Цифровой звуковой процессор AFSP-026

Конструкция и основные принципы работы

Цифровой звуковой процессор AFSP-026 предназначен для обработки и маршрутизации аудиосигналов, чаще всего подобные устройства работают в небольших системах профессионального звукоусиления, включающих параллельную работу акустических систем и сабвуферов. В устройстве реализованы такие функции обработки звукового сигнала, как графический эквалайзер, подавитель обратной связи, субгармонический синтезатор, кроссовер, параметрический эквалайзер, компрессор лимитер и линия задержки.

Стабильную работу многочисленных функций процессора обеспечивает высокопроизводительный DSP 56367AG150 от NXP Semiconductors с частотой шины 150 МГц, аналого-цифровой преобразователь AK-5385BVS и цифро-аналоговый преобразователь AK-4356VQ от AKM-electronics с разрядностью шины 24 бита 96 кГц. Такое сочетание элементов обеспечивает стабильность функционирования во всех режимах, при этом сохраняя низкий уровень энергопотребления устройства.

Рис. 1. DSP 56367AG150 на плате звукового процессора AFSP-026

Профессиональное и коммерческое назначение аудиопроцессоров обуславливает повышенные требования к качеству устанавливаемых компонентов, их монтажу, и финальной сборки устройств: для исключения нештатных режимов работы, проводится последовательное тестирование всех возможных сценариев работы.

Специально для построения широкополосных систем в аудиопроцессоре присутствуют три пары выходов, для удобства они обозначены на корпусе и в интерфейсе пользователя как H (High), M (Middle) и L (Low). Каждая пара имеет кроссовер, позволяющий качественно выделять составляющие низких, средних и высоких частот. Несмотря на то, что каналы имеют название с привязкой к частотам, фильтры кроссовера позволяют на любой паре выходов вырезать частоты как верхнего, так и нижнего диапазона.

Применение кроссоверов наиболее оправдано для построения систем, содержащих сабвуферы и линейные массивы, в которых каждый акустический излучатель отвечает за конкретный участок частотного диапазона. Обрезка части спектра позволяет подавать на акустические системы только ту часть сигнала, которая находится в рабочей зоне излучателей, что значительно увеличивает эффективность использования и минимизирует опасность перегрева динамической головки. Разделение сигнала на частотные полосы осуществляется фильтрами следующих типов: Линквица-Райли, Бесселя или Баттерворта, главным отличием которых является разная крутизна обрезки частот Главным преимуществом цифровых кроссоверов перед аналоговыми устройствами подобного назначения, а также фильтрами, встроенными в активные акустические системы или сабвуферы, является возможность изменения частоты раздела с полным вырезанием лишних частот, что даёт возможность точно подобрать рабочий диапазон для каждого звукового излучателя, а также избежать искажения выходной амплитудно-частотной характеристики звука.

Для детальной настройки частотной характеристики сигнала, на входном канале предусмотрен 28-полосный графический эквалайзер, а на каждой паре выходных каналов присутствует параметрический эквалайзер: трехполосный — для низких частот (Low), двухполосные — для средних и высоких частот (Mid, High). Диапазон усиления сигнала с помощью эквалайзера составляет ±20 дБ. Для удобства настройки предусмотрены несколько типов фильтров параметрического эквалайзера: полосный, с изменяемой добротностью, шельфовый для низких частот и шельфовый для высоких частот, также с изменяемой добротностью.

Для повышения отдачи на низких частотах, в процессоре присутствует двойной субгармонический синтезатор, первый – с обозначением частот 24-36 Гц, второй – 36-56 Гц. Логика работы синтезатора субгармоник заключается в дублировании гармоник низшего порядка исходного сигнала с последующим понижением их частоты на одну октаву. На рисунке 2. изображена исходная гармоника (зелёным цветом), которая, проходя через субгармонический синтезатор (рис. 3 и рис. 4), порождает одну субгармонику (она изображена красным цветом) с амплитудой на 6-9 дБ ниже исходного сигнала, и ряд гармоник высшего порядка, каждая из которых на 35 дБ ниже исходной. При задействовании двух субгармонических синтезаторов сразу, амплитуда субгармоники повысится на 3 дБ.

