Предлагаю для обсуждения концепцию чисто цифрового тракта от источника до АС. Уже сейчас для практической реализации у меня есть в наличии все необходимое, кроме правильной КдП (идет ее проектирование).
Для пояснения своей позиции я вначале сделаю некоторое лирическое отступление - его можно опустить, если неинтересно.
Каждый меломан-аудиофил в своей нелегкой аудиофильской жизни сталкивается с проблемой: как подбирать различные компоненты аудиотракта так, чтобы получить наконец “свой звук”. У разных людей этот “свой звук” может сильно отличаться, концепция этого звука может меняться с возрастом и развитием технологий. Лично для себя я после очередной попытке собрать с нуля новый аудиотракт сформулировал эту концепцию так: хочу слышать не меньше, чем звукорежиссер у себя в студии. Это включает в себя и тональную нейтральность, правильные тембры, правильно построенную сцену (только стерео, никаких многоканалов) и проч. описательные характеристики. Чтобы добиться поставленной цели, надо разобраться в том, как в общем устроена звукорежиссерская студия и как формируется звук для звукорежиссера. Источником всегда является компьютер - все аудиофайлы хранятся и обрабатываются там. На компьютере же делается и сведение с многочисленной программной и аппаратной обработкой звуковых потоков, потом все попадает на ЦАП с предусилителем и с него (чаще всего по балансному аналоговому соединению идет) на активные студийные мониторы. Мониторы ближнего поля чаще всего делаются активными двухполосными с разделением полос до усилителей (может быть цифровым или аналоговым), для среднего поля уже идут активные трехполоски, для мейна может быть и 4 полосы. Основная работа идет с мониторами ближнего поля, обычно они узконаправленные, точно ориентированы на уши звукорежиссера и находятся на расстояния порядка 1,5-2 м. от ушей. К мониторам ближнего поля обычно предъявляются следующие требования: желательно линейная ФЧХ (иначе сцена будет неправильно формироваться), по возможности ровная АЧХ, нужный уровень звукового давления, приемлимый уровень искажений. А вот дальше начинается самое интересное: мониторы должны быть максимально нейтральными и подчеркивать все недостатки сведения, т.е. выпячивать все огрехи и косяки, из-за этого звук в них сухой и не очень выразительный. Я сталкивался с типовыми высказываниями звукорежиссеров при обсуждении очень неплохой акустики: “слишком сладко звучит, работать с такой нельзя”. На это накладывается еще и тот факт, что разные студии сильно отличается по уроню/качеству и техники, и подготовка помещения, и особенностями слуха звукорежиссеров, одна и та же запись везде будет звучать по-разному. Задача “слышать не меньше, чем звукорежиссер у себя в студии” кажется почти нерешаемой, если хочется добиться такого результата дома. Но, как мне кажется, приемлимое решение удалось найти.
Как устроен типовой домашний стереотракт: CD/DVD в качестве источника, далее ЦАП, потом предусилитель, мощник, 2-4 полосная пассивная акустика. Аудиопоток по мере прохождения от источника к слушателю начинает исходную деградацию уже на этапе транспорта (джиттер), далее передискретизация и фильтры ЦАПа (попытка восстановить исходную форму сигнала), в аналоговой части идет накрутка фазы и изменение АЧХ (усилители под комплексной нагрузкой), кроссоверы очень сильно крутят фазу (до 720 градусов на трехполоске - легко), корпус и конструкция динамиков дает свои резонансы, все это звуковое излучение взаимодействует с комнатой, поглощается/отражается/возбуждает резонансы. И весь этот дикий коктейль из всевозможных “лишних” сигналов доходит до ушей слушателя. Но мозг - штука сильно адаптивная, во внутреннем ухе человека в улитке происходит разложение исходных звуковых колебаний в подобие ряда Фурье, где каждый волосок нервного окончания отвечает за свою частоту, по относительным задержкам от разных нервных окончаний мозг восстанавливает относительную фазу колебаний разной частоты + их амплитуду. Поэтому лишние аудиосигналы довольно быстро начинают маскироваться и человек слышит что-то похожее на изначальный оригинал. Зная такие особенности, производители бытовой аудиотехники облегчают задачу слушателю, сознательно конструируя технику так, чтобы она пыталась замаскировать недостатки и огрехи записи/сведения. Появляется то самое “приукрашивание” с подъемом или наоборот, снижением, определенных частотных полос + фазовые сдвиги также меняют восприятие. Простой пример: сибилянты как проявление свистяще-шипящих звуков. При звукозаписи между вокалистом и микрофоном ставят специальную сетку, которая снижает уровень сибилянтов. Audiovector в своей QR серии АС ставит аналогичную сетку перед твиттером для той же цели. Того же результата можно добиться, если в параметрическом эквалайзере немного снизить полосу, которая отвечает за сибилянты.
