Hoe herken ik een native PCM DAC? En de conversies die potentieel optreden.

[Hannibal_]

Ik wil graag mijn opties voor toekomstige DAC's op het netvlies houden.
Mijn eisen zijn simpel:

- moet voldoende coaxiale en optische inputs hebben, 2 van ieder minimaal
- moet PCM DAC zijn (native)

Nu zie je steeds meer DACs die zowel DSD als PCM ondersteunen.
Ik vroeg me af hoe dan het een en ander werkt en begrijp eigenlijk uit alles dat het volkomen van de DAC implementatie afhangt.
Yep dat helpt hé..... nope!
Heb je een DSD DAC dan moet PCM geconverteerd worden, heb je een pcm DAC dan moet DSD geconverteerd worden.
Vermits ze beiden ondersteunen, natuurlijk.

Tijdens het lezen ontstond wel een redelijk coherent beeld van potentiële issues, ook bij het creëren van de media.
Misschien zitten daar zelfs meer issues.

Een leuk artikel, smeuïg en erg direct, komt van Mojo.
Mogelijk biassed want levert PCM DACs.
Echter ... wiki's en allerlij whitepapers lijken het wel te ondersteunen.

Ook interessant is het aanhalen van de verschillende highres formaten, waar de markt, kennelijk geïnspireerd door filmaudio, niet optimale highres audio formaten verwachten en krijgen.

https://www.mojo-audio.com/blog/dsd-vs-pcm-myth-vs-truth/

Han beekhuyzen heet een, oude, lijst van native DSD DACs.
Zou er ook een lijst zijn van native PCM DACs?

https://www.alpha-audio.nl/achtergrond/speelt-u-dsd-of-toch-pcm/

http://thehbproject.com/nl/artikelen/31/1/DSD-oftewel-streaming-sacd---de-geluidskwaliteit

[Geert (gvc)]

De meeste DAC's die gebaseerd zijn op populaire DAC chips van bijvoorbeeld AKM of ESS Sabre gebruiken intern Delta Sigma conversie, wat betekent dat het PCM signaal omgezet wordt in een 1 bit data stream. Dat is ook het principe dat DSD gebruikt. Er is een goede reden om dat te doen; men kan zo namelijk door middel van noise shaping een hogere signaal-ruis verhouding bekomen.

Als dit geen optie is voor jou resten R2R of misschien FPGA DAC's. Aangezien beide opties betekenen dat de fabrikant een extra inspanning doet om zelf zijn DA conversie te bouwen wordt dat ongetwijfeld duidelijk vermeld in de spec's. Er zijn maar een handvol R2R DAC's dus die zijn eenvoudig op te lijsten of te Googelen (kijk bijvoorbeeld bij Denafrips, Shiit, Audio-GD, Massdrop, Musician, Armature Audio, Holo Audio, Soekris Audio).

In geval van de FPGA DAC's kom je mogelijk niet te weten hoe men de conversie precies realiseert... Bovendien zijn ze vaak heel prijzig.

[Hannibal_]

De meeste DAC's die gebaseerd zijn op populaire DAC chips van bijvoorbeeld AKM of ESS Sabre gebruiken intern Delta Sigma conversie, wat betekent dat het PCM signaal omgezet wordt in een 1 bit data stream. Dat is ook het principe dat DSD gebruikt. Er is een goede reden om dat te doen; men kan zo namelijk door middel van noise shaping een hogere signaal-ruis verhouding bekomen.

Als dit geen optie is voor jou resten R2R of misschien FPGA DAC's. Aangezien beide opties betekenen dat de fabrikant een extra inspanning doet om zelf zijn DA conversie te bouwen wordt dat ongetwijfeld duidelijk vermeld in de spec's. Er zijn maar een handvol R2R DAC's dus die zijn eenvoudig op te lijsten of te Googelen (kijk bijvoorbeeld bij Denafrips, Shiit, Audio-GD, Massdrop, Musician, Armature Audio, Holo Audio, Soekris Audio).

In geval van de FPGA DAC's kom je mogelijk niet te weten hoe men de conversie precies realiseert... Bovendien zijn ze vaak heel prijzig.

Hmmmm mijn rega is ook gewoon native PCM en helemaal geen ladder netwerk.
Wil niet vervelend overkomen maar ik denk dat je de artikelen niet gelezen hebt?
Noisefloor is helemaal niet lager (b?)lijkt het.

