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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Digitales Audio (SPDIF) in HDMI Audio-Stream


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Autor: Pe M. (anori)
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Hi @all,

ich möchte ein externes digitales Audiosignal, welches als 
SPDIF-Datenstrom (Cinch) vorliegt, in ein vorhandenes HDMI-Signal 
einfügen.

Das HDMI-Signal kommt - inklusive Audiodaten - vom Computer und geht auf 
einen Verstärker. Auf dem Weg dahin soll das externe Audiosignal dem 
HDMI hinzugefügt werden so dass beide Audio-Signale gleichzeitig vom 
Verstärker verarbeitet werden.

Beide Audiosignale liegen in exakt der gleichen Bittiefe und 
Samplingfrequenz vor.

Wie realisiere ich das?

Danke für eventuelle Anregungen...
Anori

Autor: Joe F. (easylife)
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Der "einfachste" Weg wäre wohl aus dem HDMI Signal und dem SPDIF Signal 
jeweils analoges Audio zu machen (dafür gibt es fertige Geräte).
Dann kannst du die Analogsignale recht einfach mischen.
Der Verstärker bekäme dann natürlich ein analoges Signal.

Autor: EiSischa (Gast)
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Frag doch mal bei der Firma Spatz an. Vllt haben die was.

Autor: Joe F. (easylife)
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Oder vllt. gibt es ja auch die Möglichkeit das SPDIF Signal in den 
Computer zu füttern und dort mit dem internen Audiosignal zu mischen 
(per Software). Dann wäre es bereits im Audio-Signal des HDMI Ausganges 
mit enthalten.

Autor: Willi (Gast)
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Pe M. schrieb:
> Wie realisiere ich das?

Nur mit extremem Aufwand und hohen Kosten.

Autor: tfk (Gast)
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Soundkarten mit SPDIF-Eingang gibt es für wenig Geld. Da dürfte der Weg 
über den PC der einfachste und auch günstigste sein.

Autor: Videomann (Gast)
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Joe F. schrieb:
> Der "einfachste" Weg wäre wohl aus dem HDMI Signal und dem SPDIF Signal
> jeweils analoges Audio zu machen (dafür gibt es fertige Geräte).

Ich glaube, er möchte genau das Gegenteil.
Für sowas gibt es Chips.

Autor: Videomann (Gast)
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Hatten wir im Übrigen schon mal:
Beitrag "Wie Ton in HDMI-Verbindung einfügen?"

Autor: Jürgen S. (engineer) Benutzerseite
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Pe M. schrieb:
> Das HDMI-Signal kommt - inklusive Audiodaten - vom Computer und geht auf
> einen Verstärker. Auf dem Weg dahin soll das externe Audiosignal dem
> HDMI hinzugefügt werden so dass beide Audio-Signale gleichzeitig vom
> Verstärker verarbeitet werden.

Moderne Audio-Verstärker haben das drin. Ansonsten gibt es da die 
erwähnten Misch-Boxen. Oder man schaltet einen HDMI2Audio davor, der 
S/PDIF extrahiert.

Interessant wird es, wenn die Audiosignale im Video gemischt werden 
sollen. Dann muss das Audio erst extrahiert, mit dem anderen gemischt 
(addiert!) und dann wieder ins Video eingefügt. Geht in einem FPGA. Dazu 
muss man sich den HDMI Standard und das Datenformat etwas näher ansehen. 
Die Audiodaten besetzen dort im Datenstrom ganz bestimmte Stellen.

Autor: Pe M. (anori)
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Jürgen S. schrieb:

> Moderne Audio-Verstärker haben das drin. Ansonsten gibt es da die
> erwähnten Misch-Boxen. Oder man schaltet einen HDMI2Audio davor, der
> S/PDIF extrahiert.
>

Danke euch erst einmal für die Anregungen. Aber wie auch im o.A. Tread 
lässt sich mein Problem mit den Vorschlägen nicht lösen.

