Een interview met de mensen van Grimm Audio uit Eindhoven is gemakkelijk; als vragensteller kom je nauwelijks aan bod, zo gestructureerd en helder zijn de vertellers Eelco Grimm en Guido Tent als ze hun enthousiasme voor de MU1 muziekspeler tot in de finesses willen overdragen. Voor de schrijver dezes een uitgelezen kans om niet alleen te luisteren naar, maar vooral te leren van twee mensen die met het ene been in de professionele audio staan en met het andere been in consumentenelektronica. Wel heel duidelijk met beide benen op de grond, overigens. Een verslag van een interessant bezoek aan het in Eindhoven gevestigde bedrijf.
Jonge onderzoekers
De oorsprong van Grimm Audio, zo vertelt Eelco, is de Grimm Audio AD1 converter, ontworpen uit frustratie met de destijds bestaande converters waar de resultaten altijd te wensen overlieten. De converter was nodig om de eigen opnames (gemaakt door Eelco) naar een hoger plan te kunnen tillen. Want vanaf het eerste begin was het duidelijk, een timing fout in de opname door een analoog naar digitaal conversie is nooit meer te herstellen. Veroorzaakt door jitter, vijand nummer één in digitale audio.
Een compagnonschap van Eelco Grimm aan de opnamekant, Guido Tent als digitale klokspecialist, Bruno Putzeys als converter- en versterkerexpert en Peter van Willenswaard voor het ontwerpen van voedingen, leidde tot de AD1. Het was geen toeval dat juist deze mensen elkaar vonden, Peter, Eelco en Guido publiceerden in vaktijdschriften of audiomagazines als het roemruchte Audio & Techniek en Pro Audio Magazine. De heren raakten gefascineerd met hetgeen de professionele audiomarkt te bieden had op dat moment, en met de gebreken daarvan. Waar ze konden, hielpen ze middels hun artikelen studio’s om de kwaliteit van digitale opnames te verbeteren, digitale mengtafels te doorgronden, en meetresultaten om te zetten in daadwerkelijke oplossingen. Toen ook dat niet genoeg bleek, lokte de eigen productie van de AD1 analoog naar digitaal converter. Met in de rugzak alle ervaringen opgedaan en een potentiele klantenkring smachtend naar jitter-arme conversietechniek.
Conversietechnieken
Vanaf begin jaren 90 kwam in de audiowereld een steeds grotere focus op conversietechniek te liggen. Hogere sample rates maakten hun entree en een bedrijf als Pioneer bracht dit ook naar de consument. Eind jaren 90 introduceerden Philips en Sony de SACD. Van oorsprong was het DSD formaat van de SACD niet eens bestemd voor consumentendoeleinden, het werd namelijk gebruikt om de mediabibliotheek van Sony Music te archiveren in een toekomstvast digitaal formaat. De droom van Sony, en natuurlijk van Philips, werd later om deze DSD stream aan te bieden aan de consument, zodat in het gehele traject geen enkele andere conversieslag meer nodig zou zijn. Slechts 1-bit conversie op een hoge sample rate, zonder digitale 22 kHz brickwall filters in de DAC. Want iedereen was overtuigd van het feit dat deze omzetting naar 44.1/16 invloed had op de klank en dus vermeden moest worden. Helaas was het SACD concept van een “directe 1 bit stroom” al achterhaald op het moment van uitkomen omdat de converterfabrikanten inmiddels nog hogere sample rates gebruikten en zelfs voor technieken met meer dan 1 bit hadden gekozen.
Als gevolg moesten er in de converterchips in de SACD spelers toch weer conversieslagen uit worden gevoerd tussen de DSD stroom vanaf de schijf en de daadwerkelijke digitaal naar analoog omzetter. En, minstens zo belangrijk, de studios hadden inmiddels voor een geheel digitale mixagetechniek gekozen, die niet met 1 bit kan werken. Dus ook aan de opnamekant waren diverse conversieslagen nodig. Ondanks het verloren gaan van de ‘conversieloze droom’ bood het SACD formaat wel een grotere dynamiek en frequentiebereik dan CD.
