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fis Audio PC mit isolierten NanoPi NEO3 als rauscharmen Endpunkt

Einleitung

Die Idee für das neue Produkt resultierte aus diesem Newsletter: Einplatinencomputer mit HQPlayers NAA nutzen! Denn es hat nicht jeder einen DAC mit integriertem NAA (Netzwerk Audio Adapter).

Interessierte Leser fragten nach, ob wir das nicht auch im fis Audio PC anbieten können? Und hier ist der neue fis Audio PC mit NanoPi NEO3. Bevor ich das neue Produkt vorstelle, sehen wir uns in den Grundlagen den NanoPi NEO3 mit der Software DietPi an.

Grundlagen

Hardware NanoPi NEO3

Die Vorteile eines Einplatinencomputers liegen vor allem im rauscharmen Betrieb. Das macht die schlaue Architektur der Hardware möglich.

Hardware Architektur

Der NanoPi NEO3 misst gerade mal 48 x 48 mm und benötigt eine bescheidene Stromzufuhr von maximal 5V/2A über einen Mikro USB Stecker. Der NEO3 ist mit 22g ein Leichtgewicht.

Auf der Oberseite finden wir die für uns wichtigen Schnittstellen mit 1G LAN und USB 3.0. Der Slot nimmt eine MicroSD für das Betriebssystem auf. Auf der Unterseite sehen wir 1GB oder 2GB DDR4 RAM (je nach Ausführung) und den Rechenkern Rockchip RK3328.

Die wenigen Schnittstellen in unmittelbarer Nähe des Arbeitsspeichers und der CPU ermöglichen eine effiziente Datenanbindung. Je kürzer die Wege sind, desto geringer sind die Latenzen. Und es wird weniger Energie benötigt.

Rockchip RK3328

Der Rockchip RK3328 hat vier Kerne, die in unserem Modell jeweils von 408 MHz bis 1296 MHz getaktet werden können. Die eigentliche CPU ist der ARM Cortex-A53. Die ARMv8-A 64-bit instruction ist seit 2014 die am weitesten verbreitete Plattform für mobile Geräte. Es handelt sich um eine sehr ausgereiftes Produkt, das keine Fehler erwarten lässt.

Dieser Chip kann sehr heiß werden und benötigt eine gute Kühlung.

Software DietPi

DietPi basiert auf Debian und verwendet den Linux-Kernel als Kernbestandteil des Betriebssystems. Der Linux-Kernel ist das Herzstück des Betriebssystems und verwaltet die Hardware-Ressourcen, wie CPU, Speicher und Peripheriegeräte. Er stellt auch grundlegende Dienste für alle anderen Teile des Betriebssystems bereit.

Vergleich mit Raspberry Pi OS

Der Name von DietPi ist Programm: Diät (engl. Diet) ist extrem schlank und verbraucht daher wenig Ressourcen. So dokumentiert zum Beispiel ein DietPi Vergleichstest gegen Raspberry Pi OS Lite (32-bit) unter anderem eine um rund 2/3 geringere RAM-Auslastung, weniger als die Hälfte der Prozesse und doppelt so schnelle Bootzeiten.

StatDietPiDietPi/Raspberry Pi OS [%]Raspberry Pi OS
RAM usage32 MiB36%90 MiB
Running processes943%21
Disk usage667 MiB30%2206 MiB
Pre-installed packages22336%612
Boot duration22.405s49%45.650s
Temporary filesRAM disk (tmpfs)rootfs
Log filesRAM disk (tmpfs)rootfs
SSH pre-installedYesedit required
Download size209 MiB44%474 MiB
Image size896 MiB37%2424 MiB
Build date2024-05-132024-03-15
Quelle: https://dietpi.com/stats.html#distrostats

DietPi auf microSD flashen

Die Einfachheit von DietPi liegt schon darin begründet, dass es für die unterstützte Hardware maßgeschneiderte Versionen gibt. Diese findest du unter DietPi – Download. Wähle deinen Einplatinencomputer aus und lade dir das komprimierte Image herunter.

Für das Flashen gibt es eine sehr gute Anleitung: How to install DietPi – DietPi.com Docs. Neben einer neuen microSD benötigst du nur einen Kartenleser, den es für z. B. USB preisgünstig gibt. Das Image brennst du im Mac mit balenaetcher oder unter Windows mit Rufus auf den USB-Stick.

