Como o DSP pode levar o áudio a novos patamares em 2016

Lendo o último romance de Michel Houellebecq, Submission, fiquei impressionado com uma das declarações que ele fez e como isso se refere ao futuro do áudio. O protagonista fictício do livro, falando sobre um autor que ele estudou, afirma: "Sua obra-prima era um beco sem saída, mas isso não é verdade para qualquer obra-prima?"

O áudio de alta qualidade é uma obra-prima. A engenharia de áudio tradicional foi aperfeiçoada, pelo menos no sentido de que foi levada ao máximo. Claro, novos amplificadores e DACs podem soar um pouco melhor do que os que temos agora. A resolução de arquivos digitais pode ser aumentada para níveis ainda mais altos. Melhorias na produção em massa aumentarão um pouco a qualidade do alto-falante. Ainda assim, a engenharia analógica tradicional e a engenharia de áudio digital básica estão praticamente em um beco sem saída. Nenhuma melhoria no design do amplificador, DAC ou alto-falante passivo provavelmente resultará em uma melhoria significativa na qualidade do som.

A boa notícia é que veremos melhorias significativas na reprodução de áudio em 2016 e nos próximos anos. Enquanto eu andava pela feira e assistia a apresentações no Audio Engineering Show em Nova York em outubro, ficou óbvio para mim que o processamento de sinal digital, ou DSP, apresenta inúmeras possibilidades para um som melhor em qualquer sistema… e para um som melhor também de produtos menores e mais baratos.

O DSP está embutido em muitos chips amplificadores Classe D agora e também está disponível em módulos fáceis de programar, como os da Danville Signal Processing. À medida que empresas de áudio de ponta como Bowers & Wilkins, Dynaudio, MartinLogan e outras começaram a construir produtos ativos – ou seja, alto-falantes sem fio, barras de som e subwoofers – elas têm usado cada vez mais o DSP. Muitos audiófilos, talvez marcados por memórias de modos DSP de som terrível em receptores AV baratos, reagem negativamente a qualquer menção ao DSP. Minha suspeita, no entanto, é que o DSP encontrará o caminho desses produtos de baixo custo para produtos mais sofisticados e sofisticados, porque os benefícios do DSP são poderosos demais para serem ignorados.

Muitas vezes pensamos em fabricantes de ponta gastando o tempo necessário para ajustar seus produtos, mas a realidade é que o tempo de desenvolvimento é sempre um recurso limitado para qualquer empresa e nenhum produto é perfeito. Há sempre um momento em que os engenheiros têm que dizer: "Isso é bom o suficiente." O DSP permite que os engenheiros, dentro do tempo de desenvolvimento que têm, experimentem muitas outras possibilidades no ajuste do produto.

No design de áudio analógico tradicional, um engenheiro ajusta um produto alterando fisicamente uma ou mais partes, como um resistor ou capacitor. Com o DSP, o engenheiro ajusta o desempenho usando uma interface de controle executada em um computador. Incluí uma captura de tela (abaixo) da interface de equalização paramétrica de um DSP QF3DFX da Quickfilter Technologies para dar uma ideia. Para qualquer filtro, o engenheiro especifica a frequência central, o Q (largura de banda), a quantidade de aumento ou corte e o tipo de filtro (passa-alta, passa-banda, passa-baixa, etc.). Qualquer mudança leva apenas alguns segundos. O engenheiro tem tempo para experimentar mais e ajustar um produto para um nível de desempenho mais alto do que poderia ser alcançado no domínio analógico.

O DSP também permite um nível de precisão que os circuitos analógicos não podem alcançar de forma acessível e prática. Usando DSP, um engenheiro pode ajustar filtros de crossover de alto-falante para frações de um decibel; com circuitos analógicos, os crossovers são normalmente projetados em incrementos de 6 dB, então o engenheiro está limitado a, digamos, um roll-off de alta frequência de -12dB em um woofer onde um roll-off de -14,5 dB é o que é realmente melhor.

As frequências de filtro podem ser especificadas em frações de hertz com DSP. Com o analógico, essa precisão é praticamente impossível porque os capacitores e indutores usados ​​em circuitos analógicos são normalmente fabricados com tolerâncias de 5 ou 10 por cento. Em, por exemplo, um filtro passa-alta para um driver de médio porte em um alto-falante, mesmo uma tolerância de cinco por cento em um capacitor resultaria em uma faixa de erro de aproximadamente -25 a +30 Hz.

Observe que a interface QF3DFX oferece 10 bandas de filtro por canal. Isso permite que o engenheiro ajuste o driver do alto-falante menor e as ressonâncias do gabinete e as falhas de resposta sem aumentar o custo das peças ou a complexidade do circuito. Fazer isso com filtros analógicos levaria mais tempo, aumentaria consideravelmente o custo das peças e possivelmente afetaria a qualidade do som.

Isso é apenas arranhar a superfície do potencial do DSP porque eu nem estou entrando nos outros recursos do QF3DFX. E grandes chips DSP de empresas como Analog Devices e Texas Instruments podem fazer muito mais do que o QF3DFX de custo relativamente baixo.

É claro que os audiófilos podem estar preocupados com o fato de o DSP exigir que os sinais analógicos sejam convertidos em digitais, mas os efeitos extremamente sutis de converter um sinal analógico em digital e vice-versa são várias ordens de magnitude menos significativos do que as melhorias no desempenho que o DSP oferece.

Conclusão: os alto-falantes funcionam melhor com DSP.

Uma dica do que o DSP pode fazer foi visível no show da AES, onde o estande da Barefoot Audio atraiu algumas das maiores multidões. A empresa não apenas usa o DSP para ajustar seus monitores de gravação (mostrado acima) até quase a perfeição – e para obter muito mais saída de graves do que seus pequenos gabinetes sugeririam – mas também usa o DSP para criar seu MEME (Multi-Emphasis Monitor Emulation) tecnologia. Com o toque de um botão, o MEME permite que os monitores Barefoot imitem o som do lendário monitor NS-10M da Yamaha (e não mais fabricado), os monitores de gravação em forma de cubo Auratone clássicos e um sistema de alta fidelidade típico do consumidor.

Os audiófilos podem não querer um interruptor em seus alto-falantes para emular sons diferentes, mas eles podem querer um que ajuste o alto-falante para diferentes ambientes acústicos … ou forneça algum controle de equilíbrio tonal suave e não invasivo. O show AES provou que o DSP está se tornando mais poderoso e ainda mais fácil de usar. Será emocionante ouvir o que os designers de produtos de áudio realizarão com ele em 2016.