Что такое DSP процессор?
Приветствую! Многие современные головные устройства идут со встроенным DSP процессором, давайте разберемся что это такое и для чего он нужен?! 🤔
Правильное, русское название у него «Цифровой сигнальный процессор» (от англ. Digital Signal Processor, DSP, цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС) — специализированный микропроцессор, предназначенный для обработки оцифрованных сигналов (обычно, в режиме реального времени)
Так давайте попробуем разобраться, зачем нужна эта временная коррекция, которая может управлять задержками на каждом канале. Но для начала давайте представим себе салон автомобиля, со всеми его характеристиками, неправильной формой (отличной от куба, которым является обычная комната), своим АЧХ (Амплитудно-частотная характеристика). И вот в этой «неправильной» среде звук распространяется не так как в обычной жилой комнате, часть его искажается, часть поглощается деталями салона. В итоге мы практически слышим не совсем то, что излучают динамики.
Немаловажным также является расположение слушателя относительно динамиков – как правило, в автомобиле слушатель (водитель, к примеру) находится не по центру и совсем на разных расстояниях от динамиков, что также вносит свои изменения в звучание, ведь один динамик звучит громче и напористее, так как находится ближе, а второй не так напористо и громко, ведь находится дальше от слушателя.
DSP-процессоры принципиально отличаются от микропроцессоров, образующих центральный процессор настольного компьютера. По роду своей деятельности центральному процессору приходится выполнять объединяющие функции. Он должен управлять работой различных компонентов аппаратного обеспечения компьютера, таких как дисководы, графические дисплеи и сетевой интерфейс, с тем чтобы обеспечить их согласованную работу.
Это означает, что центральные процессоры настольных компьютеров имеют сложную архитектуру, поскольку должны поддерживать такие базовые функции, как защита памяти, целочисленная арифметика, операции с плавающей запятой и обработка векторной графики.
В итоге типичный современный центральный процессор поддерживает несколько сот команд, которые обеспечивают выполнение всех этих функций. Следовательно, нужен модуль декодирования команд, который позволял бы реализовывать сложный словарь команд, а также множество интегральных схем. Они, собственно, и должны выполнять действия, определяемые командами. Иными словами, типичный процессор в настольном компьютере содержит десятки миллионов транзисторов.
DSP-процессор, напротив, должен быть «узким специалистом». Его единственная задача — изменять поток цифровых сигналов, и делать это быстро. DSP-процессор состоит главным образом из высокоскоростных аппаратных схем, выполняющих арифметические функции и манипулирующих битами, оптимизированных с тем, чтобы быстро изменять большие объемы данных.
Процессорная магнитола. Зачем?
И вот для того, что бы получить правильную звуковую сцену, в столь «не правильных» условиях и существует звуковые процессоры и процессорные магнитолы. Они позволяют очень виртуозно управлять звуковой сценой, смещать ее в любую сторону. Задержки же позволяют нивелировать «не правильное» размещение динамиков и форму салона. Задержки длятся миллисекунды, но они способны значительно сместить звуковую сцену, чем и пользуются профессионалы; в своих системах они способны «слить» весь звук со всех сторон в точке слушателя, где не ощущается ни «отдельности» сабвуфера, ни напора ближнего динамика.
1. Возможно настройка отличной звуковой сцены, добиться которой в беспроцессорном варианте тяжело.
2. Множество регулировок звуковой сцены.
3. Наличие приличного эквалайзера, с помощью которого можно отлично порезать сигнал на полосы.
Использование цифрового аудиопроцессора (DSP)
В свете этого заинтересовала возможность использовать такие DSP как:
1. Активный кроссовер для АС.
2. Инструмент рум-корекции.
Ответы
Ну вот я в процессе решения этого вопроса пришел к тому, что в отдельном устройстве для стерео нет решительно никакого смысла. Mac Mini + Dirac Live лучшее решение в DSP для дома на сегодняшний день. Для многоканального кино можно взять miniDSP или ресивер дружественной компании.
P.S. По моему мнению ключевую роль здесь играет программное обеспечение.
