Jak DSP może wznieść dźwięk na nowe wyżyny w 2016 roku?

Czytając najnowszą powieść Michela Houellebecqa Submission, uderzyło mnie jedno z jego wypowiedzi i to, jak odnosi się ono do przyszłości audio. Fikcyjny bohater książki, mówiąc o autorze, którego studiował, stwierdza: „Jego arcydzieło było ślepą uliczką – ale czy nie jest to prawdą w przypadku żadnego arcydzieła?"

High-end audio to arcydzieło. Tradycyjna inżynieria dźwięku została udoskonalona, ​​przynajmniej w tym sensie, że została posunięta do granic możliwości. Jasne, nowe wzmacniacze i przetworniki cyfrowo-analogowe mogą brzmieć nieco lepiej niż te, które mamy teraz. Rozdzielczość plików cyfrowych można podnieść na jeszcze wyższy poziom. Ulepszenia w masowej produkcji nieznacznie podniosą jakość głośników. Mimo to tradycyjna analogowa i podstawowa cyfrowa inżynieria dźwięku są w ślepym zaułku. Żadna poprawa konstrukcji wzmacniacza, przetwornika cyfrowo-analogowego lub głośnika pasywnego prawdopodobnie nie spowoduje znaczącej poprawy jakości dźwięku.

Dobrą wiadomością jest to, że w 2016 roku iw ciągu najbliższych kilku lat zobaczymy znaczną poprawę w reprodukcji dźwięku. Kiedy spacerowałem po hali wystawowej i uczestniczyłem w październikowych prezentacjach na Audio Engineering Show w Nowym Jorku, stało się dla mnie oczywiste, że cyfrowe przetwarzanie sygnału, czyli DSP, daje wiele możliwości lepszego dźwięku w każdym systemie… i lepszego dźwięku również z mniejszych i tańszych produktów.

Procesor DSP jest obecnie wbudowany w wiele układów wzmacniaczy klasy D, a także jest dostępny w łatwych do zaprogramowania modułach, takich jak moduły Danville Signal Processing. W miarę jak wysokiej klasy firmy audio, takie jak Bowers & Wilkins, Dynaudio, MartinLogan i inne, zaczęły budować aktywne produkty – tj. głośniki bezprzewodowe, soundbary i subwoofery – coraz częściej korzystały z DSP. Wielu audiofilów, być może przestraszonych wspomnieniami okropnie brzmiących trybów DSP w tanich amplitunerach, reaguje negatywnie na każdą wzmiankę o DSP. Podejrzewam jednak, że DSP odnajdzie drogę od produktów niższej klasy do bardziej elitarnych produktów z wyższej półki, ponieważ zalety DSP są zbyt potężne, by je zignorować.

Często myślimy o wysokiej klasy producentach, którzy poświęcają tyle czasu na dopracowywanie swoich produktów, ale w rzeczywistości czas rozwoju jest zawsze ograniczonym zasobem dla każdej firmy, a żaden produkt nigdy nie jest doskonały. Zawsze jest czas, kiedy inżynierowie muszą powiedzieć: „To wystarczy”. DSP pozwala inżynierom, w czasie ich opracowywania, na eksperymentowanie z wieloma innymi możliwościami strojenia produktów.

W tradycyjnym analogowym projekcie audio inżynier dostraja produkt, fizycznie zmieniając jedną lub więcej części, takich jak rezystor lub kondensator. Dzięki DSP inżynier dostraja wydajność za pomocą interfejsu sterującego uruchomionego na komputerze. Dołączyłem zrzut ekranu (poniżej) interfejsu parametrycznego EQ z procesora DSP firmy Quickfilter Technologies QF3DFX, aby dać ci pomysł. Dla każdego filtra inżynier określa częstotliwość środkową, Q (szerokość pasma), wielkość podbicia lub obcięcia oraz typ filtra (górnoprzepustowy, pasmowoprzepustowy, dolnoprzepustowy itp.). Każda zmiana zajmuje tylko kilka sekund. Inżynier ma czas na więcej eksperymentów i dostrojenie produktu do wyższego poziomu wydajności, niż można by osiągnąć w domenie analogowej.

DSP zapewnia również poziom precyzji, którego obwody analogowe nie są w stanie osiągnąć w przystępny i praktyczny sposób. Korzystając z DSP, inżynier może dostroić filtry zwrotnicy głośników z dokładnością do ułamków decybela; w przypadku obwodów analogowych zwrotnice są zwykle projektowane w krokach co 6 dB, więc inżynier jest ograniczony, powiedzmy, do obniżenia wysokiej częstotliwości -12 dB na głośniku niskotonowym, gdzie spadek -14,5 dB jest w rzeczywistości najlepszy.

Częstotliwości filtrów można określić z dokładnością do ułamków herca za pomocą DSP. W przypadku analogu taka precyzja jest praktycznie niemożliwa, ponieważ kondensatory i cewki indukcyjne stosowane w obwodach analogowych są zwykle produkowane z tolerancją 5 lub 10 procent. Na przykład w przypadku filtra górnoprzepustowego dla głośnika średniotonowego w głośniku, nawet pięcioprocentowa tolerancja w kondensatorze powodowałaby błąd w zakresie od około -25 do +30 Hz.

Zauważ, że interfejs QF3DFX oferuje 10 pasm filtrów na kanał. Pozwala to inżynierowi na dostrojenie drobnych rezonansów głośnika i obudowy oraz wad reakcji bez zwiększania kosztów części lub złożoności obwodów. Wykonanie tego z filtrami analogowymi zajęłoby więcej czasu, znacznie zwiększyłoby koszt części i prawdopodobnie wpłynęłoby na jakość dźwięku.

To tylko zarysowanie powierzchni potencjału DSP, ponieważ nie mam nawet do czynienia z innymi możliwościami QF3DFX. A duże układy DSP firm takich jak Analog Devices i Texas Instruments potrafią znacznie więcej niż stosunkowo niedrogi QF3DFX.

Oczywiście audiofile mogą obawiać się, że DSP wymaga konwersji sygnałów analogowych na cyfrowe, ale niezwykle subtelne efekty konwersji sygnału analogowego na cyfrowy iz powrotem są o kilka rzędów wielkości mniej znaczące niż poprawa wydajności, którą oferuje DSP.

Konkluzja: Głośniki działają lepiej z DSP.

Sugestia tego, co potrafi DSP, była widoczna na wystawie AES, gdzie stoisko Barefoot Audio przyciągnęło jedne z największych tłumów. Firma nie tylko używa DSP do dostrojenia swoich monitorów rejestrujących (pokazanych powyżej) do niemal perfekcji – i do uzyskania znacznie większej mocy basu, niż sugerowałyby jej małe obudowy – ale także używa DSP do stworzenia emulacji MEME (Multi-Emphasis Monitor Emulation) technologia. Po przekręceniu przełącznika MEME pozwala monitorom Barefoot naśladować dźwięk legendarnego (i już nie produkowanego) monitora Yamaha NS-10M, klasycznych monitorów rejestrujących Auratone w kształcie sześcianu oraz typowego systemu hi-fi dla konsumentów.

Audiofile mogą nie chcieć przełącznika na swoich głośnikach, aby emulować różne dźwięki, ale mogą chcieć takiego, który dostraja głośnik do różnych środowisk akustycznych… lub zapewnia delikatną, nieinwazyjną kontrolę balansu tonalnego. Pokaz AES udowodnił, że DSP staje się coraz potężniejszy, ale łatwiejszy w użyciu. To będzie ekscytujące usłyszeć, co projektanci produktów audio osiągnęli dzięki temu w 2016 roku.