North Star Design Supremo

Presentato all’High End di Monaco, il top di gamma dell’azienda toscana è uno dei primi DAC al mondo compatibili con i file DSD256.

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In questo numero che analizza alcune delle migliori realizzazioni dell’high-end italiana un prodotto North Star Design trova un’adeguata collocazione. La dinamica ditta di Vecchiano ha attualmente scelto di concentrare le proprie notevoli capacità progettuali e produttive solo sulle sorgenti digitali, offrendo due giradischi digitali (uno compatibile solo con i CD, l’altro anche con i SACD) e un’ampia gamma di convertitori D/A, per ciascuno dei quali ha cercato di ottenere il massimo delle prestazioni possibili con il budget disponibile.

Attualmente sono presenti in catalogo ben sette convertitori, dal più economico Essensio, il cui prezzo non supera i mille euro, fino al più costoso Supremo, oggetto di questa prova, per il quale occorre spendere tremila euro. Su questo modello di vertice il costruttore ha voluto garantire la compatibilità con i più recenti (e per certi versi estremi) formati della musica liquida. L’apparecchio ha l’estetica tipica dei convertitori North Star Design, caratterizzata da proporzioni slim (estensione in larghezza sensibilmente superiore all’estensione in altezza) e da alcune linee orizzontali che movimentano il pannello frontale. Quest’ultimo ospita due display affiancati di forma piuttosto originale (un parallelogramma e un trapezio).

Sul pannello posteriore, procedendo da sinistra verso destra, troviamo prima i sette ingressi digitali (due coassiali, due ottici, uno bilanciato, uno USB e uno I2S) e poi le due uscite analogiche (bilanciata e sbilanciata).

Sul pannello posteriore, procedendo da sinistra verso destra, troviamo prima i sette ingressi digitali (due coassiali, due ottici, uno bilanciato, uno USB e uno I2S) e poi le due uscite analogiche (bilanciata e sbilanciata).

Progetto e costruzione

Cominciamo ad analizzare le scelte progettuali del Supremo a partire dal suo ingresso USB che, come verrà meglio precisato nel seguito, è quello in grado di sfruttare appieno le potenzialità dell’apparecchio. In effetti questo ingresso, sviluppato in collaborazione con un’altra ditta della provincia pisana (si tratta della Amanero Technologies), è alquanto sofisticato e può addirittura accettare flussi DSD con fattore di sovracampionamento 256x (peraltro in sede di misure è quasi riuscito a gestire anche il fattore 512x!).

All'interno si nota l'ampio impiego di componenti SMD a montaggio superficiale. I trasformatori della sezione di alimentazione non sono visibili in quanto coperti da una lastrina metallica.

All’interno si nota l’ampio impiego di componenti SMD a montaggio superficiale. I trasformatori della sezione di alimentazione non sono visibili in quanto coperti da una lastrina metallica.

Il cuore della sezione USB del Supremo, che ha richiesto oltre un anno di sviluppo, è costituito da una coppia di componenti. Il primo è il microntroller USB Atmel ATSAM3U2CA-AU basato sul processore RISC a 32 bit ARM Cortex-M3 in grado di operare fino ad una frequenza massima di 96 MHz e dotato di una memoria flash da 128 kbyte e di una SRAM da 36 kbyte.

Il secondo è la CPLD (Complex Programmable Logic Device) Xilinx XC2C64A la quale, alimentata da due clock con jitter molto contenuto, permette di rigenerare il segnale digitale PCM o DSD ricevuto sull’ingresso USB. Poiché la sezione USB è dotata di una propria alimentazione, il cavo USB da utilizzare con il Supremo può essere anche privo dei conduttori relativi all’alimentazione. Inoltre, grazie all’utilizzo di un accoppiatore ottico Texas ISO7640 FMDW, la massa della sezione USB è tenuta separata da quella delle altre sezioni digitali del Supremo, al fine di minimizzare le interferenze del computer sul convertitore. Per quanto riguarda invece la sezione di conversione D/A, il Supremo, così come i modelli più recenti del costruttore toscano, non adotta più i convertitori Burr-Brown utilizzati per circa dieci anni, bensì un prodotto ESS della ben nota ed apprezzata serie Sabre.

