Netwerkspelers en firm/software : "Software jitter"

[Staaled]

Uit de nieuwsbrief van april door Paul McGowan van PSaudio:

"A new form of distortion

I wanted to give our readers a heads up on a new form of distortion called Software Jitter.  I am not sure where the term originated, it's what our engineering team calls it, but it's something you'll hear more about over time as the industry builds more computationally intense high-end music players.

Software jitter is audible timing errors in digital audio that happen in response to a CPU or internal processor's needs for power.  As the demands on a piece of equipment's processor increase, so too do the demands on the power supply feeding that processor, which in turn can cause slight changes in the 1 to 0 transition thresholds and thus you get jitter - which we hear as a loss of naturalness of the music and three dimensional presentation.

This problem is well known in the computer industry: not that anyone but hackers pay any attention to it - but it is known.  Computer program hackers can actually monitor the power supply of a computer's CPU to get an idea of what is happening inside the CPU in response to various program commands when they can't get access any other way.

To understand how this works, imagine a car analogy for a moment.  If we were to measure the electrical activity of an automobile's engine it would increase dramatically in response to stepping on the gas pedal.  The harder one presses the pedal the faster the engine runs and the greater the need for electrical energy to energize the spark plugs that control ignition in the engine.  If you were depending on a clean and steady electrical system to perform a delicate task in the car, you'd find performance would vary with the demands on the car's engine.

In the same way, unless extremely careful attention is paid to the power supply of your digital music player, changing demands on internal processors can affect sound quality in a quite audible manner.  Recognition of this problem is just one of the reasons we shifted our focus on the new Mark II PerfectWave DAC to that of multiple power supplies and silicon gates that were less sensitive to voltage fluctuations.  

The problem, however, cannot be solved entirely by proper power supply and gate technology and it will be incumbent on software designers to minimize CPU duties as well as even out the demands on the CPU so as to have as little affect as possible.

What's this all mean?  Well, it means that even if we have bit perfect audio to start with, how that bit perfect data is served up to your music player and how it is handled within the player will have significant impact on the eventual sound quality.  It will be one of the defining factors of how digital music is handled going into the future.

Here are several quick examples for you to ponder.  Differences between music server programs such as iTunes, eLyric, J River, Amarra, Pure Music etc. have as much to do with the way the software itself is written as it does with the computer that is running the program.  So, the computer you choose plus the program you use will all affect the sound quality.

I'll go even one step further and mention the DAC hardware.  In the PerfectWave DAC Mark II users have noticed what they feel is an audible and agreed upon difference between two slightly different versions of firmware running the Mark II.  And what, you might ask, is the difference between the two?  How the front panel display handles things - which should have zero impact on the sound, yet .....

There's a whole new field opening up on the digital forefront of high-end audio and I just wanted our readers to be aware of it and have every confidence we're on it and leading a charge to understand and tame the beast.  'Tis interesting indeed."



Dit zou kunnen verklaren dat er na secundaire,functionele, aanpassingen in bijv Linn DS firmware ook wisselende geluidskwaliteit werd gemeld door gebruikers.

[garmtz]

Interessant. Ik had altijd wel een idee van zoiets, maar Paul kan het mooi verwoorden...

[Bas Akkerman]

Zeker interessant. Valt hieruit ten dele te verklaren wat wij bij de laatste luistersessie met RA-audio en de verschillende Linn-streamers hoorden?

[Ejorne]

Inderdaad interessant, maar is dit fenomeen niet al veel langer bekend? En ook al veel langer ontkent door bepaalde andersdenkenden?

Ik weet bijvoorbeeld dat het programma xxHighEnd voor de PC verschillende settings kent, welke allemaal bitperfect output geven maar volgens de makers en gebruikers toch verschillend kunnen klinken. Verklaring daarvoor ligt zover ik weet een beetje in lijn met het stuk van PSaudio. En de verklaring van de andersdenkenden linken dit óók aan onze hersenen...

