TDA1541A GND Edition :)

[Schultz]

Khm...

Nisam baš sa digitalijom na ti pa imam jedno pitanje...

Što je sa S/PDIF ulazom? Što nije to "standardni" digitalni izlaz iz cd playera?

Koja je razlika između spdif i i2s?

[tom_hifi]

Miješaš kruške i jabuke

http://en.wikipedia.org/?title=S/PDIF

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) omogućava prijenos digitalnog zapisa između dva uređaja bez potrebe konverzije istog u analogni.

http://en.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2S

I2S, s druge strane, je serijski interfejs koji omogućava spajanje, odnosno komunikaciju između integriranih krugova (IC-a) unutar uređaja. S tim da I2S odvaja clock i data signale.

Naravno da postoji još i detaljniji opis.

A ako ti idem objasniti na ovom primjeru TDA1541A DACa (što se isto odnosi i na pločicu koju ću ti poslati), potreban je još i konverter, odnosno drugim riječima receiver digitalnog zapisa. Većinom tu zadaću obavlja CS8412 koji SPDIF format pretvara u I2S i šalje ga prema digitalnim ulazima TDA1541A D/A konvertera. Današnji kvalitetniji receiver za tu namjenu je WM8805. Stoga, ako želiš imati SPDIF ulaz u sami DAC (pod tim mislim na kompletan uređaj), treba ti WM8805 SPDIF --> I2S konverter. A, ako želiš imati USB ulaz u sami DAC, potreban ti je USB --> I2S konverter. Svakako bih tu preporučio WaveIO koji je baziran na XMOS čipu.

Nadam se da si skužio otprilike o čemu pričam.

[tubeman]

Malko si ih i ti pomiješao
I2S
SPDIF

Svi ovi navedeni konvertori čine samo nered u sustavu jer što više konverzija (pogotovo SPDIF I USB (AUDIO) jedni u druge direktno ili posredno, to gore.
Što ne razmišljaš o samo jednoj konverziji.
Kada se već toliko tvika, onda se može napraviti i sasvim mali tvikić koji će (danas sasvim standardni) i2s izlaz iz samog drajva (a danas ih praktički svi imaju) dovući direktno do DAC-a i to kroz praktički bilo kakvu žicu.
Pošto se radi o klokiranom signalu, nema jittera i svih onih metafizičkih pojava o kojima se puno voli razglabati.
Sve ove stvari sa SPDIF (koax i optika) se implementiraju u postojeće uređaje paraktički isključivo zbog standarda, jer nitko ne voli da se njegov uređaj ne može spojiti na ostale koji nemaju takav sistem.
U stvari, uopće mi je čudno da se nakon SPDIFa (koji je zbilja donekle problematičan ali mu se ne može zamjeriti jer je još od stoljeća sedmog), nije napravio protokol koji će biti takav da pouzdano prenosi signal (osim samog checksuma).
Izgleda daje to način mućenja audio kaljuže kako bi se i third party "proizvođačima" žica omogućilo da nešto zarade i uvede još malo mistifikacije.

Ako već radimo vanstandardne stvari........

[tom_hifi]

U moj TDA1541A ide ovo:

WaveIO Asynchronous USB-to-I2S interface

http://luckit.biz/new/?tcp_product=waveio

SPDIF ulaz mi uopće nije zanimljiv niti me interesira.

[Zmajz]

Ja se spremam napraviti CD-ROM drive kao CD plejer (imam potrebnu elektroniku i NOS DAC baziran na TDA1545A) i htio bih koristiti direktnu vezu putem I2S. Trenutno tražim odgovarajući ROM drajv (može i CD i DVD), imam ih hrpu samo moram iznaći koji je u dobrom stanju, pa ću s njega probat izvući taj I2S signal, i tu bi moglo biti nezgodancija. Svaki CDROM ili DVD drajv malo starije generacije već ima S/PDIF izlaz, ali bih ga volio zaobiđem. Ako je netko to već radio ili pokušavao, dobro bi mi došao savjet.