Maar inderdaad is wat je aangeeft dus een zorg, dat door kosten overwegingen steeds vaker DACs op delta sigma gebaseerd zijn. Gaat dus ook niet om of het mijn optie wel of niet is. Het is meer dat de eenvoudige verwerking van DSD dus vaak niet bestaat in de praktijk.
Een aantal wel, maar dan is PCM dus weer een extra stap.

Fileld programmable gate arrays (toch? FPGA?). Zou verwachten dat die niet delta sigma zijn en dat een fabrikant dat wel aangeeft inderdaad. Maar standaard chips kunnen vaak ook native PCM.

Vond eigenlijk de opname en formaat afwijkingen (hang naar bv 96KHz/24bits ipv meer sense makende 88.2 kHz) interessanter nog.

Maar.... een lijst met niet R2R maar wel PCM DACs zou ook best welkom zijn.
Zonder dat ik die van mij morgen inruil.

Het artikel was ook bedoeld aan te geven hoe fuzzy het is.

[Hannibal_]

Toch eens datasheets bekeken....
Om het nog erger te maken....
Rega claims een PCM DAC te zijn, maar verdiepen in de datasheet leert dat het wel een sigma delta chip is.

Nu komt het mooiste, als je die chip in DSD mode gebruikt ipv PCM mode (ding kan beiden) dan wordt DSD eerst naar PCM omgezet en vervolgens door PCM filters gejaagd en dan pas de sigma delta modulator in gejaagd.

DSD is voor deze chip dus een extra stap, ondanks de SD modulatie....

OW....

[Geert (gvc)]

Hmmmm mijn rega is ook gewoon native PCM en helemaal geen ladder netwerk.

Daarom schreef ik ook "de meeste DAC's"... Zeker wat oudere DAC' kunnen nog multibit zijn (maar die chips zijn vaak obsolete), en R2R's zijn het meestal niet omdat een goede en betaalbare R2R DAC maken niet voor de hand lag vroeger.

Wil niet vervelend overkomen maar ik denk dat je de artikelen niet gelezen hebt?

Dat is inderdaad vervelend want het is een ongefundeerde en dus niet verassend verkeerde conclusie.

Noisefloor is helemaal niet lager (b?)lijkt het.

De meeste R2R DAC's kunnen qua noise niet tippen aan de recentste delta sigma DAC's.

Maar inderdaad is wat je aangeeft dus een zorg, dat door kosten overwegingen steeds vaker DACs op delta sigma gebaseerd zijn.

Het gaat niet enkel over kosten, het principe blijkt gewoon behoorlijk te werken. Bij opnames gebruikt men trouwens ook meestal het delta sigma principe...

Maar standaard chips kunnen vaak ook native PCM.

Het kan, maar de marktleiders die ik vernoemde gebruiken delta sigma conversie. Burr Brown gebruikt het tegenwoordig ook. Analog Devices heeft nog wel multibit DAC's maar die kom he zelden tegen in audio toepassingen. (Shiit gebruikt ze).

Maar.... een lijst met niet R2R maar wel PCM DACs zou ook best welkom zijn.

Dat zou wel eens een heeeel korte lijst kunnen worden, zeker als je het betaalbaar wil houden.

[Geert (gvc)]

Toch eens datasheets bekeken....
Om het nog erger te maken....
Rega claims een PCM DAC te zijn, maar verdiepen in de datasheet leert dat het wel een sigma delta chip is.

Soms moet je inderdaad zelf de architectuur checken en marketing termen ontwarren om te weten waar je mee te maken hebt.

[Hannibal_]

Daarom schreef ik ook "de meeste DAC's"... Zeker wat oudere DAC' kunnen nog multibit zijn (maar die chips zijn vaak obsolete), en R2R's zijn het meestal niet omdat een goede en betaalbare R2R DAC maken niet voor de hand lag vroeger.
Dat is inderdaad vervelend want het is een ongefundeerde en dus niet verassend verkeerde conclusie.
De meeste R2R DAC's kunnen qua noise niet tippen aan de recentste delta sigma DAC's.
Het gaat niet enkel over kosten, het principe blijkt gewoon behoorlijk te werken. Bij opnames gebruikt men trouwens ook meestal het delta sigma principe...
Het kan, maar de marktleiders die ik vernoemde gebruiken delta sigma conversie. Burr Brown gebruikt het tegenwoordig ook. Analog Devices heeft nog wel multibit DAC's maar die kom he zelden tegen in audio toepassingen. (Shiit gebruikt ze).
Dat zou wel eens een heeeel korte lijst kunnen worden, zeker als je het betaalbaar wil houden.

