Stereofoniczne wyjście symetryczne za pomocą 4-ro kanałowej karty

[Piciu]

Nie wiem czy dobrze trafiłem, ale wydaje mi się, że tak :)



Mam taki pomysł (a zarazem pytanie):



Chodzi mi o zrobienie stereofonicznego wyjścia symetrycznego za pomocą 4-ro (lub więcej) kanałowej karty dźwiękowej (w moim przypadku chodzi o Waveterminala 192X, który jak wiadomo ma tylko wyjścia niesymetryczne, ale na szczęście o poziomie +4dBu), gdyż takie wejścia mam w swoim wzmacniaczu (własnej roboty), a symetryzator (pracujący w domenie analogowej) w zasadzie nie polepszy sprawy pod wzgl. zwiększenia SNR i dynamiki (poniżej to wyjaśniłem) - jedynie "uodporni" sygnał na zakłócenia "z zewnątrz" - "atakujące" kabel przesyłowy. Polegałoby to na tym, że na jednym wyjściu (OUT 1) byłby wypuszczany sygnał dla kanału lewego ("+", "-", GND) a na drugim (OUT 2) dla prawego (również z polaryzacją dodatnią i ujemną oraz GND). Zaletą byłoby RZECZYWISTE zwiększenie dynamiki karty o 6dB (szumy na wyjściu "+" oraz "-" są w jednakowej polaryzacji względem siebe, co oznacza, że w przypadku desymetryzacji zostanie on potraktowany jako sygnał współbieżny i w konsekwencji usunięty).

Ważne jest to, aby sygnał był konwertowany do formatu symetrycznego PRZED konwersją c/a, bo w przeciwnym wypadku (symetryzacja za pomocą zew. symetryzatora - w domenie analogowej) szum własny karty (jego toru analogowego) NIE BĘDZIE usunięty z sygnału użytecznego (symetryzator odróci na jednym z jego wejść polaryzację tego szumu, co po desymetryzacji spowoduje, że będzie on znów obecny w widmie sygnału, bo jest on traktowany jako część sygnału i dynamika karty nie zwiększy się).



Taki przesył symetryczny już testowałem w CoolEdit Pro 2.0 - puściłem sygnał 1 kHz z wyjścia OUT 1 (na wejście Line-in R - jak wiadomo WT192X ma na szczęście wejścia w pełni symetryczne - aż do przetwornika a/d) z przeciwną polaryzacją tego sygnału w kanale prawym w stosunku do kanału lewego (Phase Difference=180).

Zrobiłem również symetryzację w domenie analogowej (za pomocą op-ampów OPA2134 Burr-Browna) i było tak jak się spodziewałem - symetryzacja w domenie cyfrowej (CoolEdit Pro) jest LEPSZA (większa dynamika - ten parametr mogę zmierzyć w miarę wiarygodnie, bo po wymianie opaków w torze line-in karty zwiększyła mi się dynamika do 114 dBA (112dB-non A)).







No więc wszytko ładnie, pięknie tylko jak tę symetryzację w domenie cyfrowej zrobić aby działała zawsze podczas słuchania np. muzyki Audio-CD bądź MP3 (wiem, wiem - MP3 odtwarzany za pomocą tej karty, a na dodatek z potencjalnego wyjścia symetrycznego ma się niczym kwiatek do kożucha, ale jakby szło tak odtwarzać, to czemu nie - w końcu niektórzy noszą białe skarpetki do czarnego garnituru :) )???



Ja mam dwa rozwiązania - drugie zdecydowanie najlepsze.



1)

W przypadku odtwarzaczy plików muzycznych (Winamp, Foobar itp.) byłby konieczny jakiś plug-in robiący symetryzację w locie. Skoro jest dostępny plug-in, który dubluje (klonuje) sygnał muzyczny (i wysyła go na wyjście OUT 2), to myślę, że rownież plug-in który dodatkowo symetryzowałby sygnał powinien także znaleźć się gdzieś w Sieci - pytanie tylko gdzie???.



A jeżeli takiego nie ma, to może ktoś z zacięciem programistycznym mógłby taki plug-in napisać i skompilować (może być odpłatnie - ja płacę z góry ;) ). Do Foobara jest udostępniony kod źródłowy (myślę, że trzebaby było zmodyfikować tylko plug-in dublujący kanały), więc...





2) To rozwiązanie byłoby najlepsze i działałoby dla każdej aplikacji audio (Wavelab, CoolEdit, SoundForge itp.) - polegałoby na zaaplikowaniu przez producenta karty funkcji symetryzacji bezpośrednio w sterowniku (mikserze). Myślę, że takie coś Audiotrak/ESI wykonałaby z palcem w d...., bo skoro w sterownikach do Audiotraka jest możliwość klonowania (dublowania) sygnału na wyjście OUT2, to z dodatkowym odwracaniem polaryzacji również nie mieliby problemu.