Ontstaan van de LS1
Peter, Guido en Eelco werkten in 2003 aan het ontwerp voor een AD converter, toen zij Bruno Putzeys een zeer elegant ontwerp voor een 1-bit AD converter zagen presenteren, Het was het begin van het bedrijf Grimm Audio en een jaar later werd de AD1 geintroduceerd. Tevreden met de resultaten van de klok en PLL uit de AD converters uit eigen huis werd een word clock ontwikkeld met als resultaat de CC1 die als master of slave klok in heel wat studio’s of bij audiofielen thuis zijn jitterarme pulsen uitstuurt naar de digitale ketens. Een kabel werd ontwikkeld voor de Wisseloord studio in Hilversum vanuit de TPM kabel; het werd de goedkopere variant TPR. TPM is inmiddels opgevolgd door SQM.
In 2008 is het werk begonnen aan de LS1, een analoog en digitaal aan te sturen actieve luidspreker. Uit pure behoefte om een referentieluidspreker te bouwen en daarmee Grimm Audio nadrukkelijker in de markt te kunnen zetten. Want van alleen de AD1 en de CC1 kon ook Grimm Audio niet bestaan. Het streven was ditmaal niet om een vreselijk analytische studiomonitor te maken voor mastering, maar te streven naar een neutrale luidspreker zonder eigen klankkleur, die in staat is om muziek te maken en niet alleen een hard en onaangenaam werkpaard hoeft te zijn. De LS1 en de toegevoegde subwoofer waren op dat moment bestemd voor de muziekindustrie. Helaas sloeg de crisis ook daar toe en de budgetten namen af voor besteding aan afluisterapparatuur.
Innovatief als altijd zocht Grimm Audio met succes de consument op en presenteerde de uit bamboe samengestelde behuizing, staande op aluminium poten waarin gemodificeerde Hypex versterkers, voedingen en DSP zitten om twee SEAS luidsprekers actief aan te sturen. Pas in 2016 begon de pro markt aan een hernieuwde groei. Ondertussen was het vooral de Duitse markt die de LS1 ook voor de consumenten wist te omarmen, opgezweept door de Duitse importeur van Grimm Audio, werkzaam in de pro- en consumentenmarkt. Met de verdere groei van Grimm Audio, recent vooral in het Verre Oosten, kwamen upgrades beschikbaar waar de consument van profiteerde.
Alle upgrades zijn tot nu toe beschikbaar voor elke eigenaar van een LS1, want als iets niet past in de filosofie van Grimm Audio dan is het domweg vervangen van producten door andere. Nee, behoud het goede en pas slechts aan wat verbeterd is. Zo werd de elektronica en de digitale afstemming in de LS1 verbeterd, de tweeter veranderde in een met SEAS ontwikkelde beryllium variant, de klok werd verbeterd en de Motional Feedback subwoofer kwam beschikbaar onder de naam LS1s-DMF. Al die tijd bleef het akoestisch gedrag van de LS1 gelijk aan het basis model, het was vooral de vervorming die omlaag werd gebracht voor de tweeter en maar liefst met 30dB voor de woofer. Ter vergelijk: Philips haalde slechts een verbetering van 10dB lagere vervorming met hun MFB luidsprekers. De LS1 staat voor controle over de weergave, met een correct frequentie- en tijdgedrag en voorspelbare interactie met de kamerakoestiek.
Waarom de MU1
De MU1 is ontworpen met als uitgangspunt de LS1. In het verleden werkte men bij Grimm Audio met systeemoplossingen waarin een laptop wordt gebruikt als bron voor de professional of een NUC voor de thuisgebruiker. Elk onderdeel daarvan en zelfs een ander Operating System zorgde soms voor een klankverandering komend uit de LS1 waar Eelco en Guido niet blij van werden. Daarbij waren de veranderingen onvoorspelbaar en moeizaam verklaarbaar. Gezocht ging worden naar rust en voorspelbaarheid in de hifi en voor de pro markt. Met als volksvijand nummer één nog steeds de eeuwige jitter.
