Avis sur les processeurs numériques

Quinze ans? Cela fait vraiment 15 ans que j’ai passé en revue ce qui était alors le processeur D / A phare de la société anglaise Chord Electronics? Dans le numéro de juillet 2002, voici comment j’ai résumé mon examen du Chord DAC64: “Bien que le Chord Electronics DAC64 soit sans aucun doute cher, il est incroyablement magnifique. . . . de nombreux auditeurs devraient trouver ses aigus soyeux séduisants, ainsi que ses bas légèrement plus grands que nature.”Comment les temps et les prix changent — le DAC64 “sans aucun doute cher” ne coûte que 3040 $! J’ai fait quelques critiques du DAC64 dans ma critique, mais selon Wes Phillips, dans sa critique d’août 2007 du DAC64 révisé de Chord, “le Choral Blu et le Choral DAC64 sont, ensemble, le lecteur de CD pour lequel nous, les mélomanes, avons longtemps prié” — même si, cinq ans après ma propre critique, le prix du DAC64 était passé à 5000 $.

Puis, à la fin de 2015, lors d’un événement au détaillant Stereo Exchange de Manhattan pour présenter l’impressionnant amplificateur de casque D / A portable little Chord Mojo (que j’ai examiné dans notre numéro de février 2016), j’ai vu un échantillon de production précoce du DAVE. Le DAVE – pour Digital Analog Veritas Extremis —Vérité extrême) – est considéré par son concepteur, Rob Watts, comme le DAC le plus performant provenant de Chord, mais à un prix: il coûte 10 588 $.

J’ai fait une note mentale pour mettre l’Accord DAVE sur ma liste de “must-review”.

Description
Sans son support assorti, le DAVE est logé dans une enceinte rectangulaire relativement petite mais sans aucun doute élégante aux côtés arrondis qui est superficiellement identique à celle du DAC64. Alors que l’ancien DAC avait une petite fenêtre en verre convexe en haut, le panneau supérieur de DAVE comporte un grand écran circulaire à quatre couleurs placé en biais, et accompagné d’un tableau de quatre boutons sphériques argentés incrustés entourant un bouton central plus grand. À part une prise casque ¼ “encastrée en bas à droite du panneau avant et un logo d’accord profondément encastré à l’avant gauche du panneau supérieur, c’est tout ce qu’il y a à voir.

Le panneau arrière comporte un ensemble de prises d’entrée numérique et de sortie analogique, toutes non marquées à l’exception de la prise RCA asymétrique à canal droit, qui a un anneau rouge. Des sorties symétriques et à une extrémité sont fournies, et les entrées numériques incluent AES / EBU, USB2.0, deux TosLink et deux S / PDIF coaxiaux sur des prises BNC. Il existe également quatre BNC à sortie numérique. Mais qu’y a-t-il à l’intérieur de l’extérieur élégant du DAVE?

Technologie de filtrage
Lorsque Rob Watts de Chord a visité mon bureau au printemps 2016, je lui ai demandé quelles étaient ses priorités dans la conception du DAVE. Les DAC précédents de Chord comportaient ce qu’on appelait le filtre de reconstruction de Watts Transient Aligned (WTA), qui est censé minimiser les erreurs de synchronisation. J’ai demandé à Watts ce qu’il entendait par “Transitoire aligné.”

” Le talon d’Achille de l’audio numérique est le timing des transitoires. . . . Les transitoires sont très importants pour le traitement du cerveau et la façon dont nous percevons le son. Les transitoires affectent la façon dont nous percevons la hauteur, le timbre et la position des objets dans la scène sonore. . . de très petites erreurs de synchronisation ont un très grand impact subjectif. La synchronisation est reconstruite par le filtre d’interpolation dans le DAC et les DAC classiques ont une incertitude de synchronisation en raison de leur traitement limité. J’ai utilisé des tests d’écoute approfondis pour créer le filtre WTA, pour simuler au plus près les résultats d’un filtre à robinet infini.”

Watts a expliqué que lorsque des données audio numériques sont créées par échantillonnage d’un signal analogique, tant que ces données sont limitées en bande passante avec une sortie nulle à la moitié de la fréquence d’échantillonnage, un filtre de reconstruction de fonction sinc avec un nombre infini de coefficients, ou taps, entraînera une reconstruction parfaite de la forme d’onde originale avec des transitoires parfaitement définis. “Mais nous ne pouvons pas avoir une longueur de prise infinie, car nous attendrions une durée infinie pour que le signal tombe”, a-t-il poursuivi. “Cependant, j’ai trouvé que l’algorithme de filtrage faisait une grande différence pour la qualité sonore, donc l’utilisation d’un filtre optimal permet de réduire le nombre de prises à un nombre pratique.”

Je lui ai demandé combien de robinets de filtre sont “pratiques.”

