Все айтишники знают, что процессор это сердце компьютера, как персонального, так и серверного. Да и не только компьютера. Процессоры есть и в смартфонах, некоторой бытовой технике и даже в детских игрушках. Но какую роль он может играть в аудиосистеме автомобиля?
В статье расскажу, как увлечение автозвуком привело к стартапу. Чего не хватало в аудиосистеме, что возникла идея создать своё. Подробности под катом.
Как всё начиналось
В 90-х Алексей Тепаев занимался автозвуком как хобби. Тогда еще не было каких-то высокотехнологичных решений, поэтому все схемы собирали и придумывали самостоятельно. Со временем, хобби переросло в бизнес: набрав экспертности в этом деле, он вышел на производителей качественного оборудования и заключил контракты на представительство в России.
Стал заниматься поставкой оборудования от американских производителей для автомобилей. Акустика и усилители были востребованы у меломанов и в установочных центрах по автозвуку. Но с ростом курса доллара в 2008 году покупатели стали отдавать предпочтение более дешевым аналогам от других производителей. Это оказало негативное влияние на спрос дистрибьюции Алексея. Экономя на стоимости, умельцы придумывали способы для апгрейда системы, выжимая максимум. В итоге торговля дорогими и качественными устройствами сошла на нет.
Как из боли родилась идея
Далее Алексей долгое время занимался техническим обслуживанием аудио-электроники. Помогал спортсменам автозвука готовить профессиональные аудио-установки. Для победы всегда нужно было как-то выделяться, так и придумывали различные способы по улучшению характеристик. Но всё-таки, того оборудования, что было на рынке, не хватало для полной реализации идей.
Большинство предлагало (и до сих пор предлагает) процессоры с DSP, работающие на частоте максимум 48 кГц, с фиксированными частотами срезов кроссоверов, большими шагами таймкоров и математикой 28 бит. При такой комбинации апсемплинг на близкие не кратные частоты работает просто ужасно.
Расшифровка некоторых терминов
DSP – (Digital Signal Processor) (в переводе с английского языка – цифровой сигнальный процессор (ЦСП) или, его еще называют, сигнальный микропроцессор (СМП) с архитектурой, оптимизированной для оперативных потребностей цифровой обработки сигналов) - специализированный микропроцессор, особенностью работы которого является поточный характер обработки больших объемов данных в реальном масштабе времени и, обычно, с интенсивным обменом данных с другими внешними устройствами. (Нужен для преобразования сигналов, представленных в виде цифр, как правило, в режиме реального времени).
Кроссоверы – это устройства в звуковых системах, которые выделяют нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков.
Апсемплинг (upsampling) – искусственное повышение частоты дискретизации.
Для того чтобы воспроизвести качественно весь диапазон частот, воспринимаемый ухом человека (16-20 000 Гц) применяют многополосные системы (несколько динамиков). В этом случае каждый динамик отвечает за свою частотную полосу.
Именно в ограниченных возможностях воспроизведения частот динамиками и проявляется негативное влияние отсутствия фильтров. В случае, когда на динамики поступает весь диапазон частот, это приводит к тому, что у акустической системы не появляются дополнительные прибавки по частотам воспроизведения, а фактически приводит к зашумлению — воспроизведению неравномерной АЧХ (амплитудно-частотной характеристики).
Проблема состоит в том, что производители автомобилей расставляют динамики в салоне по принципу "где есть не нужное место". В итоге более крупный мидбасовый динамик (а на него приходится большая часть информационного диапазона частот – от 60Гц до ~3кГц) оказывается в ногах (а то и под сиденьем). Динамики СЧ и ВЧ помещают в треугольниках зеркал, либо на панели приборов; а сабвуфер вообще давно прописался в багажнике. Мало того, что каждый сидит ближе к одной стороне (а громкость звука падает пропорционально квадрату расстояния), так еще и разница в расстоянии излучателей одной стороны легко достигает полуметра, а до сабвуфера может быть и 2 метра.