Mogłoby być nawet tak (W najprostrzej implementacji), że na wyjściu OUT 2 pojawiłby się sygnały o odwrotnej polaryzacji w stosunku do OUT 1 (zrobiłoby to małą plątaninę kabli, bo sygnały "+" i "-" dla kanału lewego i prawego musiałyby być "pociągnięte" z osobnych wyjść).

No, ale zdecydowanie najlepszym rozwiązaniem jest to, które dawałoby sygnał "+" i "-" dla kanału lewego na wyjściu OUT 1, a dla kanału prawego - na wyjściu OUT 2.





I tu mam kolejną do Was prośbę: może wszyscy byśmy wysłali jednakową prośbę o dodanie takowej funkcji do sterownika kart Audiotrak/ESI? Może Redakcja "EiS" również by się przyłączyła? W końcu co setka ( ;) ) e-maili do producenta to nie jeden :)

Może ktoś napisałby tekst takiej prośby w języku angileskim (u mnie cienko z nim...)?





Co o tym wszystkim myślicie?

Z jednoczesną regulacją głośności obu kanałów nie ma problemu, bo od jakiegoś czasu Audiotrak/ESI w swoich sterownikach dołożył suwak "Master" (tłumi sygnał dla wszystkich kanałów na raz).

A może są dostępne jakieś alternatywne sterowniki z tą funkcją do w/w karty? Byłbym wdzięczny za link do nich.







Pozdrawiam i przepraszam za przydługi tekst,



Piciu









PS 1:

Oczywiste jest, że tak "monstrualny" sygnał symetryczny, który w przypadku WT192X mógłby osiągnąć nawet 25 Volt napięcia międzyszczytowego (bo na wyjściu OUT 1 i 2 mamy 4.5 Volt RMS, co daje ok. 12.7 Vpp) trzeba by było tłumić jakąś drabinką rezystorową tuż przed wejściem następnego stopnia wzmacniającego (op-ampy we wzmacniaczu) lub zwiększeniu ich napięcia zasilającego do np. +/- 15-18 Vpp, aby tak "potężny" sygnał nie przesterował kolejnych stopni wzmacniających (w moim przypadku zbudowanych na op-ampach).





PS 2:

Jeżeli nic z tego nie wyjdzie, to zrobię po prostu zewnętrzny przetwornik c/a z wyjściami w pełni symetrycznymi (podłączony do modułu MI/ODI/O).





PS 3:

BARDZO PROSZĘ ODPOWIADAĆ NA GŁÓWNY PROBLEM PRZEDSTAWIONY W MOIM POŚCIE A NIE CZEPIAĆ SIĘ BEZ POTRZEBY "SŁÓWEK".

Przepraszam, że to piszę, ale od jakiegoś czasu obserwuję to forum i to jest moje spostrzeżenie.

[SoundImport]

Witaj Piciu,



Postawiony przez ciebie problem, w zasadzie nie jest problemem, bo wystarczy zrobic jak na rysunku.



Pozdrawiam
[Post edytowany przez Admina w dniu 27/04/2004]

[szkudlik]

Postawiony przez ciebie problem, w zasadzie nie jest problemem, bo wystarczy zrobic jak na załączonym rysunku...

**********************





E, chyba jednak tu chodzi o cos innego. Z tego co widze to mr. Piciu probuje poprawic parametry toru audio karty poprzez wymuszenie pelnej symetrii w domenie cyfrowej. Znaczaco sie to rozni od prostego podlaczenia wysjcia niesymetrycznego do wejscia symetrycznego, czyz nie? Nawet jezeli bedzie to kabel polsymetryczny (jak na rysunku - z jednym koncem przypietym do masy), dajacy pewna redukcje zaklocen transmisji, ale z cala pewnoscia nie poprawia samego toru karty.



Uwazam pomysl za swietny, szczegolnie dla kart umieszczanych we wnetrzu kompa.



Nalezy zdawac sobie tylko sprawe co mozna poprawic w ten sposob a czego nie:





- szum jako taki powstajacy w przetwornikach (np. szum termiczny) nie bedzie redukowany, jest on niestety z natury swojej przypadkowy i nigdy nie bedzie generowany w fazie na dwu wyjsciach. To fakt, ale...