“Si vous avez un filtre conventionnel avec 100 robinets, vous récupérerez une partie des informations transitoires”, a répondu Watts. “Un filtre à 100 pressions vous donne des performances dans le domaine fréquentiel suffisamment bonnes, mais pas dans le domaine temporel. . . . Chaque fois que vous augmentez le nombre de prises, vous améliorez la perception de la hauteur, le timbre s’améliore — les instruments lumineux sonnent plus clairs, les instruments sombres sonnent plus sombres — le démarrage et l’arrêt des notes deviennent plus faciles à entendre, la localisation des sons s’améliore. Il y a moins de fatigue d’écoute — le cerveau doit moins traiter les informations qui lui sont présentées pour comprendre ce qui se passe.”

Le filtre numérique du DAC64 abandonné avait 1024 prises; le filtre WTA du Hugo TT encore disponible de Chord a une longueur de prise de 26 368. Quelle est la longueur du robinet dans le DAVE, j’ai demandé.

“Le FPGA Xilinx de DAVE est 10 fois plus grand que celui utilisé dans le Hugo. . . . Nous avons 164 000 taps dans le filtre WTA de DAVE, implémenté dans 166 cœurs DSP fonctionnant en parallèle; certains d’entre eux sont des cœurs dans le FPGA, certains d’entre eux sont des cœurs personnalisés utilisant la matrice FPGA.”

Watts a-t-il utilisé le même filtre pour les données PCM et DSD, décimant ces dernières en PCM haute résolution?

“J’ai réussi à exécuter deux programmes distincts dans le FPGA, un pour PCM et un pour le filtre DSD non décimant”, a-t-il précisé. “Mon objectif pour DAVE était de maintenir l’amélioration subjective de la synchronisation dans Hugo, d’améliorer les performances du shaper du bruit et, dans le domaine temporel, d’améliorer la précision des transitoires, de maintenir la modulation du bruit de fond et la distorsion très faibles – et nous avons le budget pour faire de l’électronique analogique beaucoup plus avancée. Cependant, ce n’est pas seulement la longueur du robinet qui compte. Le filtre doit également être optimisé. Dans Hugo, je suis passé d’un filtre WTA en une seule étape à trois étapes. La première étape suréchantillonne les données huit fois; la deuxième étape porte cela à 16 fois, et est suivie d’un filtre d’interpolation linéaire pour aller à 2048Fs; puis il y a deux filtres passe-bas. Ce que j’avais fait, il n’y avait qu’un seul filtre d’interpolation, mais cela posait des problèmes de modulation du bruit de fond et de sensibilité à la gigue. Dans DAVE, en passant de 16Fs à un filtre 256Fs, cela récupérerait le timing d’une manière plus efficace et plus élégante — une manière plus mathématiquement correcte de le faire. Et quand j’ai entré le filtre 256Fs, il a affiné les transitoires et toute la présentation est devenue beaucoup plus rapide, est devenue plus neutre.

” Faire un filtre FIR 256Fs n’était pas facile car vous n’avez pas beaucoup de cycles disponibles — il utilisait huit cœurs DSP. J’ai toujours le filtre interpolateur linéaire pour le porter à 2048Fs, puis les deux filtres passe-bas. Tout cela signifie qu’à l’intérieur de l’appareil, les données numériques à 2048Fs sont beaucoup plus proches du signal analogique reconstruit — de très petits pas. L’avantage de ceci est qu’avec les données 8Fs, les étapes sont grandes et sont beaucoup plus sensibles à la gigue.

“Pour transformer ces données hi-rez 32 bits, 2048Fs en analogiques, c’est la fonction du shaper de bruit. J’utilise un shaper de bruit pour réduire la longueur des mots à des données de 4 ou 5 bits. La conception du shaper de bruit était cruciale, et comme j’avais beaucoup plus de portes avec lesquelles jouer qu’avec Hugo, je pouvais exécuter le shaper de bruit à un rythme beaucoup plus rapide. Mon shaper de bruit fonctionne à 104 MHz par rapport au 6 MHz typique. L’avantage de ce débit rapide est que la mise en forme du bruit est un processus itératif — il construit un signal à basse fréquence en effectuant des mouvements en arrière et en avant à une vitesse très rapide. Si vous exécutez à un rythme plus rapide, vous obtenez une bien meilleure précision dans la bande audio. . . la profondeur de la scène sonore s’améliore beaucoup.”

Watts s’est retrouvé avec un shaper de bruit d’ordre 17 (!) avec une plage dynamique de 350 dB (!!) dans la bande audio, équivalent à une résolution de 50 bits (!!!). Il a conçu son premier DAC à matrice d’impulsions, utilisant des bascules avec un taux de commutation élevé mais constant, en 1994; le DAVE, dit-il, “utilise un DAC à matrice d’impulsions à 20 éléments dans un FPGA. Il dispose d’un convertisseur de bruit analogique de second ordre pour l’étage de sortie, car l’étage de sortie analogique de DAVE doit piloter des écouteurs à faible impédance.”

J’ai d’abord été perplexe à l’idée d’un façonneur de bruit analogique — jusqu’à ce que je réalise que, comme un façonneur de bruit numérique du premier ordre comprend une boucle de rétroaction autour d’un délai d’échantillon unique, un façonneur de bruit analogique du premier ordre est simplement une boucle de rétroaction conventionnelle autour d’un étage d’amplification. Mais . . . un façonneur de bruit analogique de second ordre ?