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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Suche Signalprozessor für 5.1-Vollverstärker


Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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Ich bastle gerade einen 5.1-Vollverstärker und Suche dafür etwas, das 
folgendes kann:

* konfigurierbare Frequenzweiche (für analoge Stereofütterung), 
Equalizer (ist ja eigentlich das gleiche, oder?)

* Vorverstärker (ist ja eigentlich nur die Multiplikation aller Werte 
mit dem gleichen Faktor)

* Laufzeitkorrektur (für durch den Raum erzwungene Aufstellungsfehler 
der Lautsprecher, auch eher leicht durch zeitversetztes Lesen im Buffer 
realisierbar)

Meiner Meinung nach ist Frequenzweiche/Equalizer das einzige davon, was 
wirklich rechenaufwändig ist, der Rest ist nicht so schlimm wenn der 
Prozessor eine FPU hat.

Nun brauche ich sowieso zur Steuerung des ganzen Projektes einen 
Mikrocontroller...

Wäre ein ARM7, Cortex M3,... schnell genug dieses ganze Zeug da zu 
rechnen?
Audio hat ja immerhin nur 20KHz Maximalfrequenz...

Und könnte dieser Prozessor auch nocht SPDIF dekodieren?
Oder wie realisiert man am besten einen digitalen Audioeingang?

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Für so ein ähnliches Projekt habe ich einen Blackfin BF537 verwendet. 
Sicher gehen da auch andere Kaliber. Meine SPDIF-Anbindung habe ich als 
Anregung in den Anhang gelegt.

Autor: Olaf (Gast)
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> Und könnte dieser Prozessor auch nocht SPDIF dekodieren?
> Oder wie realisiert man am besten einen digitalen Audioeingang?

Nimm einen SH7262. Der hat SPDIF Eingang und Ausgang gleich eingebaut. 
Ausserdem hat er einen Sampleratenwandler eingebaut und er hat genug 
Speicher eingebaut so das man extern nichts anhaengen muss und mit einer 
doppelseitigen Platine auskommt. Also kein multilayer, BGA oder 
aehnliches.

Ich kann jetzt aber nicht abschaetzen wieviel Rechenaufwand fuer 5.1 
noetig ist. Aber ich habe MP3-Decodierung in Software drauf laufen ohne 
Fliesskomma und DSP-Befehle zu nutzen weil ich die libmad nutzen wollte.
Wenn ich das aber richtig verstehe dann besteht bei 5.1 die Hauptaufgabe 
darin die Daten von Eingang nach Ausgang zu kopieren. Das kann eine 
seiner vielen DMAs im Hintergrund. Der Prozessor hat sogar ein Stueck 
echten Dualportram eingebaut, da kostet der Zugriff noch nicht mal Zeit.

Ich hab auch schon im Internet irgendwo einen Japaner gesehen der hat da 
nicht nur einen Stereo-Codec angeschlossen, sondern so einen Codec wie 
er auf Mainboards/Soundkarten genutzt wird. Also dann analoge 
Ein/Ausgaenge bis zum abwinken.

Olaf

Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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Das hört sich gut an Olaf, den werde ich mir sicher ansehen.
Die meisten dieser Teile haben nämlich derartig viele Pins, da kann man 
ja gleich einen Cortex A8 oder sowas einbauen, hat den gleichen 
Schaltungsaufwand und kann noch viel mehr.

Eingänge brauch ich dabei Analog und SPDIF - umso besser wenn er das 
schon kann.
Ausgang brauche ich irgendwie Analog für die Endstufen, wobei natürlich 
auch nachgeschaltete DAs kein Problem sind.

Der größte Rechenaufwand ist sicherlich der FIR für 6 Kanäle...

Ach ja, ich habe mal irgendwo gelesen dass die frei erhältlichen 
SPDIF-Teile nur 2.0 können weil es mit 5.1 irgendwelche Lizenzprobleme 
gäbe - stimmt das?

Autor: Rene B. (themason) Benutzerseite
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Der TAS3103 (sofern der noch erhältlich ist) wär vllt auch geeignet. Ist 
zwar vorprogrammiert, aber bietet 3 Kanäle (also 2xTAS3103 für 5.1), hat 
pro Kanal 16 Filter (Biquads), Delay (irgendwas um die 16ms pro Kanal), 
Dynamikeinheit (falls benötigt), Eingangs/Ausgangsmischer, und noch ein 
paar andere Schmankerl.
Allerdings arbeitet der nur mit I2S (also um Analog/Digital-Ein/Ausgang 
und evtl Sampleratenkonverter muß man sich selbst kümmern).

