Gebalanceerde DAC en discrete interpolatie

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 14:00

dekkersj schreef:
Overigens zit daar de ripple, aliasing problemen en al wat dies meer zij. Het ideale LDF wordt dan als FIR geimplemteerd (hoeft niet per se) en de tekortkomingen van dat filter bepalen het gedrag van dat bouwblokje.

Owkay, dus jou Sincfilter is niet per definitie een FIR filter? Ik begrijp echter niet waar het probleem ligt bij mijn aanpak: samples kopiëren en da FIR filteren met een net filter. Resultaat is toch hetzelfde?

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » do 07 dec 2006, 14:21

voodooless schreef:
dekkersj schreef:
Overigens zit daar de ripple, aliasing problemen en al wat dies meer zij. Het ideale LDF wordt dan als FIR geimplemteerd (hoeft niet per se) en de tekortkomingen van dat filter bepalen het gedrag van dat bouwblokje.
Owkay, dus jou Sincfilter is niet per definitie een FIR filter? Ik begrijp echter niet waar het probleem ligt bij mijn aanpak: samples kopiëren en da FIR filteren met een net filter. Resultaat is toch hetzelfde?

Nee. De waarden op de tussenliggende waarden bestaan immers nog niet, je maakt ze nul en je laat de Sinc interpolatie zijn werk doen. Jij gaat een hele berg HF troep toevoegen en zie daar maar eens van af te komen...

Groet,
Jacco

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 14:25

dekkersj schreef:
Jij gaat een hele berg HF troep toevoegen en zie daar maar eens van af te komen...

Eh, alsof die null samples geen HF troep veroorzaken? Daar is toch juist het low pass filter voor... Een analoog filter krijgt immers exact het zelfde voor zijn kiezen.

TNT audio heeft trouwens een aardig stukje over: http://www.tnt-audio.com/clinica/convertusdecima_e.html

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » do 07 dec 2006, 14:29

voodooless schreef:
dekkersj schreef:
Jij gaat een hele berg HF troep toevoegen en zie daar maar eens van af te komen...
Eh, alsof die null samples geen HF troep veroorzaken? Daar is toch juist het low pass filter voor... Een analoog filter krijgt immers exact het zelfde voor zijn kiezen.

Als je null samples toevoegt, dan is er een behoorlijk stuk minder HF. Dwz alleen de aliassen. Bij jou zal er tussen de aliassen ook een berg troep komen.

Groet,
Jacco

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 14:31

mkay, dat maakt het een stuk duidelijker. Het signaal uit een DAC bevat dus ook die troep tussen de aliasen..?

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » do 07 dec 2006, 14:49

voodooless schreef:
mkay, dat maakt het een stuk duidelijker. Het signaal uit een DAC bevat dus ook die troep tussen de aliasen..?

Als daar een resample methode wordt gebruikt waarbij de vorige waarde herhaald wordt wel. Het is heel eenvoudig: als je de tussenliggende waarden nul maakt, doen die Sinc bijdragen nooit mee. Je behoudt dus je oorspronkelijke signaal het beste.

Groet,
Jacco

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 14:52

dekkersj schreef:
Als daar een resample methode wordt gebruikt waarbij de vorige waarde herhaald wordt wel. Het is heel eenvoudig: als je de tussenliggende waarden nul maakt, doen die Sinc bijdragen nooit mee. Je behoudt dus je oorspronkelijke signaal het beste.

Ik heb het wel ff over een NOS-DAC he (zie ook mijn linkje naar TNT-audio site).

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » do 07 dec 2006, 15:00

voodooless schreef:
dekkersj schreef:
Als daar een resample methode wordt gebruikt waarbij de vorige waarde herhaald wordt wel. Het is heel eenvoudig: als je de tussenliggende waarden nul maakt, doen die Sinc bijdragen nooit mee. Je behoudt dus je oorspronkelijke signaal het beste.
Ik heb het wel ff over een NOS-DAC he (zie ook mijn linkje naar TNT-audio site).

