「換了真的有差嗎?」USB線材大哉問

El Guapo wrote:
短處大概就是很挑線,在 PC 上使用可能需要加一個 Intona 做隔離

謝謝您的經驗分享,這也是我會想選5442而不是4262的原因 之一,5442可以外接電源,也許或多或少可以緩解挑線的難處,但是價格就又一級跳了。

先來玩玩J-test與two tone,用手上有的96kHz sample rate的32bit錄音機代替示波器,來看看會有什麼發現。
xxxxx770218 wrote:
我覺得關於"USB線"不用想得太複雜耶,畢竟它工作時不是在傳遞類比訊號、並沒有那麼"玄"!

底下是用示波器量 USB data line 的類比方波訊號:
USB client chip 收到後, 依據 USB SPEC 的 analog voltage threshold, 決定輸出 0 or 1 的 data.


當 USB 線抗外部干擾太差, 或者線拉太長 ( ex 3公尺) , 導致電壓衰減, 無法達到規格時, 導致檢查資料完整性有誤時, USB client chip 會要求 server chip 重送. 如果還是無法改善, Windows 會顯示 "無法偵測到 USB 裝置", 直接罷工.
李奕文
趕快買條肉肉痛壓壓驚
nike6453
剛買了在用了
使用REW產生48kHz 16bit J-TEST測試檔120秒。先看一下原始檔的特性:
FFT計算方式:
Sample rate 96kHz
FFT window: 2^22 (4M points)
Window function: Hann
Normalized peak: 90dB (方便跟錄音比較)

因為錄音會有底噪,要到達-200dB以下不容易,因此放大取上半部以利後續比較。

以上就是沒有jitter下應該看到的樣子。48kHz/4=12kHz有一根peak。其它一根根小的tone就是J-Test造出來的,與最大的peak相差約100~120dB。

實際量測:利用Roon經網路播放到樹莓派,然後透過USB連接DAC輸出,使用Tascam X6錄音。

做頻譜分析得到下圖。

與理想值疊圖來比較:
深色點是理想值,可以看到幾乎完全重疊,也就是說J-Test測試在我的系統上幾乎看不出有jitter造成的失真。

(補充更正:應該不適合說是jitter造成的失真,J-Test在大多數sigma-delta DAC與jitter相關度不高)

至於最左邊有一些突起,這一塊是60Hz及其倍數的電源雜訊:


接下來拿掉USB隔離器:仍看不出有大差異。



再把USB線換成買列表機附贈的小黑線:還是沒有什麼改變。


把三張不同USB配置量到的圖疊在一起看:

三者幾乎重疊,只有些許差異,也許只是量測誤差,放大來看也沒看到什麼明顯差異趨勢。

就連電源雜訊也都長一個樣:


結論:「就我的系統,看不出USB線會影響DAC。」
goldbingo
El Guapo 此量測錄音機ADC是32 bit float/96kHz(錄音機最高就96kHz)。至於Jtest改用24 bit再找時間試試。[謝謝]
goldbingo
El Guapo 若只想觀察20kHz以下頻帶,96kHz sample rate應該夠用。
上一篇 ] 中用的是48kHz, 16-bit J-Test pattern,這篇換成24-bit J-Test pattern。仍然是使用REW來產生。

先看一下產生的ideal waveform頻譜:

底部一根根的訊號比12kHz要小了約170dB。

直接用這個產生出來的檔案播放,我的DAC會有一個很奇怪的行為,以下是時域的波形:

每隔4秒左右,就會出現紅框處一段時間變成平的。依據理論,在有微小頻差下合理的peak envelope,應該要如下,不會有一段段變平的地方:

若將這錄下來有問題的波形進行頻譜分析,會看到以下紅框處不預期的雜訊能量:


我並不想花時間去探求DAC內部演算法或硬體有什麼問題,打算先避開。在另一棟大樓[(十八、J-test)製作特性差異音訊、體驗聽感 ]中有細部說明J-Test原理,利用該原理,就能自己造出想要的J-Test pattern。改做法將12kHz的peak向下壓6dB,同時不動到底部的一根根能量:


用這個新的波形,以與上一篇一樣相同的4M FFT點數(相當於約44秒),量測ADL Formula USB線疊圖:

如預期因為noise floor,看不到藏在底下的微小訊號。

改成小黑線:


疊圖比較,小黑線與ADL Formula並沒有看到看到差異處,兩者幾乎重疊。


以4M FFT點數極限就是如此,但我仍不死心,會不會差異就正好藏在noise floor下面一點點?還有一個武器:FFT gain

理論值的訊號約比12kHz訊號低-166dB。目前noise floor則是在-133dB。

FFT點數每增加一倍,約可再降noise floor 3dB。166dB-133dB=33dB=3dB*11。44秒乘以2的11次方後,約是27小時。這時間實在是太長了!

我還可接受的極限是半小時左右,所以選擇44秒*32,約略是24分鐘。可以再往下探-15dB。看看拉長時間後的效果:

的確noise floor下降了,低頻區處不理想性突出來了!


比較一下不同USB線的差異:

多看到4kHz這一根,但兩者都有,不知道原因為何,但差異不大也就不研究了。此外主要的12kHz能量,小黑線竟然比較高了2.8dB。這是USB線不同造成的嗎?

