Wie DSP Audio 2016 zu neuen Höhen führen kann

Als ich Michel Houellebecqs neuesten Roman „Submission” las, war ich beeindruckt von einer der Aussagen, die er machte, und wie sie sich auf die Zukunft des Audios bezieht. Der fiktive Protagonist des Buches sagt über einen Autor, den er studiert hat: „Sein Meisterwerk war eine Sackgasse – aber gilt das nicht für jedes Meisterwerk?”

High-End-Audio ist ein Meisterwerk. Die traditionelle Audiotechnik wurde perfektioniert, zumindest in dem Sinne, dass sie so weit wie möglich getrieben wurde. Sicher, neue Verstärker und DACs klingen möglicherweise etwas besser als die, die wir jetzt haben. Die Auflösung von digitalen Dateien kann auf noch höhere Ebenen angehoben werden. Verbesserungen in der Massenproduktion werden die Lautsprecherqualität leicht verbessern. Dennoch befinden sich traditionelle analoge und grundlegende digitale Audiotechnik ziemlich in einer Sackgasse. Keine Verbesserung des Verstärker-, DAC- oder Passivlautsprecherdesigns führt wahrscheinlich zu einer signifikanten Verbesserung der Klangqualität.

Die gute Nachricht ist, dass wir 2016 und in den nächsten Jahren deutliche Verbesserungen bei der Audiowiedergabe sehen werden. Als ich im Oktober auf der Audio Engineering Show in New York City auf der Ausstellungsfläche herumlief und Präsentationen besuchte, war mir klar, dass die digitale Signalverarbeitung (DSP) zahlreiche Möglichkeiten für besseren Klang in jedem System bietet … und für besseren Klang auch von kleineren und günstigeren Produkten.

DSP ist mittlerweile in viele Class-D-Verstärkerchips integriert und auch in einfach zu programmierenden Modulen wie denen von Danville Signal Processing verfügbar. Da High-End-Audiounternehmen wie Bowers & Wilkins, Dynaudio, MartinLogan und andere damit begonnen haben, aktive Produkte – dh drahtlose Lautsprecher, Soundbars und Subwoofer – zu bauen, verwenden sie immer mehr DSP. Viele Audiophile, vielleicht gezeichnet von Erinnerungen an schrecklich klingende DSP-Modi in billigen AV-Receivern, reagieren negativ auf jede Erwähnung von DSP. Mein Verdacht ist jedoch, dass DSP seinen Weg von diesen Low-End-Produkten zu Elite-High-End-Produkten finden wird, da die Vorteile von DSP zu mächtig sind, um sie zu ignorieren.

Wir denken oft an High-End-Hersteller, die jede Menge Zeit für die Feinabstimmung ihrer Produkte aufwenden, aber die Realität ist, dass die Entwicklungszeit für jedes Unternehmen immer eine begrenzte Ressource ist und kein Produkt jemals perfekt ist. Es gibt immer eine Zeit, in der die Ingenieure sagen müssen: "Das ist gut genug." DSP ermöglicht es Ingenieuren, innerhalb der ihnen zur Verfügung stehenden Entwicklungszeit mit vielen weiteren Möglichkeiten der Produktabstimmung zu experimentieren.

Beim traditionellen analogen Audiodesign verfeinert ein Ingenieur ein Produkt, indem er ein oder mehrere Teile physisch ändert, z. B. einen Widerstand oder Kondensator. Mit DSP passt der Ingenieur die Leistung über eine Steuerschnittstelle an, die auf einem Computer ausgeführt wird. Ich habe einen Screenshot (unten) der parametrischen EQ-Schnittstelle von einem Quickfilter Technologies QF3DFX DSP beigefügt, um Ihnen eine Vorstellung zu geben. Für jeden Filter legt der Ingenieur die Mittenfrequenz, Q (Bandbreite), die Stärke der Anhebung oder Absenkung und den Filtertyp (Hochpass, Bandpass, Tiefpass usw.) fest. Jede Änderung dauert nur Sekunden. Der Ingenieur hat Zeit, mehr zu experimentieren und ein Produkt auf ein höheres Leistungsniveau zu optimieren, als es im analogen Bereich erreicht werden könnte.