Daar is geen ruimte tussen de aliassen. Maar die aliassen zijn er natuurlijk wel.

Groet,
Jacco

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 15:01

dekkersj schreef:
Daar is geen ruimte tussen de aliassen. Maar die aliassen zijn er natuurlijk wel.

Dat is precies wat ik bedoel

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » do 07 dec 2006, 15:02

voodooless schreef:
dekkersj schreef:
Daar is geen ruimte tussen de aliassen. Maar die aliassen zijn er natuurlijk wel.
Dat is precies wat ik bedoel

Ja, en wat wil je er nu mee zeggen?

Groet,
Jacco

voodooless · Bericht door **voodooless** » do 07 dec 2006, 15:04

dekkersj schreef:
Ja, en wat wil je er nu mee zeggen?

Niet veel

Dat houdt dus in dat een NOS dac eigenlijk veel meer behoefte heeft aan een brick wall filter dan een OS dac. Laatste heeft immers een mooi gat.

SSassen · Bericht door **SSassen** » do 07 dec 2006, 15:21

Btw. terwijl jullie gezellig over filters aan 't kletsen zijn is het niemand opgevallen dat er een fout zit in mijn redenering mbt. het maximaal aan DAC's dat ik kan gebruiken? De settling time heeft er namelijk helemaal niks mee te maken, iedere DAC werkt namelijk gewoon op een 44.1kHz sample frequentie. Het maximale aantal DAC's wordt bepaald door het aantal klokpulsen (BCK) tussen twee samples en is hier dus 48. Kortom, het worden d'r toch 48 stuks.

Mijn idee is om met een mainboard te gaan werken waarop de voeding, uitgangssectie etc. zit, daarop zitten dan een zestal (achttal) connectoren waarop de daughterboards met daarop een achttal DAC's gestoken kunnen worden. Zodoende blijft alles universeel en makkelijker uit te breiden. Dmv. jumpers kan je dan e.e.a. instellen zodat de DAC prima schaalbaar is. Lijkt mij een prima oplossing.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Bericht door **jeroen_d** » vr 08 dec 2006, 0:09

Het gaat volledig aan me voorbij, de zin van 48 DACs. Zal wel aan mij liggen. Krijg je het daarmee voor elkaar dat de vervorming minder stijgt bij afnemend volume van het bronmateriaal? Schakel je als het ware DACs bij zodat je elke DAC op zijn maximale prestaties kan gebruiken dus bij de TDA1541 dicht in de buurt van -95 dB vervorming kan blijven?

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 08 dec 2006, 10:14

Jeroen,

Je bent de stapjes kwijt in het analoge sample, dus een sinus ziet er niet uit als een geblokte sinus, maar als een echte sinus. Je lineariteit wordt beter, door parallelschakeling van meerdere DAC win je elke keer een paar dB. Signaalruis verhouding wordt beter, bij 16 stuks win je al 15dB. Low level vervorming en vervorming in 't algemeen gaat erop vooruit, etc. etc.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

voodooless · Bericht door **voodooless** » vr 08 dec 2006, 10:35

SSassen schreef:
Je bent de stapjes kwijt in het analoge sample, dus een sinus ziet er niet uit als een geblokte sinus, maar als een echte sinus.

Zelfde heb je met oversampling, en ook als je een LP over de blokjes haalt. Hier zie ik dus nog niet echt een gigantisch voordeel.

Je lineariteit wordt beter, door parallelschakeling van meerdere DAC win je elke keer een paar dB. Signaalruis verhouding wordt beter, bij 16 stuks win je al 15dB. Low level vervorming en vervorming in 't algemeen gaat erop vooruit, etc. etc.

Al die dingen kun je ook krijgen door een andere DAC te nemen

Ik vind het op zich een leuk experiment, maar of het de moeite waard is..

