Neue Thesen zum Reclocking

Mit dem Reclocking wird versucht, dass zeitliche Taktzittern (Jitter) bei der Übertragung von Digitalsignalen einzudämmen. Im Bild oben wird der Zusammenhang zwischen Latenzen und Jitter dargestellt. Während die Latenz eine feste Zeit zwischen zwei Ereignissen definiert, beschreibt Jitter die Schwankungen innerhalb dieser Zeit. 

Beim Originalsignal wird das Paket alle 5,8 ms neu getaktet. Bei einer 44,1 kHz (CD) Datei sind das typische 256 Samples.

44.100 Samples = 1.000 ms
256 Samples = 5,8 ms (1000*256/44.100)

Beim Transport kann es zu zeitlichen Verschiebungen kommen. Dabei kann sich wie oben im Beispiel der Takt auf 6 ms verlangsamen oder sogar auf 5,6 ms beschleunigen. Wird das nicht korrigiert, dann ist es hörbar! Nebenbei bemerkt vermindern niedrige Latenzen Jitter, siehe:

• Wie beeinflussen Audio PC Latenzen den Klang?

Reclocking

Die Idee des Reclockings ist etwaigen Jitter bereits beim Transport zu verhindern. Für den fis Audio PC gibt es zum Beispiel hochwertige PCIe-Karten von JCAT für USB und NET (LAN). In den XE-Versionen ist die high-precision Emerald OCXO Clock enthalten. Es gibt viele externe Clocks wie zum Beispiel die Mutec REF10 mit phasenrauscharmer OCXO Clock aus deutscher Fertigung als Taktbasis. Bei den 50- und 75-Ohm-Ausgängen muss auf extrem gute Kabel geachtet werden.

Asynchrone Datenübertragung

Die Gegenstimmung zum Reclocking werfen ein, dass die digitalen Daten meistens sowieso neu getaktet werden. Es ist tatsächlich so, dass die Daten in den jeweiligen Schnittstellen zwischengespeichert werden. Die Größe des Puffers lässt sich oft in den Treibern von USB oder LAN konfigurieren.

Da liegen dann die Datenpakete im Puffer und werden in der richtigen Reihenfolge entnommen und neu getaktet. So auch im Network Audio Adapter (NAA) des HQPlayers. Dabei werden die Daten asynchron zum NAA geschickt und zwischengespeichert. Von dort aus geht es asynchron an den DAC, dessen Clock die Taktgenerierung besorgt.

Messungen von Ethernet Jitter

Die Messung von Jitter im Netzwerk ist im Grunde nichts neues und schon lange etabliert. Dabei wird das Eye pattern oder Augenmusterdiagramm über ein Oszilloskop erstellt, welches die Überlagerung aufeinanderfolgender Wellenformen abbildet. Im Bild unten wird auf der Ordinate (Voltage) der Spannungszustand definiert, ab dem eine binäre 0 oder 1 anliegt. Auf der Abszisse (Time) ist der Zeitverlauf angegeben. Über die Spannungszustände und dem Zeitverlauf ergibt sich so zum Beispiel eine Bitsequenz von 011 (Gelb).

Wenn sich über die verschiedenen Bitsequenzen auf dem Oszilloskop in der Mitte ein großes Auge erkennen lässt (steile Flanken), ist die Signalqualität in Ordnung. Jitter kann im Eye pattern Diagramm an den Schnittstellen der aufeinanderfolgenden Wellenformen gemessen werden.

Leider haben bisherige Messungen nicht unbedingt einen Zusammenhang zwischen hochwertigen Clocks und geringen Jitter ergeben. Manchmal verschlechterten sich sogar die Werte! Siehe:

• Thread im Forum  open-end-music „Messungen an Ethernet-Infrastruktur“ 

Daraus leitet sich die Frage ab, ob das richtige gemessen wird, wenn die Höreindrücke mit dem Reclocking doch überwiegend positiv sind?

Wander vs. Jitter

Ich gebe gern zu, dass das folgende recht nerdig ist und auch von mir nicht vollständig verstanden wird. UpTone Audio brachte eine neue These ins Spiel: Wander! Siehe hier und hier. Bei Wander handelt es sich um niederfrequenten Jitter bis 10 Hz! Zur Verdeutlichung: Die meisten Jitter-Zahlen berücksichtigen nur das Phasenrauschen im Bereich von 12 kHz bis 10 MHz, das weit außerhalb des Bereichs liegt, der das digitale Audio zu beeinflussen scheint.

Im Bild unten sind die Unterschiede zwischen Wander und Jitter dargestellt. Bei Wander geht es vornehmlich um Überlagerungen im niederfrequenten Phasenrauschen, welches Probleme bei der Synchronisation auslösen kann. Während bei Jitter Bits verloren gehen, weil die Wellenformen verschmieren. Für die Messung von Wander ist eine Referenzclock für das Phasenrauschen in Nanosekunden erforderlich. Die Messung kann auch nicht einfach in Minuten durchgeführt werden, sondern erstreckt sich über Stunden oder Tage.

Die These von UpTone Audio sagt, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Uhr überlagert. So gelangt Phasenrauschen von einem Gerät zum nächsten, auch über optische Verbindungen. Dieses Phasenrauschen (das gleiche wie Jitter im Zeitbereich, nur ausgedrückt im Frequenzbereich) breitet sich aus – sowohl mit Schnittstellen wie Ethernet, USB, S/PDIF, I2S, als auch in den Chips auf den Boards. Selbst ein DAC mit einer perfekten Uhr, die direkt neben dem DAC-Chip sitzt, wird von all der vorgelagerten Jitter/Phasenmodulation beeinflusst, die in den Chips und auf der Leiterplatte kurz davor stattgefunden hat.

