Conocimiento reproducción audio en PC para DAC

[Estereófilo]

Muy buenas a todos:

Escribo esto porque llevo un tiempo intentando entender los saltos que da el audio dentro del PC hasta salir por los auriculares (o altavoces, vamos).

¿Por qué quiero saber esto? Pues porque quiero escuchar música desde el PC con calidad audiófila.

Bien, como usuario Linux-Unix que soy, me he visto obligado a consultar foros especializados al respecto, donde se ha concluido que la mejor forma de reproducir audio consiste en leerla del fichero en disco y enviarla DIRECTAMENTE a la tarjeta de sonido o DAC, sin efectuar ningún re-sampling.

Dicen que el resampling que puede hacer el propio sistema operativo NO es de alta calidad y no está pensado para los audiófilos. Por ello es necesario hacer un bypass de este paso y dejar que sea el DAC o la tarjeta de sonido quien efectúe el re-sampling por HARDWARE, una vez que hayan recibido la información digital SIN MODIFICACIONES (mediante USB, etc).

El caso es que algunos reproductores de audio de alta calidad como Foobar2000 o DeadBeef (para Linux) utilizan un potente resampler por software llamado SRC (Secret Rabbit Code), que permite resamplear el audio hasta a 192Khz (a costa de consumir un 80% de CPU O_O )

Y es justo aquí donde tengo yo las dudas:

¿Es necesario resamplear por software el audio para enviarlo al DAC a 192Khz? ¿O simplemente se necesita enviar la señal PURA directa del archivo sin aplicar procesamiento? ¿Será el DAC quien se encargue de convertir la señal a 24bit / 192Khz para su escucha con auriculares?
¿Cómo funciona esto señores?

Y una última cuestión: si el DAC sólo alcanza 24bit / 96Khz, ¿serviría de algo resamplear previamente el audio hasta 192Khz con Secret Rabbit Code?

Espero vuestro conocimiento!!

Muchas gracias de antemano.


Estereófilo

[D2Cowones]

Dicen que el resampling que puede hacer el propio sistema operativo NO es de alta calidad y no está pensado para los audiófilos. Por ello es necesario hacer un bypass de este paso y dejar que sea el DAC o la tarjeta de sonido quien efectúe el re-sampling por HARDWARE, una vez que hayan recibido la información digital SIN MODIFICACIONES (mediante USB, etc).

Aquí está el tema... en una palabra, bitperfect, para no repetirlo, puedes verlo aquí
http://www.auriculares.org/foro/index.php/topic,8428.msg96714/topicseen.html#msg96714

Otra cosa es que el upsampling como necesario no es, sea desde el ordenador o desde un DAC, todo es cuestión de gustos, te recomiendo buscar lectura por internet sobre los NOS DAC.

saludos

[Raul_77]

Hola Estereófilo,

Si uno quiere realmente caldad de sonido con el PC como fuente, la mejor opción sería comprarse algún tipo de producto dedicado. Algo así:

http://www.auriculares.org/foro/index.php/topic,6626.msg77636.html#msg77636

En el hilo se le compara con realizaciones comerciales. Como no pienso discutir con nadie en su momento no aclaré nada, el PC no me interesa como fuente y solo lo puse como información para quienes si tienen interés en el tema. Pero el producto no tiene nada que ver con las soluciones comerciales.

No ha sido diseñado por Richard Dunn, sino por un Ingeniero Informático inglés:

http://thehifisubjectivist.noadforum.com/viewtopic.php?f=3&t=341&st=0&sk=t&sd=a&start=120#p8314

[This is Jasons (figlet108) project not mine, you can email him on jason@nvahifi.com]

Que con muy buen sentido pidió ayuda a Richard Dunn para solucionar los graves problemas del uso del PC como fuente de sonido. Las alimentaciones y el audio:

http://thehifisubjectivist.noadforum.com/viewtopic.php?f=3&t=341&st=0&sk=t&sd=a&start=200#p11697

[Why this infatuation with DACs and almost disinterest in transports - it seems to me to be yet another forum bullshit. The DAC in the TFS seems to be considered a good *commercial* DAC in the Hi-Fi forums, in the computer forums it seems to create more interest. As a DAC I am very happy with it especially with its big linear power supply Jason gives it. BUT for me the true worth of the TFS has been Jason's ability as a computer engineer to get the best from a good ordinary computer base, and that is the design process as far as I am concerned, all audio design is the same. Yet certain gonks swear by Mac Minis others this others that without realising that we are a speciality industry looking for special aspects - same with amplifiers and everything else. I use electonic components that go into everything electronic but I know what to put with what to get the results - same for Jason.]

