[心得] 樹莓派開啟USB輸入模式當M Scalar用

[elguapo (HPHT Synthesized)]

  一定要先聲明樹莓派的內容不等於 M Scalar 的內容！

  但卻可以拿來做跟 M Scalar 一樣的事：把 USB 的 PCM 訊號升頻到
  352.8/384KHz（部分濾波器可以到 705.6/768KHz）然後餵給適合吃 PCM 的
  DAC（例如 Chord 的系列產品，或是 R2R DAC)。

  樹莓派普遍來說只是拿來當 NAA，但實際上 Mr Juusi Laako 有為樹莓派寫了
  一個客製化的 HQPlayer OS，而這個 OS 可以讓樹莓派搖身一變，成為一個完整
  功能的 HQPlayer 升頻器（需要付費，而且綁硬體指紋）。

  個人原先用 Roon 走 RJ45 來控制和播放樹莓派的 HQPlayer OS，不過有天在
  逛國外的討論區，發現其實已經有人用「UpBoard」跑 HQPlayer OS，並開啟 USB
  輸入模式做升頻而不再走 RJ45；Mr Jussi Laako 也承認這個功能其實也在樹莓派
  上面已經具備，只是他還沒有實際去測試並使用就是了。

  經過一番研究：要開啟樹莓派的 USB 輸入容易，但要讓 HQPlayer OS 認得 USB
  Audio Class 2 又是另一回事，而且最令人無奈的是，樹莓派的 USB input 竟然
  是電源 = =

  這個設計就挺麻煩的了，因為既然要供電充裕，又要傳輸資料，這個安排就必須靠
  有外接電源的 USB hub 才行，不像「UpBoard」是獨立的 mini Type-B 這麼方便。

  HQPlayer OS 的載點：
  https://www.signalyst.eu/bins/hqplayerd/images/
  樹莓派請下載最新的
  hqplayer-embedded-4.25.2-raspberrypi4.7z

  以下為開啟樹莓派 USB input 的方法：
  1. HQPlayer OS 的 image 在 SD 上刷好之後，重新 mount 在桌上，請找到根目錄
     的 config.txt
     https://imgur.com/SKdIaUm.jpg
  2. 用文字編輯器打開 config.txt（我用 BBEdit），在最下面一行加入
     dtoverlay=dwc2
     https://imgur.com/a0VduqC.jpg
     這個 dwc2 其實有在樹莓派版的 HQPlayer OS，只是 Mr Juusi Laako 沒有放入
     啟動程序裡。
  3. 把 config.txt 儲存在原地，下一次再開機的時候，那個 USB input 就會啟用了。

  接下來要讓 HQPlayer 認識 USB Audio Class 2
  1. 將樹莓派開機
  2. 進入 HQPlayer OS 的設定頁面（ip 可能要從路由器循線找一下，不然就要 port
     scanning...）
  3. 先別急著進 Configuration 頁面，我們先去 Backup 頁面把設定檔 hqplayerd.xml
     抓下來
     https://imgur.com/VYtBhpQ.jpg
     這個檔案是 settings.zip，解開之後就是 hqplayerd.xml
  4. 一樣用文字編輯器把這個 xml 打開，請照著敲這行宣告
     https://imgur.com/J91bpPR.jpg
     這行敲進去樹莓版的 HQPlayer OS 才會有 USB Audio Input 的輸入選單
  5. 把 hqplayerd.xml 存好之後，請用 zip 包回去變成 settings.zip，然後到
     Restore 頁面把這個檔案上傳即可。
  如果熟 *nix 指令，可以直接在樹莓派上面用 vi 編輯，目錄在
  /etc/hqplayer/hqplayerd.xml

  把輸出的 DAC 和想要的濾波器選好之後（樹莓派 DSD 部分最高只能升 64fs，
  故建議都用 PCM），到 Input 的那一頁，選擇 USB Audio Class 2
  https://imgur.com/Jtu1LFn.jpg

  這樣就完成設定了，然後把樹莓派用 USB 接到電腦（或是 iOS 裝置），會被
  認為是 USB 音訊介面：
  https://imgur.com/RJj3bbg.jpg

  這時只要用播放程式播歌，樹莓派就會開始處理升頻的工作，然後交給 DAC，
  不過不知道哪個設定出問題，USB Audio Class 2 的輸入鎖在 48KHz。

  我測試時的設備是，iPhone 12 Pro Max 用 Camera Adapter 接線到 iUSB 3，
  由 iUSB3 提供電源（能提供 2.5A）及訊號給樹莓派，樹莓派用 USB 再接上
  iFi Micro iDSD ST；接 RJ45 是為了設定頁面截圖方便。
  https://imgur.com/DhQfRgw.jpg

  測試的時候主要是用 Onkyo 的 HF Player app，她能辨識樹莓派的 48KHz
  輸入，所以 app 能預先調整 44.1 到 48（當然 48 的就直接播了）；iOS
  的 Apple Music 不知道為何頻率就是對不準，音樂內容播放都變快了，還在
  debug 中（據說 UpBoard 版的 USB Audio Class 2 會自動頻率，我已經訂
  了一台還在路上，等拿到一定會補測試結果）。

