[閒聊]計畫自製Pre-DAC with DSP系統 閒聊&討論

作者: blowdriver (LullaBy)   2020-08-06 04:42:04
Hi 版上各位大大好:
小弟先自介一下,工作剛好是接觸撰寫擴大機的韌體工程師,
剛好公司接觸的客戶群大概在市面上的主動式Subwoofer/擴大機
所以參與的專案都是以大瓦數喇叭 or 擴大機為設計方向。
畢業科系非數位訊號一類的,所以我也是進公司後才開始學習Orz
目前主力大概是在 透過MCU撰寫UI周邊控制&設計DSP架構。
這次想在板上,閒聊&討論有關於與硬體同事,藉由我們各自會的項目
製作一款前級系統,不確定我對前級的定義對不對,在還沒進AMP IC Board以前我都通稱
Pre Main Board
會想要製作的發想緣由是,其實自己也不是發燒玩家,對聲音敏感度也不是金耳朵等級
但是一些音色上的辨別與喜愛還是有粗淺入門的了解,搭配同事自己以前製作的前級or
耳擴的經驗,都是由純硬體組成,所以這次想加入DSP,結合軟硬體。
因為以前沒有體驗過加上前級的音樂聽起來如何,所以總是想要購買一款入門
體驗來玩玩看,可是看來看去,總覺得缺少了什麼,還有價格關係,
因此總是想想沒有購買。
在經過一次上班的閒聊,到決定製作,也經過一星期,目前IC 與設計方向也選定,
MCU的腳位定義也在昨日整理完成,剩餘的就剩下同事畫線路然後layout後洗板&打件上件
這台因為是做給我們自己玩,所以我們面向的出發點是桌上型 & PC出訊號。
寬x深度大概是 15cm x 20cm
IC選用如下:
ADC: Ti收購的Burr-Brown PCM1804
DSP: ADI ADAU1452
DAC: WolfSon WM8741
以上選用IC 都可支援到192k 24bit,但為了保險起見 系統設計先以 48k為出發點,
穩定後可以再自行升級成192k系統
MCU選用Holtek 64pin 帶有USB 更新 firmware功能。
設計input如下:
共5種Source:
1. RCA接頭,但硬體線路會設計成平衡式輸入(differential)
2. Toslink SPDIF
3. Coaxial SPDIF (2&3會用一個switch 擇一SPDIF訊號輸入DSP)
4. USB to I2S Module (轉換USB音訊)
5. BT 5.0 or 5.1 Module(打算採用 高通 APTX HD音訊格式的模組)
設計Output如下:
1. RCA (differential 轉換過來的)
2. 3.5mm
3. 6.3mm高阻抗(預設最高推150歐姆耳機,無Headphone AMP IC,硬體線路設計擴大)
三者輸出接頭前都會有一顆Relay,預防開機pop noise,還有插入6.3mm會自動靜音
RCA+3.5。
在DAC後輸出到三個介面中間的硬體線路上會加入真空管來渲染
(剛好同事想這樣設計很久了)
大概設計的方向,剛好涵蓋了可以接收 PC 輸出USB訊號 or SPDIF 訊號
或者下班累了不想開電腦,可以透過手機連接藍芽,最後輸出到耳機or喇叭上。
因為是無過AMP IC,因此最終的輸出喇叭都要以主動式喇叭為主要面向。
再來設計前後面板方面,
前面板:
- LCM 顯示面板(字為主) 配合 一個複合式旋鈕做選單+選擇 & 音量控制
(可以轉又可以按)。
- 一個Power按鈕,可以讓周邊IC斷電只剩下MCU存活,達到省電控制。
- 一個Back按鈕,可以退出LCM選單
- 還有5段選擇鈕,直接快速切換輸入的Source,不用透過 LCM選單進入選擇
(因為繁瑣不直觀)
- 6.3mm輸出
後面板:
集結上面所述的input介面 + 3.5mm + RCA
軟體部分:
撰寫人當然是我,剛好我也參與過設計DSP (接觸過許多專案DSP設計)。
所以我可以高度自由客製化我想要的DSP處理內容,
因此最基本的EQ 調整 數位訊號處理演算法我都可以藉由自己的發想去設計。
此次我想要加入DSP自帶的一個功能為 Auto EQ的功能,
結合專業校音的麥克風(例如 UMIK-1)然後搭配 開源免費強大的
Room Equalizer Wizard(REW)來調你當前喇叭聽感的空間校正調音,
雖然沒有Dirac那麼強大,但是自用應該堪用。
REW介紹如下: https://www.youtube.com/watch?v=Ev1bSSL8tRA&t=5s
我自己隨意實驗的AutoEQ功能如下圖:
REW錄音後得到的曲線: https://i.imgur.com/lRS1NSI.jpg
拉出自己想要的曲線(實驗以Flat為目標曲線):https://i.imgur.com/rCqMJwq.jpg
DSP執行後自動產生的EQ: https://i.imgur.com/9xQtPJ2.jpg
當然這組EQ設定後就不會再更動,除非喇叭位置移動了,那個聽感會跑掉。
在DSP的架構設計中,在AutoEQ前會有6~10 band的EQ。
可以讓使用者透過前面板選鈕調整自己的EQ,範圍大概在+12dB ~ -12dB +-0.5dB/step
Q(bandwidth)值固定在0.707。
因為目前在傷腦筋,該如何設計多band的EQ進入LCM選單內,這邊不知道是否有
相關經驗的大大可以提出建議?
