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Streamer mit Raspberry Pi
Raspberry Pi sind Mini-Computer, die eigentlich einst für Schüler und Studenten in Ausbildung als Experimentierplattform gedacht waren. Schon nach kurzer Zeit entstand aber ein enormer Hype um die kleinen Computerplatinen. Von 2012 bis Ende 2019 wurden mehr als 30 Millionen Exemplare verkauft. Mit einem Preis ab 40 Franken für die einfachste Variante der Platine sind die Kosten mehr als überschaubar. Hinzu kommen Ausgaben für das Gehäuse, die natürlich auch in unzähligen Varianten erhältlich sind und mit anderem Zubehör. Es gibt für die Mini-Rechner unzählige Anwendungen – bis hin zu Pumpstationen für Kaffeemaschinen. Man schaue sich nur mal auf Youtube oder in den einschlägigen Foren um.
Man sollte sich bezüglich Leistungsfähigkeit nicht täuschen lassen: In der inzwischen 4. Generation des Raspberry Pi steckt ein mit 1,5 GHz getakteter, leistungsfähiger Quad-Core-64-Bit-ARM-Prozessor, der in der Poweruser-Version auf 8 GB RAM zurückgreifen kann.
Computerplatine in der Grösse einer Kreditkarte: Raspberry Pi 4 mit 8 GB RAM.Per Design lässt sich ein Raspberry Pi mit einer zusätzlichen Platine erweitern. Diese sogenannten «HATs» werden auf die Grundplatine aufgesteckt. Für Audio-Anwendungen besonders interessant ist, dass der «HAT» über einen I²S-Bus angebunden wird. Dieser Bus überträgt Audio- und Steuerungsdaten getrennt und ist daher besser für Audio geeignet als zum Beispiel USB. Entwickelt wurde er 1996, als man nach einer optimalen Verbindung von Laufwerken aller Art zum Digital-Analog-Wandler suchte.
Der Raspberry Pi eignet sich dank des I²S-Bus also perfekt für Audio-Erweiterungen. Schon früh kamen daher sogenannte «Audio-HATs» auf den Markt. Die Palette reicht von Platinen für SPDIF-Digitalausgänge über DA-Wandler bis zu kompletten HiFi-Verstärkern, mit denen sich zum Beispiel preiswert ein Sonos-Klon bauen lässt. An vorderster Front steht das Schweizer Jungunternehmen HiFiBerry. Dort ist man inzwischen dem Status des reinen Zulieferers für DIY-Enthusiasten entwachsen und entwickelt als OEM-Lieferant Produkte auf Raspberry-Pi-Basis für Kunden wie B&O.
HiRes-DAC-Audio-HAT von HiFiBerry.Andere bekannte Hersteller von spezifischen Audioboards mit zum Teil audiophilen Features sind Allo, Audiophonics, und JustBoom.
Die, nach meiner Sicht interessanteste Kombination ist ein Raspberry Pi mit einem «Digi-HAT», einer zusätzlichen digitalen Schnittstelle, über die sich ein externer DA-Wandler anschliessen lässt. So nutzt man die hervorragenden Netzwerkeigenschaften des Raspberry Pi mit der Flexibilität eines externen Wandlers.
Aufwendiger DigiOne Signature SPDIF-Audio-HAT von Allo mit doppelter Stromversorgung, einbautem Reclocker, BNC-Buchse, galvanischer Trennung und minimalem Jitter von 400fs.Fehlt noch das Betriebssystem!
Das offizielle Betriebssystem für den Raspberry Pi ist die Linux-Distribution Raspbian. Natürlich gibt es unzählige Ableger und Variationen davon. Darunter auch einige, die speziell für Audio optimiert wurden. Die bekannteste ist sicherlich Volumio.
Das Projekt entwickelte sich in den letzten Jahren enorm. Inzwischen ist Volumio wirklich ausgereift und einfach in der Handhabung. Der Linux-Kernel wurde komplett auf Audio optimiert. Die Wiedergabe ist bitperfekt und wird weitherum für ihre audiophile Qualität gelobt. Volumio unterstützt HiRes PCM und Native-DSD-Audiodateien sowie alle gängigen Netzwerkprotokolle wie UPnP und Airplay.
Über den MyVolumio-Proxy werden die drei HiRes-Streamingdienste Qobuz, Tidal und Highresaudio integriert. Die Nutzung ist allerdings nicht kostenfrei. Die Gebühr von knapp unter 3 Euro monatlich fällt allerdings moderat aus.
Ein enger Kern von Hauptentwicklern ist verantwortlich für die Programmierung von Volumio. Support erhält man im Forum mit einer weltweiten Community von über 300'000 Personen. Dank der Plug-in-Struktur können versierte Nutzer eigene Erweiterungen beisteuern. Das wird auch rege genutzt. In der Plug-in-Sammlung findet sich zum Beispiel eine Spotify-Verknüpfung, eine Roon-Bridge, aber auch Spezialitäten wie eine digitale Raumkorrektur. In der Vielfalt und Offenheit für alle erdenklichen Erweiterungen zeigt sich der Vorteil einer Community-Plattform gegenüber den eher starren Angeboten gestandener Hersteller.
Das Volumio-Benutzer-Interface für Desktop, Tablet und Smartphone.Wer einen Raspberry-Streamer hauptsächlich als Roon-Endpoint benutzen will (wofür sie sich extrem gut eignen), sollte sich einmal das Projekt «Ropiee» anschauen. Das minimalistische Betriebssystem verzichtet auf alle Extras und Musikbrowser, da diese schon mit der Roon-Player-App abgedeckt werden.