[ilimzn]

Malko si ih i ti pomiješao
I2S
SPDIF
Svi ovi navedeni konvertori čine samo nered u sustavu jer što više konverzija (pogotovo SPDIF I USB (AUDIO) jedni u druge direktno ili posredno, to gore.
Kada se već toliko tvika, onda se može napraviti i sasvim mali tvikić koji će (danas sasvim standardni) i2s izlaz iz samog drajva (a danas ih praktički svi imaju) dovući direktno do DAC-a i to kroz praktički bilo kakvu žicu. Pošto se radi o klokiranom signalu, nema jittera i svih onih metafizičkih pojava o kojima se puno voli razglabati.
...U stvari, uopće mi je čudno da se nakon SPDIFa (koji je zbilja donekle problematičan ali mu se ne može zamjeriti jer je još od stoljeća sedmog), nije napravio protokol koji će biti takav da pouzdano prenosi signal (osim samog checksuma).

Ajmo malo ne skakat pred rudo bez detaljnog proucavanja stvari.
I2S _NIJE_ clockiran signal, jer tu inace fali jedan jako bitan signal imenom MCLK kojeg za razliku od relativno sporog I2S-a nije lako prenositi na dulje staze bez problema. Odnosno, preciznije, ovisno o vrsti konvertera, I2S moze ali i ne mora unutar svojih signala sadrzavati referentni clock. Tipicno, kod multibit konvertera I2S sadrzi referentni clock, i taj je u pravilu LRCK, koji ima frekvenciju jedanku samplin rate-u. No pricati o tome da tu nema jittera je jednostavno krivo - ima, i to potencijalno jos i puno vise nego sto bi se ocekivalo.

Prije nego objasnim zasto je to moguce, treba objasniti neke bitne stvari u izvodjenju CDP-a kao uredjaja.
Za pocetak, jitter se moze tolerirati unutar digitalnog dijela tog lanca reprodukcije do samog kraja, tj. do samog DAC-a. Kao sto sam drugdje vec nekoliko puta pisao, 'sampling rate' je u sustavu na neki nacin implicitna 'konstanta' - racuna se da je svaki sample apsolutno jednake duljine. Ovo je vrlo bitno jer je iza DAC-a uvijek neka forma filtriranja (pa i kod non-OS-a, samo tamo nije nuzno filter kao takav vec tu ulogu preuzima karakter ostatka sustava). Filteri rade u frekventnoj, a time i u vremenskoj domeni (frekvencija = 1/period -> 1/vrijeme koliko nesto traje). Niskopropusni filter, receno matematicki, ima karakter integratora, a to je sklop koji zapravo sakuplja energiju sadrzanu unutar jednog sampla. A ona je jednaka velicini napona koji predstavlja digitalno zapisani brojcani iznos sampla, i to je eksplicitno specificirano, PUTA VRIJEME SAMPLA, a to je implicitno specificirano. Jitter je zapravo varijacija duljine sampla oko srednje vrijednosti. Da bi mu uticaj bio zanemariv, teoretski treba biti manji od najmanje 'znamenke' brojcane vrijednosti sampla. Ako je sampling 16 bita, to znaci da je najmanja vrijednost sampla 1/(2^16), 1/65536, sto znaci da varijacija duljine sampla smije biti manja od 1/65536 trajanja sampla.
Problem je u tome da ce tipicni digitalni dio CDP-a sasvim ispravno prenositi podatke s varijacijom samplinga 1/64 a cesto i jos gore. Tipicni CDP k tome ima tzv. 'master clock' koji, sto se tice digitalnog dijela sistema, sasvim fino radi s jitterom 1/64Fs, dok je za DAC potrebno 1/65536Fs ili cak bolje (u razloge ovdje necu ulaziti i nisu bitni za objasnjenje problema). Radi toga je konstrukcija CDP-a obicno takva da je master clock generiran najpreciznije i PRVO dat DAC-u a onda se dalje s njim radi sto se treba prema digitalnom dijelu - svaka operacija nad clockom povecava jitter. Kos modernih konvetora, a kad se radi o bitstream konvertorima, u pravilu je master clock najprije doveden do DAC chipa, a cesto i generiran u samom DAC chipu lokalnim oscilatorom. To je zato da bi sam DAC chip mogao kao zadnji stupoanj digitalne obrade imati reclocking prema tom clocku, cime se digitalni signal neposredno u tocki konverzije u analogni re-sinhronizira na clock minimalnog jittera. Taj clock je najcesce mnogostruko vise frekvencije od sampling frekvencije Fs, 192, 256, 384 ili cak i vise puta.
Tako referentni clock ide sasvim kontra smjerom od podataka: pocinje u DAC chipu i propagira prema servo-u za ocitavanje podataka, dok podaci idu suprotno, od citanja, prema DAC-u. Sve to zato jer je DAC taj na kojeg sve mora biti sinhronizirano. I ovdje ujedno lezi srz problema s jitterom, SPDIF-om, i I2S-om. Na kraju sve ovisi o tome kako mozemo izvesti cijelu pricu da se najvise priblizimo tom idealu.