目前發想如下:
大概固定能調的頻率如下:
32 64 130 270 560 1k 2k 4k 8k 16k Hz
然後透過旋鈕按下依次進入每個頻率,然後再轉動調整各自的Gain值。
謝謝大家看完如此長的閒聊文章 Orz
不知道板上各位對於使用此類前級的相關經驗,是否可以提出想要的面向需求,
因為可能有些功能,可能你想要使用,但又會遇到空集合,所以想與板上各位大大閒聊,
看是否有機會製作玩具2.0(?)
到時候製作出來,會在使用公司的AP儀器,測試整體的 THD+N/頻響/SNR,
然後有機會再繼續更新文章,可以來此貼上製作進度和成品測試報告!
另外如果對這台機器有興趣的大大們,在北部較佳,之後如果成功製作出來,
我不介意帶著機器給你們試聽,真的覺得不錯想要一台來玩玩,我也可以協助你們
客製化DSP內容,不打亂既有DSP的架構下,然後透過雲端給你們USB更新檔案,
讓你們可以不必動腦簡單更新客製化後的DSP內容。
謝謝觀看~ 莫名的失眠...所以就打了這篇文章,想與各位大大們閒聊,晚安!
作者: psgbpsgb (Zero)   2020-08-06 05:30:00
有沒有打算去募集網站提案,感覺會很多人有興趣
作者: bigheadpro (極凶麒麟)   2020-08-06 06:55:00
一般來說,前級的功能是類比音量控制 所以在這個基礎上,各廠有很多的變化。但看你列出來的,似乎偏向是數位音控的dac?
作者: martinlin77 (mar)   2020-08-06 07:12:00
大頭兄點出我也有的好奇處,請問音量控制是怎麼做?我是外行問問謝謝
作者: yamatai (迴避性人格障礙症)   2020-08-06 07:39:00
數位進 類比出 這不就 DAC 只能說你的對手很多 呵呵
作者: djboy (雞尾酒)   2020-08-06 08:18:00
(1) 你這款應該算是 DAC+耳機擴大機,不算前級。(2) 建議轉到耳機板,他們那邊人多,AA/MYAV 也有很多高手(3) 拿掉黑膠,現在前級比較像是前艒的串流播放器,WXA-50(4)你的對手就是CP王者:拓品DX7 PRO 與 MX3,可以買來比較
作者: bh2142 (瀕臨絕種的Emacser)   2020-08-06 08:57:00
這年頭有DSP的DAC很多很多,競爭激烈啊
作者: e2755699 (酣酣)   2020-08-06 10:09:00
感覺好有趣 小弟對這一竅不通但也有自製器材的夢想 有機會交流一下嗎
作者: BootingZ (布丁)   2020-08-06 10:46:00
很不錯的想法!先給推支持!小弟目前使用的MiniDSP SHD含括大部分您所提到的功能,期待你能完成!
作者: dorbeetle (有害的煙霧)   2020-08-06 11:03:00
支持+1 願意的話 我也有興趣
作者: nawussica (暴民好弱 )   2020-08-06 11:41:00
這哪是前級
作者: GLUESTICK (口紅膠)   2020-08-06 12:23:00
dac前級沒錯 但音響廠做的“純”前級有調音過比較美聲
作者: Trainpser (Train)   2020-08-06 13:47:00
剛好有碰過adau 1452和1442的開發板過,我有寄站內,有興趣和我聯絡也有資訊
作者: chadhsieh (謝老闆)   2020-08-06 15:07:00
從音源dsp就好 擴大機不用搞那些有的沒的
作者: flyingmax (肚子肚子,你會變卡比獸嗎)   2020-08-07 17:25:00
價位/定位為何?? 競爭對手頗多, usb線雜訊應對有方案嗎??
作者: blowdriver (LullaBy)   2020-08-07 19:24:00
目前還沒有定價,因為是自己與同事diy的自用機,當然最後我還是會付出一些錢給予我同事,因為目前的硬體料件還有洗電路板費用都是先交予他負責。關於USB音訊方面是使用模組,對於特性如何,還有待製作完成後驗證,謝謝!另外補充一點目前的架構設計上,USB模組的定位是master端,由usb丟過來的LRCLK&BCLK,進入DSP後會使用SRC同步為DSP內部時脈,排除clock jitter的問題。
作者: GLUESTICK (口紅膠)   2020-08-08 11:39:00
說真的BB的晶片不行 現在只有ESS AKM能上檯面
作者: Dopin (ats.twbbs.org)   2020-08-08 11:51:00
PCM1792 還是旗艦地位啊 :)
作者: efairy (高魯弟)   2020-08-09 20:02:00
壓克力材料乍聽之下可能會比金屬機殼便宜,但是由於塑料不如金屬堅固,在工具機加工時不會比金屬簡單,因此可以考慮市面上的機箱去做外殼應該會比較省錢喔
作者: Dopin (ats.twbbs.org)   2020-08-09 21:02:00
我這次做的機器光壓克力機殼就 NTD 3K 相對金屬非常不划算
作者: blowdriver (LullaBy)   2020-08-10 08:21:00
謝謝推薦,我們會納入考量!

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