Ropiee verbindet einen Raspberry Pi mit dem Roon-Core. Das GUI wird eigentlich nicht gebraucht, da Musikwahl und Steuerung im Roon-Player erfolgen.Mit Kodi lässt sich auch eine komplette Open-Source-Mediencenter-Software auf einem Raspberry Pi installieren.
Beim Raspberry Pi wird das Betriebssystem auf eine SD-Karte gespeichert. Dazu lädt man sich die gewünschte Image-Datei runter und kopiert diese mit Rufus (Windows) oder Etcher (OSX) auf die SD-Karte. Beim Einschalten bootet der Raspberry dann von der SD-Karte. So kann man sehr einfach unterschiedliche Audio-Distributionen ausprobieren.
Alles Nötige für einen Raspberry-Streamer inklusive einer Auswahl diverser Audioboards sowie weiteres Zubehör findet man bequem im Schweizer Pi-Shop.
Lineare Stromversorgungen LPSU
PSU bedeutet Power Supply Unit. Die Stromversorgung, die bei vielen analogen und digitalen Audiogeräten wie Phono-Vorverstärkern oder Streaming-Geräten mit relativ kleinem Strombedarf meist aus Platz- oder Kostengründen nicht im Gerät eingebaut ist, fällt in den allermeisten Fällen kostengünstig aus. Stromversorgungen und ihre besonderen Einflüsse auf die Klangqualität sind eine Paradedisziplin der HiFi-Welt. Damit man weltweit dieselbe Stromversorgung einsetzen kann, handelt es sich meistens um ein Schaltnetzteil. Diese sind effizient, klein und sie funktionieren bei allen Netzspannungen und den üblichen Netzfrequenzen von 50 bis 60 Hz. Sie können aber auch hochfrequente Störsignale erzeugen.
Niravana-Netzteil für Audio-Streamer auf Raspberry-Basis.Wer nun einen DIY-Streamer zusammenstellt und sich über die Stromversorgung seines Rechners ärgert, für den gibt's mittlerweile einige Hersteller, die für vernünftiges Geld hochwertige lineare (also analoge) Stromversorgungen (LPSU) anbieten, und zwar für zahlreiche Ausgangsspannungen. Beispielsweise die Sbooster-Netzteile.
Ob es denn klanglich etwas bringt? Bei einer verkraftbaren Investition für ein LPSU liegt der Spontankauf nahe, quasi «um sicherzugehen». Ich empfehle in jedem Fall, solche Geräte zuerst zu testen.
Re-Clocking
Bevor der Datenstrom das Streaming-Gerät verlässt, um vom DA-Wandler der individuellen Wahl in ein analoges Tonfrequenzsignal umgewandelt zu werden, sollte die Taktgenauigkeit (exakte Taktbreite) sichergestellt sein – ausser, wenn der DAC das macht (Re-Clocking). Das ist aber nicht immer der Fall.
Die für DIY-Streamer verwendeten Rechner sind in der Disziplin der Taktgenauigkeit nicht zwingend hochbegabt und erzeugen deshalb suboptimale Jitter-Werte (Taktzittern). Diese Zeitschwankungen des Clocks (Takts) sind bei 99 Prozent der Anwendungen eines Computers völlig unbedenklich. Bei Audio-Anwendungen führen sie aber zu messbaren und hörbaren Verformungen des analogen Signals, weil die Samples nicht rechtzeitig (zu früh oder zu spät) ausgelesen werden.
Daran ist Jitter schuld. Es ist allgemein beliebt zu glauben, dass unser musikalisches Ohr recht empfindlich auf Jitter reagiert. Natürlich gibt es auch abweichende Ansichten zu diesem Thema. Um den Takt oder Clock zu «präzisieren», gibt es passende Re-Clocker. Hier sind drei empfehlenswerte und kostengünstige Re-Clocker:
Aber aufgepasst: Auch hochwertige DA-Wandler machen oft Re-Clocking, wie auch gewisse digitale Aktivlautsprecher. In diesen Fällen wäre ein zusätzlicher Re-Clocker «prinzipiell» redundant.
Re-Clocker von iFi Audio.Markengeräte: Unterschätzte Qualität?
Es gibt also viele Möglichkeiten für kleines Geld und mit wenig Spezialisten-Know-how hochwertige Streamer zu bauen. Man braucht wohl etwas Beharrlichkeit, um zum Ziel zu gelangen. Markenhersteller bauen aber auch nicht nur teure und fragwürdige Streaming-Geräte, sondern auch solche, die sehr preiswürdig sind. Der Blick unter die «Haube» gibt dem Laien – auch wenn er sich nicht als Laie sieht – oft zu wenig Anhaltspunkte. Das, was die Klangqualität ausmacht, ist nicht so einfach sichtbar. Die Profis lassen sich nicht immer in die Karten schauen.
Bei Markenherstellern sind es zudem oft die günstigen Modelle, die besonders überzeugen. Es fällt niemandem einen Zacken aus der Krone, wenn er aus Überzeugung ein kostengünstiges Streaming-Gerät oder ein DIY-Gerät mit einer teuren High-End-Musikanlage verknüpft. Im Verhältnis zum Einfluss von DA-Wandlern, Verstärkern und Lautsprechern sowie dem Hörraum auf die Klangqualität und Musikalität eines Systems spielen die reinen Streaming-Geräte bzw. die Funktion, die sie ausüben, aus unserer Sicht eine untergeordnete Rolle. Man muss es immer in diesem Verhältnis sehen.
