S/PDIF-Interface als HDL

Wenn nur den Umsetzter gebraucht hättest, gibts auch fix fertig von
Crystal (CirrusLogic).

>Ein Bespiel sind Choraufnahmen, wo man Stützmikrofone passend verzögert,
>um sie Laufzeit-gestteuert auf der Stereobasis zu schieben. Das mache
>ich im Moment bei der Aufnahme mit einer DSP-Soundkarte. Ferner müssen
>einige EQs und Kompressoren / Limiter laufen. All das lässt sich in
>einem Spartan machen, der gerade 24% gefüllt wird. Bei voll gepipelinter
>Funktion habe ich derzeit etwa 640 clocks Latenz. Die Zahl der Kanäle
>spielt dabei schon gar keine Rolle mehr :-)

wie machst du das ?! bzw welchen spartan hast du ?
also delay bekommt man ja recht einfach hin. aber eq/comp/limiter ... 
mehrkanalig im spartan ?
der code würd mich mal interessieren da ich ja auch mit meinem 
audio-projekt in eine ähnliche richtung gehe (nur das es da 
frei-programmierbar ist, also modular).

Ursprünglich ist es ein System aus Spartan 2 FPGAs, habe aber auch 
Prototypen mit S3E gebastelt. Es war sogar auch mal gedacht, das zu 
verkaufen, wurde aber vorerst eingestellt. Das System kann in mehrerlei 
Arten genutzt werden, die einzelnen Module kompiliere ich passend rein. 
Ich benutze es, ummehrkanalig zu mastern und einiges an Klangbearbeitug 
zu machen.

Zum Thema Synchronisation: Ich benutze derzeit vorwiegend ein EVAL 
board, um diese Samplinganpassung zu machen. Eigentlich geht es darum, 
alles auf die gleiche Clockflanke des Audiotaktes zu bringen, gfs zu 
resampeln wo nötig. Wichtig wird das bei autarken Quellen, z.B. 
Digitalmikrofonen ohne Synchfunktion.

Zum Thema Delay: Bei akustischen Aufnahmen werden neben einem 
Hauptmikrofon auch Zusatzmikrofone eingesetzt, deren Laufzeitvorteil 
(sie stehen näher an der Quelle) relevant ist. Diesen Vorteil und die 
Laufzeit untereinander passe ich mit Delays an. Ich bearbeite auch die 
Echoreflexionen so, dass für das Ohr authentische Echos entstehen, die 
helfen, einen realistischeren Eindruck zu bekommen. Das geht sowohl auf 
der DSP-Karte als auch im FPGA voll parallel. Die DSP-Karte ist aber 
eingeschränkt user-progrmmierbar, daher bin ich von den DSPs weg.

Welche Delays und EQs ich einsetze ist natürlich Toningenieurgeheimnis, 
aber das Grundprinzip des Verschiebens der Quellen auf der Stereobasis 
lässt sich nachlesen: Sieh mal das Thema "Hörkurven" im Tontechnikbuch 
von M. Dickreiter oder bei www.sengpielaudio.com Als Grobansatz kann man 
rechnen, dass eine einzelne Quelle voll im linken Lautpsrecher steht, 
wenn das Signal auf dem rechten zwar gleichlaut, aber 1-2ms später 
kommt.

Ich habe mein System nun soweit, dass ich theroetisch auf die ns genau 
schieben kann :-)

>Wieso muss man was bei Audio auf die ns genau schieben?
>Die samples liegen doch im Bereich von us.
Aber die digitalen Takte liegen im MHz-Bereich.

Die ganzen Platinen hängen wie in einer pipeline digital aneinander und 
sind auf Datenebene verknüpft. Allerdings gehe ich nicht auf seriell 
SPDIF zurück, sondern bleibe parallel bei 96kHz x (2 x 24 Bit + 
Steuerleitungen). Das heisst z.B. dass Effekte aus einem Nachbar-FGPA 
nicht in Echtzeit, also im selben Sample, wieder eingeschleift werden 
können. Ich kompensiere das mit Verzögerungen im finalen Mischer

Ich habe auch höhere Raten probiert, aber es bringt faktisch keinen 
echten Erfolg für dies APP. Man bekommt nur irgendwann Schwierigkeiten 
mit der Signalintegrität, weil der Eigenbau da naturgemäß etwas 
limitiert ist :-)

Für Daten, die in einem Netz hin und her geschaufelt werden solle, 
müsste man sich aber was anderes überlegen. Am Besten eine Art 
LVDS-Interface zwischen den FPGAs.

Thomas Riesche schrieb:
> Andere Frage: Wozu benötigt man überhaupt ein Delay? Eine
> Lautstärkeänderung reicht doch, eigentlich.

Nein, reicht nicht. Da ist zum Beispiel das "Gesetz der ersten Welle": 
Das menschliche Gehör (oder vielmehr das Processing im nachgeschalteten 
Gehirn) nimmt die erste Welle als Quelle wahr, selbst wenn danach 
Reflexionen kommen, welche wesentlich lauter sind.

Die reine Lautstärkeänderung zur Positionierung ist ein "künstlicher" 
Fall, wo die beiden (identischen, aber unterschiedlich lauten) Quellen 
gleichzeitig auf den Menschen treffen.