Ist zwar eine "begrenzte" 2-Chip-Lösung (bzw 3-Chip, man braucht ja noch 
den Controller), aber für einen Verstärker sicherlich eine einfache, 
schnelle, aber dennoch einigermaßen flexible Lösung.

Obwohl ein echter DSP schon ein "paar" mehr Möglichkeiten bietet :-)

Autor: Olaf (Gast)
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> Die meisten dieser Teile haben nämlich derartig viele Pins, da kann man
> ja gleich einen Cortex A8 oder sowas einbauen, hat den gleichen
> Schaltungsaufwand und kann noch viel mehr.

Ein SH7262 hat auch eine ganze Menge Pins, aber eben noch an der Seite 
und weil man 1Mbyte internes Ram hat wird man normalerweise auf fette 
parallele Datenbusse verzichten koennen. Wie schon gesagt ich habe das 
Teil derzeit als Mp3 Player auf einer selbst geaetzten und geloeteten 
Platine laufen. Es ist also beherschbar.

> Eingänge brauch ich dabei Analog und SPDIF - umso besser wenn er das
> schon kann.

Analoge Ein/Ausgaenge hat er nicht. Also jedenfalls nicht fuer Audio. 
Das waer auch ziemlich ungewohnlich. Normalerweise schliesst man da 
einen Codec an. Schon alleine deshalb weil man ein bisschen Trennung des 
Digitalen von seinem Analogen haben moechte. .-)
Ich habe dafuer einen PCM3060 verwendet.

Hier hat jemand einen AC97 Codec angeschlossen. Aber frag mich bloss 
keiner wieso da noch ein AVR zwischengeklemmt ist. Der muss wohl als 
Zaehler arbeiten. Ich weiss noch nicht ob ich das peinlich oder genial 
finden soll. :)

http://d.hatena.ne.jp/pcm1723/searchdiary?word=%2A...

> Der größte Rechenaufwand ist sicherlich der FIR für 6 Kanäle...

Wenn der Prozessor MP3s von SD-Karte lesen kann und in Software 
dekodieren, dann sollte er das wohl schaffen. Zumal er ja auch einen MAC 
Befehl hat der sich fuer Filter anbietet.

> Ach ja, ich habe mal irgendwo gelesen dass die frei erhältlichen
> SPDIF-Teile nur 2.0 können weil es mit 5.1 irgendwelche Lizenzprobleme
> gäbe - stimmt das?

Dazu kann ich nichts sagen. Ich habe mich nie fuer mehr als 2.0 
interessiert weil Boxen die ihren Namen verdienen nur wenig Platz im 
Wohnzimmer lassen wenn man da mehr als zwei von hat. :-)

Aber gibt es keine AC97 Codecs die so ein SPDIF Interface auch eingebaut 
haben? Ich meine Soundkarten muessen das ja auch irgendwie machen.

Olaf

Autor: Olaf (Gast)
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> Allerdings arbeitet der nur mit I2S (also um Analog/Digital-Ein/Ausgang
> und evtl Sampleratenkonverter muß man sich selbst kümmern).

Gibt es ueberhaubt irgendwelchen ernstzunehmenden Audiokram wo das 
anders ist? Ich denke das auf der einen Seite die immer geringer 
werdende Betriebsspannung um die Verlustleistung zu begrenzen, und auf 
der anderen Seite der Wunsch nach viel Dynamik in digitaler Umgebung und 
damit eher hoher Spannung im Audioteil dem ganzen Grenzen setzt.
Und ein 16 oder gar 24Bit Wandler in einem Gehaeuse mit einem Prozessor?

> Obwohl ein echter DSP schon ein "paar" mehr Möglichkeiten bietet :-)

Ich wuerde sagen man muss sich entscheiden ob man eine schnelle einfache 
Loesung haben will, oder was flexibles zum rumspielen moechte.

Olaf

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Nikola Tesla schrieb:
> Ach ja, ich habe mal irgendwo gelesen dass die frei erhältlichen
> SPDIF-Teile nur 2.0 können weil es mit 5.1 irgendwelche Lizenzprobleme
> gäbe - stimmt das?

