Was ist I²S und sollte man es verwenden?

USB, I²S, AES, optisch und Coax bei DACs erklärt

Du hast gerade einen neuen DAC gekauft und möchtest das Maximum aus ihm herausholen. Und noch bevor man überhaupt an Synergien mit Verstärkern, Kopfhörern und so weiter denkt, stellt sich sofort eine Frage:

Welcher Anschluss ist hier der beste? USB, optisch, I²S, AES oder Coax?

Abgesehen davon, dass deine Quelle vielleicht nicht alle diese Anschlüsse bietet – und dass man bei einem PC als Quelle typischerweise sowieso USB verwendet – lohnt sich ein kurzer Blick auf diese Standards, um eine generelle Empfehlung ableiten zu können. Interessanterweise lautet die Antwort hier weniger „es kommt darauf an“, als man vielleicht zunächst erwarten würde.

Gehen wir die Anschlüsse der Reihe nach durch.

Kurzüberblick

• USB ist meist die einfachste und kompatibelste Verbindung
• I²S kann einen sehr direkten Signalweg bieten, erfordert aber Kompatibilität
• S/PDIF, optisch und Coax hängen stärker von der Clock der Quelle ab
• AES ist robust, aber bei Consumer-Geräten oft nicht vorhanden

USB

USB hat (zu Unrecht) einen etwas schlechten Ruf in HiFi-Kreisen. Früher sagte man, es sei ein Computeranschluss, der nichts mit dem „natürlichen“, analogen Fluss von Musik zu tun habe.

In Wirklichkeit wurden die Nachteile früher einfach noch nicht so gut kontrolliert wie heute.

USB überträgt Strom und Daten gleichzeitig. Das bedeutet, wenn die Quelle „noisy“ ist – zum Beispiel ein leistungsstarker PC, dessen GPU und CPU elektrische Störungen erzeugen können – kann man diese eventuell hören. Mögliche Lösungen sind ein galvanisch isolierter DAC wie der Wandla oder ein Gerät wie der JDS Labs Synapse, das das USB-Signal gezielt galvanisch isoliert.

Die Vorteile sind jedoch erheblich.

USB überträgt das Signal paketweise, und der DAC – mithilfe seiner internen Clock – ist für Timing und Verarbeitung verantwortlich. Das ist vorteilhaft, weil einer der wichtigsten Aspekte einer Clock ein möglichst kurzer Signalweg zum DAC-Chip ist, wodurch die Signalqualität erhalten bleibt.

Außerdem unterstützt USB immer die höchste Datenrate, die der DAC selbst verarbeiten kann.

Praxisempfehlung: Für PCs oder Streamer ist USB meist die einfachste und oft auch die beste Lösung.

S/PDIF

Wenn du dich gar nicht erst mit galvanischer Isolation beschäftigen möchtest, ist eine optische Verbindung eine naheliegende Option. Optische Verbindungen übertragen nur das Signal, nicht den elektrischen Strom, und können daher keine Störungen aus der Quelle übertragen.

Der Nachteil ist, dass die Quelle für das Clocking verantwortlich ist, und die Clock vieler Quellen oft nicht ganz auf dem Niveau eines modernen hochwertigen DACs liegt. Die daraus entstehenden Timing-Ungenauigkeiten nennt man Jitter. Außerdem ist S/PDIF auf 192 kHz / 24 Bit begrenzt.

Es gibt jedoch Geräte, die das Signal und sein Timing verbessern können: einen sogenannten DDC, also Digital-to-Digital Converter. Dieser gibt dem DAC nicht seine Arbeitsclock vor, sondern fungiert als Puffer, der das Signal aufnimmt, neu taktet und anschließend mit reduziertem Jitter wieder ausgibt. Einige DACs, wie zum Beispiel der JDS Labs Element IV, verfügen außerdem über eine sehr effektive interne Jitter-Kompensation.

Hinweis: Eine optische Verbindung trennt Geräte vollständig elektrisch.

I²S

Immer häufiger hört man von einer relativ neuen Verbindung namens I²S – aber was genau ist das eigentlich?