Хотя да, тут скрей инфо для размышления.
Я не совсем это имел в виду.
И в помянутой выше ветке и в случае с Dirac Live имеется в виду обработка средствами софта, установленного на стандартный PC или Mac. Тут вопросов нет, благо можно легко найти «народную версию» ARC System от IK Multimedia, недорогой измерительный микрофон Behringer ecm8000 и софтовый плеер с поддержкой vst-плагинов. Эта связка рабочая, проверенная (в т.ч. мной) и показала очень неплохие результаты.
И вообще все это касаемо только рум-коррекции, а я упомянул еще об использовании в качестве кроссовера с гибкой настройкой и минимальным влиянием на фазу. На основе этого возможно изготовление активной АС например такого типа.
хотелось избавиться от ПК в любом виде
miniDSP DDRC-22D, DSPeaker Anti-Mode 2.0, Emotiva XMC-1?
На основе этого возможно изготовление активной АС
Я думал над активным кроссовером некоторое время, но это надо с головой прыгать и все делать самому. Или как вариант можно использовать автомобильные решения, там как раз это вариант по умолчанию. Например, как с активным кроссовером предварительное усиление планируете делать? Для коррекции в цифровом виде без преобразования АЦП-ЦАП (тут можно воспользоваться моделью с парой выходов) я для себя ответов не нашел.
miniDSP DDRC-22D, DSPeaker Anti-Mode 2.0, Emotiva XMC-1 и т.д.
Да, но 800$, 1400$, 2500$ и т.д.
spdif-входом и 8 аналоговыми выходами
Выбор и реализация ЦАП’ля на таких платах обычно оставляет желать лучшего. Не вижу смысла пытаться лезть в бескомпромиссный звук за счет активной фильтрации и сразу же загонять себя в тупик копеечным ЦАП’лем. Тут уж если идти, то ва-банк.
Выбор и реализация ЦАП’ля на таких платах обычно оставляет желать лучшего
Соглашусь, вот это больше всего и напрягает. Но вроде как есть полностью цифровые варианты.
В общем спасибо, есть о чем подумать.
ДСП, которые умеют делать обработку звука на приходящей частоте и имеют процессор на 64 бита с плавающей запятой (как тот же Trinnov например) уже значительно дороже
Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Что такое DSP-процессор звука? Для чего он в магнитоле?
Рекомендуемые статьи
Штатная магнитола Android на базе Allwinner TS9. Преимущества модели
Другими словами, встроенный звуковой DSP-процессор быстро изменяет поток цифровых сигналов, управляет задержками на каждом канале. Это высокоскоростная аппаратная схема, которая выполняет арифметические функции, манипулируют битами, оптимизируя большие объемы данных, чтобы быстро изменять их.
Разберем на примере:
Представьте себе ваш автомобиль изнутри с его «неправильной» формой, изгибами, со всем его наполнением: панелью, креслами и другим – все эти составляющие – это амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) вашего авто.
Среда с подобными АЧХ считается «неправильной», так как звук передается не так как в большой пустой комнате, салон с большим количеством элементов поглощает часть звука, часть просто искажается. По итогу, мы получаем не то звучание, которое излучают динамики, даже если вы воспроизводите звук в максимально высоком качестве без сжатия аудиофайла.
Так же, важным является расположение водителя и пассажиров относительно динамиков. На восприятие музыки влияет разность в громкости и силе динамиков, один будет звучать не так громко и сильно, как тот, что находится ближе. Чтобы звучание не искажалось, слушатель должен находиться по центру на равном удалении от динамиков. Но, в машине, это конечно невозможно.
| Звуковая сцена — это «точность, с которой воспроизводящая система передает звуковую информацию о размере, форме и акустических характеристиках исходного пространства записи и размещения исполнителей внутри звуковой сцены в помещении для прослушивания». |
Магнитола позволяет грамотно управлять звуковой сценой, смещать ее в любом направлении. Задержки, которые производит микропроцессор, позволяют гармонично построить звучание относительно «неправильной» формы салона и расположения динамиков. Эти специальные задержки длятся миллисекунды, но за это время они выстраивают звук таким образом, чтобы он воспринимался четко без искажений со всех сторон в точке слушателя.