-...ale poprawa sygnalu do szumu bedzie, co wynika wprost ze efektywnie dwukrotnego zwiekszenia poziomu sygnalu. Mozna spokojnie zastosowac dzielnik oporowy 1:2, zredukuje on nie tylko sygnal uzyteczny do poziomu "nieprzesterowujacego" ale takze i szum.

- zredukowane natomiast - i to w znaczacym stopniu - wszystkie zaklocenia generowane przez komputer. Powinny sie one naniesc w ten sam sposob na oba wyjscia no i zostac zredukowane o te kilkadziesiat dB podczas desymetryzacji. I to uwazam jest najwiekszy plus tego rozwiazania.

- Nie wiem czy zauwazyles, ale robiac w ten sposob masz de facto przetwornik 25 bitowy!





Jak to zrobic? W Cubase wystarczy kliknac na "odwroc faze" na odpowiednim wyjsciu, podobnie prosto zalatwi sie z tym PSP Stereo Pack. I na pewno masa darmowek tez.



Ale czy jest mozliwosc zrobienia tego na poziomie drivera do karty czy pluginu do drivera to juz inna historia. Pytanie jest tylko czy warto? Czy konieczna jest taka monstrualna dynamika przy MP3? Albo inaczej - czy uwazasz (tak szczeze, sam przed soba) ze w slepych testach wyczujesz roznice w brzmieniu wyjscia niesym/sym przy odtwarzaniu MP3 lub 16-bitowego CDka?



A do powaznej pracy nad nagraniami nie bedziesz przeciez uzywal winampa...

[Piciu]

Do wszystkich:



W STOSUNKU DO SYMETRYZACJI W DOMENIE ANALOGOWEJ (PO KONWERSJI C/A) - SYMETRYZACJA W DOMENIE CYFROWEJ (PRZED KONWERSJĄ C/A) JEST LEPSZA: WIĘKSZA DYNAMIKA, NIŻSZE THD I IMD ORAZ JEST WIĘKSZA SEPARACJA KANAŁÓW ) A PRZEDE WSZYSTKIM TAŃSZA (W ZASADZIE BEZPŁATNA - JEŻELI OFKOZ. SĄ BEZPŁATNE PLUG-INY, BĄDŹ JEŻELI W STEROWNIKU BĘDZIE DODANA ODPOWIEDNIA OPCJA).

MA TYLKO JEDNĄ WADĘ - KARTA 4-RO KANAŁOWA BĘDZIE "TYLKO" KARTĄ 2-KANAŁOWĄ.





Szkudlik:



Zrozumiałeś mnie w 150% :) . O to właśnie mi chodzi - o zwiększenie dynamiki karty. Dzisiaj jeszcze zmodyfikowałem odpowiednio sygnał testowy (wygenerowany przez RMAA), tak aby można go było wypuścić jako w pełni symetryczny sygnał (w prawym kanale, czyli "-" - odwróciłem polaryzację - opcja "Inverse" w CoolEdit). Następnie wrzuciłem go na dwa ślady w CEPro2 (Track1 jako kanał lewy - odtwarzany przez wyjście OUT1, a Track2 jako kanał prawy - odtwarzany przez wyjście OUT2) i tak spreparowany sygnał wpuściłem na wejścia symetrycze karty (w RMAA oczywicie włączyłem "nasłuchiwanie" sygnału - klawisz "record"). Z tego wzgl., że sygnał symetryczny jest o 1.5dB "głośniejszy" od możliwości wejścia liniowego karty (na szczęście nie doszło do przesterowania, bo sygnały testowe w RMAA mają max. poziom = -3dBFS) musiałem ten "nasłuchiwany" sygnał zapisać do pliku (w RMAA jest stosowna opcja) i stłumić go o 1.5dB w CoolEdicie (nie zafałszuje to wyników, bo przy okazji stłumione zostają szumy wejścia liniowego ze 114 do 115.5 dB). Po zapisaniu zmian, plik ten poddałem analizie w RMAA i wyszły mi baaardzo dobre wyniki.

Nie dość, że SNR i dynamika się zwiększyła, to na dodatek THD i IMD również uległy poprawie - harmoniczne w teście THD nie przekraczają -100dBFS (w przypadku połączenia niesymetrycznego harmoniczna 3 w kanale lewym osiągała okolice -90dBFS).



Tak, zgadza się przy okazji zostały stłumione śmieci z zewnątrz "wstrzyknięte" w tor analogowy wyjścia, bo miały one praktycznie jednakową "fazę" w torze "+" i "-", gdyż ścieżki przewodzące sygnały odwrócone i nieodwrócone są umieszczone bardzo blisko siebie (a jak wiadomo sygnał współbieżny jest tłumiony podczas desymetryzacji).