Du redest hier sicherlich von AC-3? Das ist dem SPDIF relativ wurscht. 
Du musst das allerdings in Software decodieren wenn du direkt mit SPDIF 
in den Prozessor gehst.

Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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T. H. schrieb:
> Du redest hier sicherlich von AC-3? Das ist dem SPDIF relativ wurscht.
> Du musst das allerdings in Software decodieren wenn du direkt mit SPDIF
> in den Prozessor gehst.

Das ist keine Vorraussetzung, was ist denn der beste Weg sowas 
umzusetzen?

Auf meiner Suche habe ich bisher eben nur Stereo-Decoder für SPDIF 
gesehen, und ich habe irgendwo die Begründung gefunden, dass Dolby 
Suround eben patentrechtlich geschützt sei und es deshalb keine 
5.1/7.1-Decoder gäbe.

Auch hätte ich sonst noch interesse an einer Möglichkeit, SPDIF zu 
dekodieren.
Der DSP ist kein fixer Teil des Projekts, ein SPDIF-Eingang wäre aber 
eine tolle Sache.

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Nikola Tesla schrieb:
> Das ist keine Vorraussetzung, was ist denn der beste Weg sowas
> umzusetzen?
>
> Auf meiner Suche habe ich bisher eben nur Stereo-Decoder für SPDIF
> gesehen, und ich habe irgendwo die Begründung gefunden, dass Dolby
> Suround eben patentrechtlich geschützt sei und es deshalb keine
> 5.1/7.1-Decoder gäbe.

Um ehrlich zu sein habe ich noch nie nach sowas in Hardware ausschau 
gehalten, kann mir aber vorstellen, dass es nur Bausteine gibt auf die 
es einen netten Lizenzaufschlag gibt bzw. die man nur bekommt wenn man 
"zum engeren Kreis" gehört.

Hier steht was ähnliches:

  http://www.diyaudio.com/forums/digital-source/9263...

Nikola Tesla schrieb:
> Auch hätte ich sonst noch interesse an einer Möglichkeit, SPDIF zu
> dekodieren.
> Der DSP ist kein fixer Teil des Projekts, ein SPDIF-Eingang wäre aber
> eine tolle Sache.

Wie bereits gesagt, du kannst es in SW machen. AC-3 ist ja offen.

  http://www.atsc.org/standards/a_52b.pdf

Möglicherweise gibt es schon veröffentlichte Implementierungen für 
DSP's, für FPGA's hatte ich sowas afair schon gesehen (meine 
Implementierung für den Blackfin ist leider nicht fertig). Bei DTS sehe 
ich allerdings schwarz.

Umreiße doch mal was du eigentlich vor hast. Möglicherweise wäre es 
günstiger analog bis an den DSP ran zu gehen.

Autor: ich (Gast)
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Mit welchen Bauteilen hast du den Verstärkerteil realisiert?

Hab was ähnliches vor, nur das ich eine Usb Soundkarte nutze also direkt 
Signale von den Klinkenbuchsen bekomme

Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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Gerade bei Farnell gefunden:
http://de.farnell.com/stmicroelectronics/sta310/de...

Laut Datenblatt kann der:
Eingänge: SPDIF, I2S
Ausgänge: PCM, SPDIF

Codecs: AC3, Dolby 5.1, mp3,...

ich schrieb:
> Mit welchen Bauteilen hast du den Verstärkerteil realisiert?
>
> Hab was ähnliches vor, nur das ich eine Usb Soundkarte nutze also direkt
> Signale von den Klinkenbuchsen bekomme

5xTDA7293

2 Basskanäle, ich weiß noch nicht wie ich die umsetze.
Vermutlich als Klasse D mit Ti tas5630

Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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Nach dem überfliegen des Datenblattes denke ich, dass dieses Ding 
wirklich ein brauchbarer SPDIF-Decoder ist, der ohne externes RAM und 
ohne Firmware auskommt.

Allerdings sollte man sich auch fragen ob SPDIF heute noch Sinn macht, 
denn diese Schnittstelle schafft gerade einmal 1,5Mbaud, für PCM mit 
mehr als 2 Kanälen also zu langsam.

Analog hatte mit Geschwindigkeit nie probleme, erfordert aber viele 
hochwertige Kabel und sehr gute DA-Wandler.