Ik zelf ervaar ook verschillen tussen software. Ook al wordt me dikwijls meegedeeld, met name op tweakers forum, dat het niet aan mijn software ligt maar aan mijn gevoel. Ik gebruik Pure Audio plugin voor Mediaportal en dat gebruik ik omdat ik dat beter vind klinken dan de standaard asio player binnen Mediaportal. Ook heb ik in het verleden verschil ervaren tussen asio plugins voor Foobar. Allemaal tussen mijn oren.... of toch niet? 

[FvP]

Dit is nogmaals de bevestiging van iets wat we al lang weten, en één van de symptomen hiervan is bvb:

slecht ontworpen streamers laten verschillen horen tss bvb wav en flac, ook al is er na decodering van flac de originele wav
lossless hoort lossless te zijn

hoeveel discussies ik al niet gehad heb met collega's over flac vs WAV vs AIFF vs APPLE LOSSLESS vs WMA lossless ....
en dan komt vroeg of laat : eigenlijk zou dat niet mogen uitmaken, tenzij je een slecht toestel hebt

Dus mijn *****RENDER van 10.000 eur is slecht ? Ehhh eigenlijk: JA

Ik heb me ook al zitten afvragen of inbeelden of een WMA lossless nu minder klonk dan een flac lossless op m'n laptop, terwijl als ik de data dump van beide, ik dezelfde data krijg. Mijn asus laptop is duidelijk ook slecht ontworpen Hij laat ook verschillen horen tussen Wi-Fi zendvermogens bij streaming, dus die heeft ook last van interferentie. Maar die heeft niet de pretentie een high-end streamer te zijn van 10.000 euro. Voor de prijs die ik betaald heb verwacht ik dan ook weinig (777 euro).

Ondanks het feit dat alles bitperfect is zijn er hoorbare verschillen, dus conclusie is dat de toestellen niet ideaal ontworpen zijn als zulke verschillen hoorbaar zijn die er niet horen te zijn, omdat ze anders de essentie van bvb het principe LOSSLESS schenden.

[Kingpin]

Het originele bestand, de bron dus, zal tussen flac en wav als zijnde lossless formaten geen verschil geven!
Beide bestanden zijn na uitpakken identiek ... Er is geen verschil ... Ik zou zeggen voor diegene die het nog steeds niet geloven door beide bestanden eens in te lezen in een audio programma (spectrum analyzer) en eens een div draaien ... als je dan nog niet overtuigt bent weet ik het ook niet meer.

Wbt het power supply verhaal, meestal slecht ontworpen voedingen in pc's en streamers (switching types) kunnen een bron van storing zijn op je file, daar gaat het dan ook vaak de mist in met 'goedkope/slechte' streamers.
De voeding is meestal ook het duurste van het hele apparaat, iets wat op goedkope streamers vaak op wordt bezuinigd.
Een slecht ontworpen switching voedinkje verstoord letterlijk je signaal, dit ga je horen wanneer je de voeding upgrade naar een betere lineair type.

Kan iemand mij uitleggen dat firmware van een softwarepakket je bron aantast en verschillen laat horen in verschillende versies?

[FvP]

Kan iemand mij uitleggen dat firmware van een softwarepakket je bron aantast en verschillen laat horen in verschillende versies?

Stel je hebt twee firmwares, en laten we nu eens een extreme assumptie maken

firmware a trekt 90% cpu om een flac te decoderen
firmware b heeft ondertussen een betere decoder en trekt nog 10% cpu

Als je toestel slecht ontworpen is, zal het verschil in cpu load hoorbaar zijn, zie de oude soundblaster kaarten waarbij je kon horen of je cpu, schijf of grafische kaart actief was (anno 1990).  Destijds was dat heel goed hoorbaar als signatuur in de achtergrond ruis en voor mij een zware bron van ergernis geweest.