Widać to szczególnie w przypadku wyjścia OUT1 (pracujący jako kanał lewy), bo w OUT2 (kanał prawy) nie ma już tak dramatycznej poprawy w stosunku do testu z połączeniem niesymetrycznym.

Poprawie ulega przede wszystkim widmo szumu przy częstotliwościach ultrasonicznych.



Wszystkie pomiary wykonałem w trybie 32/192 kHz. Użyłem krótkiego, 15cm połączenia kablem mikrofonowym ("noiseless" - tak przynajmniej na nim pisze :) )

Pomiary odczytane z tabelki wyników.



Wyjście niesymetryczne (OUT1):

noise level: -104.1 dBA

dynamic range: 103.1 dBA

THD: 0.0008 %

IMD: 0.0024 %

crosstalk: -100.7 dB



Wyjście symetryczne (OUT1 i OUT2):

noise level: -108.4 dBA

dynamic range: 107.1 dBA

THD: 0.0008 %

IMD: 0.0021 %

crosstalk: -105.7 dB



Niestety liczby te nie oddają w pełni zmian na lepsze (a nie wiem jak dodać obrazki do posta...). Na analizie zniekształceń THD i IMD widać, że harmoniczne zostały zredukowane, a widmo szumu jest czystsze ("gładsze") - nie ma praktycznie jakichkolwiek szpilek zakłócających - w kanale lewym (czyli OUT1) - nawet w paśmie ultrasonicznym. Na wyjściu OUT2 (prawym) jest już nieco gorzej, ale i tak znacząco lepiej niż w przypadku połączenia niesymetrycznego - i nie zależy to od wejść symetrycznych karty - sprawdzałem (krosowałem kable).



No, dobrze skoro już wiadomo o co mi chodzi, to może ktoś poda mi jakiś link do takich plug-inów działającyh w CEP i Wavelabie? Nie chce mi się ciągle odwracać polaryzację w jednym z kanałów i wrzucać ten sam utwór na dwa tracki (wiem, wiem można wszystko zautomatyzować, ale...)



A co z Winampem i Foobarem? Na kompie mam nie tylko MP3, ale także bezstratnie skompresowane pliki APE (utwory zgrane z płyt Audio-CD za pomocą Exact Audio Copy). Nie samą pracą człowiek żyje... :)

Ma ktoś link do takiego plug-ina? Może ktoś go ewentualnie napisze i podzieli się swoim dziełem (chętnie zapłacę jakąś symboliczną kwotę :) )



No, a najlepiej gdyby ta funkcja symetryzacji była na stałe w sterowniku karty. Może Mr. Szkudlik, o ile się nie mylę - dystrybutor kart ESI, mógłby mieć w tej sprawie większą siłę przebicia? :)





(to mnie właśnie trochę wk.... - w starszej karcie - WT2496 - było wyjście symetryczne, a w nowej - WT192X - nie ma - pozostawili "jedynie" ochłap w postaci "profesjonalnego" poziomu sygnału na wyjściach niesymetrycznych...)





Hmm, jeżeli nic z tego nie wyjdzie, to pozostanie mi wykonać zew. przetwornik c/a (heh, w zasadzie już go wykonałem - na dokończenie czeka tylko symetryczny stopień wyjściowy, zasilanie, wykonanie obudowy i połączenie tego wszystkiego do kupy :) ).

[Piciu]

"...czy uwazasz (tak szczeze, sam przed soba) ze w slepych testach wyczujesz roznice w brzmieniu wyjscia niesym/sym przy odtwarzaniu MP3 lub 16-bitowego CDka? "

=========



Nie, w zasadzie nie będzie dramatycznej poprawy, ale jeżeli jest możliwość zrobienia tanim kosztem (I BEZ DODATKOWYCH SCALAKÓW/TRANSFORMATORÓW!!!) wyjścia symetrycznego, to czemu nie?

Czy gdyby 100zł leżało na ulicy, to byś przeszedł obok tego banknota obojętnie? :) Pomijam przypadek Billa G., któremu nie opłaciłoby się schylać, bo w tym czasie zarabia kilkaset $$$ :) :) :)





"... z tego co się orientuję, to Mr. Szkudlik jest dystrybutorem kart ESI..."

========

Przepraszam za pomyłkę - miałem na myśli osobę o nicku "SoundImport".





Pozdrawiam,

Piciu

[matiz]

puściłem sygnał 1 kHz z wyjścia OUT 1 (na wejście Line-in R - jak wiadomo WT192X ma na szczęście wejścia w pełni symetryczne - aż do przetwornika a/d) z przeciwną polaryzacją tego sygnału w kanale prawym w stosunku do kanału lewego (Phase Difference=180).