Если взглянуть на рисунок 3, где представлено влияние первого субгармонического синтезатора (синяя часть спектра), и рисунок 4, где изображено влияние второго субгармонического синтезатора, то можно отметить, что разница в спектре весьма незначительная и заключается она лишь в том, что второй синтезатор дает чуть более широкую гармонику низшего порядка и небольшой подъем амплитуды перед каждой гармоникой. На слух же влияние фильтров довольно сильное: первый – создает фоновый, несколько размытый мягкий бас, второй же – придает более четкий низкочастотный толчок ударным и другим динамичным инструментам.

Исходная гармоника

Первый синтезатор

Второй синтезатор

Сложенные синтезаторы

Музыкальный сигнал

Полученные субгармоники

Итоговый

Обратная связь

Вычитание обр. связи

Что же касается влияния на музыкальный сигнал, то по рисунку 7 можно заметить, что синтезатор практически не затрагивает частоты исходного сигнала выше 200 Гц, а гармоники на частоте 160-250 Гц, на слух никак не отражаются на качестве воспроизводимой фонограммы. Следует также отметить, что синтезатор работает в моно режиме и независимо от того, по какому входу был подан сигнал, субгармоники будут поступать как на левый, так и на правый выходные каналы.

Еще одной ключевой функцией процессора AFSP-026 является подавитель обратной связи, оснащенный двенадцатью режекторными фильтрами, способными работать как в динамическом, так и фиксированном режиме. Основная задача модуля заключается в исключении самовозбуждения акустической системы при повторном усилении микрофоном сигнала от динамиков. Обратная связь, как правило, проявляется в виде гармоник, с превышением исходного уровня сигнала на уровень 10 и более дБ. На рисунке 9 изображен спектр микрофонного сигнала с типичной обратной связью, где присутствуют ярко выраженные гармоники в районе 5, 10 и 15 кГц.

Обычно паразитные частоты самовозбуждения лежат на частотах выше 3 кГц, поэтому в результате обработки подавителем обратной связи, их влияние на голосовой сигнал практически незаметно и не вызывает ярко выраженных провалов в спектре (рис.10). Скорость срабатывания подавителя прямо зависит от интенсивности паразитной гармоники: чем выше она выделяется над уровнем основного сигнала, тем быстрее она будет подавлена, а если же интенсивность подавленной гармоники возрастет, то ранее определенный для нее фильтр будет усилен. Такой сценарий наиболее актуален при использовании автоматического режима (Live) работы фильтров, для фиксированного же (Fixed) следует заранее создать условия для получения обратной связи с максимальной амплитудой паразитных гармоник. Говоря простым языком, для получения обратной связи следует поговорить с различной громкостью в активный микрофон, расположенный непосредственно перед громкоговорителями, примерно в том месте, где будет находиться спикер во время выступления. Наиболее удобным вариантом использования подавителя является использование комбинации фиксированных и динамических фильтров одновременно. Данный модуль работает в режиме моно и влияет сразу на оба входных канала, позволяя параллельно обрабатывать сигналы сразу с двух источников.

Все управление процессором осуществляется с передней панели, где расположен информационный дисплей, кнопка-селектор и кнопки для выбора функций. Для каждой функции процессора существует отдельная кнопка, нажатие на которую открывает ее меню. Навигация по меню функции и корректировка ее параметров осуществляется кнопкой-селектором и кнопками “PREV PG” и “NEXT PG”. Кнопка “STORE” используется для сохранения настроек.

• 1 – кнопки горизонтальной прокрутки настроек
• 2 – кнопки выбора и переключения модулей обработки звука:
• EQ – настройки графического и параметрического эквалайзеров
• SUBHARMONIC – настройки субгармонического синтезатора
• X-OVER – настройки кроссовера
• FEEDBACK – настройки подавителя обратной связи
• COMP/LIMITER – настройки лимитера/компрессора
• DELAY – настройки линии задержки
• 3 – кнопка включения питания
• 4 – разъем для подключения RTA-микрофона для быстрой настройки процессора в соответствии с помещением
• 5 – кнопка включения RTA-микрофона
• 6 – ЖК-дисплей
• 7 – вращающийся селектор с кнопкой для навигации и смены настроек в рамках страницы
• 8 – выбор функций:
• PROGRAM – раздел выбора предустановленных настроек
• UTILITY – настройки дисплея
• STORE – раздел сохранения всех текущих настроек процессора
• WIZARD – настройки входов, настройка количества фильтров подавителя обратной связи
• 9 – индикатор уровней входного сигнала
• 10 – индикатор уровней выходного сигнала

• 1 – разъем питания
• 2 – три пары выходных каналов
• 3 – аттенюатор входного канала
• 4 – входные каналы