Звуковой процессор DSP Bu3210x позволяет произвести тонкую настройку 11 полосного эквалайзера НЧ/СЧ/ВЧ с фильтрами среза частот, регулировкой добротности, тонкомпенсацией, поканальными задержками и функцией Loud. Есть возможность усиления басов на разных частотах, сохраняя чистоту звука.
В андроид магнитолу Allwinner TS9 встроен звуковой усилитель TDA7850 MOSFET. Усилитель согласуется с акустикой 2Ом, АЧХ соответствует классу Hi-Fi аудио: имеет низкий уровень паразитных шумов, высокий показатель соотношения сигнал/шум. Благодаря этому получается чистая насыщенная звуковая картина.
Чем ниже сопротивление акустики, тем больше искажений дает усилитель, чем выше сопротивление акустики, тем меньше дает искажений усилитель.
Добиться подобной настройки звуковой сцены в магнитолах без данного процессора очень сложно
Из дополнительных возможностей, следует выделить управление функциями магнитолы посредством кнопок управления на руле при наличии встроенных или дополнительно установленных пульта ДУ. Не снимая рук с руля, можно управлять громкостью звука, переключать музыкальные треки, а так же использовать другой функционал настроенный вами.
Помимо 2 линейных стерео аудио-входов (тюльпаны), 4 линейных аудио-выхода (тюльпаны) на внешний нештатный аудио-усилитель, предусмотрен отдельный линейный выход на Subwoofer.
Немного сложнее чем мигание светодиодом или усилитель с DSP обработкой сигнала и веб интерфейсом
Начать свою статью хочу с известных многим слов:
«Что нам стоит, дом построить?
нарисуем, будем жить,
и уж, точно, непременно,
в нём не будем мы тужить.»
Что нам стоит собрать усилитель с DSP обработкой сигнала, да еще с красивым веб интерфейсом и различными другими интерфейсами управления? Легко? На практике это оказывается достаточно сложная задача.
Для опытных разработчиков данная статья не раскроет ничего нового, т.к. в ней не раскрываются никакие тонкие особенности или методики разработки. Это скорее обзор процесса проектирования конкретного электронного устройства конкретным разработчиком. В первую очередь он будет интересен людям, которые немного занимались радиоэлектроникой и собирали какие-то конструкции, а сейчас подошли к этапу, когда хочется основательно заняться разработкой. Этой статьей я хочу показать, что разработка сложного устройства может быть выполнена небольшой командой из четырех-пяти человек, но и трудностей на этом пути очень много. Я не буду описывать как процесс разработки выглядит классически. Я просто представляю свой скромный взгляд на проделанную работу.
ВАЖНО: это мой личный взгляд на разработку, он не обязательно будет совпадать с вашим мнением. А возможно наоборот, я озвучу некоторые мысли, которые вам кажутся родными, но это просто совпадение. Мой взгляд может не совпадать с классическими подходами к разработке оборудования. Но он имеет место быть, так как подтвержден успешным запуском в производство некоторого количества оборудования.
Давайте пройдемся по основным этапам создания усилителя. Чтобы это не был сферический усилитель в вакууме, а реально существующий, тем более массово производящийся на одном из заводов. Прежде всего нам нужно определить основные требования к нашему усилителю.