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Una volta rimossa la lastrina metallica schermante è possibile vedere i due toroidali utilizzati nella sezione di alimentazione del Supremo.

Una volta rimossa la lastrina metallica schermante è possibile vedere i due toroidali utilizzati nella sezione di alimentazione del Supremo.

In particolare si tratta dell’integrato Sabre ES9018S con architettura a 32 bit che contiene al suo interno ben otto convertitori D/A. Quando viene impiegato in stereofonia non vengono utilizzati solo due convertitori, bensì tutti e otto, in modo tale da avere su ogni canale quattro convertitori in parallelo. Così facendo vengono ulteriormente incrementate le già ottime prestazioni tecniche e sonore del singolo convertitore D/A. Ad esempio, la gamma dinamica, che già ha l’eccellente valore di 129 dB quando l’ES9018S viene utilizzato in multicanale, raggiunge addirittura i 133 dB in stereofonia.

Prestazioni di tale spicco vengono ottenute grazie a sofisticate soluzioni brevettate da ESS quali l’architettura Hyperstream a 32 bit e il Time Domain Jitter Eliminator. Relativamente alla prima si può dire che il suo nome deriva dal modulatore a sei bit Hyperstream che presenta vari aspetti originali rispetto alle diffusissime modulazioni delta-sigma nelle varie versioni disponibili sul mercato. Ognuno degli otto canali utilizza una coppia di convertitori a sei bit che operano in controfase, per cui in ogni ES9018S sono presenti sedici convertitori di tale tipo.

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Ecco i due principali componenti della sezione USB. Si tratta del microcontroller USB Atmel ATSAM3U2CA-AU e del CPLD Xilinx XC2C64A.

Ecco i due principali componenti della sezione USB. Si tratta del microcontroller USB Atmel ATSAM3U2CA-AU e del CPLD Xilinx XC2C64A.

Relativamente al Time Domain Jitter Eliminator si può invece dire che, mediante sofisticate tecniche basate su operazioni eseguite nel dominio del tempo (ad esempio utilizzando linee di ritardo digitali), si possono evitare le tecniche tradizionali di estrazione del clock ottenendo prestazioni, dal punto di vista della riduzione del jitter, estremamente elevate. L’ES9018S è inoltre in grado di eseguire la regolazione digitale del volume fornendo prestazioni comparabili con quelle di una regolazione di tipo analogico. Ciò è possibile grazie all’elevata precisione (32 bit) con cui vengono eseguite le operazioni all’interno del convertitore e alla conseguente minimizzazione del peggioramento, in termini di rapporto S/N, che la regolazione digitale del volume normalmente introduce al crescere dell’attenuazione. Detto questo del pregiato convertitore adottato sul Supremo, vediamo come è stato sviluppato lo stadio analogico di uscita, in grado di influenzare pesantemente le prestazioni sonore, oltre a quelle tecniche.

La sezione USB è disaccoppiata elettricamente dal resto dell'apparecchio per minimizzare le interferenze del computer sul convertitore. A tal fine viene utilizzato questo disaccoppiatore ottico Texas ISO7640FMD.

La sezione USB è disaccoppiata elettricamente dal resto dell’apparecchio per minimizzare le interferenze del computer sul convertitore. A tal fine viene utilizzato questo disaccoppiatore ottico Texas ISO7640FMD.

Lo stadio è realizzato a componenti discreti e grande cura viene dedicata non solo alla loro scelta sulla base delle caratteristiche tecniche, bensì anche, ove serva ad incrementare le prestazioni, alla selezione degli esemplari da utilizzare. È il caso ad esempio dei JFet a basso rumore prodotti dall’American Linear Systems (si tratta di componenti che costituiscono un aggiornamento dei Toshiba LSK170). Al fine di minimizzare i valori di distorsione ogni coppia viene accuratamente selezionata prima di procedere alla saldatura di questi minuscoli componenti (sono del tipo SMD a montaggio superficiale) sullo stampato.