Thomas Riesche schrieb:
> Hast Du den Core aufgebaut?
Ich habe mir was Eigenes gemacht. Ich verarbeite gleich mehrere Kanäle 
und kann auch höhere Bandbreiten, als im original Protokoll vorgesehen, 
weil ich damit die Latenz zwischen zwei boards reduzieren kann, wenn ich 
beide Seiten im Griff habe.

Du kannst ruhig den opencores nehmen, der ist gut getestet. Das 
Nachbauen ist aber auch nicht schwer, da nur serielles Protokoll.

Thomas Riesche schrieb:
> Das Ohr hört den Schall aus der einen Ecke logischerweise lauter und
> früher. Das müsste sich eigentlich genau berechnen lassen- jedenfalls,
> für eine bekannte Person.
Das kann man, ja und ich habe damit auch rumprobiert. Man kann 
theoretisch jedes trockene Signal virtuell irgendwo in einem 3D-Raum 
platzieren und alle Reflektionen nachahmen, die das Ohr abbekommt - 
stösst dann aber auf ein praktisches Problem: Wie bringt man das Signal 
in die menschlichen Ohren?

Das normale Stereoverfahren über zwei Lautsprecher führt dazu, dass 
beide Ohren beide Lautsprecher hören, wodurch eine Überlagerung und 
Abschwächung entsteht. Zudem kommen oft noch Wände hinzu, die im 
Wohnzimmer die Akustik verändern. Nimmt man aber Kopfhörer und gibt die 
Signale isoliert von einander auf das Gehör, fehlen die mechanischen 
Ohrreflexionen und die Schallanteile, die durch die Schädeldecke 
eindringen. Man bekommt auch dann nicht den realen Eindruck, einer 
echten im Raum platzierten Schallquelle. Das Stereosystem hat hier eben 
gewisse Grenzen und diese Randbedingungen müssen beachtet werden.

Die sich hieraus ergebenden Abbildungen sind abhängig von den sognannten 
Hörkurven und diese sind für den Durchschnittsmenschen sogar schon 
bekannt. So braucht es für eine reine Lautstärkestereofonie je nach 
Frequenz rund 18dB-20dB Unterschied für eine totale Auslenkung in +/-45 
Grad, während man ca. 1ms (Höhen)-2ms(Bässe) Verzögerung benötigt, um 
denselben Effekt nur mit Phasenverschiebung zu erzielen. In der Praxis 
hat man meistens beides, bzw eine Mischung aus verschiedenen Verfahren. 
Für 4CH-Stereo oder 5/7-Kanal Surround gelten wieder andere Gesetze, 
weil die Lautsprecher wieder anders stehen.

Die Tontechnik ist an diesem Punkt alles andere als trivial, z.b. ist es 
so, dass man signaltechnisch ein reines Lautstärkesterosignal, wie aus 
dem Mischpult (panning) oder dem XY-Verfahren, sehr gut nachträglich in 
der Breite ändern kann, wenn (weil!) es mit einer MS-Stereomatrix 
bearbeitet wird. Für Phasenverschiebungsstereo, wie ich es gerne nenne, 
wie man es aus AB-Aufnahmen oder einem Mischpult-Delay erhält, versagt 
eine MS-Matrix völlig.

Ich habe für meine Chor-Aufnahmen inzwischen ein Mikrofonsystem 
entwickelt, das mit zwei speziellen Mikrofonpaaren in variantem Abstand 
beide Verfahren nutzt, wobei sich die Nachteile jeweils gegenseitig 
etwas wegheben und dies sogar für einen sehr weiten Frequenzbereich und 
auch in der off axis Region. Sie klingen über Lautsprecher und Kopfhörer 
gleichermassen voluminös. Die gefundenen Abstände der Mikros, deren 
Richtung und deren signaltechnische Bearbeitung und Überlagerung sind 
aber Ergebnis von Probeaufnahmen und stehen in keinster Weise mit den 
rein rechnerischen Phasenverschiebungen im Zusammenhang, wie man sie für 
eine durchschnittliche Kopfbreite erwarten könnte, oder wie sie sich 
mathematisch aus der Abschattung des Kopfes für hohe Frequenzen ergeben. 
Dies hat mit dem sogenannten Trading zu tun, wenn (negative) 
Lautstärkeelongation auf positive Phasenelongatino treffen, was nicht 
linear ist und sehr viel mit der Aufnahmecharakteristik der Mikros zu 
tun hat. Die Ganze Geschichte ist eine recht komplexe Kompromissbildung.

Was man tun kann, ist, mit den Raumreflexionen, Verzögerungen und 
Lautstärkeveränderungen die Situation durchzurechnen, die sich für eine 
definierte Schallquelle an verschiedenen Positionen im Raum ergibt und 
dann dort virtuelle Mikrofone mitsamt ihrer Charakteristik zu nutzen, 
wie man sie bei den verschiedenen Stereofonieverfahren einsetzen würde 
(AB, Surround, ORTF, XY etc). Damit lassen sich künstliche Instrumente 
in Mixes einfügen. Nach einer gehörmässigen Optimierung sind die 
Parameter aber letztlich auch wieder etwas anders, als man es 
mathematisch ansetzen würde.

So richtig hilft beim komplexen Stereoeindruck nur, manuell zu pegeln 
und zu verschieben und die Wirkung akustisch zu überprüfen.