http://thehifisubjectivist.noadforum.com/viewtopic.php?f=3&t=341&st=0&sk=t&sd=a&start=50#p7168

[That just defeats the object, and you have lost the plot as to what the TFS is. Anyone can buy any computer for audio work, but they are computers that are not function specific and are jacks of all trade. All computers are not equal and a Mac is not an answer to creating the best music computer. I have heard a Macbook and a Macmini doing the job with different dacs and they both thoroughly underwhelmed me, for me they sound about as good as a good CD player. The same for Windows, both my laptop and my desk top are crap at audio work, in fact far worse than the Macs.

So why does the TFS work?

The answer is the same as with amplifier design. Do all amplifiers sound the same, well anyone who thinks that shouldn't be on this forum. Are my amps the same as PA amps designed for stage use - no. Are they the same as those designed to drive transducers to shake aircraft wings in long term safety tests - no. Are they same as amplifiers used in DAB radios - no. Are they the same as amplifiers used in lift muzac systems - no. BUT they are all amplifiers, they all have power supplies, voltage gain stages and current gain stages. So if all amplifiers are not all the same for playing quality music then why should all computers be good for quality computer audio, well patently they are not!!!!! and the same as I select my amp design and components to create the best music - so Jason has selected the best computer stages and programs and settings to create the best music. And the beauty is between them they create a distinct synergy, what Jason has selected follows the same criteria and personal need function as I have selected. That is why when I heard it I *knew* straight away that it was right.

As I said a long number of posts ago - there is no difference in designing cables - amps - speakers - turntables - music computers or anything hi-fi, all you need is the expertise / knowledge, the will, and *most importantly* the ears]

Y el diseñador prefiere un PC con W7 a un Mac:

http://thehifisubjectivist.noadforum.com/viewtopic.php?f=3&t=341&st=0&sk=t&sd=a&start=60#p7181

[The reasons I didn't choose a Mac for my HiFi PC of choice are:
1) You can't easily make them 100% silent with no moving parts
2) You can't put in whatever sound card you want so a non-starter for the all-in-one solution (which is the whole point of the TFS)
3) You cant easily plug in a proper 'hifi' power supply
4) They don't (and will never) play Blurays
5) They genuinely don't sound as good (imho)

I run 2 Powerbooks - one for work and one for home, and they crash and freeze up fairly regularly. My Windows 7 based TFS has never crashed. Being a 'power user' of both MacOS and Windows 7 I can genuinely say that Windows 7 is (finally) as good as MacOS (although each have their strengths and weaknesses). And so I don't get accused of being biased against Macs, let me say I love Macs, and a Powerbook is my tool of choice for office and home work.
However, a Windows 7 based PC is definitely my tool of choice for listening to music.]

El TFS tiene dos fuentes de alimentación lineales separadas, una para el PC y otra para el DAC, diseñadas por Richard Dunn. El DAC ha sido modificado y las salidas de audio son diseños específicos de Richard Dunn.

Todos (todos) los circuitos funcionan con lo que le entrega la alimentación, si esta es de mala calidad el resultado final no puede ser bueno, por eso el principal problema de la reproducción con PC es la mala calidad de sus alimentaciones conmutadas.

Como este tipo de producto dedicado es muy caro, la mejor solución comercial para usar un PC como fuente pasaría por el uso de un portátil alimentado solo con las baterías cuando reproduzca música. Continúa siendo una solución peor que las alimentaciones lineales separadas del TFS, ya que el voltaje que proporciona la batería es reutilizado a través de alimentaciones conmutadas para dar tensión a los distintos circuitos. Pero alimentarlo a través de la red es todavía peor.

Que el portátil esté totalmente 'limpio', es decir, que tenga el Sistema Operativo, el programa de reproducción, los drivers y nada más. Cualquier otro software puede perturbar el trabajo del PC como reproductor y degradar la calidad de sonido. El tipo de soluciones específicas no tienen más software que el necesario para la reproducción musical.

