Использование DSP звуковой платы SB Live! на пользу радиолюбителей (KX Driver’s) — Часть [2/2]

Первая часть: Использование DSP звуковой платы SB Live! на пользу радиолюбителей (KX Driver's) — Часть [1/2]

Практическая часть, проблемы, выводы.

Под катом много видео.

Содержание
9.Практические исследования.
9.1.Опыт 1
9.2.Опыт 2
9.3.Опыт 3
9.4.Опыт 4
10.Проблемы
10.1.Проблема ограниченных ресурсов DSP звуковой платы
10.2.Проблема одного физического входа
10.3.Проблема медленной перенастройки большого количества одинаковых фильтров
10.4.Проблема отсутствия звуковой платы creative
Выводы
Список используемых источников

9.Практические исследования.

Настало время выяснить на сколько хороша теория на практике. Будет проведена проверка эффективности работы, удобство и субективная оценка результата.

9.1.Опыт 1

Параметры и оборудование:

• Компьютер
• Приемник Р-309(картинка)
• Антенна Inv-V 80М
• Время 9-10 часов по Москве

Проверка SSB фильтра

Приемник Р-309 имеет очень широкую полосу и принимает обе боковые полосы сразу. Предполагается, что применение SSB фильтра даст хороший результат. Обработка звука проводилась но компьютере только для увеличения уровня сигнала. Так же из за низкой дискретизации (8 КГц) без фильтра не слышно помех, у которых частоты вые 4 КГц.

Слабо принимаемая станция. Диапазон 80 М.
Без фильтра:

С фильтром:

Очень слабо принимаемая станция. Диапазон 80 М.
Без фильтра:

С фильтром:

Еще одна станция диапазона 80 метров.

Выводы: использование фильтра позволяет немного улучшить прием сигнала, но значительных изменений, к сожалению, не замечено. Практически очень долго менять параметры цепочки фильтров, чтобы изменить общую полосу пропускания.

Проверка CW фильтра

Предполагается, что использование CW фильтра даст хороший результат. К тому же в CW фильтре нет необходимости менять параметры, что должно сказаться на оперативности работы с ним.

В примере состояние эфира без обработки, затем плавное включение фильтра, а затем отключение.

Выводы: использование CW фильтра дало определенно положительный результат, но на основании одного опыта утверждать нельзя. Так же необходимо проверить как будет работать фильтр, если рядом будет находиться еще несколько станций.

9.2.Опыт 2

Параметры и оборудование:

• Компьютер
• Трансивер FT-850(картинка)
• Антенна 2 метра провода в комнате
• Время 15-16 часов по Москве

Проверка CW фильтра

Предполагается, что использование CW фильтра даст хороший результат. К тому же выяснилось, что в предыдущем опыте у фильтров были выбраны не правильные параметры(Q=1 вместо 20), что не позволило полностью проверить качество работы.

В примерах состояние эфира без обработки, включение и отключение фильтра.

При использовании было замечено, что после прохождения фильтра у телеграфных посылок заметно сглаживаются фронты(тут надо понимать основы фильтрации сигналов: чем уже полоса, тем меньше скорость манипуляции). Так же в связи с тем, что фильтр очень узкий, нужна точная настройка. При использовании кроссфейдера устанавливалось соотношение необработанного к обработанному сигналу 75%/25%. При настройке точно на станцию сигнал начинал проходить через оба фильтра, складывался кроссфейдером и уровень сигнала заметно увеличивался. Это давало понять, что настройка произведена точно и можно переключаться полностью на узкополосный фильтр.

Выводы: использование CW фильтра дало положительный результат, но необходимо проверить как будет работать фильтр, если рядом будет находиться еще несколько станций.

9.3.Опыт 3

Параметры и оборудование:

Параметры и оборудование:

• Компьютер
• Трансивер FT-850(картинка)
• Антенна Inv-V 80М
• Время 1 час ночи по Москве

Планируется проверить фильтр в сложных условиях с большим количеством рядом стоящих станций.

SSB контест (соревнование)

В примере в начале не используется фильтр. Затем последовательно включается 3 фильтра от 300 Герц. Затем Включается 3 фильтра 2700 Гц и ниже. Потом частота отпускается до 1800 Гц. Быстро менять полосу пропускания не получается.

Выводы: Применение фильтров для приема SSB пока затруднительно. Достаточно сильные сигналы хорошо воспринимаются как с фильтром, так и без. Сужение полосы не помогает отфильтровывать сигналы рядом стоящих станций, которые проявляются в виде ВЧ помех около 3 КГц. Использование же программного DSP легко и оперативно устраняет эту проблему. Фильтры программного DSP имеют более крутые скаты АЧХ, но звук субъективно кажется более сухим.