Waarom zouden ze tegenwoordig niet dezelfde fouten maken als toen ?

[Kingpin]

Stel je hebt twee firmwares, en laten we nu eens een extreme assumptie maken

firmware a trekt 90% cpu om een flac te decoderen
firmware b heeft ondertussen een betere decoder en trekt nog 10% cpu

Als je toestel slecht ontworpen is, zal het verschil in cpu load hoorbaar zijn, zie de oude soundblaster kaarten waarbij je kon horen of je cpu, schijf of grafische kaart actief was (anno 1990).  Destijds was dat heel goed hoorbaar als signatuur in de achtergrond ruis en voor mij een zware bron van ergernis geweest.

Waarom zouden ze tegenwoordig niet dezelfde fouten maken als toen ?

Je gaat uit van een veronderstelling neem ik aan. Als bij firmware a 90% cpu power wordt gevraagt en deze zou het niet aankunnen dan zal deze op een lagere clocksnelheid gaan lopen, dat doet deze ook als ie te warm wordt zodat deze de taken alsnog tot een goed einde kan brengen.
Het bestand zal dan theoretisch goed geconverteerd worden, dit ligt niet aan de software.
Dit verklaart nog niet waarom er 'iets' softwarematig aan het originele bestand wordt toegevoegd?

Mijn 'gedachte' is nog steeds dat wanneer ik een megabestand converteer, neem bv een aankoop via het web als bijvoorbeeld een adobe pakket van 10gb, verpakt als zip bestand die ik over de halve aarde binnenhaal.
Als hier iets met het bestand aan zou worden toegevoegd of weggelaten domweg omdat mijn cpu op 90% zou draaien bij het uitpakken ... dan werkt het adobe pakket niet meer!
Zelfde geld bij een flac bestand.

Daarom zou ik graag willen weten wat er nu daadwerkelijk voor verschil in versies zit die dit verschil zou veroorzaken?
Ben nog niet helemaal overtuigt.

[garmtz]

Je mist iets KingPin.... Het probleem is niet dat er fouten zouden ontstaan, maar dat de CPU voeding stoort/afsnoept van de voeding voor het (analoge) audiogedeelte.

[bart_nl]

ik ben helemaal niet overtuigt. De analogie met een auto is hooguit grappig gevonden maar heeft geen relevantie richting audio. Wanneer je nagaat dat bijvoorbeeld een iPod op een batterij urenlang en D/A conversie doet en je oordopjes aanstuurt kun je wel nagaan hoeveel energie er nodig is om de D/A conversie te doen. Dat is een paar milli-Watt en dan moet de voeding brak zijn om dat niet aan te kunnen. Misschien kost het oplichten van de display van de gemiddelde streamer wel meer energie als het streamen zelf?
Wat sowieso wel verschil maakt is de kwaliteit van de D/A conversie maar die hoeft niet in de streamer te zitten.

[FvP]

ik ben helemaal niet overtuigt. De analogie met een auto is hooguit grappig gevonden maar heeft geen relevantie richting audio. Wanneer je nagaat dat bijvoorbeeld een iPod op een batterij urenlang en D/A conversie doet en je oordopjes aanstuurt kun je wel nagaan hoeveel energie er nodig is om de D/A conversie te doen. Dat is een paar milli-Watt en dan moet de voeding brak zijn om dat niet aan te kunnen. Misschien kost het oplichten van de display van de gemiddelde streamer wel meer energie als het streamen zelf?
Wat sowieso wel verschil maakt is de kwaliteit van de D/A conversie maar die hoeft niet in de streamer te zitten.

Hoe leg je uit dat een Asus laptop aangesloten op een Zodiac Gold DAC met voltikus, verschillen laat horen tussen wanneer de data gestreamed wordt via Wi-Fi, of ze gestreamed wordt via een ethernetkabel, en er zelfs verschillen zijn tussen minimum en maximum zendvermogen. Als informaticus vind ik dit zeer irritant, want de data is bitperfect als je ze dumped, maar toch klinkt het anders.

