Цифровой процессор MadBit DSP 5

Сарапул – город с давними автозвуковыми традициями. Настолько давними, что автомобильные радиоприёмники под маркой «Урал» выпускали там в то время, когда Рокфорд с Фосгейтом об автозвуке ещё даже не задумывались. В девяностые торговая марка благодаря неразберихе в области авторского права «уплыла», но традиции остались. Впрочем, наша история не об этом. И даже не об импортозамещении, хотя и оно имеет место. В нашей лаборатории – компактный автомобильный звуковой процессор, разработанный специалистами ООО «Сарапульские системы». И он, в отличие от многих ему подобных, не остался в единичных экземплярах, а выпущен немалой серией и успешно продаётся.

ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ
ИЗ САРАПУЛА…

Миллиметровка будет фигурировать на многих снимках – это для того, чтобы размерные линии не наносить. Да и фотографии обрабатывать проще… На первом снимке раскинулся во все свои богатырские 104 миллиметра дебютант нового семейства цифровых звуковых процессоров MadBit DSP 5. Назван он так по числу выходов: четыре свободно назначаемых, пятый – сабвуферный. Маркировка выходов в лучших традициях программистов начинается с нуля. Этот незначительный штрих имеет далеко идущие последствия, потом увидите.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Стереовход – один, но в двух лицах: линейный и высокого уровня. На десятиконтактной колодке кроме входов расположены ещё выводы питания и управления (выключение с внешней кнопки, регулировка уровня с внешнего регулятора). А для подключения к компьютеру предусмотрен стандартный порт USB type B. Весьма практично – можно использовать кабель от принтера.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Что скрывается под мини-корпусом? Вот это. Всё остальное с обратной стороны платы. Обратите внимание: ёмкость разделительных конденсаторов в цепи выхода – 220 мкФ, при любом разумном сопротивлении нагрузки обеспечена полоса пропускания практически от постоянного тока. Усилитель не может? Ну, это его проблемы…

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Вот здесь уже интереснее. Процессор SigmaDSP ADAU1701 от Analog Devices и PCM1754.

Техническое отступление

ADAU1701 – это 56-разрядный цифровой сигнальный аудиопроцессор, АЦП, ЦАП и интерфейсы управления. Возможности обработки сигналов в ADAU1701 сопоставимы с возможностями высокотехнологичной студийной аппаратуры. Коротко говоря – может всё, что нужно в автомобиле и даже немного больше: кроссовер, частотная коррекция, многополосная динамическая обработка, компенсация задержки и расширение стереобазы.

Большая часть обработки выполняется в режиме двойной точности с разрядностью 56 бит, что дает высокое качество при работе со слабыми сигналами. Два сигма-дельта АЦП и четыре сигма-дельта ЦАП обеспечивают полный динамический диапазон 98,5 дБ при преобразовании сигнала из аналоговой формы в цифровую и обратно в аналоговую. Каждый АЦП обладает полным уровнем шума и искажений (THD + N) −83 дБ, аналогичный параметр каждого ЦАП составляет −90 дБ. Цифровые порты ввода и вывода обеспечивают непосредственное подключение к дополнительным внешним АЦП и ЦАП.

А сейчас начинается самое интересное. Процессор – четырёхканальный, откуда взялся пятый, сабвуферный канал? От цифрового порта ввода-вывода через дополнительный ЦАП PCM1754. Характеристики этого выхода в силу специфики сабвуферного сигнала могут быть скромнее, но ЦАП поставлен приличный.

Рабочие программы загружаются в ADAU1701 автоматически при каждом включении питания из последовательной памяти EEPROM, поэтому полное отключение питания не отразится на настройках. А как создать рабочую программу? Цитирую Analog Devices:

«Простое в использовании программное обеспечение SigmaStudio™ позволяет пользователю конфигурировать процесс обработки сигналов в графической среде, используя такие стандартные блоки, как биквадратные фильтры, процессоры динамической обработки, регуляторы уровня и порты ввода/вывода общего назначения».

Насчёт «простоты в использовании» я бы поспорил – это может быть просто, когда «набьёшь руку». А мне пришлось целый день просидеть, разбираясь со всеми функциями программы. Увлекательный процесс, нужная конфигурация собирается из «кирпичиков» стандартных функций обработки, для каждой из которых задаются параметры. Возможности явно превосходят нормальные потребности и ограничены только фантазией.