U praksi postoje slijedeci problemi:

SPDIF - signal je moduliran tako da je u njemu prisutan i clock i podaci. Ako se podaci dobivaju iz SPDIF ulaza, DAC je u startu spojen 'naopako' - umjesto da je on taj na koji se sinhronizira sve, on je taj koji se na sve sinhronizira. Clock koji se dobiva iz SPDIF-a je u praksi u CDP-u izveden kako sam gore opisao, dakle DAC u CDP-u je 'izvor', a sam clock se visestruko obradjuje dok ne dodje do dekoder chipa koji ga dalje obradjuje u SPDIF signal. Pri prijemu SPDIF signala slijedi daljnja obrada, te re-generiranje i multipliciranje frekvencije putem PLL-a, ukupno hrpa stupnjeva obrade koji svaki doprinosi jitter-u aditivno a neki cak i multiplikativno (PLL). Iako se ovaj problem moze rijesiti na razne nacine koji su svi jedan kompleksniji od drugog, postoji jednostavan i relativno jeftin nacin da se on rijesi s minimumom hardware-a - da se paralelno s SPDIF-om vodi master clock. Problem je sto nikad nije donesen standard kako bi se to izvelo - niti na razini konektora i kabla, niti na razini frekvencije koje bi se koristila, pa cak ni u kom smjeru bi signal trebao ici ako se koristi. Primjerice, sasvim bi dovoljno bilo da se iz CDP-a vodi postojeci MCLK, no osim sto to ni najmanje ne pase za druge vrste uredjaja gdje bi bilo bolje da se (kao sto je logicnije iako ne uvijek prakticnije) vodi iz DAC-a, u uporabi su sve moguce kombinacije, od 128, 192, 156, 384, 512 Fs a rijedje i 768 i 1024Fs. Pri vecim Fs prenos takvih signala postaje itekako problematican (192k Fs * 1024 ~~ 193Mhz) i sama priprema signala za prenos kablom i nakon toga prijem i pretvorba u signal kakav ocekuje DAC proizvodi jitter, pa se opet vracamo na varijantu gdje je DAC taj koji daje clock, s obzirom da ostatak sistema ima mnogostruko vecu toleranciju na jitter.

LRCK u odnosu na MCLK - multibit konverteri u pravilu nemaju sto raditi s signalom tipa MCLK s obzirom da njima treba referentna frekvencija Fs - a tu prenosi signal LRCK. Problem j eu tome sto NEMA specifikacije jittera za LRCK u CDP specifikaciji, i stovise, LRCK je cesto dobiven kompleksnom logikom iz MCLK, cesto i bez posebne paznje kad se tice unosenja jittera u taj signal. TDA1541 je ovdje vrlo tipican - njegov je referentni clock LRCK, dok je u svim modernim sustavima referentni clock MCLK. Drugim rijecima, LRCK se smatra digitalnim signalom i uglavnom se uzima da je tolerancija sustava na jitter u tom signalu onih vec spomenutih 1/64Fs, a ne kao sto bi TDA ocekivao, 1/65536Fs. VODJENJE I2S SIGNALA SAMO PO SEBI NE GARANTIRA MINIMALNI JITTER. Potrebno je znati sto i kako generira I2S signale. I2S NIJE specificiran s jitterom kakav ocekuje DAC nego digitalni sustav za prijenos informacija, jer je I2S standard za digitalni prenos informacija.