Ich möchte ausdrücklich darauf hinweisen, dass diese These noch nicht durch Messungen bewiesen wurde. Tatsächlich gestalten sich die Messungen als sehr aufwändig und schwierig.

Woran erkennen wir hochwertige Clocks?

Wenn die Wander-These stimmt, dann muss sich unsere Aufmerksamkeit auf das Phase Noise Protokoll im Bereich von 10 Hz richten. Nehmen wir als Beispiel Mutec REF10. Bei 10 Hz liegt das Phasenrauschen bei sehr guten -145 dBc/Hz. Je größer der Rauschabstand ist, desto besser ist die Clock.

Bei Afterdark gibt es Clocks in verschiedenen Ausprägungen. Gute Clocks mit geringem Phasenrauschen sind sehr teuer, weil sie selten sind. Es ist wie die Silizium Lotterie bei den Computer Prozessoren. Da sind gute und schlechte dabei. Afterdark misst wie MUTEC alle Uhren durch und legt ein Protokoll bei. Das ist nicht selbstverständlich. Vorsicht bei Anbietern, die mit niedrigen Preisen mit hochwertigen Clocks werben und keine Messungen veröffentlichen.

Quelle: https://www.adark.co/collections/pro…estyle-edition

Zusammenfassung

Jitter im hochfrequenten Bereich scheint nur dann eine Rolle zu spielen, wenn die Wellenformen so sehr verschmieren, das die Bits nicht mehr zuverlässig in 0 und 1 unterschieden werden können. Die Prüfsummenprotokolle decken die falschen Pakete auf und sie werden neu angefordert. Irgendwann ist die Zeit für Korrekturen vorbei und es kommt zum hörbaren Knistern oder zu Drop Outs wegen verlorener Datenpakete. Hier reden wir von schwerwiegenden Störungen, die im Normalfall nicht vorkommen sollten.

Bei den verbreiteten asynchronen Übertragungsmethoden wie USB und LAN wird der Datenstrom gepuffert und vom Empfangsgerät neu getaktet. Bisherige Messungen von Ethernet Jitter zeigten bei externen Clocks keine signifikanten Verbesserungen, manchmal verschlechterten sich sogar die Jitter Werte.

Bei Wander handelt es sich um niederfrequenten Jitter bis 10 Hz, der ganz anders wirkt. Die (bisher nicht bewiesene) These von UpTone Audio lautet, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Uhr überlagert. Dies ist sogar bei einer optischen Übertragung (LWL – Lichtwellenleiter) der Fall.

Bei externen Clocks kommt es daher auf das Phase Noise bei 10Hz an! Anbieter ohne Messprotokolle solltest du meiden. Erst recht billige Angebote, denn gute Clocks sind teuer!

persönlicher subjektiver Klangeindruck

Ich habe in meinem Afterdark (BUFFALO BS-GS2016 CASCADE X GIESEMANN OCXO BLACK MODERNIZE EDITION) Switch mit zwei OCXO Clocks experimentiert und die Klangeindrücke im Zeitverlauf notiert. Ich möchte keine Werbung für Afterdark machen, da ich die Verarbeitungsqualität für grenzwertig halte. Aber das Gesamtergebnis überzeugt. Heute würde ich mich für den deutschen Anbieter MUTEC entscheiden. Für niedrigste Latenzen sorgt das XILINX (Solarflare) XtremeScale X2522 Glasfaser Kit.

Erster Klangeindruck „Einsteigerclock“ Grade PRINCE

Nach 1-2h war ich richtig geflasht. Die Ortungsgenauigkeit hat signifikant zugenommen. Der Bass ist noch körperhafter und auf den Punkt. Bei einem bekannten Titel hörte ich auf einmal ein Detail, welches ich bisher nicht kannte. Die Musik umfließt mich, anders kann ich es nicht ausdrücken.

Klangbericht Nr. 2

Wenn auch die Verarbeitungsqualität und die veraltete Software enttäuschen, so begeistert auch heute wieder der Klang. Mit Rücksicht auf andere höre ich momentan nicht laut und kann trotzdem mühelos alle Details wahrnehmen. Dieser sensationell gute Klang hüllt mich in ein Cocon. Großartig.

Klangbericht Nr. 3

Zum niederknien schön. 0,0% Schärfen, die Musik fließt einfach durch den Raum. So ein Kraftprotz von Switch braucht seine Zeit zum Einspielen. Und der dumme User braucht Zeit zum einarbeiten.

Klangbericht Nr. 1 mit Emperor Giesemann EVA

Nachdem ich das übliche Spielchen die neueste Firmware aufzuspielen durchhatte, war ich beim Anspielen richtig platt: die Klangverbesserung war ohne Einbrennzeit sofort hörbar. Eine sensationelle Durchhörbarkeit einzelner Instrumente und ein weit aufmachender Raum. Drums und Rhythmik kommen sowas von auf den Punkt. Wenn das Einbildung ist hätte ich gerne mehr davon.

Klangbericht Nr. 2

Der Abend gestern wurde sehr lang. Ich konnte mich einfach nicht von der Anlage lösen. Langzeithörtauglich ist der Switch in jedem Fall. Einfach nur schön.

Klangbericht Nr. 3

Neben der sensationellen Instrumententrennung und Bildgebung geht der Bass gefühlt tiefer. Natürlich ist der Frequenzgang unverändert, aber die Schichtung ist im Bass ausgeprägter. Das Anschlagen und Ausklingen des Bassdrumms ist zum Beispiel besser hörbar.

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