Como ya han indicado, mantener la señal intacta todo el tiempo y utilizar un buen DAC USB que se encargue de ella, preferiblemente que el DAC externo tenga su propia alimentación para no perturbar la del PC, pero procurar que sea lineal, no conmutada. Naturalmente cuidar también los cables de conexión.

Saludos, Raúl

[Reira]

Hola Estereófilo, respondiendo a tu pregunta en Linux ocurre como en Windows. Suele haber una capa de en el SO encargada de "mezclar" sonidos simultáneos, lo cual tiene su utilidad en le día a día, pero no es útil si quieres escuchar música.
En función de que uses: KDE, GNOME, etc esta tarea la hacen sus demonios de sonido respectivos aRts, oss, esd...
Hace mucho que no uso un Linux en un sitema real, solo virtualizados, pero quero que esto se podía saltar si en tu programa reproductor multimedia seleccionas una capa a mas bajo nivel como salida de audio y que "creo" tanía control exclusivo sobre el hardware: ALSA (como KS, WASAPI en win).
En MPlayer y Amarok se podía seleccionar ALSA como salida, pero tengo perdida la pista a Linux en estas cosas.
¿Qué reproductor usas?


Ahora las dudas que tienes y que cada poco salen en el foro acerca del tratamiento del sonido desde el fichero hasta la salida analógica.
El procesamiento del audio en el campo digital (como números) lo puedes agrupar en 5 bloques, por el orden en que se van aplicando:

1.- Programa reproductor multimedia:
Aqui se pueden aplicar desde resamplers (Secret Rabit Code, SoX...) hasta equalización.
2.- Capa de mezcla del Sistema Operativo
Para mezclar dos secuencias de audio simultaneamente
3.- Drivers del DAC/tarjeta de sonido
Resample si el dispositivo esta configurado para trabajar a una frecuencia distinta de la secuencia de audio que le proporcionan
4.- DSP (procesador digital) en DAC/tarjeta sonido
Es un resample de lo que llega al aparato a una frecuencia mas alta (y habitualmente lleva un filtro pasabaja). Suele ser una funcionalidad extra en algunos DAC y puede deshabilitarse.
5.- Oversampling y pasabaja en el chip DAC (el que realiza la conversion de digital a analógico, no el aparto entero)
Se utiliza para alejar las "imagenes" (artefactos "raros") generadas en la conversión digital a analógico, del rango audible.

Del 1 al 3 son software que se ejecuta en tu PC, del 4 al 5 ocurre en el DAC/tarjeta de sonido (y hasta puedes considerarlo software tambien). Se van ejecutando en orden, del 1 al 5, aunque puedes saltarte algunos.

Contestando a tus dudas:
-La capa 2 (mezclador) te la saltas en Windows con KS/SAIO/WASAPI y el Linux "creo" que seleccionado la salida ALSA.
Deseable saltársela.

-La capa 3 (driver) es una funcionalidad algo molesta de algunas tarjetas de sonido basadas en chip Creative X-Fi (Creative, Auzentech) o C-Media (Auzentech, Xonar, etc). En vez de detectar el driver la frecuencia de muestreo de lo que le llega y cambiar su modo de trabajo si estaba configurado a una distinta, la resamplea (solo si es distinta).
Esta te la puedes saltar usando el modo "creación" o similar (no me acuerdo) en las que lleven X-Fi, o usando ASIO en las C-MEDIA
Ojo, que este procesamiento adicional SOLO ocurre si las frecuehcias de muestreo son distintas. Si lleva una secuencia a 44.1LHz y esta configurado el panel de control de la tarjeta a 44.1 no hay resampleo. Si estuviera a 48 o 96 si.

-La capa 1 (programa reproductor multimedia) puede ser útil, no se puede descartar a la ligera y depende de tus necesidades. Sirve para:
--- DSP, efectos, etc
--- Ecualización de sala o auriculares, si lo necesitas
--- Resampleo cuando la frecuencia de muestreo del archivo de música no es soportada por los drivers de tu DAC/tarjeta de sonido
El caso típico son los 88.2KHz. Si la tarjeta o DAC sólo admiten 44.1/48/96/192, en cuento les pases 88.2 sin resample previo (capas 2 y 3) se va a quejar, dará error y no funcionará. Aqui entran los resamplers, SRC, SoX, etc. Le dices al programa que convierta "todo" a una frecuencia determinada, por seguir con el ejemplo a 96KHz.
Para mi gusto sólo tiene sentido en ese caso, y si el programa te permite elegir que algoritmo de resample quieres, mejor. A oido no distingo entre SoX y SRC.