Mein Verstärker ist ein Pioneer VSX-1131, keine 2 Jahre alt. Kann 
jeweils nur einen Audioeingang verarbeiten. Im Netz angebotene HDMI 
Audio-Inserter oder -Embedder verarbeiten auch immer nur ein 
Audiosignal. Entweder das HDMI-eigene oder das externe. Mein letzter 
Versuch war der Embedder/ Deembedder von Lindy. Der sollte nach Angaben 
des Herstellers tatsächlich extern in intern einbetten können. 
Fehlanzeige. Lindy hat nach meinem Test seine Aussage revidiert.

Diverse Soundkarten, externe sowohl als auch interne verarbeiten immer 
nur eine Audioquelle. Ich habe hier noch die DMX6FireUSB rumstehen, die 
wirklich üppig mit Ein- und Ausgängen ausgestattet ist. Gleichzeitig 
verarbeitet wird aber immer nur ein Eingang. Ich nutze sie gelegentlich 
zum wandeln von SPDIF auf Toslink oder anders herum.

Einzige mir bekannte Ausnahme ist das uralte Soundsystem Logitech Z5500. 
Steht bei mir ebenfalls noch im Keller und hat sowohl den Toslink 
Eingang als auch den SPDIF über Cinch gleichzeitig auf den Verstärker 
geschickt. Das Teil hat damals neu inklusive Boxen, Verstärker und 'ner 
Menge Plastik keine 350€ gekostet. Seinerzeit habe ich noch nicht über 
HDMI gearbeitet, erst nach Anschaffung des Pioneer und meiner 
TEUFEL-Boxen.

Daher auch meine Annahme, dass o.g. Problem keinesfalls ein technisches 
sein kann. Die Billig-Anlage beweist mir das.

Wie ihr seht habe ich schon sehr viel getestet und ausprobiert. Eine 
Lösung gefunden habe ich immer noch nicht.
Aber, was nicht ist kann ja noch...

Autor: Joe F. (easylife)
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Ich mache bei mir einfach alles analog. Und was nicht analog ist, wird 
zu analog gemacht.
Mischpulte für analoge Audiosignale gibts für <100 EUR. Und die sind 
heute qualitätsmäßig erstaunlich gut.

Autor: Audiomann (Gast)
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Pe M. schrieb:
> Wie ihr seht habe ich schon sehr viel getestet und ausprobiert. Eine
> Lösung gefunden habe ich immer noch nicht.

Deine Anforderung ist eben sehr speziell! Ich meine: Wer braucht wo 
etwas? Einen Ton zu einem anderen Ton hinzumischen geht eben nur über 
digitale Mischpulte, weil das schon etwas aufwändiger wird, 2 digitale 
Quellen unterschiedlicher Frequenz zu mischen. Da muss irgendwo ein 
resampler rein.

Autor: Pe M. (anori)
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> Deine Anforderung ist eben sehr speziell! Ich meine: Wer braucht wo
> etwas? Einen Ton zu einem anderen Ton hinzumischen geht eben nur über
> digitale Mischpulte, weil das schon etwas aufwändiger wird, 2 digitale
> Quellen unterschiedlicher Frequenz zu mischen. Da muss irgendwo ein
> resampler rein.

Sorry, aber falsch. Hättest du doch nur den Eingans-Tread gelesen. Alle 
Signale sind in der selben Bittiefe und Samplingfrequenz vorhanden. Da 
muss nichts resampled werden. Und bitte, welche 'digitalen Mischpulte' 
meinst du?

Und nochmal falsch, das ist keine spezielle Anforderung. Jeder Musiker, 
der ein digitales Instrument spielt, kennt dieses Problem.
Ich gebe mich einfach nicht damit zufrieden, wie @Joe F alle Audiodaten 
analog wie in den 1960gern zu verarbeiten. Das ist fast 60 Jahre her. 
Das sollte heute etwas einfacher und zeitgemäßer gehen.

Autor: Olaf (Gast)
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> Sorry, aber falsch. Hättest du doch nur den Eingans-Tread gelesen. Alle
> Signale sind in der selben Bittiefe und Samplingfrequenz vorhanden. Da
> muss nichts resampled werden. Und bitte, welche 'digitalen Mischpulte'
> meinst du?