È evidente che questo processo risulta alquanto oneroso e inevitabilmente produce un incremento del costo del prodotto. Anche nel caso dello stadio analogico particolare attenzione è stata dedicata alla progettazione dei piani di massa, curando di realizzare una completa separazione tra i due canali in modo da minimizzare le interferenze. Inoltre ogni modifica circuitale relativa a tale stadio è stata approvata solo dopo averne accuratamente verificato l’impatto sia sulle misure sia sull’ascolto (eseguendo quest’ultimo senza sapere se lo stadio analogico include o meno la modifica, per evitare qualsiasi condizionamento).

Il convertitore D/A utilizzato nel Supremo è l'ES9018S, modello di vertice della pregiata serie SABRE32 di ESS.

Il convertitore D/A utilizzato nel Supremo è l’ES9018S, modello di vertice della pregiata serie SABRE32 di ESS.

Funzionalità

Come anticipato nell’introduzione, uno dei requisiti che i progettisti del Supremo hanno voluto soddisfare è la possibilità di riprodurre in pratica qualsiasi formato di interesse nel campo della musica liquida, inclusi quelli caratterizzati da frequenze di campionamento ancor più spinte di quelle a cui siamo stati abituati negli ultimi anni. Per ciò che concerne i contenuti PCM, quindi, si è scelto di andare oltre il consueto formato 192 kHz/24 bit prevedendo la possibilità di accettare campioni fino a 32 bit e frequenze di campionamento fino a 384 kHz. Per quanto concerne invece i contenuti DSD, nella brochure del prodotto e nel manuale operativo la compatibilità viene stranamente dichiarata solo per fattori di sovracampionamento fino a 128x (e quindi per una frequenza di campionamento fino a 5,64 MHz).

Il codice eseguito dal microcontroller che gestisce la porta USB può essere aggiornato attraverso la porta stessa. Per utilizzare l’ingresso USB i driver, come generalmente accade, sono necessari solo se si utilizza un PC, in quanto un Mac con sistema operativo OSx non ne ha bisogno. I flussi DSD e quelli PCM a 352,8 e 384 kHz possono essere inviati solo sull’ingresso USB dell’apparecchio. Gli altri sei ingressi digitali dell’apparecchio (2 coassiali, 2 ottici, 1 bilanciato su connettore XLR, 1 I2S su connettore RJ45) dovrebbero quindi accettare solo flussi PCM con frequenza di campionamento fino a 192 kHz. In realtà, però, vi è un’incongruenza nel manuale operativo, poiché quando si parla dell’ingresso I2S, previsto per il collegamento ad un giradischi digitale North Star Design, si afferma che su questo ingresso possono essere inviati anche flussi DSD.

Misura della capacità di correggere un segnale affetto da jitter, ingresso S/PDIF, frequenza di campionamento 96 kHz, segnale PCM lineare 24 bit. La capacità di correggere il jitter del Supremo è ottima: la componente periodica viene abbattuta di circa 20 volte, ma la stocastica cambia molto poco, ed in pratica aumenta solo nella regione delle bassissime frequenze.

Misura della capacità di correggere un segnale affetto da jitter, ingresso S/PDIF, frequenza di campionamento 96 kHz, segnale PCM lineare 24 bit. La capacità di correggere il jitter del Supremo è ottima: la componente periodica viene abbattuta di circa 20 volte, ma la stocastica cambia molto poco, ed in pratica aumenta solo nella regione delle bassissime frequenze.

Il Supremo consente all’utente di intervenire sul valore di alcuni parametri in modo anche piuttosto sofisticato. Ad esempio viene offerta la possibilità del tutto inusuale di impostare la larghezza di banda del PLL, potendo scegliere tra tre diversi valori. Meno inusuale, soprattutto se consideriamo i primi lettori SACD, è la scelta della larghezza di banda del filtro nel funzionamento DSD. Tuttavia, negli apparecchi in grado di offrire questa scelta, generalmente sono previsti due soli valori di larghezza di banda.

