Digital-Upgrade für Sonos Zoneplayer

Zunächst möchte ich klären, was denn "Performance am Digitalausgang" heißt. Ganz einfach: Vorausgesetzt, die Daten sind fehlerfrei, es liegen also die richtigen Nullen und Einsen vor, dann bedeutet es einzig und allein Taktgenauigkeit. Das Thema Taktungenauigkeit (Jitter) haben wir ja schon des Öfteren hier diskutiert, und auch ich habe schon so manche Erklärung dazu abgegeben. Nochmal in aller Kürze zusammengefasst:

1. Wenn der Takt wackelt, hat das Zittern eine Amplitude (wieviel Zeitabweichung?) und eine Frequenz (wie schnell zittert's?).

2. Die Taktungenauigkeit wirkt sich nur genau an einer Stelle aus: Bei der DA-Wandlung.

3. Egal, welch vollmundige Versprechungen der Hersteller eines DAC-Chips macht: Ein DAC ist eine relativ dumme Zustandsmaschine, die einen Digitalwert in einen Analogwert übersetzt - und zwar zu einem Zeitpunkt, der vom Takt bestimmt wird.

4. Wackelt dieser Takt z. B. mit einer Frequenz von 50Hz, wird jeder Ton, der vom DAC analog rausgeschrieben wird, ein Seitenband bei seiner Frequenz plus 50Hz und minus 50Hz haben. Zu deutsch: Einem reinen Sinus mit 1kHz wird zusätzlich ein Sinus von 1,05kHz und einer mit 0,95kHz zur Seite gestellt. Was nicht gerade harmonisch klingt. Die Größe der Nebentönchen hängt direkt von der Amplitude des Jitters ab. Je mehr Jitter, desto mehr Nebendreck. Da der Jitter in der Regel keine feste Frequenz hat, sondern ein ganzes Spektrum, gesellt sich zu einem ins Analoge gewandelten Ton eine Art Hof drum rum - das ist der typische verpönte Digitalklang, unsauber, scharf, verzischte Sibilanten, flach.

5. Der Jitter muss also vor dem DAC weg. Dazu gibt's allerlei Verfahren der Neutaktung. Wie auch immer diese durchgeführt wird (wenn überhaupt), hat sich das Problem herauskristallisiert, dass man den Jitter mit diesen Methoden (Neutaktung durch z. B. Big Ben, asynchrone Sampleratenkonverter etc.) leider nie ganz weg kriegt. Der Grund ist, dass der Takt eine recht hohe Frequenz im MHz-Bereich hat - jedes Stückchen Draht, jede Leiterbahn und jedes Bauteil wirkt als eine kleine Antenne, die sowohl senden wie auch empfangen kann. Das nennt man Übersprechen. Auch wenn man neu taktet, wird also der alte Wackeltakt auf den neuen etwas übersprechen. Was den neuen Takt wieder etwas wackeln lässt, wenn auch weniger, als den alten - gesetzt den Fall, dass der neue Takt besser ist als der alte.

6. Das Taktwackeln kommt zum einen schon von der Quelle und entsteht zum anderen zusätzlich auf dem Weg zum DAC (Kabel, Bauteile wie Digitalgatter).

Mein Ansatz im Sonos ist, mich nicht um den Jitter wie sonst üblich erst in der Umgebung des DAC-Chips liebevoll zu kümmern, sondern im Ansatz an der Quelle. Der Sonos kriegt eine Clock, wie sie sonst nur in den besten DACs zu finden ist (wenn überhaupt).

Soviel zum grundsätzlichen Verständnis. Wie ich einen solchen Takt im Sonos realisiere und warum das gerade im Sonos so gut geht, nächstes Mal.

Wird der Datenstrom neu getaktet, erfolgt das üblicherweise durch ein Flipflop oder ähnliches. Das Flipflop wird vom Datenstrom gefüttert, also auf Null oder Eins gesetzt. Der Zustand am Ausgang ändert sich aber erst, wenn das Flipflop eine Taktflanke am Takteingang sieht. Am Eingang der Speicherzelle (Flipflop) liegt also der unsaubere Datenstrom, am Ausgang der gesäuberte. Soweit die Theorie.

Wie weiter oben ausgeführt, findet betrüblicherweise aber ein Übersprechen zwischen den recht steilen Taktflanken statt. Den hochfrequenten Signalanteilen (speziell den Flanken, um die es geht), wird das Übersprechen natürlich umso besser gelingen, je räumlich näher sich die betroffenen Signale sind.

Räumlich näher als auf dem Flipflop geht es kaum. Eingangsdaten und Ausgangsdaten kommen sich bis auf wenige µm nahe. Damit wird klar, dass der Säuberung des Datenstroms Grenzen gesetzt sind.

Also verwende ich im Sonos folgerichtig einen höchst genauen Taktgenerator, der die Datenerzeugung selbst steuert. Natürlich wird die Taktgenauigkeit dieser Daten etwas verschmiert beim Durchlaufen der diversen Gatter, die an der Datenerzeugung beteiligt sind. Dennoch ist der Datenstrom natürlich sehr sauber, denn er wird von einer Superclock gesteuert erzeugt. Die erwähnte kleine Aufweichung der Taktflanken bei der Erzeugung wird nun direkt am S/PDIF-Ausgang mit einem Flipflop nochmal gesäubert - mit genau der gleichen Superclock.

Der Datenlieferant Sonos hat damit eine unerhört hohe zeitliche Genauigkeit der Datenflanken - wie Hans-Martin ja bereits genau erkannt hat.

Warum macht das der Linn nicht genauso? Ganz einfach - hier mutiert die bisher immer kritisierte Schwäche des Sonos, dass er nur 44,1kHz Samplingrate beherrscht, zu seiner Stärke. Wollte man das genannte Konzept beim Linn anwenden, bräuchte man vereinfacht gesprochen für jede Taktfrequenz eine Superclock. Für 44,1k, 48k, 88,2k, 96k, 176,4k, 192k. Diese Batterie von 6 Superclocks müsste nun je nach Art des Musikfiles passend umgeschaltet werden, einmal zur Datenerzeugung, zum anderen für's Reclocking. Dass diese Umschaltung den Takt nicht besser macht und auch die räumliche Verteilung (6 Clocks können nicht alle optimal nahe platziert werden) die Genauigkeit nicht steigert, leuchtet auf Anhieb ein. Diesen Riesenaufwand mit 6 schaltbaren Superclocks macht nicht mal Linn, zumal das Ergebnis immer noch nicht an die Performance mit nur einer Clock rankäme.

Ja, sagen jetzt bestimmt ein paar Kenner der Materie, man braucht doch nur zwei Superclocks, sagen wir für 176,4k und 192k, und die anderen Frequenzen werden durch Teilen gemacht. Nur: Die Teiler fügen neuen Jitter hinzu.

Die spartanische Beschränkung des Sonos auf 44,1k ermöglicht also erst diese Performance!