Resumen "software": Saltarse en lo posible las capas 2 y 3, y aplicar la 1 sólo si la necesitas ya que no vas a ganar nada como veremos a continuación.

Queda ocuparse de la capa 4 y 5 "en el aparato" que trabajan al unísono y que están presentes en cualquier aparato moderno (NOS aparte).
En alguna etapa de la conversión digital a anológico, se construye una primera versión de la señal analógica mediante "pulsos rectangulares" ( señal en escalera ) en vez de como dice exactamnet el teorema de Nyquist. Esta primera versión de la señal analógica es igual a la señal deseada + una serie de ruido o "imagenes" a frecuencias mas altas de las que porta la señal que se desea reconstruir en analógico.
Este ruido de alta frecuencia se puede eliminar con un filtro pasabaja, lo que ocurre es que si las "imágenes" están próximas a la señal analógica que deseamos reconstruir, el diseño del filtro debe ser mas complicado y puedes acabar modificando la señal original (como les pasa a muchos DAC externos, CDplayers y a algunas tarjetas de sonido).
Para evitarlo, en el aparato (DAC o tarjeta) se hace un truco: el upsampling. Se convierte la secuencia de audio en digital que llega al aparato en a otra a 2x, 4x, 8x veces su frecuencia de muestreo. Así cuando se convierta a analógico en la etapa intermedia mediante pulsos rectangulares, el ruido de alta frecuencia estará "lejos" de las frecuencias de la señal original. Como extra tras el upsampling y aún en digital (como números) se suele aplicar un filtro digital pasabaja para quitar cualquier frecuencia extra añadida en el proceso.

Hasta aquí creo que se entiende. Esta labor la realiza la capa 5, el chip DAC (a poco "moderno" que sea).
Decía antes que la capa 4 (no siempre presente) y 5 trabajan al unísono. Esto es debido a que muchos fabricantes de DACs externos prefieren utilizar sus propios algoritmos (operaciones matemáticas) para el upsampling y pasabaja, asi que incluyen en el DAC un DSP, que es como una mini CPU específica, con los programas para hacer el upsampling y pasabaja en su firmware (y por tanto actualizables).
Si el fabricante utiliza un DSP, el chip DAC puedes estar configurado para no ejecutar nada de la capa 5 (upsampling+pasabaja) porque ya lo hace el DSP. El chip DAC hará otras cosas segun su aquitectura interna (modulador), pero eso puede verse otro dia.
El fabicante suele poner un botón en los DAC externos para habilitar/desabilitar su DSP, usualmente llamado "upsampling" y si lo deshabilitas, se aplica el upsampling y pasabaja en la capa 5 del chip DAC.

Ahí tienes explicado el proceso entero Estereófilo, que te podemos resumir en:
Capa 1 (según las limitaciones de tu equipo) -> Capa 2 y 3, EVITAR -> Capa 4 (dependerá de gustos y fabricante) -> Capa 5 (deshabilitada si activa la 4)

En los DAC NOS (no oversampling) que menciona D2Cowones, no suele haber capa 4 y 5 y eso es una involución. Sueen ser DAC antiguos y de prestaciones mucho mas pobres que los actuales y su presunta buena prensa se basa en una idea incorrecta de la respuesta a impulso en el dominio digital.
En mi opinión son aparatos a evitar: mas ruido, peores prestaciones y mayor dificultad para retirar las imágenes de alta frecuencia generadas en la conversión digital a analógica.

Lo demás, referido al oversampling, resamplig, NOS y tal, es "humo": Se van a aplicar en la capa 4 o la 5.

Excluyendo los errores añadidos por protocolos como SPDIF y USB síncrono, o los bugs en los drivers (software), la calidad de la señal analógica obtenida al final, conocido que se ha de evitar en el dominio digital, dependerá en su mayor medida del buen hacer del fabricante (la electrónica, vaya) de la tarjeta de sonido y DAC (el hardware de la capa 5).

Espero haberte ayudado y perdona el tocho 

Un saludo.


Edito, que se me olvidaba:

Y una última cuestión: si el DAC sólo alcanza 24bit / 96Khz, ¿serviría de algo resamplear previamente el audio hasta 192Khz con Secret Rabbit Code?