North Star Design Supremo, separazione dei canali (L su R) in funzione della frequenza. Questo non è un grafico veritiero, nel senso che il risultato, di per sé già ottimo (la separazione sarebbe sempre sopra i 100 dB), rappresenta solo il residuo di rumore associato al test con segnale multitono (che nelle macchine "normali" consente di misurare tutto lo spettro audio in un colpo solo). Qui però la separazione è talmente alta che abbiamo dovuto usare singole sinusoidi, ottenendo, a 20 kHz in DSD128, lo strepitoso valore di 134 dB.

North Star Design Supremo, separazione dei canali (L su R) in funzione della frequenza. Questo non è un grafico veritiero, nel senso che il risultato, di per sé già ottimo (la separazione sarebbe sempre sopra i 100 dB), rappresenta solo il residuo di rumore associato al test con segnale multitono (che nelle macchine “normali” consente di misurare tutto lo spettro audio in un colpo solo). Qui però la separazione è talmente alta che abbiamo dovuto usare singole sinusoidi, ottenendo, a 20 kHz in DSD128, lo strepitoso valore di 134 dB.

Nel caso del Supremo, invece, i valori sono addirittura quattro (47 kHz, 50 kHz, 60 kHz e 70 kHz). Ciò consente di meglio adattare tale larghezza di banda alle prestazioni, in termini di distorsione ad alta frequenza, del proprio sistema di amplificazione. Un altro parametro su cui si può intervenire accedendo al menu di configurazione dell’apparecchio è la fase del segnale che può essere, se necessario, invertita. Infine, come capita non di rado di riscontrare su giradischi digitali e convertitori D/A, viene data la possibilità di scegliere la pendenza del filtro digitale nel funzionamento PCM (in questo caso i valori assegnabili sono solo due).

Risposta impulsiva in DSD64. Come atteso, la risposta temporale in DSD è estremamente semplice e rapida.

Risposta impulsiva in DSD64. Come atteso, la risposta temporale in DSD è estremamente semplice e rapida.

Per ciò che concerne le uscite analogiche, oltre alle consuete uscite sbilanciate troviamo anche quelle di tipo bilanciato su connettori XLR. Per concludere questo paragrafo sulla funzionalità aggiungiamo che non è previsto il telecomando, che in questo caso si sarebbe limitato a controllare la selezione dell’ingresso e l’accensione/spegnimento, dato che l’apparecchio non prevede la possibilità di regolare il volume. Oltre al manuale operativo viene fornita una guida che fornisce le informazioni necessarie a configurare i principali player utilizzabili sul computer per riprodurre la musica liquida (Audirvana e Pure Music, nel caso degli utenti Mac, Jriver e Foobar2000 per gli utenti dotati di PC Windows).

Analisi spettrale a banda ampliata del tono da 1 kHz/-70 dB in modalità DSD. In tutti i casi l'estensione di banda del North Star si associa ad un rumore talmente basso da riuscire ad identificare lo shaping del noise di fondo proprio del formato.

Analisi spettrale a banda ampliata del tono da 1 kHz/-70 dB in modalità DSD. In tutti i casi l’estensione di banda del North Star si associa ad un rumore talmente basso da riuscire ad identificare lo shaping del noise di fondo proprio del formato.

Conclusioni

Con il suo modello di vertice nel settore dei convertitori D/A North Star Design dimostra che l’high-end italiana è in grado di proporre prodotti ad elevato contenuto tecnologico che per alcuni aspetti possono considerarsi all’avanguardia. Le prestazioni tecniche e sonore del Supremo consentono a questo convertitore di essere considerato uno dei prodotti più interessanti nella fascia di prezzo intorno ai tremila euro.

di Franco Guida


Le misure

Unità di conversione North Star Design Supremo. Matricola: SUP14224

CARATTERISTICHE RILEVATE

Misure relative alle uscite bilanciate se non diversamente specificato

Ingresso USB, prestazioni rilevate in modalità PCM lineare

Livello di uscita (1 kHz/0 dB):    sin. 3,95 V, des. 3,94 V (uscite bil.)
(Fs da 48 a 384 kHz)     sin. 1,97 V, des. 1,97 V (uscite sbil.)