Возвращаясь к теме обсуждения. Недавно мною было принято решение почти с нуля построить выделенную комнату для прослушивания (КдП) на чердаке дома в деревне. Создал ветку с темой здесь:
//soundex.ru/forum/applications/core/interface/index.html
И под эту комнату собрать новый аудиотракт (стерео). Требования к тракту: PC как источник, по возможности избежать где можно накрутки фазы/ухудшения АЧХ. После долгих раздумий и проектирования сложилась следующая картина:
-
АС нужны напольные, но пассивные кроссоверы сильно накрутят фазу. Значит нужно раздельное усиление полос, без пассивных элементов. АС желательно двухполоску, чтобы легче было полосы стыковать по амплитуде/фазе.
-
Минимум потребуется 4 усилителя и 4 канальный ЦАП. Можно найти решения в проф. сегменте, но они и весьма дороги и требуют многоканальных спец. интерфейсов вроде ADAT. Вариант использовать 2 стереоцапа труднореализуем из-за их синхронизации.
-
Так как полностью комнатных резонансов избежать не получится, то однозначно нужен DSP, который может в цифровом потоке как минимум компенсировать резонансы, а как максимум сделать везде фазу/АЧХ линейной. Опять же нужен 4 канальный DSP с параметрами обработки потока в реальном времени не хуже 24/96. Пытался найти отдельную железку под такую задачу - не удалось.
-
Наконец нужен кроссовер, который изначально распилит исходный стерепоток на 4 канала, обрежет сверху/снизу каждый из них, состыкует фазу и амплитуду, не накрутит фазу при распиле.
-
Источник. Раз выводить цифру с PC, то очень желательно для снижения джиттера и помех в цифровых цепях использовать для его питания линейный БП. Значит нужен маломощный мини-РС с внешним боком питания, который можно заменить на линейный.
А теперь как мне удалось все эти 5 функций тракта реализовать, в обратном порядке.
Источник. Мне недавно подарили небольшой mini-PC на базе вот этой платы: http://en.miniboard.cn/product/?9_95.html . Моим требованиям он полностью удовлетворяет - там процессор 10 Вт, общее потребление этого компьютера в пике не должно превышать 30-40 Вт и можно заменить его родной внешний импульсный блок питания на линейный. Хранилище музыки можно организовать, воткнув внутрь ssd в mini PCI-e разъем или подцепив внешний диск по USB. Управлять можно удаленно, по сети.
Кроссовер. Если брать нормальные плееры вроде foobar2000, то там можно реализовать 3 варианта программного кроссовера (xover, channeldividerF2B.dll , 4 канальный конвольвер) + отдельные решения вроде Defonica и Equalizer APO, которые умеют работать независимо от плеера. Все их я попробовал - это работает, т.е. на входе у них есть обычный стереопоток, на выходе 4 независимых канала, уже с нужным частотным диапазоном, все решения не крутят фазу (у xover не знаю реализацию). Пилить можно и на 6 каналов (для 3 полосных АС) без каких-либо проблем. Были сомнения, хватит ли производительности 2 ядерного Celeron J1800 на выполнение этих операций, но если не использовать SFT из Defonica, то при самых навороченных режимах работы загрузка никогда выше 50% не поднималась.