U prijevodu:

1) Kod SPDIF-a nije problem korektan prijenos podataka. Spoj na SPDIF-u treba ziasta biti katastrofalan da bi podaci bili prenoseni pogresno. Problem je kod regeneracija clocka iz SPDIF-a, jitter moze biti nedopustivo velik, i to gori cim je visi sample rate.

2) kod svakog DAC-a i onog iz ceg mu dolaze podaci, treba prouciti koji je clock referentan i po potrebi napraviti prilagodbu. Sama primjena nekog standarda spajanja nije nikakva garancija kvalitete relevantnih signala, i ponovno, to se ne odnosi na tocnos prenosa digitalnih signala, vec na tocnost clocka. Tako spajanje mehanizma I2S-om samo po sebi uopce ne garantira kvalitetan spoj, jer u cijeloj prici fali onaj MCLK koji nije dio niti SPDIF niti MCLK specifikacije, iako je implicitno sadrzan u svim tim signalima.

Hint:
Ako je LRCK referentni clock za DAC a generiran je iz nekog MCLK-a 'ko zna cime' (u CDP-u to je najcesce u samom DAC chipu ako je bitstream, ili je u dekoder chipu), tada ga treba re-clockati pomocu MCLK-a. To vrijedi za bilo koji izvor signala za DAC chip pa makar to bio SPDIF prijemnik ili CD citac. Jedini slucaj kad to nije potrebno je primjerice kad SPDIF, USB ili stolivec prijemnik ima interno re-clockanje MCLK-om na svim I2S izlazima... a ima li to onaj kojeg ste odabrali?

[ilimzn]

Ja se spremam napraviti CD-ROM drive kao CD plejer (imam potrebnu elektroniku i NOS DAC baziran na TDA1545A) i htio bih koristiti direktnu vezu putem I2S. Trenutno tražim odgovarajući ROM drajv (može i CD i DVD), imam ih hrpu samo moram iznaći koji je u dobrom stanju, pa ću s njega probat izvući taj I2S signal, i tu bi moglo biti nezgodancija. Svaki CDROM ili DVD drajv malo starije generacije već ima S/PDIF izlaz, ali bih ga volio zaobiđem. Ako je netko to već radio ili pokušavao, dobro bi mi došao savjet.

Vecina modernijih CD/DVD pogona imaju DAC intergriran u dekoder/master control chip pa tako I2S nije dostupan nigdje. U zadnjih ponesto godina, nije dostupan ni SPDIF s obzirom da se podaci direktno citaju digitalno kroz ATA/SATA sucelje pogona. Posebni DAC chip s spojem I2S ili LJD nestao je s pojavom x8 citaca, a vec se rijetko nasao u x4 citacima. Ta je generacija zadnja koja je jos mogla koristiti dekoder chipove iz CDP-a koji imaju pinove s I2S i/ili SPDIF signalima.

[Zmajz]

OVO je za mene napokon na jednom mjestu razumljivo objašnjenje priče S/PDIF i I2S primjene u praksi. Ilimzn, hvala.
U praksi to za mene znači, u konkretnom slučaju upotrebe CD-ROM drajva kao pogona za CD plejer, da izaberem drajv koji ima S/PDIF signal već na sebi (a imam ih, čak i nekih DVDROM drajvova) i upotrebim ga kao takvog. To neće biti problem obzirom da imam sve potrebno, upravljačku jedinicu za drajv (imao 20$ pa kupio od kineza), NOS DAC, Monica sa TDA1545 čipom (ne TDA1545A) koji stoji u ladici već nekoliko godina itd. Zgodno je što je to čisti DAC modul bez I/V dijela pa mi tu ostaje da se igram kako mi se hoće (neznam šta ću, jal' ćevap, jal' pljeskavicu...), odgovarajuće PSU. Jedino što nemam je kutija, ali može to i na ivericu, praktičnije je za igranje. Bude li ispalo dobro, može i u kutiju. Slično je radio Joe Dalton, samo ću ja integrirati DAC u jedan uređaj. To ću prikazati u posebnoj temi kad dođe vrijeme.
Još jednom, Ilimzn hvala.

P.S. Interesira me (onako, usput) ima li digitalni signal sa ATA/SATA kakve praktične mogućnosti primjene za ove naše svrhe?