Hi Gvc,

Het was een voorzichtige vraag of je het gelezen had, geen conclusie.
Mijn excuses, het was niet de bedoeling je te frustreren op welke manier ook.
Er zijn voldoende vecht draadjes namelijk.

Ik merk dat ik mijn kennis weer af moet stoffen.

Het lijkt alsof er dus meer niveaus "native" zijn:

1 R2R DACs lijken me altijd native PCM
2 DAC chips kunnen qua signaal pad meer of minder native PCM zijn. Die van mij is in ieder geval in zoverre PCM, dat er voor DSD een extra stap nodig is.

Rega heeft DSD überhaupt niet geïmplementeerd.

Zo zullen er waarschijnlijk ook wel chip implementaties zijn waarbij DSD het kortste pad is.

Ik had dat onderscheid niet goed gemaakt in de begin post.
Ook omdat het gewoon leuk leesvoer was en ik het me niet goed op het netvlies had.

Ik denk dat je gelijk hebt mbt het lijstje ook. Kort weet ik niet, maar of het zinvol is 
Gewoon verdiepen in datasheets dus en de implementatie van de DAC door de fabrikant.
Zo die daar tenminste open over is.

Qua noisefloor weet ik weinig van R2R ben ik bang.
Ik ben sowieso nog niet toe aan R2R.

Blijft wel mooie materie.

[Geert (gvc)]

De R2R DAC's schieten de laatste jaren als paddestoelen uit de grond. Het lijkt dus dat de industrie voor die technologie gekozen heeft als antwoord op je vraag. Misschien wel omdat de chip fabrikanten niet veel alternatief meer bieden. (Met als uitzondering op de regel de FPGA DAC's die meestal duizenden euro's kosten, zie Chord Electronics of Mola Mola).

Shiit doet nog multibit, maar die laten soms ver benedenmaatse meetresultaten zien. Ik denk dat het zinvoller is van naar een aantal DAC's te gaan luisteren. Het anti aliasing filter en het analoge gedeelte van een DAC blijken misschien doorslaggevender dan de conversie methode.

[Hannibal_]

Stiekem nog wat datasheets bekeken van Ess (mytech oa), en akm (RME oa).

Omdat ik mytec en rme wel eens uitgebreid beluisterd heb en recent zijn.

Ess doet geen uitspraak in het functioneel block diagram
AK als ik het goed interpreteert een extra stap voor pcm juist

Maar is überhaupt natuurlijk de vraag of we verschil horen, er zit natuurlijk nog een bom elektronica omheen ook.
Volgens mijn ben ik ook R2R DACs tegengekomen met fpga packs aan boord.

Maar goed, helemaal eens, luisteren dus

Was leuke, nutteloze exercitie 

[Geert (gvc)]

Bij ESS zie je in het plaatje hun 'Hyperstream' technologie .. wat volgens ingewijden een soort hybride conversie technologie is die ook ten dele gebruikt maakt van delta-sigma principes. De details zijn beschreven in hun patent: https://patents.google.com/patent/US8350734B1/en. Good luck with that 

[Dura]

leuk dat je dit eens lekker aan het uitzoeken ben, ik lees met interesse mee.
Maar of je hieruit nu ook kunt concluderen wat de best klinkende DAC is betwijfel ik; neem bijvoorbeeld jouw Rega DAC; ik heb er indertijd ook een gehad (wellicht een voorloper) en had toen al een aantal andere DACs in huis gehad; non oversampling, buizen, R2R en zo, allemaal zo omstreeks de 800,- met wat uitschieters. Ik vond de Rega veruit het fijnste klinken.
Wellicht door de discrete klasse A voorsterker, maar misschien ook niet. Veel anderen hadden buizen als vv, of juist opamps. 
Mijn NAD C390DD heeft trouwens ook een interessante DAC, voor zover ik begrijp wordt het PCM signaal omgerekend tot een PWM signaal, dat dan zo op een analoog signaal lijkt dat dat ook als zodanig behandeld kan worden.
Heb je eigenlijk helemaal geen DA-conversie meer, maar dat is maar hoe je het bekijkt.
NAD had indertijd ook nog een DAC volgens dat principe, de M51. werd erg goed ontvangen toendertijd.
maar nu heeft NAD het hele principe losgelaten voor nieuwe apparaten omdat de benodigde chips blijkbaar niet aan EU verordeningen voldoen qua stroomgebruik.