Nein du liegst falsch. Was machst du wenn die Taktfrequenzen beider 
Quellen geringfuegig voneinander abweichen? Und das machen sie wenn du 
nicht fuer alle Geraete denselben Takt verwendest.

Olaf

Autor: Dergute W. (derguteweka)
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Moin,

Pe M. schrieb:
> Ich gebe mich einfach nicht damit zufrieden, wie @Joe F alle Audiodaten
> analog wie in den 1960gern zu verarbeiten. Das ist fast 60 Jahre her.
> Das sollte heute etwas einfacher und zeitgemäßer gehen.

Du solltest einfach noch fester mit dem Fuss aufstampfen und motzen: ICH 
WILL ABER!!EINSELF!!

Pe M. schrieb:
> Wie realisiere ich das?

Wurde zwar eigentlich schon alles gesagt aber noch nicht von jedem:
Es ist unangenehm kompliziert, 2 digitale Audiosignale aus verschiedenen 
Quellen zu addieren. Weitgehend wurscht, ob die aehnliche Abtastrate 
oder Bittiefe haben. Das macht's nicht mehr fett. Sicher deutlich 
komplizierter, als du dir das vorstellst.
Es ist auch unangenehm kompliziert, Audio aus HDMI rauszufieseln und 
wieder reinzufieseln.
Nur wenn du Riesenmassel hast, dann hat mal irgendwer zufaellig sowas 
als Produkt entwickelt. Das wird aber wohl nicht in Monsterstueckzahlen 
laufen, weil nur sehr wenige Menschen sowas haben wollen, zumindest im 
Vergleich zum neuesten Smartfon.
Und - nein - im Gegensatz dazu, ein SCART-Kabel aufzudroeseln und da ein 
paar Potis und Cinchbuchsen reinzumauscheln, kannst du sowas "in 
Digital" nicht selber bauen.

Gruss
WK

Autor: Andre (Gast)
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Muss das 2. Signal "unterwegs" eingefügt werden oder kann es auch alles 
über den PC laufen?
Am PC könnte es gehen, wenn du einen SPDIF Eingang hast und den auf 
Monitoring/Loopback schaltest. Das geht aber nur so lange wie nicht 
irgend eine Software das Audio Interface exklusiv beansprucht z.B. für 
einen Film.

Autor: MaWin (Gast)
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Dergute W. schrieb:
> Es ist auch unangenehm kompliziert, Audio aus HDMI rauszufieseln und
> wieder reinzufieseln

Ohne nachgeguckt zu haben: da HDMI Endgeräteverschlüsselt HDCP überträgt 
ist das ggf. unmöglich.

https://www.heise.de/newsticker/meldung/HDCP-Kopierschutz-ausgehebelt-1807866.html

Autor: Dergute W. (derguteweka)
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Moin,

MaWin schrieb:
> Ohne nachgeguckt zu haben: da HDMI Endgeräteverschlüsselt HDCP überträgt
> ist das ggf. unmöglich.

Naja, und mit nachgucken: Wenn man auch HDCP geschuetzten Content 
nachvertonen will: Da wird man "halt g'schwind" Mitglied beim HDMI- und 
beim HDCP-"Verein", zahlt die ueblichen Vereinsbeitraege von ein paar 
Zehntausend USD/y; dann wird das schon gehen...Das ist technisch 
ziemlich anspruchslos :-)

Gruss
WK

Autor: Joe F. (easylife)
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Pe M. schrieb:
> Ich gebe mich einfach nicht damit zufrieden, wie @Joe F alle Audiodaten
> analog wie in den 1960gern zu verarbeiten. Das ist fast 60 Jahre her.
> Das sollte heute etwas einfacher und zeitgemäßer gehen.