Twee behoeftes kan de MU1 invullen: werken als mediaconverter en parallel daaraan werken als mediaspeler. De MU1 is daarmee een echt consumentenproduct geworden voor een perfecte match met de LS1 zonder extra controllers en zonder USB interfaces anders dan voor een harddisk. Het is een streamer, opent de weg naar internet radio en FM, heeft digitale ingangen (AES3, S/PDIF en optisch), werkt met een fijne user interface, levert gemak en kent synergie door integratie. Dat Grimm Audio heeft gekozen voor Roon Labs software voor het ontsluiten van muziekbibliotheken en streamingdiensten is een puur praktische oplossing, Roon Labs is het beste verkrijgbare systeem en om zelf een dergelijke kwalitatief hoogwaardige oplossing te programmeren is Grimm Audio als bedrijf te klein. Er blijven vanuit Grimm Audio kritiekpunten bestaan over Roon, toch is het het meest bruikbare systeem vanwege de uitgebreide toepassing van metadata.
Kijkend naar de MU1 moet het voelen als een muziekspeler en niet als computer (al zit die er wel in). Thuiskomen na een lange dag werken achter een PC of laptop en dan van muziek willen genieten mag eigenlijk nooit voelen als een IT hobby project. Daarom is de MU1 zo stabiel mogelijk en zijn randapparaten waar audiofielen altijd mee bezig zijn niet langer van veel invloed (kabels, externe voedingen, switches, voetjes). Wat van wezenlijk belang is en verwerkt in de MU1 zijn de Grimm Audio voeding en de klok. De verregaande integratie van delen in de MU1 en het feit dat alles past in één behuizing zorgt voor een betere geluidskwaliteit en bespaart uiteindelijk ook geld.
Uitgangspunten
De MU1 kent drie facetten waarop Grimm Audio heeft gefocust:
1) De MU1 moest een elegante oplossing bieden waar alles in zit, gericht op stereo en meerkanaalsweergave van muziek in een hoge kwaliteit.
2) De MU1 digitale klok moest van eersteklas kwaliteit zijn, voor de LS1 en voor elke verkrijgbare DAC, om de performance niet alleen te garanderen maar tevens te verbeteren. Het kloksignaal is namelijk ingebakken in het S/PDIF signaal naar de DAC. S/PDIF bronnen die op de MU1 worden aangesloten worden ontjittert met behulp van dezelfde klok. Een combinatie met een USB DAC wordt door Grimm Audio afgeraden omdat weliswaar elk bestandsformaat kan worden overgedragen, maar nooit het zo belangrijke zuivere kloksignaal. Met USB bent u voor de klok tijdens de conversie dus overgeleverd aan de kwaliteit van een zelden echt hoogwaardig klok in een DAC.
3) De MU1 moest zorgen voor alle up- en downsampling in een FPGA om de DAC te ontlasten door de digitale filtering te verzorgen op een veel hoger kwaliteitsniveau dan een DAC chip dat kan.
Technische praat
Grimm Audio ontzorgt de klant, maakt elk bestandsformaat mogelijk, zorgt voor omzetting naar een PCM stream voor zowel de LS1 als een willekeurige DAC. Natuurlijk kan ook de Roon Labs software dat voor u doen, maar de daar toegepaste algoritmes kennen kwaliteitsissues. Want in elke conversieslag ontstaan fouten en de soorten fouten bepalen uiteindelijk de weergavekwaliteit.
Converteren zonder fouten is een utopie, maar na 20 jaar onderzoek weet Grimm Audio hoe je zoveel mogelijk fouten kunt voorkomen. Men past die kennis toe in het programmeren van een kostbare en snelle FPGA, die wordt ingezet voor alle conversies vanaf de 1fs, 2fs of 8fs (of DSD) oorspronkelijke clock rate naar een 4fs PCM stream van 176,4 of 192kHz. Dit is de hoogste sample rate die S/PDIF ondersteunt en dus samen met de klok overgedragen kan worden.
Upsampling naar ca. 4fs is ook de eerste belangrijke stap in de interne processing van een DAC chip. Door dit extern in de FPGA te doen blijft de impact van de beperktere rekenkracht in de DAC chip beperkt. Omdat S/PDIF stopt op 176,4kHz of 192kHz is downsampling soms nodig, zoals voor DSD en 8fs files. Door de extreem hoge precisie waarmee dat in de FPGA van de MU1 gedaan wordt is de negatieve impact hiervan kleiner dan de positieve impact van de betere klok die via S/PDIF over kan worden gedragen.