Mit HDMI steht der brauchbare Nachfolger von SPDIF am Start, erste 
Verstärker mit HDMI-Eingang sind ja auch schon auf dem Markt.
Die Suche nach einem Decoder für AC3-HD und Dolby Digital Plus mit 
HDMI-Eingang wird aber sehr schwierig werden, ausserdem befürchte ich 
dass HDCP auch das Audiosignal verschlüsselt...

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Nikola Tesla schrieb:
> Gerade bei Farnell gefunden:
> http://de.farnell.com/stmicroelectronics/sta310/de...
>
> Laut Datenblatt kann der:
> Eingänge: SPDIF, I2S
> Ausgänge: PCM, SPDIF
>
> Codecs: AC3, Dolby 5.1, mp3,...

Nettes Teil.

Nikola Tesla schrieb:
> Allerdings sollte man sich auch fragen ob SPDIF heute noch Sinn macht,
> denn diese Schnittstelle schafft gerade einmal 1,5Mbaud, für PCM mit
> mehr als 2 Kanälen also zu langsam.

Unkomprimiert ja. Du musst dir klar machen was du willst und welche 
Quellen du anschließen möchtest: 6 Kanäle unkomprimiert, z.B. wie bei 
BluRay (DD-TrueHD, DTS-HD) oder 6 Kanäle komprimiert, z.B. wie bei DVD 
(AC-3, DTS)? Fürs erstere reicht SPDIF nicht mehr aus, hier brauchst du 
HDMI, fürs zweite reicht SPDIF.

Es gehört zum Standard, dass die neuen, unkomprimierten Tonformate 
(DD-TrueHD, ..) immer auch im 'alten' Format (AC-3, ..) vorliegen müssen 
[1] bzw. inhärent sind [2]. (Das ist für den Fall, dass man keinen 
HDMI-Eingang an seinem Decoder hat.) Dieser 'Core' ist dann qualitativ 
schlechter (weil komprimiert), aber die Codierung erfolgt i.d.R. mit der 
maximalen Datenrate die der jeweilige Codec zulässt (AC-3: 640kbit/s, 
DTS: 1.509,75 kbit/s) und liegt somit fast immer über DVD-Niveau. 
Wermutstropfen: der STA310 kann leider kein DTS.

Deine Verbindung in den DSP ist PCM.

Ich fände die Lösung mit dem STA310 ziemlich elegant. Ich würde es 
versuchen so zu konzipieren, dass man zu einem späteren Zeitpunkt die 
Möglichkeit hätte, das SPDIF-Frontend gegen ein HDMI-Frontend zu 
tauschen - falls es in Zukunft mal ähnliche Decoder wie den STA310 für 
HDMI geben sollte (oder gibts sowas sogar schon?).

[1]http://en.wikipedia.org/wiki/Dolby_TrueHD
[2]http://www.dts.com/DownloadDocument.aspx?q=a7beda1...

Autor: Nikola Tesla (nikolatesla)
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Welche Folgen hat es, dass der STA310 nur AC3 und kein DTS kann?
Bedeuted dass, bei einigen DVDs nichts zu hören weil sie eine 
DTS-Tonspur haben?

Und wie ist die Qualität?
Es sind beide Formate (AC3 und DTS) verlustbehaftet, aber DTS hat mehr 
als die doppelte Bandbreite (und SPDIF schafft die ja auch gerade noch 
mit 1,5Mbaud)

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Nikola Tesla schrieb:
> Welche Folgen hat es, dass der STA310 nur AC3 und kein DTS kann?
> Bedeuted dass, bei einigen DVDs nichts zu hören weil sie eine
> DTS-Tonspur haben?

Nein, bei DVD ist AC-3 immer drauf, DTS ist da nur optional. Bei BluRay 
ist die Lage anders.

Nikola Tesla schrieb:
> Und wie ist die Qualität?
> Es sind beide Formate (AC3 und DTS) verlustbehaftet, aber DTS hat mehr
> als die doppelte Bandbreite (und SPDIF schafft die ja auch gerade noch
> mit 1,5Mbaud)

Kurzum: Auf DVD klingt DTS einfach besser.

Bei BluRay ist es meistens Lossless (DTS-MA oder DD-TrueHD) und i.d.R. 
ist nur ein Format pro Scheibe vertreten, was einen Direktvergleich 
unmöglich macht.

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