De DA zit niet eens in de client maar in een externe dac die via een USB kabel aan de laptop hangt.

[Kingpin]

Je mist iets KingPin.... Het probleem is niet dat er fouten zouden ontstaan, maar dat de CPU voeding stoort/afsnoept van de voeding voor het (analoge) audiogedeelte.

Niet alleen analoog, maar ook de digitale uitgang heeft invloed op een slecht ontworpen voeding.
Misschien niet correct geschreven van mij (file) , maar idd de uitgang moet het zijn die de file beinvloed.
Dit heb ik ook in de praktijk getest en ondervonden dat het best grote verschillen zijn:

...Wbt het power supply verhaal, meestal slecht ontworpen voedingen in pc's en streamers (switching types) kunnen een bron van storing zijn op je file, daar gaat het dan ook vaak de mist in met 'goedkope/slechte' streamers.

Dat was al bekend en is ook aangetoont.
Maar mijn vraag is hoe het mogelijk is om softwarematig verschillen te horen tussen 2 versies van pakketen zoals beweerd wordt.
Want uiteindelijk transporteer je via een vast protocol je file, daar kun je niets aan veranderen.
Het zou toch te gek zijn dat een softwarepakket je broncode aan gaat tasten!

[beunky]

Het probleem is niet dat er fouten zouden ontstaan, maar dat de CPU voeding stoort/afsnoept van de voeding voor het (analoge) audiogedeelte.

Dat probleem zou dan eenvoudig op te lossen moeten zijn met gescheiden voedingen, toch?

[bart_nl]

Hoe leg je uit dat een Asus laptop aangesloten op een Zodiac Gold DAC met voltikus, verschillen laat horen tussen wanneer de data gestreamed wordt via Wi-Fi, of ze gestreamed wordt via een ethernetkabel, en er zelfs verschillen zijn tussen minimum en maximum zendvermogen. Als informaticus vind ik dit zeer irritant, want de data is bitperfect als je ze dumped, maar toch klinkt het anders

Jouw voorbeeld zou ik op geen enkele manier kunnen verklaren door theorie in de openingspost in dit topic. Voor de door jou waargenomen verschillen zou ik veel eerder aan problemen in het tijddomein denken. Als daar een probleem in zit kan data bit-perfect zijn maar te laat aankomen wat je zou kunnen horen. Beetje oor hoort makkelijk verschil van 1kHz en dus hoef je maar in de orde van een milliseconde een probleem te hebben om groot verschil te hebben.

[Kingpin]

Jouw voorbeeld zou ik op geen enkele manier kunnen verklaren door theorie in de openingspost in dit topic.

Dezelfde theorie wordt op het Linn forum finaal de grond in geboord.

[FvP]

Dezelfde theorie wordt op het Linn forum finaal de grond in geboord.

maar de linn laat toch verschillen horen tussen reeds bitperfecte kabels van de action van 3 eur voor 10m vs een high-end netwerkkabel van 1000 euro ofzo ?
hoe verklaren ze dat dan daar ?

[Kingpin]

maar de linn laat toch verschillen horen tussen reeds bitperfecte kabels van de action van 3 eur voor 10m vs een high-end netwerkkabel van 1000 euro ofzo ?
hoe verklaren ze dat dan daar ?

Zeg het maar?
Het verhaal ging om de theorie die hier beschreven werd ... Software jitter!


Even terugkomend op jouw verhaal van decoderen van flac en cpu load ...
Heb eens een overzichtje gemaakt wat het nu doet, hier mijn nas en processing van flac naar lpcm: 2,8% processor power voor een 24/96 file !

[garmtz]

Zeker interessant. Valt hieruit ten dele te verklaren wat wij bij de laatste luistersessie met RA-audio en de verschillende Linn-streamers hoorden?