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 08 dec 2006, 10:45

Christiaan,

Ja, dat kan ook, maar dit concept werk ook zonder oversampling prima, daarbij kan je door een lichte mate van oversampling (2x/4x) hetzelfde resultaat bereiken als 128 of 256x oversampling in het digitale domein, alleen dan door het gebruik van meerdere DAC's. Vooral de jitter wordt er veel beter op, jitter wordt veel meer een probleem hoe meer je gaat oversampelen op hoge frequenties bij reguliere DAC's. Dit is feitelijk een NOS DAC waar de oversampling in de hardware wordt gedaan.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » vr 08 dec 2006, 13:31

SSassen schreef:
Jeroen,

Je bent de stapjes kwijt in het analoge sample, dus een sinus ziet er niet uit als een geblokte sinus, maar als een echte sinus. [...]

Ik geloof er helemaal geen snars van. Het enige dat je maakt is een schakeling die een hoogafval creeert en die een benadering is van de Sincfunctie. Dat daarom eea er smooth uit gaat zien, is iets totaal anders dan meer resolutie of interpolatie.

Groet,
Jacco

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 08 dec 2006, 13:38

Zucht ....

Hierboven zie je tweemaal hetzelfde signaal, bovenste signaal is met acht DAC's met interpolatie, de onderste dezelfde DAC alleen dan één stuks. In beide gevallen, is de uitgang van de DAC te zien direct na I/V conversie.

En nu wil ik je niet meer horen, anders krijg ik de volgende keer taart van jou, akkoord?

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

voodooless · Bericht door **voodooless** » vr 08 dec 2006, 13:39

Je hebt de zooi dus al klaar

Maareh, wat doen die stipjes in de onderste?

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 08 dec 2006, 13:43

Christiaan,

Je hebt de zooi dus al klaar

Nee, zit wat te spelen met vier stuks TDA1543, naast de 100-stuks die ik besteld heb had ik er al 16 hiervan liggen. Die stipjes zijn de stappen in het DA conversie proces die je ziet. Na analoge filtering ben je deze wel weer (grotendeels) kwijt, maar wat ik wil laten zien is dat je door de interpolatie al VOOR het filter een nette curve hebt, zonder deze stappen. In beide gevallen is dit een DAC zonder oversampling overigens, gewoon koud op I2S aangesloten zonder fratsen ertussen, vers uit 't loopwerk.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

dekkersj · Bericht door **dekkersj** » vr 08 dec 2006, 16:45

Sander,

Ik ga je nog 1 keer lastig vallen. Inmiddels heb ik een systeemsimulatie gedaan waarbij ik 8 DAC's die ieder heel weinig bits zijn (om het effect te illustreren) in een tijdverschoven setup. En ik moet zeggen, er wordt me heel wat duidelijk. Wat jij in je hoofd hebt is waarschijnlijk dit:

Afbeelding

waarbij je de uitgang ziet van de 8 DAC's versus 1 enkele DAC. Nu kunnen we heel lang gaan lullen en OH-en over de term resolutie, interpolatie en wat je je daarbij voorstelt. Voor het gemak stap ik daar overheen en doe ik een analyse op de tijdsignalen in het frequentiedomein. We luisteren immers niet met onze ogen. Voor de volledigheid een tijddomeinplaatje van de signalen die uit de DAC komen (eventjes niet letten op die gekke piekjes, die komen uit mijn transientmachine tgv lage nauwkeurigheid):

Afbeelding

Als ik de accuracy goed opschroef, dan kan ik kijken naar de Fouriergetransformeerde van de 8 DAC's samengesteld en naar het signaal dat uit 1 DAC komt:

Afbeelding

Dan zie je heel duidelijk een oversampling effect. Helaas gaat dit gepaard zonder het voordeel wat je zou hebben als je echt oversampled mbt de Sincverzwakking. Dat kun je terugvinden in de pdf die ik al eerder postte. Dit is overigens gecontroleerd in de simulator en in het audiogebied heb je ongeveer dezelfde verzwakking als de Sincverzwakking.