DietPi mit SSH einrichten

Du musst glücklicherweise keinen Monitor anschließen. Eine Netzwerkverbindung reicht. Mittels SSH (Secure Shell) kannst du eine verschlüsselte Verbindung zur Kommandozeile (Shell) des DietPi OS herstellen. Ich beschreibe hier nur den Weg über einen Apple Mac Computer. Ähnliches gilt auch für Windows.

Öffne dafür das Terminal (Befehlszeilen-Interface) und tippe: „ssh root@ip-address“. Ein Eingabebeispiel: „ssh root@192.178.188.10“. Dann wird nach deinem Passwort gefragt, welches „dietpi“ lautet. Bei der ersten Anmeldung wird noch ein RSA Fingerprint angelegt, bestätige das mit „yes“.

Deine Seite soll dann so wie unten aussehen. Die Farbgebung hängt von deiner Shell ab. Eine wichtige Information ist die Temperatur. NanoPi NEO3 läuft stabil bis 70°C, aber natürlich sind niedrigere Temperaturen immer besser. Die hier gezeigten 54°C sind optimal.

Die wichtigsten Kommandos stehen sozusagen kopierbereit bereits zur Verfügung:

dietpi-launcher : Alle DietPi Programme an einem Platz
dietpi-config : Konfigurationstool
dietpi-software : Software für die automatische Installation
htop : Ressourcen Monitor
cpu : Infos zur CPU

Einfach mit der Maus markieren, kopieren und in der Kommandozeile einfügen und auf Enter klicken.

Mediensysteme

Dietpi bietet eine Vielzahl automatischer Installationsroutinen für Mediensysteme. So sind zum Beispiel folgende Anwendungen darunter:

Wie du zum Beispiel HQPlayers NAA installierst, findest du in diesem Newsletter: DietPi Software: HQPlayer NAA installieren.

fis Audio PC mit NAA

Produktpolitik

Wie bisher kannst du dir aus den modularen Bauteilen deinen fis Audio PC zusammenstellen.

Neu ist die optionale Möglichkeit, den rauscharmen NanoPi NEO3 als Endpunkt für den DAC zu nutzen. Dazu mehr in der fis Audio PC Architektur.

fis Audio PC Architektur

Unten im Bild ist die Topologie des neuen fis Audio PCs mit dem NanoPi NEO3 sehen.

Die Stromversorgung erfolgt wie bisher über ein hochwertiges leistungsstarkes lineares Netzteil für geringstes Welligkeitsrauschen. Aktuell steht das FARAD Super10 in der fis Audio PC Konfiguration zur Verfügung.

Für eine optimale galvanische Trennung kann die Netzwerkkarte Solarflare X2522 für LWL (Lichtwellenleiter) verwendet werden. Diese hat außerdem geringste Latenzen und Jitter.

Für geringste Latenzen sind die Intel Optane SSD und die Solarflare X2522 Netzwerkkarte direkt mit der CPU verbunden und gehen nicht über den Chipsatz des Motherboards.

Der NanoPi NEO3 ist vollständig vom Rest des fis Audio PCs isoliert. Per LAN werden die Daten empfangen und über USB an den DAC ausgegeben.

NanoPi NEO3

Versuchsaufbau

Unten im Bild ist bei einem Versuchsaufbau gut zu sehen, wie klein der NanoPi NEO3 ist. Die Stromversorgung erfolgt über ein sehr rauscharmes lineares Netzteil FARAD Super3 mit 5V/3A. Die Verbindung zur Außenwelt erfolgt über LAN. Die Verbindung zum DAC erfolgt über eine hochwertige USB 3.0 Schnittstelle, die abwärtskompatibel ist.

DietPi mit dem Netzwerk Audio Adapter (NAA)

Wie oben in den Grundlagen beschrieben, ist die Installation von HQPlayers NAA wirklich einfach. Es müssen keine weiteren Einstellungen im NAA erfolgen. Das funktioniert im besten Sinne mit „plug & play“.

Die Prozessorauslastung ist sehr minimal, wie es sein soll. Es sind gerade mal 11 Prozesse (Tasks) aktiv. Zum Vergleich: Mit Windows 11 Pro liegst du schon in der Grundkonfiguration bei ca. 160 Prozessen.