Impedenza di uscita:    151 ohm (uscite bil.)
75 ohm (uscite sbil.)

Risoluzione effettiva:    sin. >17,7 bit, des. >17,7 bit (Fs=384 kHz)
Gamma dinamica:    sin. 116,8 dB, des. 117,5 bit (Fs=384 kHz)

RISPOSTA IN FREQUENZA (a -3 dB)

RISPOSTA IN FREQUENZA (a -3 dB)

DISTORSIONE ARMONICA (tono da 1 kHz a -70,31, Fs=384 kHz)

P384_70D-[Convertito]

JITTER TEST
(spettro di un tono da 48 kHz a -6 dB, Fs=192 kHz)

P192JITT-[Convertito]

Ingresso USB, prestazioni rilevate in modalità DSD

Livello di uscita (1 kHz/0 dB):    sin. 3,94 V, des. 3,93 V (uscite bil.)
(Fs da DSD64 a DSD256)    sin. 1,97 V, des. 1,97 V (uscite sbil.)

Risoluzione effettiva:    sinistro >17,4 bit, destro >17,4 bit (DSD64)
sinistro >17,7 bit, destro >17,7 bit (DSD128)
sinistro >17,7 bit, destro >17,7 bit (DSD256)

Gamma dinamica:    sinistro 114,7 dB, destro 115,0 bit (DSD64)
sinistro 116,6 dB, destro 117,3 bit (DSD128)
sinistro 116,5 dB, destro 117,2 bit (DSD256)

RISPOSTA IN FREQUENZA (a -3 dB)

DSD_RISP-[Convertito]

DISTORSIONE ARMONICA (tono da 1 kHz a -70,31, DSD64)

D64_70DB-[Convertito]

DISTORSIONE ARMONICA (tono da 1 kHz a -70,31, DSD256)

D256_70D-[Convertito]

JITTER TEST (spettro di un tono da 22.050 Hz a -6 dB, DSD128)

D128JITT-[Convertito]

 

Le nostre aziende audio saranno in assoluto anche piccole, ma pare proprio che abbiano ben poco da imparare da quelle “grandi” a livello internazionale, perlomeno a livello di contenuto tecnologico e di prestazioni. Questa macchina entra subito di diritto nel novero delle migliori in assoluto, e non solo perché è il primo DAC commerciale da noi provato in grado di convertire il DSD256, bensì per il tono generale delle performance, tutte di livello molto elevato.

Partiamo ad esempio dalle risposte, che non sono limitate dal solito filtro anti-immagini a frequenza fissa e calibrata per le Fs basse o (al massimo) medie. In questo caso il taglio sale con la Fs fino a toccare -3 dB a 140 kHz con campionamento a 384 kHz. Discorso analogo vale per il DSD, che a frequenza base (64x) arriva a 50 kHz (sempre per -3 dB) e sale poi fino a 90 e 160 kHz in DSD128 e DSD256. Si tratta in pratica della più ampia copertura spettrale fino ad oggi osservata.

La linearità non è da meno. A parte la microscopica “sella” di rumore centrata a 6 kHz e presente in tutti gli spettri, i toni a basso livello vengono restituiti pressoché privi di distorsione e con un livello di rumore molto basso, che viene poi confermato sia dai valori di risoluzione (tutti tra 17,4 e 17,7 bit) che da quelli di gamma dinamica (fino a quasi 118 dB). Il jitter è poi piccolo in PCM e decisamente molto basso in DSD, in ambo le componenti, ma ottima è anche la capacità di correggere quello presente sull’entrata S/PDIF (vedi test riportato esternamente al quadro misure).

