Разработка аудио процессора
Хабр, привет!
Меня зовут Даниил, и я представляю команду студентов, которая занимается pet-проектом по созданию аудио процессора. Наша цель — разработать устройство, которое сможет решить ряд проблем в аудио сфере. Мы уверены, что наш аудио процессор будет полезным и интересным для большого числа людей. Однако, нам важно узнать мнение о нашем проекте. Мы всегда открыты к обсуждению и готовы услышать ваши идеи и предложения. Эта статья является первой в цикле статей про разработку данного устройства.
Для начала коротко расскажу, что же такое аудио процессор. Девайс представляет собой небольшого размера устройство, обладающее набором разнообразных функций, нацеленных на улучшение качества звучания многополосной аудиосистемы.
Вот список проблем, которые решает аудио процессор:
Кривая АЧХ. Сложно найти динамик, имеющий абсолютно ровную и линейную амплитудно-частотную характеристику. Особенно усугубляет ситуацию наличие нескольких разных излучателей в многополосных акустических системах, где просто выровнять АЧХ нельзя при помощи простого эквалайзера, как в случае с широкополосной акустикой. Кривизна АЧХ может создавать ощущение «ненатуральности звука», призвука «пластмассы» и т. п. К тому же, сильная нелинейность не позволит услышать определенные инструменты во всей красе, так как часть их диапазона по-просту не будет слышно. Аудио процессор, обладающий продвинутым эквалайзером и множеством аудио выходов, способен избавить от описанных проблем.
Функция кроссовера. Звуковой процессор позволяет разделить частотных диапазон для разных динамиков путем выставления частоты среза и её крутизны спада, будь то второй, третий и четвертый порядок. Это позволяет динамикам работать только в своем, наиболее эффективном диапазоне, избавляя нас от ненужных хрипов и искажений звука. Тем самым становится лучше детальность.
Задержки звука. В комнате и тем более в автомобиле на пути звуковой волны встречается множество препятствий, при встрече которых волна переотражается и возникают задержки. Задержки меньше нескольких миллисекунд слышат все люди. И для этого даже не надо специально тренироваться и не нужно быть звукорежиссером. При правильной настройке данного параметра возникает ощущение «приближения» и более полного погружения в музыкальный ряд.
Теперь рассмотрим техническую составляющую разрабатываемого аудио процессора. За основу взят МК ESP32, а в роли АЦП выступает микросхема PCM1808, ЦАП PCM5102A.
На текущей стадии разработки процессора собран макет, и написана управляющая программа для микроконтроллера с использованием языка программирования C++, имеющая минимальный функционал для работы с ЦАП и АЦП по интерфейсу i2s. Аппаратная часть представляет собой МК ESP32 на отладочной плате, а также модули ЦАПов и АЦП купленные в Поднебесной. Основная задача данного макета — отладка управляющей программы и основных функций, методов цифровой обработки аудио сигнала.
Макет разрабатываемого устройства имеет следующий внешний вид:
Итак, после описания предназначения звукового процессора, хочу перейти к описанию характеристик и внешнего вида устройства.
Приведенные выше характеристики получены на тестовом экземпляре. Функциями эквализации, настройки задержек и кроссовера устройство еще не обладает. Планируется разработка приложения для Android, через которое будет осуществляться настройка процессора.
Касательно внешнего вида, приведу возможный вариант дизайна. Прошу не судить особо строго.
Теперь интересно Ваше мнение о том, будет ли нужно это устройство.