Die Tests verliefen sehr erfolgsversprechend, so dass die Phase II in Angriff genommen wurde:

Integration in das PC Gehäuse

Du kannst den NanoPi NEO3 auch als separates Gerät betreiben. Zumal es ein passendes weißes Gehäuse zu kaufen gibt. Aber es ist ziemlich schwierig, dieses kleine Gerät mit den vergleichsweise schweren Kabel zu stabilisieren.

Außerdem ist es platzparender es gleich in das Gehäuse des fis Audio PCs zu integrieren. Einen zweiten kleineren Computer einzubauen ist übrigens keine neue Idee von Grigg Audio Solutions. So etwas macht beispielsweise auch Antipodes Oladra Musicserver/Streamer. Nur das im fis Audio PC der NanoPi NEO3 völlig autark vom Rest des Computers läuft. Selbst die Stromversorgung erfolgt komplett unabhängig.

Über eine mechanisch entkoppelte Befestigung an der Rückplatte sind die Verbindungen leicht zugänglich. In alter Tradition befinden sich alle linearen Netzteile immer außerhalb des Gehäuses, damit die Abwärme nicht zum Hitzestau führt. So auch das FARAD Super3. Aber du kannst auch ein anderes Netzteil verwenden.

Wie hört es sich an?

In meinem zweiten Hörraum in Kassel legte ich viel Wert auf eine akustische Raumoptimierung mit wenig Nachhall. Dieser liegt bei rund 0,3 sek. ab 400 Hz und das Hören ist ohne Verdeckungseffekte sehr angenehm. Tonstudios arbeiten oft mit 0,2 sek.

Mein System besteht aus einem GigaWatt PC-3 EVO+ Premium Powerline Conditioner für die störungsfreie Stromversorgung. Das Netzwerk besteht aus dem Reclocker Mutec REF10 SE120 und dem GUSTARD N18 PRO Netzwerk-Switch. In Kassel steht auch der Prototyp fis Audio PC mit der Solarflare X2522 Glasfaser und dem NanoPi NEO3. Die gerenderten Daten werden an den T+A DAC200 gesendet. Als Endverstärker dient der T+A S10. Diese versorgen die traumhaften Lautsprecher TAD CE1TX mit Musik. Entkoppelt werden die Geräte mit den Racks von Solidsteel HF-2/HF-B.

Obwohl im Prototypen zwei Schaltnetzteile werkeln, welche allerdings nicht in Serie gehen, ist die galvanische Trennung perfekt. In meinem System mit meinen Ohren höre ich Musik mit einem tiefen schwarzen Hintergrund. Eine grandiose Auflösung und Instrumententrennung, eine realistisch Bühne über die Lautsprecher hinaus, traumhafte natürliche Stimmen und ein präziser tiefer Bass runden das Bild ab.

Zusammenfassung

Einplatinencomputer wie der NanoPi NEO3 ermöglichen als Endpunkt einen sehr rauscharmen Betrieb. Mit der eigens dafür angepassten Software DietPi ist die Einrichtung ein Kinderspiel. So stehen zahlreiche populäre Mediensysteme per Knopfdruck zur Installation bereit.

Der fis Audio PC entwickelt sich mit der integrierten Lösung mit dem rauscharmen NanoPi NEO3 weiter. Du erhältst zwei Computer, die völlig isoliert voneinander störungsfrei ihre Arbeit verrichten. DietPi mit dem Netzwerk Audio Adapter (NAA) ermöglicht die Nutzung des überlegenen HQPlayer Netzwerkprotokolls. Du kannst natürlich auch andere Mediensysteme nutzen.

Der Prototyp spielte spontan so gut, dass der fis Audio PC mit dem NanoPi NEO3 ab sofort angeboten wird.

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Disclaimer

Alle Informationen, die du unter Grigg Audio Solutions findest, wurden nach besten Wissen und Gewissen sorgfältig recherchiert und mit Quellenangaben belegt. Irrtümer sind jedoch nie auszuschließen. Wenn du die Informationen für eigene Nachbauten oder Softwareeinstellungen verwendest, machst du das immer auf eigene Gefahr.

Offenlegung finanzieller Interessen

Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions ist ein gewinnorientiertes Einzelunternehmen. Auch wenn Grigg Audio Solutions Wert auf eine faire ausgewogene Informationsweitergabe legt, soll jeder Leser aus Transparenzgründen wissen, wo die Berichte finanzielle Interessen berühren können.

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