Streaming via USB toch niet helemaal Plug-and-Play

Toen ik onlangs in de gelegenheid was om uitgebreid te luisteren naar een zestal digitale audio producten van een nieuw hifi-merk was daar één apparaatje bij - een losse voeding - dat een onverwachte en daarom opvallende rol speelde in het verbeteren van de geluidskwaliteit, en dat daarmee een aantal puzzelstukjes die ik het afgelopen jaar had verzameld op zijn plaats deed vallen.

Een kleine rondvraag onder mijn hifi-collega’s bevestigde mijn vermoeden: ik had een fenomeen bij de kladden waar nog relatief weinig aandacht aan wordt geschonken, maar dat grote gevolgen kan hebben voor de geluidskwaliteit van streaming audio via USB. Nieuwsgierig geworden...?

Een belangrijke reden dat audiofielen nog wel eens geneigd zijn om hun neus op te halen voor streaming via de USB-uitgang van een computer, is dat het minder goed zou klinken. 'Er ontbreekt een bepaalde vloeiendheid, ruimtelijkheid, natuurlijkheid'. Los van het gebruiksgemak van de computer als schier onuitputtelijke muziekbron, is de kwaliteit van de weergave gemiddeld genomen inderdaad wisselvallig.

De reden daarvoor is dat je bij streaming over USB niet zomaar klaar bent met betere bekabeling en betere D/A-converters. Er zijn namelijk drie extra voorwaarden waaraan zo’n setup moet voldoen, wil hij klankmatig kunnen concurreren met een goede cd-speler of met een traditionele streaming set-up. Die voorwaarden zijn, in volgorde waarin je ze idealiter zou moeten realiseren: a-synchrone USB communicatie, galvanische scheiding van de USB ingang op de D/A-converter en (misschien wel de belangrijkste) schone USB stroom. Als aan de eerste twee voorwaarden wordt voldaan, is die laatste namelijk echt de kers op de taart.

Problemen en oplossingen voor digitale audio via USB: A-Synchrone USB
Losse D/A-converters, ook de zeer betaalbare, zijn tegenwoordig eigenlijk allemaal wel voorzien van een USB ingang. Hiermee zijn ze niet alleen geschikt voor desktop-toepassingen, maar kun je de computer (die natuurlijk vol staat met legaal gedownloade hi-res bestanden) ook gewoon bij de hifi-set gebruiken. Het nadeel is dat een computer (desktop of laptop) van nature geen al te beste hifi-bron is. Een computer veroorzaakt namelijk nogal wat jitter, oftewel tijdfouten in de digitale datastroom.

Dat is nadelig voor de geluidskwaliteit, die er een wat onrustig karakter door krijgt, met een smal en ondiep ruimtelijk beeld, en met schrale texturen. De computer stuurt de digitale datastroom namelijk in een zelfgekozen tempo naar de USB-receiver in de D/A-converter, zonder er rekening mee te houden of de datapakketjes wel allemaal netjes aankomen. Omdat de receiver soms iets meer tijd nodig heeft om een datapakketje te verwerken, ontstaan er als het ware korte opstoppingen in de datastroom en die veroorzaken tijdfouten. Een relatief eenvoudige oplossing hiervoor heet a-synchrone USB. Bij een a-synchrone USB verbinding is het niet de computer die het tempo van de data overdracht bepaalt, maar de USB-receiver. Op die manier wordt jitter voor een belangrijk deel voorkomen.

Galvanische scheiding

Problemen en oplossingen voor digitale audio via USB: Galvanische Scheiding
Toch is a-synchrone USB nog niet de hele oplossing, want er is nóg een probleem. Een computer veroorzaakt namelijk niet alleen jitter, maar ook elektronische ruis die niks met het digitale signaal te maken heeft, maar die wél meereist over de USB-kabel. Via de USB-receiver in de D/A-converter komt die ‘ruis’ op een bepaald moment toch in het signaal terecht. Hoewel hij niet direct als dusdanig waarneembaar is, zorgt die ruis wel degelijk voor een minder goede geluidskwaliteit.

De eerste keer dat ik hierover een concreet verhaal hoorde, was tijdens de introductie van de Marantz NA-11S1 netwerkspeler. Ken Ishiwata, die samen met Rainer Finck aan de ontwikkeling van het apparaat werkte, vertelde dat ze allebei merkten dat de geluidskwaliteit van de D/A-converter in deze speler, wanneer ze die beluisterden op basis van een geluidsignaal dat via de coaxiale digitale ingang aangeleverd werd, hoorbaar minder goed werd als er een USB kabel op de daarvoor bestemde ingang op de NA-11S1 werd aangesloten.

Gelukkig beschikken beide heren over een bovengemiddelde kennis van digitale audio, waardoor uiteindelijk de oorzaak gelokaliseerd werd: elektrische en elektromagnetische rotzooi die via de USB-kabel in de D/A-converter terecht kwam. De oplossing bleek te liggen in het aanbrengen van een galvanische scheiding tussen de USB-ingang en de rest van de schakeling. Een galvanische scheiding houdt in dat er geen harde elektrische verbinding is tussen twee schakelingen, maar dat je andere manieren gebruikt om een signaal over te brengen.