No sirve de nada, es mas, si o configuras con una salida tipo bitperfect (KS/WASPI/ASIO/¿ALSA?) no te va a funcionar.
Es mas, tratar de resamplear 44.1 en tu reproductor a 96Khz que soporte el DAC (visto lo que ocurre en la capa 4 y 5) no servirá de mucho o empeorará el resultado, ya que el DAC y DSP tendrán menos margen en su oversampling. El upsampling en la capa 1 tiene la finalidad que te comenté, la compatibilidad y/o el añadir algún tipo de efecto al sonido (EQ por ejemplo) que puedan beneficiarse de un upsampling.
Y si te fijas en las especificaciones de cualquier DAC moderno, a mayor frecuencia trabajan ligeramente peor (especialmente a 192).

Edito 2:

Si uno quiere realmente caldad de sonido con el PC como fuente, la mejor opción sería comprarse algún tipo de producto dedicado. Algo así:
http://www.auriculares.org/foro/index.php/topic,6626.msg77636.html#msg77636

Como ya digo en el link, el aparato ese es un robo en precio: huir.

[D2Cowones]

Raúl y Reira con vuestras respuestas ya da para un libro 

Reira, te ha quedado muy claro lo de las capas. De todas formas especificar que  yo no recomendé específicamente los NOS DAC, simplemente indiqué que como tal el upsampling no es técnicamente requerido, además la mayoría de material sigue estando a 16/44. Cuestión de gustos. Hay estudios por ahí con osciloscopio en mano que aseguran que algunos DAC sigma-delta son bastante más ruidosos que los antiguos R2R, pero ahí ya no me meto que no entiendo de electrónica.
Por otra parte, también es posible tener dacs donde la opción NOS sea parametrizable, con lo cual sigues teniendo la capa 4 que comentas es decir el DSP activo (para filtros, dithering, etc.) y puedes configurar
si quieres que resamplee o no.
http://www.audio-gd.com/Pro/dac/DSP1/DSP1ENspecs.htm

Volviendo a la 'realidad' y a lo que comenta Raúl al final de su hilo, pequeños trucos que me han dado buen resultado son en el caso de Windows es desactivar la parte gráfica del Aero y la paginación en disco, es decir dedicar menos recursos a la parte gráfica y trabajar también más en memoria. También desactivar todas las opciones de ahorro de energía.
En reproductores esto también lo hace el cplay, (vermellfort puso un hilo pero no lo he encontrado  ) que además de cargar todos los ficheros en memoria puede desactivar incluso del administrador de archivos durante la reproducción.
http://www.cicsmemoryplayer.com/index.php?n=CPlay.Download
O bien lo que es lo mismo, plugins como el RAM-disk de foobar, todo esto, claro está en modo bitperfect...

En fin, que tranquilos deben estar los que usan un transporte de CD's como fuente 

[Reira]

No, si no decía que los recomendaras.

Sobre DACs Oversampling peores que los R2R, los SDM 1bit de las Realtek sin ir muy lejos... o los aun peores de VIA. Quiero decir que una arquitectura aunque sea decente no te libra de tener que hacer una implementación económica con resultados limitados.
Con DAC modernos me refería a cualquier 5bit-SDM moderno tipo los de Texas Instruments, AKM, ESS, etc. Bastante menos de $10 por chip y a ver que R2R se los acercan.

Sobre lo del Audio-GD ese aparato es un DSP, su salida alimentará a un chip DAC, y dependerá del DAC si sigue lo habitual o es NOS. Así a primera vista, no he visto los PDFs de servido de este DSP, también puede que el DSP indique al DAC la configuración puesta en sus jumper.
Aún así, que puedas deshabilitar capa 4 (DSP off) y la capa 5 (NOS) tienes el mismo problema de los NOS que comentaba. A mí no me gustan y son menos precisos que la gama alta (y barata!!) de los otros, pero eso no quita que haya gente que le suenen bien.
Esto es como los auris Denon vs Grado vs HD-650 o el vinilo. Las limitaciones están ahí, pero a gustos no hay quien puedo y son los que deben mandar.

¿Qué te pasaba en el PC para tener que hacer eso que comentas D2Cowones?

[D2Cowones]

Sí ya digo yo que sabes latín jejej 

Tenía pequeñas interrupciones en la reproducción,  pero ya se fueron solucionando. La verdad es que con eso y sobretodo en modo bitperfect gané mucho en calidad.

saludos