Проверка CW фильтра

Планируется проверить фильтр в сложных условиях с большим количеством рядом стоящих станций.

CW контест (соревнование)

В примере несколько раз плавно включается и отключается фильтр. Причем достаточно всего одного фильтра BandPass для нормальной фильтрации. Применение одного фильтра так же меньше сглаживает фронты телеграфных посылок.

Выводы: Применение фильтра для приема телеграфа считаю успешным. Достигнуто высокое качество фильтрации. Так же, в связи с тем, что используется всего один фильтр, достаточно легко и быстро можно поменять его параметры. Так же была опробована работа с телеграфом на программном DSP и тоже показала неплохие результаты. В связи с этим планируется провести еще один опыт по сравнению качества фильтрации программного и аппаратного DSP.

9.4.Опыт 4

Параметры и оборудование:

• Компьютер
• Программа DSP Filter Ver1.11 © JE3HHT 2000.
• Трансивер FT-850(картинка)
• Антенна Inv-V 80М
• Время 12 часов ночи по Москве

Сравнение аппаратного и программного SSB фильтра

Планируется сравнить работу программного фильтра и аппаратного фильтра на DSP.

В исходном примере слышно соседнюю станцию(примерно 3 КГц). В примере с программным фильтром слышно, что меняется полоса фильтра от 2700 до 1800 Гц. Помеха от соседней станции легко подавляется, полоса меняется быстро и оперативно нажатием одной кнопки. Аппаратный DSP в принципе тоже справляется с задачей, но не так быстро: одного фильтра недостаточно, а поменять полосу сразу на трех фильтрах быстро не получается.

Выводы: Использование программного DSP легко и оперативно подавляет помеху от соседней станции. Фильтры программного DSP имеют более крутые скаты АЧХ, но звук субъективно кажется более сухим, видимо из за недостатка низких частот. Аппаратный DSP позволяет плавно изменять полосу фильтра, причем как сверху, так и снизу. Недостатком является то, что параметры цепочки из трех фильтров не так быстро и удобно менять, как в программном фильтре.

Сравнение аппаратного и программного CW фильтра

Планируется сравнить работу программного фильтра и и аппаратного фильтра на DSP.

Выводы: Применение обоих фильтров для приема телеграфа считаю успешным. Достигнуто высокое качество фильтрации. Как в случае с программным DSP так и с аппаратным, при сужении полосы сигнал становится менее четким, а фронты плавными. Минусом программного DSP оказалась задержка около одной секунды, что немного мешает настройке на частоту.

В процессе эксперимента с аппаратным DSP, для переключения между широкой и узкой полосой оказалось более удобным использовать не кроссфейдер а изменение параметра Q фильтра. После настройки точно на частоту(см. картинку) можно улучшить добротность фильтра, но не до максимума, а до достижения необходимой фильтрации, т.к. с улучшением добротности фильтра снижается четкость телеграфных посылок.

10.Проблемы

В этом разделе будут рассмотрены проблемы при использовании как системы KX-драйверов, так и аппаратной части, которая используется для связи с трансивером. Так же будут предложены возможные способы(если они есть) решения данных проблем. Общая рекомендация: сохраняйте схемы DSP в файлы, чтобы их каждый раз заново не рисовать.

10.1.Проблема ограниченных ресурсов DSP звуковой платы

В связи с тем, что обработка звука ведется аппаратно сигнальным процессором EMU 10k1/k2, то есть и определенные ограничения. Сигнальный процессор выполняет программу по обработке звука в своей собственной физической памяти, пользуется своими регистрами. Все эти ресурсы имеют определенные пределы. Каждый объект обработки сигнала отнимает определенные ресурсы сигнального процессора.

При создании схемы в DSP можно всегда видеть оставшиеся ресурсы:

Так же у каждого объекта схемы в контекстном меню(правая кнопка мыши по объекту) есть пункт «Инфо...».

Устранение проблемы
Из документации известно, что платы с чипом EMU 10k2 имеют лучшие параметры и больше ресурсов, поэтому лучше использовать именно его. Полностью проблему ресурсов решить не удастся никогда, поэтому необходимо принимать следующие меры: при создании больших ресурсоемких схем необходимо следить за свободными ресурсами и удалять ненужные ресурсоемкие элементы(FXMix2, Reverb Lite, Stereo Chorus, xrouting, Surrounder из схемы по умолчанию). Так как радиосигнал в основном МОНО, то использовать моно-объекты; использовать оба канала последовательно.