Рум-коррекция. На этом же mini-PC можно спокойно запускать DSP для компенсации резонансов/выравнивания ФЧХ и АЧХ. Это можно делать сразу за кроссовером, а в идеале совместить распил каналов и рум-коррекцию через один 4 канальный файл импульса в конвольвере. Я сделал такую штуку - работает. Осталось только освоить функционал ПО REW и rePhase по полной рум-коррекции с использованием 2 полос. Можно создать несколько пресетов и менять их через конвольвер. Например “студийный звук” или “для камерной музыки”, “для рока” и т.д. Количество таких пресетов ничем не ограничено, их можно под свои уши и помещение нужным образом подобрать. Это как раз и будет то самое “приукрашивание” изначально нейтрального тракта, но которое можно менять чисто программно.
Вывод на внешний цап/усилитель. Вот тут мне пришлось поломать голову, а решение оказалось очень простым. Исходная задача - вывести 4 (6) канальный поток без сжатия форматом до 24/96 (мне выше не надо). С компьютера несжатый многоканал в цифре можно вывести через: firewire, usb, hdmi. SPDIF коаксиал или оптика могут выводить многоканал только в киношном формате со сжатием. Firewire сейчас уже почти не используется, многоканальные цапы с usb наверно есть, но особо не искал. Значит только HDMI. А почти все ресиверы имеют многоканальный цифровой аудиовход по HDMI и у них несколько усилителей (цапов) на борту. Тут-то я и вспомнил про свой полностью цифровой ресивер Sony STR-DA7100ES, у которого на борту аж 7 очень хороших независимых усилителей по 170 Вт, а я использую его только в стереорежиме с DVD Pioneer. Подробнее про ресивер здесь:
//soundex.ru/forum/applications/core/interface/index.html
Я проверил его в связке с mini-PC при подключении по HDMI. Работает, и очень хорошо - звук лучше, чем вывод по оптике с DVD. Независимо усиливаются без внутренней обработки 4 нужных мне канала в 24/96. ЦАПа в классическом понимании там нет, это чистый цифровик, в аналоговую форму он преобразуется только на выходе усилителя. Все цапоусилители естественно синхронизованы, фаза/ачх нигде не деградирует. Но настроить ресивер на работу в таком нестандартном для него режиме было непросто, многие вещи неочевидны оказались.
АС. Самая ответственная часть тракта. Очень желательно, чтобы АС уже изначальна была разработана для работы в мультиампинге с использованием фильтров по линеариазации ФЧХ/АЧХ. Напольная АС, которая подпадает под мои хотелки, сейчас находится в стадии активной разработки - уже есть несколько опытных моделей, но возможны еще будут изменения в конструкции. Если кратко, то это 2-х полосные башни. Четыре 8" вуфера в массиве работают на закрытый ящик 120 л, для пищалки используется ленточник. Такая конструкция позволяет получить нужный импульсный отклик, корректно сшить полосы по фазе/амплитуде. Но никто не мешает взять любую готовую заводскую АС, убрать из нее пассивные фильтры и подключить в моей схеме к разным усилителям ресивера. 3 полосы более-менее современный ресивер спокойно может выдать, ограничение лишь в качестве исполнения.
Очевидные мне минусы тракта.
Обычные бытовые аудиоустройства с ним использовать не получится - для стерео вся полоса пойдет только на вуферы. Можно обойти двумя путями:
-
Если есть вторая пара АС, то они подключаются либо на клеммы усилителей 2 зоны, либо как вторая стерепара к своим клеммам (надо переключать с А на В).
-
К mini-PC можно подключить внешнюю USB аудиокарту, у которой есть цифровые и аналоговые входы. Далее входящий поток с аудиокарты направляется в DSP, где уже пилится на полосы и все остальное происходит. Программно это все несложно реализовать.
Пока я экспериментровал и все на практике опробовал, массу всяких неочевидных вопросов пришлось решить. Если нужны уточнения, готов поделиться всем, что нарыл по этой теме.
Для FFT можно и разрядность повышать до 64 бит, и длину фильтра увеличивать - результат будет почти такой же, а вот требования к процу на порядки меньше.