Dan nog iets over vervorming, je suggereert dat de sinus beter wordt benaderd en dan verwacht ik minder vervorming. De niet lineaire vervorming bij de weinig bits die ik gebruikt heb is:

Afbeelding

en de vervorming van het uitgangssignaal (8 DAC signalen gewogen opgeteld):

Afbeelding

En ik vind dat dus niet echt een verbetering en binnen de nauwkeurigheid van mijn simulator betwijfel ik of er wel een verschil is.

De conclusie is dan ook dat je enkel en alleen je HF troep kwijt bent die je bij een gewone NOS DAC wel zou hebben. Verder heb je dezelfde lineariteit (amplitudeverzwakking) als bij een NOS (ook dezelfde niet-lineariteit). Je hebt dus het NOS principe verder verfijnd, dwz je hebt de aliassen weggepoetst.

Groet,
Jacco

Bericht door **jeroen_d** » vr 08 dec 2006, 20:00

Ok, mijn boerenverstand/gevoel was zo gek nog niet. Je kunt de vervorming pas echt lager krijgen door meer bits per sample en dat is wat de moderne DACs voor hebben op de oude TDA1541. Wel typisch dat het gehoormatige verschil zo klein is. Zal wel liggen aan het bronmateriaal als dat nog steeds 16 bit PCM is.

GerardJ · Bericht door **GerardJ** » vr 08 dec 2006, 20:53

De niet-lineariteit van een DAC onstaat doordat: 1. de kwantisatiestappen niet precies even groot zijn en natuurlijk als 2. grote amplitude variaties niet goed geleverd kunnen worden.

Niet-lineariteit 1. is vaak exemplaar afhankelijk. Dit probeert men wel op te lossen door een aantal DAC's parallel te zetten. Probleem 2 is vaak een voedingsprobleem, mogelijk intern in de DAC.

Dat veel CD-spelers nogal gelijk klinken ligt volgens mij niet zozeer aan de DACs die gebruikt worden als wel aan de IV-omzetter en het analoge deel dat daarop volgt inclusief de voeding hiervan.
Als dit netjes in orde is wordt vergelijking van DAC's pas interessant.

Groeten,

Gerard

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 08 dec 2006, 23:35

Jacco,

Dank voor de simulaties! Wat je ziet in de simulaties klopt geheel met mijn verwachtingen, de afval in 't hoog is natuurlijk idem aan een DAC zonder oversampling, daar verandert niks aan als je d'r acht gebruikt ipv. eentje. Vervorming neemt af doordat ik de DAC's differentieel ga gebruiken, dus inverteer ik de DATA van eentje en krijg je natuurlijk een duidelijke reductie van vooral even harmonische vervorming, daarnaast zal niet iedere DAC een identiek vervormingsspectrum laten zien, de vervorming middelt dus uit en zal in de regel lager zijn, niet spectaculair lager, maar niettemin lager.

Dat de DA conversie resulteert in een betere benadering van de vorm van het feitelijke signaal heb ik laten zien met het scope plaatje, dit zie je natuurlijk niet terug in de vervorming, de DAC's vervormen nog net zoveel (minus bovenstaande uiteraard). Wat je dus wel krijgt is een betere benadering van het origineel en dat was waar ik naar op zoek ben. Dit is feitelijk een verbeterde versie van het no-oversampling principe. Het is overigens mijn bedoeling om gewoon MET oversampling te gaan werken, maar in beperkte mate, bv. 2x of 4x, zodoende trek ik de hoogafval ook recht en heb het beste van twee werelden.

Tenminste, da's de insteek, the proof of the pudding ...

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

voodooless · Bericht door **voodooless** » za 09 dec 2006, 1:05

SSassen schreef:
dus inverteer ik de DATA van eentje en krijg je natuurlijk een duidelijke reductie van vooral even harmonische vervorming

Iets zegt me dat Jeroen hier heel allergisch op gaat reageren

Maar ik snap nog steeds niet hoe al deze plannen gaan leiden tot een DAC die beter zou zijn dan de ASRC/AKM combo die je nu hebt (zeker niet als je daar ook nog de nieuwe IV stage in gaat zetten)