Per finire in bellezza si possono annotare i valori dei parametri di interfacciamento, con livelli del tutto standard e soprattutto identici tra PCM e DSD, e con impedenze di uscita molto basse sia in bilanciato che in sbilanciato.
Ultima annotazione: avendoli prodotti e potendo inviarli, abbiamo provato ad applicare al Supremo dei toni di prova a DSD512. C

i aspettavamo il silenzio assoluto, ed invece il canale sinistro rispondeva perfettamente, mentre il destro shiftava rapidamente in fase per poi interrompersi brevemente e ripartire. Non ci sorprenderemmo pertanto se una futura release di firmware rendesse compatibile anche questo livello di streaming, per il quale, ad oggi, non esiste nemmeno un sia pur minimo segnale musicale nativo (mentre in DSD256 qualcosa si trova, come visto lo scorso mese). Da notare che la quasi totalità del resto del mondo, oggi, non è minimamente in grado di gestire nemmeno il DSD256…
Fabrizio Montanucci


L’ascolto di Marco Benedetti

Il model 3 di Northstar è stato uno dei primi DAC che ho provato per AR, era il 1999, poi i NS non mi erano più capitati, neanche per ascolti estemporanei. I “rumors”, ovvero le segnalazioni di amici e conoscenti, sulle prestazioni del Supremo stavano però diventando troppo forti per non essere presi in considerazione, non mi sono quindi lasciato sfuggire l’occasione, seppur per un ascolto molto più breve di quanto mi sarebbe piaciuto.

Effettivamente i rumors erano più che giustificati, e questa se vogliamo sarebbe già una notizia clamorosa, vista la spettacolare inaffidabilità dei giudizi audiofili, ma queste osservazioni di costume passano in secondo piano rispetto a prestazioni realmente sorprendenti, in linea con quanto di meglio ci sia al mondo. L’ho detto fino allo sfinimento: sono DAC, è digitale, parliamo di sfumature lievi e che comunque necessitano di un grande impianto di contorno per essere apprezzate, ma con queste premesse il Supremo si distingue per il rigore, la coerenza e il dettaglio già con i file a qualità CD, mette il turbo con l’alta risoluzione e vola letteralmente con i file DSD, notevolissime le prestazioni anche con i file a 44,1 kHz convertiti al volo in DSD, confermando le osservazioni degli ultimi mesi.

Parliamo di un DAC di impostazione che definirei simil Apogee, ovvero grande rigore che però non mortifica il calore, anzi; molto simile al mio gusto ideale.
Parlando delle solite tacche, tenderei a dire che è probabilmente quanto di più vicino al riferimento assoluto che io abbia mai ascoltato, ovvero il top di gamma MSB, che finora era sempre riuscito a distinguersi per la sua inarrivabile superiorità; stavolta la differenza, pur in un confronto a memoria, è veramente molto sfumata. Insomma, un risultato di rilievo assoluto.

Rispetto ad altri prodotti più abbordabili, direi che siamo nella stessa categoria di eccellenza dell’Antelope provato il numero scorso e – almeno per la sezione PCM (quando l’ho provato, non era stata ancora sviluppata la sezione DSD) – all’M2Tech Vaugham.
Per dirla tutta, è stata una di quelle ormai rare volte in cui ho rimandato indietro un prodotto molto malvolentieri; quel che è certo che prima o poi dovrò decidermi ad aggiornare la mia sezione DAC e dopo questo ascolto il North Star Supremo è chiaramente in pole position.

M. Benedetti


North Star Design Supremo – Convertitore D/A
Costruttore: North Star Design S.r.l., Via della Canapiglia, 13. 56019 Vecchiano (PI). Tel. 050 7846254 – www.northstar.it
Distributore per l’Italia: Audio Graffiti S.r.l., Via degli Artigiani 5, 26025 Pandino (CR). Tel. 0373 970485 www.audiograffiti.com
Prezzo: Euro 3.000,00

CARATTERISTICHE DICHIARATE DAL COSTRUTTORE
  • Formati digitali di ingresso: da 44,1 kHz a 384 kHz, fino a 32 bit – DSD nativo x64 – x128 (352,8-384 kHz e DSD nativo su USB solamente).
  • Distorsione: 0,00010% (0 dB, uscita bilanciata).
  • Gamma dinamica: 132 dB.
  • Dimensioni (LxA xP): 435x80x170 mm.
  • Peso: 5,7 kg

da AUDIOreview 353 luglio 2014

Author: Redazione

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