DSP ermöglicht auch ein Maß an Präzision, das analoge Schaltungen nicht erschwinglich und praktisch erreichen können. Mit DSP kann ein Tontechniker Lautsprecher-Crossover-Filter auf Bruchteile eines Dezibels abstimmen; Bei analogen Schaltungen werden Frequenzweichen normalerweise in Schritten von 6 dB ausgelegt, sodass der Ingenieur beispielsweise auf einen Hochfrequenzabfall von -12 dB bei einem Tieftöner beschränkt ist, wo ein Abfall von -14,5 dB tatsächlich am besten ist.

Mit DSP können Filterfrequenzen bis auf Bruchteile eines Hertz spezifiziert werden. Bei analogen Schaltungen ist eine solche Präzision praktisch unmöglich, da die in analogen Schaltungen verwendeten Kondensatoren und Induktivitäten typischerweise mit Toleranzen von 5 oder 10 Prozent hergestellt werden. Bei einem Hochpassfilter für einen Mitteltöner in einem Lautsprecher beispielsweise würde selbst eine Toleranz von fünf Prozent in einem Kondensator zu einem Fehlerbereich von ungefähr -25 bis +30 Hz führen.

Beachten Sie, dass die QF3DFX-Schnittstelle 10 Filterbänder pro Kanal bietet. Auf diese Weise kann der Ingenieur geringfügige Lautsprechertreiber- und Gehäuseresonanzen sowie Reaktionsfehler ausblenden, ohne die Teilekosten oder die Schaltungskomplexität zu erhöhen. Dies mit analogen Filtern zu tun, würde länger dauern, die Teilekosten erheblich erhöhen und möglicherweise die Klangqualität beeinträchtigen.

Dies kratzt nur an der Oberfläche des Potenzials von DSP, weil ich nicht einmal auf die anderen Fähigkeiten des QF3DFX eingehe. Und große DSP-Chips von Firmen wie Analog Devices und Texas Instruments können weit mehr als der relativ günstige QF3DFX.

Natürlich mögen Audiophile besorgt sein, dass DSP die Umwandlung analoger Signale in digitale Signale erfordert, aber die äußerst subtilen Effekte der Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales und wieder zurück sind um mehrere Größenordnungen weniger signifikant als die Leistungsverbesserungen, die DSP bietet.

Fazit: Lautsprecher funktionieren besser mit DSP.

Ein Hinweis darauf, was DSP leisten kann, war auf der AES-Messe zu sehen, wo der Stand von Barefoot Audio einige der größten Menschenmengen anzog. Das Unternehmen verwendet DSP nicht nur, um seine Aufnahmemonitore (siehe oben) nahezu perfekt abzustimmen – und um weit mehr Bassleistung zu erzielen, als ihre kleinen Gehäuse vermuten lassen –, sondern es verwendet DSP auch, um seine MEME (Multi-Emphasis Monitor Emulation) zu erstellen. Technologie. Mit dem Drehen eines Schalters ermöglicht MEME Barefoot-Monitoren, den Sound von Yamahas legendärem (und nicht mehr hergestelltem) NS-10M-Monitor, den klassischen würfelförmigen Aufnahmemonitoren von Auratone und einem typischen Consumer-HiFi-System nachzuahmen.

Audiophile möchten vielleicht keinen Schalter an ihren Lautsprechern, um unterschiedliche Klänge zu emulieren, aber sie möchten vielleicht einen, der den Lautsprecher fein auf verschiedene akustische Umgebungen abstimmt … oder eine sanfte, nicht-invasive Klangbalance-Steuerung bietet. Die AES-Show hat bewiesen, dass DSP leistungsfähiger und dennoch einfacher zu verwenden ist. Man darf gespannt sein, was Audio-Produktdesigner 2016 damit erreichen.