  聽感部分（這次主用的耳機是水月雨 Blessing 2）：

  PCM 升頻的濾波器是 poly-sinc-gauss-long，noise shaper 是 NS5，DAC
  位元數特別設 20 bit，升頻上限定在 384KHz。
  https://imgur.com/KhpGh84.jpg

  試聽唱片是 Renaud Garcia-Fons 的 Arcoluz，剛好是 48KHz 的。
  https://imgur.com/Kh0xhB8.jpg

  Apple Music：還在研究怎麼對正頻率 XD

  Onkyo HF Player：聲音超乾淨！比過去用 Roon 去控制樹莓派來播放還好上
  一層，樂器的外型線條很清晰，就像是一般螢幕變為 Retina 螢幕那種感覺。

  不過這樣的播放方式仍是有很大缺點：頭幾秒的聲音很殘破，但之後就正常。

  期待版上先進能試看看用 USB 接樹莓派搞 PCM 升頻取代 M Scalar 的聽感。

  待 UpBoard 到手之後一定補完這篇。

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推 shukushoku: 推 因為我只需要轉24/96 可能用這種小電腦會很適合？
以樹莓派的運算力來說 24/96 是 ok 的。
※ 編輯: elguapo (42.72.132.21 臺灣), 08/25/2021 08:35:31
→ ronbaker: 欸 那可以用網路輸入嗎（？
樹莓版的 HQPlayer OS 有支援 upnp 可以提供網路輸入，非常便利。
推 martinlin77: 升頻Spotify ？
我個人沒在用 Spotify 但應該是可以的，這個改動是把樹莓變成 USB 周邊，作業系統認
得就能用。
※ 編輯: elguapo (42.72.132.21 臺灣), 08/25/2021 09:10:02
→ ronbaker: 那這套OS可以在NUC跑嗎？
→ ronbaker: 想自己組一台Upscaler/streamer
NUC 肯定是可以跑 HQPlayer OS，只是 USB input 目前確認最沒問題的是 UpSquared 這
台 SoC（CPU 是 Pentium N4200）；UpSquared 或是 UpBoard 都有 BIOS 可以讓用戶開
啟 USB 3 type-B input。
UpSquared 目前 PCM 升頻能力可以到 705.6/768KHz、DSD 能力如果都用 -2s 的濾波器
的話可以到 DSD128，也算是性價比很高的玩具（UpSquared Pentium N4200 板子定價 29
9USD），我訂的 UpSquared 應該下月上旬到，屆時會去確認 UpSquared 的 USB input
是 auto rate。
這個 USB Audio Class 2 功能其實也跟 NAA 相連，音源接上樹莓派之後還可以在另一台
電腦用 NAA 來串流，蠻便利的。
※ 編輯: elguapo (42.72.132.21 臺灣), 08/25/2021 09:35:29
推 ronbaker: 我是在想Roon core/HQP/NAA三者在不同裝置下
→ ronbaker: 會不會比較容易減少不該有的東西
  理論上是的，而且 NAA 也能突破一些硬體限制，例如 Mac 沒有 ASIO 這東西了，要
  播放 native DSD 就需要 NAA 來輔佐（例如可以上到 768KHz 的 DAC 走 DoP 只能
  DSD256，而改用 NAA 走 ALSA 就能 DSD512）。
→ ronbaker: 到時應該只要換個不錯的switch 應該就很容易好聲
  個人蠻建議佈置一個 IPv6 環境（NAA 支援 IPv6），能獲得更好的 QoS。:)
推 djboy: 推
※ 編輯: elguapo (118.163.96.55 臺灣), 08/25/2021 12:28:14
推 Destiny6: 供電可以用樹莓派電源淨化板(淘寶買的)看看？走GPIO供
→ Destiny6: 電
  對吼，沒想到這招，來去買一塊玩玩（不過這樣散熱好像會比較挑戰？）
※ 編輯: elguapo (118.163.96.55 臺灣), 08/25/2021 14:36:18
→ ronbaker: 或直接用少帥樹莓去刷（？
  看了少帥樹莓的 spec，那個 PiFi DiGi+ 並沒有在 HQPlayer OS 支援之列，不過
  HQPlayer OS 倒是有支援 IQaudIO Digi+（也是 WM8804 晶片），可能需要勇者
  試試看了。
  另外如果要玩 USB input，少帥樹莓的線電不知道是否從 GPIO 接過去，如果不是
  的話，機內可能需要一條 Y 線接出來。
※ 編輯: elguapo (118.163.96.55 臺灣), 08/25/2021 15:58:23
噓 gameguy: FPGA，穩。整合FPGA的樹梅再叫我一聲
  個人即將入手的 Up Squared 有 Altera MAX 10 FPGA 哦！
  https://up-board.org/upsquared/specifications/
  GG 也來收一張？
※ 編輯: elguapo (118.163.96.55 臺灣), 08/26/2021 07:52:56
推 Gejia: 好文，推