И так начнем с области применения данного усилителя
Офисные переговорные, небольшие конференц-холлы, лектории
Учебные аудитории, школьные классы, прочие образовательные локации
Салоны красоты, парикмахерские, косметические кабинеты, spa-комплексы
Кафе, рестораны, гастромаркеты, фудкорты
Бутики, магазины, заправочные комплексы
Использование в гостиничном бизнесе
Фоновый звук в частных апартаментах и коттеджах
Некоторые технические особенности
Четыре канала усиления 4х25W(8ohm), 4x50W(4ohm), D-class
Возможность конфигурации каждой пары каналов как 2MONO/STEREO/BRIDGE
Два стерео линейных входа 2хLine in (2х3-pin EuroBlock)
Мирофонный вход Mic in (4-pin EuroBlock), подключение фантомного питания 24V
Современный Bluetooth модуль версии 5.0
Два свободно программируемых логических контакта I/O, три программируемых реле
Встроенный DSP аудио процессор, в котором реализовано: параметрический эквалайзер на каждом выходе, обрезные фильтры HP/LP, динамическая обработка низких частот при работе с сабвуфером, матричная маршрутизация сигнала 2х4
Интерфейсы управления – TCP/IP, RS232, RS485, IR, веб интерфейс
Совместимость с современными системами управления типа Crestron, AMX, Neets, RTi и так далее
Возможность управления из коробки шторами, светом, различным аудио оборудованием
Недельный программируемый таймер
Автоматическое ON/OFF при появлении / отсутствии сигнала на входе усилителя
Программируемый приоритетный вход
Адаптивное управление работой вентилятора в зависимости от теплового режима
Напряжение питания 12-24V/8A
Габариты не более 150х150х90мм, (блок питания внешний)
Вес не более 2кг (без внешнего блока питания)
Вот такие скромные пожелания к нашему усилителю.
А теперь нарисуем функциональную схему усилителя, чтобы иметь представление об основных узлах усилителя.
Для реализации нашего плана потребуется команда, состоящая из:
Дизайнер пользовательского интерфейса, красивого оформления ВЕБ и внешнего вида устройства, он же идейный вдохновитель данного усилителя
Инженер-схемотехник, чтоб разработать схему и плату, спаять и отладить ее, программист для контроллера и DSP
Программист ВЕБ интерфейса с отличным знанием AJAX технологии
Инженер-конструктор для проектирования корпуса и всякой механики
Тестировщик, очень дотошный тестировщик
Конструктор схемотехник должен воплотить нашу функциональную схему в принципиальную электрическую схему. Особый вызов бросает питание устройства от однополярного источника питания с широким диапазоном 12-24В. А на практике это означает, что устройство должно оставаться работоспособным в диапазоне 10-27В. При составлении функциональной схемы уже была проделана большая работа по определению основных узлов будущего усилителя. На первый взгляд осталось просто нарисовать схему в PCAD или другом пакете для разработки и отдать конструктору печатных, но впереди еще много работы, изменений схемы и прочей рутинной работы. Будьте готовы к этому – я вас предупреждал.
Конструктора печатных плат ожидают трудности в разводке аналоговых сигнальных цепей, цифровых линий управления, наличия блютуз модуля с ВЧ излучением, много преобразователей и стабилизаторов питания. Еще будет много, очень много уточнений по принципиальной схеме, уточнений и изменений в разводке платы. Компактные размеры устройства предполагают ярусную трехплатную конструкцию, а это свои особенности. Я не буду описывать как все это делается, потому что для знающих, это и так очевидно, а для не посвященных – все равно трудно понять почему земли нужно соединять в одной точке, когда потом тестером все звонится одинаково, и как отличить аналоговую землю от цифровой.
Итогом работы конструктора схемотехника и конструктора печатных плат со второй итерации получился вот такой девайс. Над корпусом для него поработает другой специалист.
Остается вдохнуть жизнь в наше устройство. На данном этапе это просто куча разных элементов, напаянных на платы. Беремся за написание ПО. Надо признаться, что в этом проекте программиста микроконтроллера ждет масса сюрпризов: это и высоконагруженный режим работы микроконтроллера, работа в прерываниях с интерфейсами RS232, RS485, IR. Будет очень много работы с различными режимами оборудования, ввод и хранение множества настроек, взаимодействие с ВЕБ интерфейсом. Если вы думаете, что достаточно взять библиотеку TCP стека от Microchip и вы получите красивый и удобный интерфейс, то я вас разочарую, этого не будет. Сначала придется досконально вникнуть в работу этой библиотеки, потом дописать FTP загрузки файлов, модернизировать файловую систему, доработать HTTP