Единственный минус «инженерного софта», в отличие от специализированных программ для других процессоров – непривычный интерфейс, мелковатый для экрана ноутбука. Временные задержки вводятся в семплах (до 1024 семпла). Все изменения настроек применяются на лету. Если этого вдруг не произошло, нажимаем Link Compile Download. Эта же кнопка используется при замене модулей обработки. После сохранения новой программы в EEPROM процессора его нужно перезапустить, чтобы новая прошивка активизировалась.

Для простоты и наглядности тестирования был использован рекомендованный разработчиками MadBit DSP 5 готовый проект для популярной конфигурации «двухполосный фронт + сабвуфер». Надо отметить, что составлен проект с умом, вносить изменения в структуру вряд ли потребуется. А все параметры можно гибко корректировать под конкретные нужды.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Окно проекта. На входе – регулятор чувствительности, далее – два трёхполосных кроссовера, четыре регулятора задержки для фронтальных каналов, трёхполосные параметрические эквалайзеры в каждом канале. В канале сабвуфера – сумматор, полосовой фильтр и двухполосный эквалайзер. Задержка в канале сабвуфера не предусмотрена – это лишнее. С учётом того, что стоит он обычно в багажнике и сам по себе задерживает сигнал, плюс расстояние – десяток миллисекунд задержки уже есть в любом случае, поэтому «подгонять» придётся именно фронт под сабвуфер. Но если очень захочется – то задержку можно вставить и сюда.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Кроссовер. Для каждого из выходных каналов можно включить фильтр с неограниченным выбором частот среза, с характеристиками Баттерворта или Бесселя (12 – 18 – 24 дБ/окт.); Линквица-Райли (12 – 24 – 36 – 48 дБ/окт.). Усиление, инверсия сигнала – как пожелаете.

ЛИЧНЫЙ ОПЫТ

Опыт, надо заметить, оказался небогатым. Предельный уровень выходного сигнала – ниже привычного для такого рода устройств, потом измерим, что это в сухих цифрах. А играть с экзотическими настройками эквалайзера и кроссовера – занятие увлекательнейшее, но в силу особенностей программирования не особо наглядное. Пока что-то изменишь – уже забывается, как оно звучало раньше…

ИЗМЕРЕНИЯ

Заявленные характеристики
Чувствительность входов высокого уровня (пиковое):	14,4 В
Сопротивление входов высокого уровня:	1 кОм
Чувствительность входов линейного уровня (среднеквадратичное RMS):	2,2 В
Сопротивление входов линейного уровня:	10 кОм
Выходное напряжение: (пиковое)	1,65 В

Начали с чувствительности и уровня неискажённого выходного сигнала. Выяснили: коэффициент усиления устройства составляет -4 дБ. Входным сигналом его перегрузить нельзя, если отработать вниз входным регулятором. А вот максимальный уровень выходного сигнала составил всего 1,2 В RMS, поэтому устанавливать процессор лучше поближе к усилителям во избежание наводок.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Картину искажений наблюдали в канале мидбаса при установленной согласно приведённой модели полосе пропускания и коррекции. Ниже уровня насыщения линейность прекрасная: при любом уровне на выходе коэффициент гармоник колеблется в районе 0,01 — 0,03%. При этом, обратите внимание на состав гармоник: вторая есть, третья – существенно ниже. Четвёртую гармонику включать в график смысла не было, она трепыхается на уровне -95…-100 дБ.

Цифровой процессор MadBit DSP 5

Царство фильтров – в полном соответствии с установленными уровнями, коррекцией и частотами среза. Сравните с предыдущим графиком: искажения коррелируют со степенью влияния на сигнал.

МЁД & ДЁГОТЬ

Процессор изрядно впечатлил. МогЁм ведь не только блох подковывать (хотя это в Туле было, но суть не в этом). Возможности настройки великолепные и ограничены только фантазией, шумы и искажения – ничтожны, субъективное влияние на разрешение звукового тракта без специальной подготовки не фиксируется. Конфигурация хоть и простейшая, но тщательно продуманная. А если кому-то мало пяти выходов, то разработчики уже анонсировали восьмиканальную версию. Время придёт – посмотрим…

Есть, конечно, пятнышки на этом великолепии. Уровень выходного сигнала – не по современным стандартам, хотелось бы вольта два (и не пиковых, а RMS). И нетривиальный способ настройки (вернее – программирования) поначалу заметно затягивает процесс. Но, после овладения «всей суммой знаний» (читай – отлаженными моделями), процесс оказывается не намного сложнее, чем в традиционных программаторах.

Цена вопроса 9500 руб.

У нас в каталоге:

MadBit DSP 5

Источник: Журнал «Автозвук»