[Koen K]

Ik meen dat Lyngdorf ook zoiets deed/doet. PCM naar PWM omzetten en dat dan gewoon de speaker in sturen. Maar dat heeft ook z'n beperkingen:

Analog->PWM conversion has infinite time resolution, so there's no fundamental limits on resolution. Additionally, in the analog domain you can compensate for things such as power supply ripple/sag, finite switching delays, etc... quite easily using feedback.

Digital->PWM conversion is done in discrete time. For starters this brings some fundamental limitations - assuming you're doing classical triangle wave modulation and no dithering/noise shaping, at a fixed 400KHz PWM frequency, in theory you need to compare your input signal and triangle wave at a frequency of 400K*(2^16) = 26.2GHz. Which isn't practical, so you have to bring dithering, noise shaping, different modulation methods, etc... to the party in order to knock that GHz frequency down into the tens/hundreds of MHz.

Next problem is latency. Feedback works great and near-instantaneously in the analog domain; in the digital domain you've got sampling latency and computational latency added to your feedback path, this time delay limits the amount of feedback correction you can do without making the feedback loop unstable. As a result you have to do tricks like feedforward correction - predicting what your output error is going to be based on the audio content coming in, and modifying what your feeding the output stage to cancel that error.

Even when you get this full system working, the performance of the system will be limited by the quality of the A/D converter you're using for feedback.

I spent many months working on this exact problem, when I was designing a "digital to PWM" modulation system for a high power AM radio broadcast transmitter several years back. We had practical reasons for going the digital route, but it opened a whole can of worms - took us a while before we managed to reach the performance of the old analog modulation system used in the previous design.

https://www.diyaudio.com/forums/class-d/282627-direct-digital-amps-2.html

[Dura]

Ik meen dat Lyngdorf ook zoiets deed/doet. PCM naar PWM omzetten en dat dan gewoon de speaker in sturen. Maar dat heeft ook z'n beperkingen:

https://www.diyaudio.com/forums/class-d/282627-direct-digital-amps-2.html

interessant draadje!

[Hannibal_]

Bij ESS zie je in het plaatje hun 'Hyperstream' technologie .. wat volgens ingewijden een soort hybride conversie technologie is die ook ten dele gebruikt maakt van delta-sigma principes. De details zijn beschreven in hun patent: https://patents.google.com/patent/US8350734B1/en. Good luck with that 

Nou.... ik was inderdaad van plan daar ook eens naar te kijken. Het moet denk ik ook een soort van delta sigma modulatie zijn? Met een mooie marketing naam?
Niet verklappen hoor, ik ga het zeker nog lezen (al begint de vakantie te kort te lijken ).

Thx!

leuk dat je dit eens lekker aan het uitzoeken ben, ik lees met interesse mee.
Maar of je hieruit nu ook kunt concluderen wat de best klinkende DAC is betwijfel ik; neem bijvoorbeeld jouw Rega DAC; ik heb er indertijd ook een gehad (wellicht een voorloper) en had toen al een aantal andere DACs in huis gehad; non oversampling, buizen, R2R en zo, allemaal zo omstreeks de 800,- met wat uitschieters. Ik vond de Rega veruit het fijnste klinken.
...
Mijn NAD C390DD heeft trouwens ook een interessante DAC, voor zover ik begrijp wordt het PCM signaal omgerekend tot een PWM signaal, dat dan zo op een analoog signaal lijkt dat dat ook als zodanig behandeld kan worden.
Heb je eigenlijk helemaal geen DA-conversie meer, maar dat is maar hoe je het bekijkt....

Lol, wat moet je anders doen op vakantie in Corona tijd. We doen ook een beetje gluhweinhoppen (gluhwein afhaal is het nieuwe verdienmodel hier) maar zo koud is het ook niet meer intussen

En inderdaad gaan we er ook volgens mij helemaal niets aan hebben, hahahahaha...

Ja ik heb idd de opvolger denk ik, de DAC-R. Scheelt marginaal.
Maar super fijne DAC, zonder oversampling oid (alleen, hadden ze hem iets mooier af mogen werken van me... en waarom zit de aan uit knop niet op één lijn met de andere selectors.... nou ja, Hannibal gemierenneuk zeg maar).
Ik ben er ook nog steeds heel erg blij mee, met het geluid dat er uit komt.