Einfach gesagt ist es das interne Signalübertragungsprotokoll, das innerhalb von DACs verwendet wird. Die Idee ist simpel: Anstatt Daten erst in ein anderes Format umzuwandeln, warum speist man sie nicht direkt in dem Format ein, das der DAC ohnehin erwartet?

In diesem Fall kontrolliert nicht der DAC die Clock – sondern die Quelle. Technisch gesehen macht das I²S zu einem der „saubersten“ Eingänge, die ein DAC haben kann. Außerdem unterstützt es die höchsten Datenraten, die der DAC verarbeiten kann.

Aber welche Quellen bieten überhaupt einen solchen Ausgang?

High-End-Netzwerkstreamer wie der Eversolo A8 besitzen inzwischen I²S und funktionieren damit gleichzeitig als Streamer und DDC. Das Signal kommt über das Netzwerk hinein und verlässt das Gerät über USB oder I²S. Viele dedizierte DDCs besitzen ebenfalls einen I²S-Ausgang.

Der Nachteil ist, dass I²S ursprünglich eine interne Schnittstelle war. Obwohl sich HDMI als physischer Anschluss weitgehend etabliert hat, gibt es bis heute keinen universellen Standard für die Pinbelegung. Man muss also sicherstellen, dass Quelle und DAC kompatibel sind oder entsprechende Einstellmöglichkeiten bieten.

Auch die Kabellänge sollte möglichst kurz gehalten werden – idealerweise unter 50 cm –, da längere Kabel die Signalqualität beeinträchtigen können.

Wichtig bei I²S

• kein einheitlicher HDMI-Pinout-Standard
• Quelle und DAC müssen kompatibel sein
• Kabellänge möglichst kurz halten

AES

AES verwendet symmetrische Kabel, die extrem unempfindlich gegenüber äußeren Störungen sind und auch längere Kabelwege problemlos ermöglichen. Wichtig: Nur weil der Anschluss wie ein XLR-Stecker aussieht, bedeutet das nicht, dass jedes analoge XLR-Kabel verwendet werden kann — AES benötigt ein Kabel mit einer charakteristischen Impedanz von 110 Ohm.

Der Hauptnachteil ist, dass die Bandbreite auf 192 kHz / 24 Bit begrenzt ist, und dass es sich hauptsächlich um einen professionellen Standard handelt. Viele Consumer-Geräte — selbst im High-End-Segment — besitzen diesen Anschluss nicht.

Coax

Coax ist im Grunde S/PDIF über einen anderen Kabeltyp, in diesem Fall mit einer Impedanz von 75 Ohm und einer unsymmetrischen elektrischen Verbindung. Da eine direkte elektrische Verbindung zwischen Quelle und DAC besteht, können Störungen auftreten, und auch hier hängt die Clock wieder von der Quelle ab.

Es ist eine weit verbreitete Consumer-Verbindung, wird jedoch in High-End-Setups etwas seltener verwendet.

Fazit

Für die meisten digitalen Quellen wie PCs oder Streamer ist USB nicht nur die einfachste Option, sondern oft auch die beste. Wenn keine galvanische Isolation vorhanden ist, kann sie relativ günstig mit einem Gerät wie dem JDS Labs Synapse ergänzt werden.

Wenn sowohl Quelle als auch DAC über I²S verfügen — oder wenn man mit den möglichen klanglichen Verbesserungen eines DDC experimentieren möchte — ist I²S die erste Wahl. Der DDC übernimmt Jitter-Reduktion, galvanische Isolation und Signal-Reclocking, wodurch hier zusätzliche Hardware potenziell den größten Unterschied machen kann.

S/PDIF oder Coax würde ich eher für weniger wichtige Quellen empfehlen, da sie stark von guter Jitter-Kompensation abhängen und in der Auflösung begrenzt sind.

AES fällt oft einfach deshalb weg, weil die Quelle diesen Anschluss nicht unterstützt. Abgesehen von seiner Auflösungsbegrenzung liegt seine Performance jedoch meist deutlich über S/PDIF und Coax.