Wie man sieht, ist es umgekehrt. Nicht alles was "alt" erscheint ist 
schlecht.
Wenn ich mir angucke, wie oft sich in den letzten 20 Jahren alleine die 
Steckverbinder, die Transport-Protokolle, die Codecs verändert haben, 
habe ich gar keine Lust etwas neues zu kaufen. Die Haltbarkeitsdauer 
wird sowieso nur wieder 10 Jahre sein. Und kompatibel zueinander ist der 
ganze Kram sowieso nicht. Dazu dann noch die Clocking-Probleme, 
Knackser, Aussetzer und am schlimmsten ist "wireless".

Autor: Jürgen S. (engineer) Benutzerseite
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Pe M. schrieb:
> Einzige mir bekannte Ausnahme ist das uralte Soundsystem Logitech Z5500.
> Steht bei mir ebenfalls noch im Keller und hat sowohl den Toslink

Sicher, dass das zwei unterschiedliche Signale kann? Wenn es nur ein 
Mischer sein soll, wäre in der Tat ein Digitalpult hilfreich. Mein 
TM-D1000 gibt es inzwischen für 500,- in der Bucht. Der kann einen 
digitalen Kanal resampeln. Ansonsten einen Format-Converter oder eine 
gebrauchte RME-Hardware.

Grundsätzlich ist das kein Problem. Die meisten digitalen Studiogeräte 
können das. Meine Fireface UC z.b. mix auch noch ADATs rein, kein Thema. 
Aber in der Anschaffung 4-stellig. Das billigste Neuteil, das mir 
einfällt, wäre das Babyface. Müsste man prüfen, ob der optical und coax 
parallel fahren kann. Die fireface kanns. Dann brauchst du noch einen 
Adapter HDMI zu S/PDIF. Gibt es schon zu 18,-

Mit dem Baby hast du die Daten dann auch direkt im PC. Output digital 
und analog. Kopfhörerverstärker inklusive. Alles parallel.

Autor: Jürgen S. (engineer) Benutzerseite
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Dergute W. schrieb:
> Es ist auch unangenehm kompliziert, Audio aus HDMI rauszufieseln und
> wieder reinzufieseln.
Nun ja, kommt drauf an. Die TMDS-Signale roh zu verarbeiten, geht mit 
FPGAs schon, das ist nicht so schwierig. Der task an sich ist aber schon 
mehrfach auch von anderen gelöst. Auf "Hamsterarbeit" findet sich ein 
S6-Projekt, wo HDMI händisch gemixt wird. Es geht, sobald man die 
Elektronik und SI im Griff hat, recht einfach. Ist eine Protokollfrage. 
Klar, man braucht die HDMI-SPEC. Die gibt es offiziell nur für Zahler.

> Nur wenn du Riesenmassel hast, dann hat mal irgendwer zufaellig sowas
> als Produkt entwickelt.
Als Demo für eigene Zwecke, aber nicht als Produkt. Teile davon sind als 
8-Kanal-Output für mein Pyratone-Synth-Projekt realisiert.

Wie du aber schon angedeutet hast, muss man als offizieller Anbieter 
Mitglied im HDMI-Club sein und kräftig zahlen. Sehr kräftig, wie ich in 
Erfahrung bringen konnte.

Dergute W. schrieb:
> Das ist technisch
> ziemlich anspruchslos :-)
Das Wandeln der digitalen Audiodaten ist weitgehend anspruchslos, wenn 
man selber nicht den Anspruch hat, es perfekt zu machen. Fürs einfache 
geht es mit einem hoch abgetasteten CIC im FPGA, der asynchron die Daten 
scattert und mischt. Da gibt es dann den ein oder anderen 
sample-Versatz. Bei 200MHz ist das aber eine Granularität von typisch 
1:1000, was hinnehmbar ist.

Wenn es genau sein soll, braucht es einen asynchronen resampler mit 
cross domain crossing, also Übergabe der Gleichung an die neue Domain, 
welche die Zeit berechnet und das sample passend zeitrichtig 
interpoliert, die Ergebnisse in einen Filter schiebt, der zeitvariante 
Werte interpolieren kann. Das ist dann technisch nicht mehr ganz so 
trival.

Gibt es aber fertig als Core :-)

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