Misschien ten dele... Een Majik/Akurate heeft een mooiere voeding dan een Sneaky bijvoorbeeld. Maar de klankmatige verschillen tussen verschillende streamers van 1 merk zullen voornamelijk liggen aan de gebruikte hardware, niet de software. Die is namelijk identiek.

[Bas Akkerman]

Misschien ten dele... Een Majik/Akurate heeft een mooiere voeding dan een Sneaky bijvoorbeeld. Maar de klankmatige verschillen tussen verschillende streamers van 1 merk zullen voornamelijk liggen aan de gebruikte hardware, niet de software. Die is namelijk identiek.

Maar misschien dat betere hardware ook beter om kan gaan met de software? Dat de software dus te zwaar is voor de lichtere hardware?

[garmtz]

Maar misschien dat betere hardware ook beter om kan gaan met de software? Dat de software dus te zwaar is voor de lichtere hardware?

Mogelijk... Ook simpel vast te stellen: gewoon een Flac en een Wav met beide te vergelijken spelers en dan vaststellen bij welke speler de verschillen het kleinst zijn. Maarja, wasr luister je dan precies naar? De betere speler zal namelijk ook beter verschillen kunnen laten horen (verhult minder)...

[FvP]

Deze geluidskaart heeft volgens onze tests geen last van software jitter:



WAV & FLAC klinken identiek

Wanneer de kaart in verschillende pc's gebouwd is met zelfs verschillende OS'en, voedingen en cpu, geen verschil in kwaliteit zolang maar kernel streaming in foobar aanstaat. Kunnen het weten, hebben twee zulke kaarten.

De onkyo ingenieurs hebben hun huiswerk gemaakt.

[FDLARRY]

Wat kost ie?

[garmtz]

Deze geluidskaart heeft volgens onze tests geen last van software jitter:



WAV & FLAC klinken identiek

Wanneer de kaart in verschillende pc's gebouwd is met zelfs verschillende OS'en, voedingen en cpu, geen verschil in kwaliteit zolang maar kernel streaming in foobar aanstaat. Kunnen het weten, hebben twee zulke kaarten.

De onkyo ingenieurs hebben hun huiswerk gemaakt.

Weet je zeker dat de decodering door de kaart wordt gedaan en niet door de foobar software?

[Raphie]

iedere kaart met eigen dsp heeft in theorie geen last van softwarejitter, interupts en throughput beperking hoor je door hickups.
Ik vind het verhaal ver gezocht, slechte voeding is BSOD of vastloper en zal veel eerder gebeuren in de SW (unit locked/crashed) dan invloed op de streaming buffer.

Maar goed nieuwe tijden, er zijn dus ook weer nieuwe charters nodig om "high end" te kunnen blijven verkopen......

[FvP]

Weet je zeker dat de decodering door de kaart wordt gedaan en niet door de foobar software?

Daar heeft het niks mee te maken. Kaart is gewoon zeer goed afgeschermd en als je kijkt naar de elko's op de kaart dan is de voedingsbuffering ook dik in orde, dus geen last van beïnvloeding door andere zaken die aan de voeding trekken.

Heb dit getest in een shootout:

AMD K6-3-400 uit anno 2000 met een simpel AMD mobo, low-end voeding recycled uit containerpark windows XP stripped door nlite en 512MB ram

vs

Dell Vostro 400 met Core2duo 3 Ghz, 4 GB ram, Vista, high-end voeding met laagste ripple op de markt

Na lang zoeken en luisteren: GEEN verschil. Deze kaart heeft 0 last van software jitter.

Staat wel ergens op forum als je zoekt.

Kaart is wel gevoelig voor microfonie door rammelende loopwerken, dus cd afspelen in foobar is minder dan de flac versie van diezelfde cd. Maar tussen flac/wav geen verschil.

Wie een high-end ethernetkabel kan missen, ik wil deze eens testen met mijn kaart, zal normaal geen verschil laten horen.