[tubeman]

Opet Ilimzn kao deda mraz u odgojno-vaspitnoj ulozi
Tnx na objašnjenju.
Priznajem da do trenutka čitanja Tomovog posta nisam posve detaljno proučavao I2S i zadovoljno preuzeo njegovu konstataciju s vjerom da je barem taj protokol "normalan" i kontroliran onako kako treba
U međuvremenu sam pogrešku ispravio i proučio to malo detaljnije, iako me sve to skupa (osim principa) previše ne zanima.
Po tome ispada da , nažalost, ne postoji precizan protokol koji bi eliminirao highenderska ezoterična razmišljanja o kablovima i jitterima kao vrhunskim predstavnicima audio Pakla i remetiteljima hifističke kaljuže .
Kada bih bio pobornik teorija urote, ovo bi bio vrhunac
Ako pretpostavimo da su veze među pojedinim sklopovima u uređaju vrlo kratke, korektno napravljene i uglavnom pod komandom istog sata, preostaje konstatacija da se mogući problemi odnose na veze između uređaja.
Ovdje ljudi ne vole puno pričati o tome "čuju li se kablovi", ali sve ovo ima veze upravo s time.
Druga stvar je što većina kvazi high-endera prvo spaja jeftinim kablove za printere (ako se radi o USB kanalu) ili čak običnim interkonektom (S/PDIF) koji doista mogu unijeti (ili oduzeti) nešto, a što je jasno ako se malo prouče specifikacije i zahtjevi "kanala" kojim se podaci prenose kojim-već-god protokolom.
Takvi kablovi vrlo često dosta odstupaju od specifikacija i konstrukcijski i električki, ali su za zadanu namjenu sasvim OK.
A to, postoje li doista razlike i jesu li one kvalitativne, ili se samo "čuju" između korektnog kabla koji u pravilu nije skup, i nekakvih specijalaca s ogovarajućim cijenama, ostavljam onima to doista čuju I žele čuti te žele tu razliku i platiti.
Ali to je već tema za "neki drugi" forum
Dakle, ostaje nam samo slijepo poštivanje specifikacija hardverskog kanala i eventualna dogradnja što preciznijeg clocka (s obje strane kanala).

Ili postoji još nešto ?????

Poluofftopic P.S.

Kažu da je najbolji kabel onaj kojeg nema
Ja se s time apsolutno slažem.
To se doduše ne uklapa previše u teoriju urote jer se onda sužava polje diskusije
Npr. Oba ova "USB uređaja" dolje koštaju ukupno 100 kuna uključujući 96/24 DACove.



Ovaj "deblji" je streamer koji ima još i optički izlaz, mogućnost snimanja i regulaciju glasnoće.
Ovaj "kabel" ispod ima "samo" 3.5 mm jack (audio ulaz) koji se može koristiti kao direktni audio-in u računalo.
Oba rade jako dobro.
Volim skupljati takve "điđe" (ima ih dosta) jer me doista zanima koliko dobro što radi.
Volio bih jednom napraviti neki blind test među svima njima pa da procijenimo i opravdava li cijena razliku.

[ilimzn]

USB je poseban problem i tema koja se ponasa poput hrpe zasusenog gnoja - cim vise kopas, to vise smrdi.

Prvo treba reci da zapravo ne postoji nikakva prepreka da USB DAC radi 'savrseno' sto se tice hardware-a i tu ukljucujem i kablove i konektore. Na zalost, to je teorija - praksa, prvenstveno sto se tice software-a s kojim se pogoni USB na razini protokola, je sasvim drugacija.

Prvo da rijesim kablove - uvjerljivo najveci problem kod USB kablova caj i nije integritet podataka, nego napajanja. Kabel istovremeno po jednoj parici vodi signal u oba smjera a po dodatnim vodovima napajanje i masu. Sam konektor je vec kompromitiran sto se tice kvalitete kontakata, pogotovo za USB 2.0 na dalje, jer su kontakti razvijeni za originalni USB 1.0 s maksimumom struje iz napajanja 500mA. Mini i mikro USB jos dodatno pogorsavaju situaciju. Nakon toga na rang-listi problema slijedi geometrija i kvaliteta kablova. Kineski kablovi s 'virtualnim bakrom' i idejom da se za USB moze rabiti bilo sto s 4 zile...
Dodatni ozbiljni problem je sto po specifikaciji PC racunala masa na USB prikljucku ima direktan spoj sa uzemljenjem, a ono moze biti svakakvo (ukljucivo s lutajucim strujama, petljama itd). Mobilni uredjaji zaobilaze donekle ili potpuno taj problem.