С такой комбинацией получается "разорванное" звуковое поле с кривыми АЧХ и ФЧХ, да еще и фронты волн разных динамиков долетают до слушателя в разное время. Например, автолюбитель покупает машину за пару-тройку миллионов, а штатный звук там просто оторви и выброси. Вроде бы и динамики по всему салону, и установлено всё добротно, но как-то вау эффекта не наблюдается. Тогда автовладелец приезжает к специалистам по автозвуку и просит сделать хоть что-нибудь с этим недоразумением.
В этом случае в аудио систему добавляют аудиопроцессор. Он может компенсировать разницу расстояний от разных излучателей до слушателя. А с помощью точной настройки получается добиться равномерного звукового поля. И да, автозвук – это для эгоистов, очень хорошо будет только одному (вариант плохо для всех - это любая штатная система). Именно кроссоверы и эквалайзеры позволяют очень точно свести звук от всех динамиков до получения ровной АЧХ.
Но, как уже отмечалось выше, существующие на рынке процессоры работают максимум с частотой 48 кГц. А что делать, если других вариантов просто нет? Именно тогда Алексей и Андрей Лыков приняли решение совместно разработать свой аудиопроцессор. Решение делалось для себя, в первую очередь для аудиосистемы Андрея. Так, в 2015 году появился первый экземпляр CarDSP.
Это DSP работающий с сигналом 96кГц, в режиме двойной точности – 56 бит. Такая комбинация позволяет все ошибки округления при расчетах работы кроссоверов и эквалайзеров загнать в неслышимый диапазон. Делать под 192 кГц смысла нет, так как релизов с такой частотой выпущено крайне мало, если не считать контент с домашней оцифровкой винила и любительской переконвертацией SACD.
Для управления аудиопроцессором использовали софт от minidsp. Причина банальна – по сравнению с программами из открытых ресурсов minidsp откатан и практически не глючит, развивается и обновляется, плюс есть версии под Win и Mac.
Блок-схема устройства выглядит таким образом:
В принципе, все процессоры отличаются только ЦАП и организацией питания. ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое для передачи на усилитель.
Что представляет собой CarDSP
-
Селектор входов (оптический вход toslink, коаксиальный вход spdif, вход usb-audio, цифровой вход PCM I2S; аналоговый вход работает в режиме микшера к активному цифровому входу - навигация/телефон/парктроники от штатной аудиосистемы не пропадут);
-
Цифровой кроссовер с шагом настройки 1Гц и выбором крутизны и добротности; в режиме advanced возможна загрузка своих коэффициентов биквадов, если нужен фильтр с нестандартной добротностью;
-
Цифровой эквалайзер с шагом настройки 1Гц и перестройкой добротности 0.1 При использовании софта REW (Room EQ Wizard) можно снять АЧХ и получить коэффициенты биквадов для целевой АЧХ в автоматическом режиме (загружаются в режиме advanced);
-
Регулятор громкости (в том числе поканальная громкость) с шагом 0.1 дБ.
Процессор хорошо показал себя в деле. Слухи, среди тех кто в теме, разошлись быстро, и люди стали спрашивать такое устройство на продажу. Так и зародилось производство.
Сейчас у ребят уже линейка из нескольких вариаций процессоров. Для тех кто просто любит хороший звук (бюджетный вариант на 10 каналов), для меломанов (решение подороже) и процессор для полных аудиофилов (профессиональное дорогое оборудование).
Подводим итоги
Нередко в мире технологий так получается, что отсутствие требуемых решений или слишком дорогих порождает появление новых уникальных изобретений. Как и в этой истории с аудиопроцессором. И часто, изначально даже не возникает мысли о развитии бизнеса, работают чисто на энтузиазме. Именно тогда и получаются поистине достойные продукты.
Автор: Миронюк Дмитрий