Объект	Инструкций	Регистров	ITram	XTram
FXBus	0	16	0	0
prolog	14	28	0	0
epilog	76	68	0	0
xrouting	42	62	0	0
peak	4	6	0	0
Mono Mix	6	2	0	0
EQ Bandpass	18	20	0	0
EQ Notch	18	20	0	0
EQ Highpass	18	20	0	0
EQ Lowpass	18	20	0	0
EQ G10	104	88	0	0
Timbre	14	15	0	0
EQ P1	14	15	0	0
EQ P1(mono)	7	11	0	0
EQ P5	55	49	0	0
EQ P5(mono)	28	37	0	0
Reverb Lite	77	131	2943	62590
Reverb R	90	138	2943	62592
Stereo Chorus	28	38	2888	0

10.2.Проблема одного физического входа

Не смотря на то, что карта имеет много физических входов(линейный, микрофонный), запись может производиться только с одного источника(*). Поэтому если есть желание использовать карту для обработки звука как на прием, так и на передачу, то могут возникнуть сложности: на обработку нужно подать сигнал с приемника и сигнал с микрофона. Внутри DSP разделить сигналы никакой сложности не составит, вывести их отдельно друг от друга на разные физические выходы тоже.

Устранение проблемы

• Подавать оба сигнала(с микрофона и с приемника) на линейный вход, но на разные каналы(например микрофон на левый, приемник — на правый)
• Так как одновременно моет вестись только прием или передача, то на линейный вход подавать один из сигналов, переключая их, например, при помощи реле.
• Смикшировать оба сигнала и подать на линейный вход. Если приемник «молчит» во время передачи, то проблем быть не должно.
• Попробовать вариант с микшированием, но только средствами самой карты. В режиме, когда в качестве входа выбран мономикс, то на запись должны будут идти сигналы со всех физических входов. Тогда приемник подключается к линейному входу, а микрофон к микрофонному. Если этот вариант будет работать, то так же решится вопрос с микрофонным усилителем, который придется использовать при подключении микрофона к линейному входу

10.3.Проблема медленной перенастройки большого количества одинаковых фильтров

Если создать цепочку из большого количества фильтров(пример SSB фильтр), то при необходимости смены параметра всего этого фильтра нужно будет поменять параметры в каждом. Это достаточно долго, к тому же за это время ситуация в эфире может значительно измениться. Нормального решения этой проблемы пока не найдено.

Устранение проблемы

Управлять параметрами фильтров с помощью внешних физических устройств(MIDI).
Создать несколько конфигураций и оперативно между ними переключаться
Создать именно «радиолюбительский» фильтр, но для этого нужно уметь писать под KX'ы

10.4.Проблема отсутствия звуковой платы creative

Дело в том, что в современные материнские платы теперь встраиваются достаточно хорошие звуковые платы. Необходимость в звуковой плате, как в отдельном устройстве давно отпала. Если кто и покупает карту отдельно, то чаще или какую либо самую дешевую, либо наоборот очень серьёзную. Так же сейчас сложно найти плату Creative SB Live. Цена на нее в свое время упала даже до отметки около 950р. Появилось большое количество звуковых карт Audigy и не понятно поддерживаются ли они KX-драйверами.

Устранение проблемы

• Взвесить все «за» и «против», посмотреть программные DSP, посчитать бюджет и решить — нужна ли вам эта карта
• Посмотреть список поддерживаемого оборудования на сайте разработчика KX-драйверов

Выводы

В процессе написания данной статьи я много узнал о KX-драйверах и смог получше разобраться в их использовании. Разобрался в использовании KX-драйверов в повседневной работе на ПК, при прослушивании звука, при звукозаписи. Так же попытался использовать звуковую плату для обработки сигнала при работе в эфире. По определенным параметрам система KX-драйверов проигрывает программным DSP фильтрам: по удобству и простоте управления; по другим параметрам показывает неплохие результаты: отсутствие задержки при обработке сигнала, отсутствие загрузки процессора, большая гибкость при создании схем обработки, сигнал после обработки получается более естественный. Так же прельщает KX широкими возможностями по обработке сигнала с микрофона перед передачей в эфир: любители HiFi SSB для обработки сигнала используют специальные устройства обработки звука(эквалайзеры, компрессоры, эхопроцессоры), современные модели которых сейчас практически полностью выполнены с применением DSP. Использование платы creative совместно с KX — драйверами позволит немного сэкономить бюджет при создании мини HiFi SSB «студии». И в целом очень приятно иметь дополнительные возможности от, казалось бы, обычной карты за 1000 рублей.

Думаю на этом мои эксперименты с KX и Live не закончены, т.к. остались не изученными возможности asio, самостоятельного программирования dsp.

Список используемых источников

• www.kxproject.com
• www.rw3ps.com

Автор: UA3MQJ

Источник