming in de elektrische audioketen blijft een grote uitdaging.

Zo zijn we bv. tot de (schokkende) ontdekking gekomen dat de condensator die in serie met een tweeter in een speakerfilter, de trebles sterk vervormd. Zelfs de allerduurste condensator voor dit doel verkrijgbaar heeft dit effect. We hebben daartoe zelf een nieuwe tweetercondensator gemaakt die veel minder vervormt. De 'Hybride-cap' :-) Alleen het wisselen van deze condensator in een speakerfilter heeft een spectaculair effect vwb de het opknappen van de trebles. Artifacts verdwijnen en trebles worden beter gesepareerd weergegeven. Ik heb o.a. Rob (uit Vlissingen) zo'n set condensatoren geleverd voor zijn zelfbouw speakers en Rob was erg verrast. Er is meer ontdekt. Door een eenvoudige ingreep aan drivers met een ferrietmagneet kan vervorming sterk worden gereduceerd. Je weet niet wat je hoort. Effin, ons onderzoek naar het optimum in natuurgetrouwe weergave gaat dus dagelijks door.

John Brown, het grote brein achter de DAC module gaat deze eind van het jaar verkopen als complete plug&play (8-voudige) SDcard player. (zie foto) Er zit dan een computerprogramma bij waarmee je je muziekverzameling op SD card's kan zetten en als je deze in de speler doet kun je direct afspelen of via afstandbediening of Ipad. Voordeel van SDcard is dat het standalone werkt. Mijn ontwerp met de squeezebox klinkt even zo goed. Er kan dus gekozen worden. De SD-card player zal wat duurder zijn. Ik denk zo'n 2000-2500 euro. Het is allemaal handwerk, ook het vrezen van de behuizing en afstandsbediening! De versie met Squeezebox zal rond de 1.000 euro kosten. Die zit in een standaard aluminium kast.

Ik verwacht en hoop dat tegen het eind van dit jaar dat er iets gedemonstreerd en geleverd kan gaan worden. Het duurt zo lang omdat we geen modificaties achteraf willen. Het moet perfect zijn bij oplevering. Het is een project met een einde. Alles wordt eruit geperst, alles moet kloppen. Elektronisch moet het niet meer beter kunnen op basis van techniek en ontwerpkeuzes. Het wordt de ultieme ervaring van Non OverSampling (NOS) geluid uit Redbook audio.

Rob, Tim en anderen wachten met smart op de definitieve versie van de DAC module die ik hier steeds als aangepast prototype heb draaien. 's weekends komen ze vaak even luisteren als er weer een aanpassing is geweest. Luisteren is belangrijk geweest voor het ontwikkelproces, want het zijn met name de luisterervaring die richting bepaalde. Je kan ook eens komen luisteren als je dat leuk vindt.

Mvg,

Hans
 
 
Wat mooi is moet van ver komen....

De actualiteit is dat er 2 DAC's gereserveerd staan voor mij. Ik baal van de vertragingen.

Als je het gaat zien en horen hoop ik dat je zult beamen dat het de moeite van het wachten waard was.

Het wachten is op een go. Ik hoop morgen, anders nog wachten.

Hardware was al gereed. Vertraging omdat firmware van de DAC nog geoptimaliseerd moest worden voor bediening van de optionele volumeregeling en afstandsbediening. Beiden ook helemaal handgemaakt.

Ook wordt een optimalisatie ingebouwd om SD-cards tot 512GB te kunnen gebruiken. Dan kunnen tot max 1024 volledig CD's op 1 kaartje worden gezet.

Er is hoop..