PWD lijkt volgens mij op DSD (PDM). Voor beiden was er zo'n belofte dat dat zo gebruikt kon worden. Ook erg nieuwsgierig naar het stukje van Koen. Los van dithering en zo, er zal toch ook nog wel iets van een reconstructie filter in zitten?

Anyway.... gaan we ook lezen, leuk.

Ik meen dat Lyngdorf ook zoiets deed/doet. PCM naar PWM omzetten en dat dan gewoon de speaker in sturen. Maar dat heeft ook z'n beperkingen:

https://www.diyaudio.com/forums/class-d/282627-direct-digital-amps-2.html

Gaaf!
Hoop dat de vakantie lang genoeg is

[Deleted User]

Grappig dat Lyngdorf aangehaald wordt, terwijl hun PWM techniek anders in elkaar steekt. Ze gebruiken de Equibit technologie, dat wordt in dit draadje toch echt niet genoemd..

Een ander citaat:
"The amplifier in TDAI-3400 is called "equibit" and is a custom PWM (pulsewidth modulated) design using switching technology"

Ja dus...


En nu maar weer terug naar het onderwerp van dit draadje 

[Geert (gvc)]

Grappig dat Lyngdorf aangehaald wordt, terwijl hun PWM techniek anders in elkaar steekt. Ze gebruiken de Equibit technologie, dat wordt in dit draadje toch echt niet genoemd..

Dat is toch wat Koen al beschreef, zonder Lyngdorfs marketing term te gebruiken. Het is ook technologie die enkel gebruikt wordt in hun geintegreerde versterkers (met digitale input dus), en niet beschikbaar is in standalone DAC's.

[Hannibal_]

@jazzman wat was het onderwerp van dit draadje ook weer ?

@gvc hmmmm al beetje suf gelezen mbt die SSE techniek, hij lijkt gevormd rond " time-varying histogram"'s, maar hoe dat precies helpt om het analoge signaal precies te reproduceren.... volgens hen wel minder ruis ed. Klinkt wel als het processen van een soort PDM/PWM signaal.

Later verder, nu even wijntje en sauna

@koen k
Leuk draadje inderdaad....
het versterkertje dat genoemd werd in het begin, sta326, heeft wel een erg hoge THD... 10%?
Misschien is dat een pitfall ....

Maar!.... wijntje en sauna

[vergeerr72]

Hoe herken je een native pcm dac? In dit geval gewoon door de naam Amare Musica Diamond Tube Dad DSD. Het schema erbij helpt ook.

[DofN]

Ik meen dat Lyngdorf ook zoiets deed/doet. PCM naar PWM omzetten en dat dan gewoon de speaker in sturen. Maar dat heeft ook z'n beperkingen:

https://www.diyaudio.com/forums/class-d/282627-direct-digital-amps-2.html

Voor beperkingen lees ik moeilijkheden, die blijkbaar te overwinnen zijn.

[vergeerr72]

Voor beperkingen lees ik moeilijkheden, die blijkbaar te overwinnen zijn.

In managementtermen uitgedrukt uitdagingen ?

[DofN]

Ik wil van een technische discussie geen semantische discussie maken, dat is zonde Ik vond het woord "beperkingen" geen recht doen aan de inhoud. Al zie ik dat de originele poster het zelf ook eerst over limitations en vervolgens over problems heeft. Het resultaat is echter wel dat er PWM versterkers zijn die dik prima klinken.

[Geert (gvc)]

Hoe herken je een native pcm dac? In dit geval gewoon door de naam Amare Musica Diamond Tube Dad DSD. Het schema erbij helpt ook.

Hoezo, volgens het schema zet de DAC PCM om naar een DSD bitstream. Dit is dus een native DSD DAC, zoals de naam zegt.

[vergeerr72]

Hoezo, volgens het schema zet de DAC PCM om naar een DSD bitstream. Dit is dus een native DSD DAC, zoals de naam zegt.

Zijn inderdaad al twee redenen om aan het nemen dat het geen native PCM dac is.

DSD wordt vanuit  marketing wel als verkooppunt gezien en zal men dan ook wel vermelden.

[Hannibal_]

Hoezo, volgens het schema zet de DAC PCM om naar een DSD bitstream. Dit is dus een native DSD DAC, zoals de naam zegt.

Eens Geert, Ronald,

Dit lijkt me idd een native DSD.

Ook wel cool.

grtjs, Han

[vergeerr72]

Eens Geert, Ronald,

Dit lijkt me idd een native DSD.

Ook wel cool.

grtjs, Han

[emoji1787][emoji1787]