Zrobilbym probe dla wiekszych czestotliwosci. Obawiam sie, ze przesuniecia fazowe moga niezle namieszac.

[Piciu]

Witam!



Hmm, wydaje mi się, że nie będzie przesunięć fazy pomiędzy "+" (wyjściem lewym) a "-" (wyj. prawym), bo gdyby była różnica faz pomiędzy kanałami lewym i prawym, to okazałoby się, że "obraz" stereofoniczny i w ogóle przestrzeń kreowana przez tę kartę byłaby mocno "zamazana" - a jak na mój słuch nic z tych rzeczy nie ma miejsca.



CO INNEGO oznacza przesunięcie fazy wyższych częstotliwości względem niższych - spowodowana "naturą" działania przetwornika c/a.

Ale i pod tym wzgl. nowoczesne przetworniki są dopracowane - min. dzięki oversamplingowi i cyfrowej filtracji (audiofile już pewnie robią kwaśną minę ;) ). Dzięki tym zabiegom przesunięcie wyższych częstotliwości WZGLĘDEM niższych jest marginalne (kilka stopni przy najwyższych częstotliwościach). To jest przypadek dla fs=44.1kHz, bo dla fs=96 lub 192kHz takie kilkustopniowe przesunięcie nastąpi dopiero przy częstotliwościach ultrasonicznych (jeżeli ofkoz nie zastosowano "tradycyjnego" filtru FDP o częstotliwości granicznej np. 30kHz - ale i to zależy od nachylenia zbocza i rodzaju filtra).



ALE POMIĘDZY KANAŁEM LEWYM A PRAWYM (czyli w przypadku symetryzacji - "+" a "-") NIE BĘDZIE PRZESUNIĘĆ FAZY. Jakby było, to ta karta nie byłaby warta nawet 100 zł :)



Zresztą, sprawdziłem to obiektywnie - za pomocą pomiarów.

Zrobiłem tak, że najpierw sprawdziłem zgodność fazy w trybie niezbalansowanym (czyli OUT1 pracuje jako kanał lewy i prawy). Wygenerowałem sygnał 20 kHz i puściłem go na wejście lewe i prawe line-in. Nagrałem z niego sygnał i sprawdziłem czy w obu kanałach następują w tym samym czasie zmiany amplitudy. I nie myliłem się - zmiany następują DOKŁADNIE w tym samym czasie - co do sampla - nie ma ŻADNYCH opóźnień (ewentualnych różnic fazowych w przypadku symetryzacji).

Sprawdzałem to dla fs=44.1kHz i fs=192kHz



A jeżeli chodzi o ewentualne różnice fazowe (czasowe) pomiędzy wyjściem OUT1 a OUT2, to również mam dobre wieści - pod warunkiem, że z obu wyjść DOKŁADNIE w tym samym czasie zostanie wypuszczony sygnał (wiem np., że Foobar coś takiego potrafi). Sprawdzałem to w CEP oraz za pomocą opcji klonowania w mikserze Audiotraka (idzie wymusić instalację sterownika od Prodigy192, ale nie działa on w pełni poprawnie i stabilnie - na szczęscie klonowanie działa).



W CEP dodatkowo zasymulowałem symetryzację (sygnał testowy 20 kHz) - wyniki utwierdziły mnie w moich przekonaniach.



Proszę to samo zasymulować i pomierzyć u siebie (oczywiście jak się nie ma wejścia symetrycznego, to nici z symulacji symetryzacji sygnału - no, chyba, że zastosuje się zewnętrzny desymetryzator) - mam nadzieję, że zbieżność (koherencja czasowa) będzie tak samo dobra (wręcz idealna) jak u mnie.



A jeżeli nie ma różnic czasowych, to wnioski nasuwają się same...





Zresztą, po co ja to wszystko piszę - test IMD w RMAA był przeprowadzony dla sygnałów tesowych 19 i 20 kHz i nie nastąpiło obniżenie ich amplitud (w dBFS) wzgl. sygnału referencyjnego, co oznacza pełną zgodność fazową (czasową) pomiędzy "+" a "-", czyli kanałem lewym i prawym w przypadku połączenia niesymetrycznego (a pasmo przenoszenia mam liniowe aż do 30kHz, przy 40kHz mam spadek dopiero 0.5dB, dopiero nieco powyżej 70kHz spadek osiąga -3dB).







PS.

Coś mi się zdaje, że będę musiał sam napisać prośbę do ESI aby w przyszłej wersji sterownika udostępnili funkcję symetryzacji.

Jeżeli będzie ona zaimplementowana, to wiecie już komu dziękować ;)