Wat niet veel mensen weten is dat in elke DAC chip het digitale signaal in een aantal stappen om wordt gezet naar het interne format van de eigenlijke DA converter in de chip. Bij elke stap gaat resolutie verloren, omdat gebleken is dat de precisie die nodig is om dit echt goed te doen veel hoger is dan die van de bescheiden processor in de DAC chip. Het belang van dit proces begint langzaam maar zeker door te dringen, en Grimm Audio schaart zich daarmee tussen fabrikanten als Chord, MSB Technologies en ook MQA (dat licentiefabrikanten een DSP chip biedt die het filter in de DAC vervangt).
Het verschil met die laatste is dat MQA alleen met MQA gecodeerde bestanden werkt, en de MU1 met elk soort bestand. Grimm Audio heeft daarnaast andere keuzes gemaakt qua filtercurves. In de studio treedt een vergelijkbaar conversieprobleem op. Daarom gebruiken mastering engineers vaak de allerhoogste kwaliteit downsampling software om hun high res files om te zetten naar 44.1 kHz. Volgens Grimm Audio is het vaak verrassend hoe goed 44.1 kHz CD’s of bestanden klinken als ze met de MU1 omgezet worden naar 176.4 kHz. Dit is goed nieuws want de grote meerderheid van muziek is alleen beschikbaar in 44.1 format. Desondanks loont het om high res bestanden te kopen zodat de extra conversie bij mastering en weergave voorkomen kan worden.
Grimm Audio: software en hardware
Dat de MU1 een Roon server en Roon Endpoint in één doos bevat spaart geld en maakt het leven voor de muziekliefhebber simpel. Wat u wel zelf moet kopen is de licentie voor het gebruik van Roon software. Daar zit noch Grimm Audio noch een andere leverancier tussen. Het is een overeenkomst tussen u en Roon Labs. Alle overige software in de MU1 is van de hand van de ontwikkelaars van Grimm Audio. Grotendeels zelf geschreven met zeer beperkt gebruik van libraries met standaard code. Overbodige zaken zult u niet vinden in de software, Grimm Audio concentreert zich op datgene wat nodig is. Kijk in de MU1 en ontdek dat de schakelende voeding een eigen ontwikkeling is en daarmee optimaal afgestemd op de digitale klok. Een heel kostbare ontwikkeling met als resultaat een eigen ruis- en bromniveau dat alleen nog maar met de beste instrumenten zichtbaar te maken is.
Grimm Audio ontwierp vanzelfsprekend ook het FPGA board met daarop de klok en de PCIe interface naar de NUC computer die wordt gebruikt voor Roon in de MU1. Functioneel gezien is de MU1 veelzijdig, ruim voorzien van in- en uitgangen, en hij kan geleverd worden met diverse SSD’s voor interne opslag. Het is eigenlijk een black box vol techniek en daarmee heeft Grimm Audio een muziekspeler gemaakt voor iedereen die verder durft te denken of kijken dan een verzameling losse kastjes met elk hun eigen problematiek.
In het verschiet
Voor de nabije toekomt biedt Grimm Audio met de MU1 5-kanaals surround weergave met vijf maal een LS1 of desnoods drie externe stereo DAC’s, al is en blijft de belangrijkste doelgroep de stereo luisteraar. Een volumeregeling in de S/PDIF uitgang van de MU1 moet hem aantrekkelijker gaan maken voor mensen die een losse DAC gebruiken in plaats van de LS1, maar ook volumeregeling van andere actieve luidsprekers zoals de Dutch & Dutch 8c ligt in het verschiet. Kijken we verder in de toekomst, dan zal het niet verbazen als er een D/A converter van Grimm in de MU1 komt (of gaat hij dan MU2 heten?). Een interne versterker zou ook nog kunnen. Het kan niet genoeg benadrukt worden, uitbreidingen die komen zullen passen in de bestaande MU1, dat maakt het apparaat tot een toekomstvaste investering. In het verleden heeft Grimm Audio genoeg bewezen dat een dergelijke filosofie werkelijkheid is en geen loze belofte.
Of de Grimm Audio ook de recensenten van HiFi.nl weet te ontzorgen en in het hart kan raken, leest u op een later moment op deze site in twee vervolgartikelen.
Met dank aan Eelco Grimm en Guido Tent!