Puno veci problem je standardni protokol za prenos audio signala USB-om. Kao sto to obicno biva Micro$oft uvijek zaj... zezne vec na osnovama stvai i onda dokrpava. Tako je USB postao puno gora inacica SPDIF-a kad se tice generiranja clocka, kod njega clock nije kodiran bit po bit, vec paket po paket. Tako USB audio prijemnik mora 'nekako' smisliti koja je tocna frekvencija i faza clocka na bazi prosjecne frekvencije dolaska paketa od po 128 samplova. Da stvar bude jos gora, ta je frekvencija generirana tko zna kakvim generatorom iz osnovne frekvencije koja nema nikakvih cjelobrojnih visekratnika s Fs po CD standardu, srecom ima za 48kHz. Da skratim, dobivanje tocnog clocka za DAC iz USB-a potencijalno ima barem 128x veci jitter nego kod SPDIF-a a s potonjim je vec problem. Razlog i opet lezi u cinjenici da DAC radi 'naopako' - umjesto da on daje 'savrseni' clock racunalu, on se mora sinhronizirati na sve samo ne savrseni clock iz racunala. No, postoje i drugi nacini koji postizu upravo ono sto bi bilo idealno, a to je tav. asinhroni USB transfer. Zapravo taj transfer je itekako sinhroni ali se ne sinhronizira USB uredjaj na racunalo, vec racunalo na USB. I gdje je problem? Jednostavno: u driverima. Micro$oft ima monopol na 'blagoslivljanje' pozeljnih i nepozeljnih drivera a za one koji ih pisu postoje nebrojeni problemi s losom kvalitetom literature o tome kao i namjernim tajenjem podataka relevantnih za korektnu implementaciju.

Zadnji problem koji ostaje je vjerodostojnost podataka. Velika vecina drivera koji dodju s windosima vrsi nekakvo procesiranje podataka na putu od datoteke prema USB-u, koje je vrlo cesto napravljeno 'tek toliko', bez ikakve ideje o nekoj kvaliteti. Konverzija s 44.1k sampling na 48k sampling je jedan gotovo neizbjezni primjer, a ima tu jos dosta toga tipa digitalna glasnoca i sl. Radi toga u startu iz USB-a ne prolaze oni digitalni bitovi koji su bili u originalnoj audio datoteci. Cak i uz najpametnije procesiranje, ono se za jednostavna USB sucelja radi 16-bitno, sto NIJE dovoljno za sacuvanje pune rezolucije radi toga jer medjurezultati u tim silnim kalkulacijama mogu zahtijevati vise (nekad i beskonacno!) bitova, tako da dolazi do gresaka u zaokruzivanju, koje treba maskirati dither shumom cesto i u zadnja 2-3 bita, cime rezolucija pada sa 16 na 14 ili cak 13 bita. Ponovno, problem je driver (firmware), dok je hardware sasvim sposoban.

NA kraju cu se jos malo vratiti na pocetak - kablovi. Jedan od vecih problema je sto se USB DAC napaja iz USB napajanja koje moze imati VRLO upitnu kvalitetu, pa tako i negativno uticati i na najbolje sklopove za dobivanje kvalitetnog clocka za DAC 'kraj' USB audio kartice. Kad se k tome doda problem uzemljenaj i petlje u sitoj, naravno da dolazimo do situacije da je optimalni odabir USB kablova u odnosu na percipirani kvalitet zvuka toliko nepredvidljiv da se svakakve mantre i mitovi mogu oko toga siriti od strane svekolikog audiofilskog puka koji u pravilu nema blage o principima rada onog sto slusaju, pa im je rezon oko toga zasto nesto lose ili dobro radi otprilike na razini prvobitne zajednice - ako grmi, bogovi se ljute. Dakle, plodno tlo za analize slicne teologiji i borbe slicne krizarskim ratovima...