回頭用演算法估算出12kHz波形的相位,對相位微分後,得到頻率:

可以發現量測時,DAC的晶振與錄音機的晶振並非同頻,有著0.11/12kHz≈10ppm的頻率誤差,而此頻率誤差會隨著時間而變化(+1ppm)。以此例而言,我是先量ADL再量小黑線。可以看見一開始,DAC與錄音機ADC的晶振,相對上會隨時間而頻率上升。量了半小時後,再量小黑線時,也許開機使用時間夠久,此時晶振已穩定。所以就沒看到有頻率漂移了。

因此,沒有頻率漂移的小黑線,12kHz頻率能量集中,經過FFT運算,就會得到+2.8dB的結果了。放大12kHz附近的頻譜,也可看到橘色的小黑線的12kHz相對頻率,的確稍稍高(偏右)於藍色的ADL。

這並不是隨USB線而異,只是晶振的頻率,仍會有些微隨時間飄動的現象。之前量過許多次,常常會看到晶振頻差飄移,此現象並不跟線有關聯性。

結論:「對我的設備來說,USB線並不會影響DAC輸出。」

感想:「當頻率響應有異狀,改由時域觀察波形、相位、頻差等特性,可進一步澄清現象發生原因,單看頻域也許會忽略掉實驗設計的問題,掉入無謂循環分析的陷阱裡。」

題外話:「REW 48k/16 bit的J-Test跟原始Dunn的做法似乎不同(我個人覺得Dunn的做法才對)。但24bit REW卻又跟Dunn的做法相同。不懂REW作者為何這麼做,真怪。
Dunn:

REW:
基本觀念題,數位本來就沒有要一模一樣,只要「正確」。

打個比喻,發個數位訊號控制交通紅綠燈,一天100次,這100次不會完全一樣,開關時間及紅燈亮度或什麼之類的都不會一樣,可能這次慢了0.01秒或紅燈亮度低一點,但對控制行人的精度是夠的,一天下來的結果是正確無誤。如果換到要對接太空船,當然要求的規格誤差就要更小。

再深入一點,你製造一個快閃記憶體,非揮發記憶體是靠開啟電壓高低辨認0與1,隨著讀寫次數增加,0與1的電壓會慢慢靠近每次都改變一點,直到超過感應放大器的規格,它不願意再分辨,錯誤率一般200ppm以下,剩下就交給各式各樣的糾錯機制。

也就是說你存在銀行的100萬元是沒錯精準的,不會多一毛少一毛,但放這個資料的裝置各項電性參數只是「變動」在一個合理的規格內。

哪會一樣⋯⋯

不懂? 你抓幾片台G的wafer送進WAT量I-V及Rs/Rc的各項參數,找得到兩片、兩個die、甚至兩個電晶體整組數據一模一樣?SPC不要OOC,MES沒hold住就放貨了。
宅男工程師
USB Host/Client Chip 要出貨前, 須送 USB-IF 測試驗證, 取得認證. IC 公司隨便亂放貨, 會被大廠 (HP,DELL,ASUS) 罰到脫褲子.
luxor_w
IC代工廠依照採購SPEC出貨,加嚴就是另一個價錢。另外良率不是代工廠測的,豬屎屋收到晶圓另外找OSAT廠測,漏宰有時無關代工廠。HP有問題直接找仁寶廣達,跟IC廠隔著好幾層。是該罰但得看採購或Q功力
去買了Tascam X8,朋友提供Nordost Red Dawn USB cable,我翻出以前Denon DA-300隨機附的USB cable。
播放是樹莓派pi 5用Lan wire撥NAS內的Isla st. Clair的Smile in your sleep ,USB cable B端接Marantz NA11S1,X8接在Manrantz RCA上,擴大機與喇叭都不開(特意不開避免心裡有預設立場),兩條Cable各以32bit錄一個30秒的wav檔案。
音檔對齊跟調整成同音量後擷取前20秒。
用GoldBingo兄介紹的ABX網站測試,我們上傳前刻意不聽這兩檔案,測試時預設第一首是A,後面九次就當成我們在回答是不是A。
結論是我們在Marantz NA11上錄的音沒辦法分辨出這兩條線的差異。
goldbingo
範例: ffmpeg-normalize -fp -ext wav -c:a pcm_s24le --keep-lra-above-loudness-range-target *.wav
tacoseer
謝謝提醒,我只注意到2pass, 沒注意到dynamic normalization。
luxor_w wrote:
基本觀念題,數位本來就沒有要一模一樣,只要「正確」。


Luxor你也是老江湖了,你仔細想一下,元件在Pass資料會怎樣做
1. 因為是Timing Critical, 所以直接用一個Analog線路(外加放大器)把訊號傳遞下去
2. 接收後,解讀出數位訊號,重新再用另一個形式是方法傳送到下一個端點,但這樣時序處理就非常非常複雜 (有做過的都知道這是多困難的事情,甚至很多領域想要集結世界一流廠商制定相關規格都還常常失敗)

討論有沒有影響,是整個系統設計的問題,不是單純數位不數位的問題
(不然大家電話都走VoLTE不就0雜訊0噪音了)

我認為本樓提出的問題不好一刀切,原因在於討論單單USB線有沒有差,根本就是瞎子摸象的行為
不如說如果DAC Chip的Output受到影響,該不該追溯到USB Cable

有做過類似Debug工作就知道這問題根本不是DAC成品廠商那幾隻小貓可以輕易摸到的領域 (這是很專業的Domain,音響領域有這些人? 那一定是很有愛才去做)
1000K wrote:
Luxor你也是老江湖了


1. 看不是很得懂
2. 「老江湖?」恕不認同也別這樣想,討論而已各抒己見,對事不對『本人』



S題目,怎麼講會有人只想抓抓語病不意外,沒辦法囉。
「類」電子討論,一般是不參與,沒控制好又出了聲,承認自己失算。

胡言亂語罷了,要的人繼續。
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