Een eenvoudige manier om dat te bewerkstelligen is door de twee schakelingen optisch te koppelen, wat meteen verklaart waarom veel fabrikanten de optische uitgang van een computer verkiezen boven de coaxiale digitale uitgang. Maar bij een optische verbinding moet een elektrische puls eerst worden omgezet in een lichtpuls, die achteraf in de DAC dan door een foto-elektrische ontvanger opnieuw moet worden omgezet in een elektrische puls. Dat zijn allemaal extra omzettingen die naar audiofiele maatstaven nogal wat kansen op degradatie van het signaal met zich meebrengen. De oplossing die Marantz uiteindelijk gebruikte was voor zover ik weet een heel stuk verfijnder, maar het gaat even om het idee.

Vervuilde USB-stroom

Een tweede verhaal hieromtrent gaat over de nieuwe generatie versterkers van Peachtree. Het merk vermeldt op haar website, zonder er overigens veel tam-tam over te maken, dat de USB-ingang van de in hun versterkers ingebouwde D/A-converter galvanisch gescheiden is van de rest van de schakeling. Iemand die de terminologie niet kent zou er zo overheen lezen, maar het belang van die ogenschijnlijk simpele toevoeging is dus groter dan je zou denken.

Problemen en oplossingen voor digitale audio via USB: Vervuilde USB Stroom
Hét moment dat de eerder genoemde puzzelstukjes voor mij op hun plaats deed vallen, was tijdens luistersessies met het nieuwe merk iFi, dat uit de stal van AMR komt. Zij brengt een zestal kleine apparaatjes op de markt die voor een uiterst toegankelijke prijs erg mooi muziek maken. Eén ervan is de iFi iDAC USB D/A-converter. Dat apparaat presteert al prima op zichzelf, maar ondergaat door het toevoegen van een ander product uit de serie, namelijk de iUSBPower voeding, een spectaculaire verbetering.

De iFi iUSBPower vervangt de voeding die de D/A-converter vanuit de USB-aansluiting van de computer aangeleverd krijgt. In de iUSBPower zitten diverse regulatoren die de stroom zuiveren en precies op de juiste spanning brengen. Dat gereguleerde voedingen een verbetering geven is bekend. Het Britse audiomerk Naim werkt al jaren volgens dat gegeven en biedt op diverse kwaliteitsniveaus losse, gereguleerde voedingen aan voor hun versterkers. Maar de iUSBPower brengt ook een galvanische scheiding aan tussen de bron van het USB signaal en de D/A-converter. Daarbij kun je eventueel ook de aarding loskoppelen.

Het effect van de betere voeding is onmiddellijk te horen. De ruimtelijkheid neemt toe, de achtergrond wordt stiller en de detaillering wordt beter. Ook het laag wordt gedetailleerder, waardoor baslijnen beter te volgen zijn. Eigenlijk beperkt de verbetering zich niet tot één of twee aspecten van de weergave, maar wordt het geheel naar een hoger plan getild.

Met Andere D/A-Converters
Om zeker te weten dat deze verbetering zich niet alleen manifesteert in combinatie met de iFi iDAC, heb ik zowel mijn AudioQuest DragonFly als mijn Peachtree Decco65 versterker en een tijdelijk logerende Hegel HD11 D/A-converter op de iUSBPower aangesloten. Bij de DragonFly was de waarneembare verbetering significant. Het verschil was bij de Peachtree en de Hegel wat kleiner, maar nog steeds de moeite waard.

De Moraal

Dit is typisch zo’n onderwerp dat best wel ver af staat van de beleving van gewone, niet door het hifi-virus gebeten muziekliefhebbers. De waargenomen verschillen inzake geluidskwaliteit zijn desondanks al te groot om deze als niet relevant voor deze doelgroep te beschouwen. Ik denk juist dat het voor die doelgroep heel belangrijk is om te weten dat je met de juiste kennis, enig gezond verstand en een paar eenvoudige middelen (die niet de wereld hoeven te kosten) een merkbaar betere geluidskwaliteit kunt realiseren. En omdat veel zaken die in origine uit de ‘betere hifi’ stammen uiteindelijk via het bekende ‘trickle-down’ proces ook bij de instapklasse belanden, zou het een goed idee zijn dat fabrikanten die in deze productenklasse actief zijn hier meer aandacht aan beginnen te besteden.

Of dat per se moet in de vorm van losse apparaatjes die je tussen de computer en de converter plaatst is de vraag, maar voorlopig kan het even niet anders. Want een andere oplossing is er (nog) niet.

Fabrikanten van zowel hifi-apparatuur als computers mogen zich bij deze opgeroepen voelen om aan de slag te gaan...