Программно-архитектурная конфигурация многофункционального ADSP-модуля сигнального медиатестирования аудиоустройств

Цели. Цель статьи – программно-архитектурная разработка и параметрический анализ многофункционального аудиомодуля на базе ADSP-процессора (audio digital signal processor) ADAU1701 в среде SigmaStudio для тестирования аудиоустройств в следующих режимах: маршрутизация балансных и небалансных аудиоканалов по дифференциальной схеме «Di-Box/R Di-Box»; пространственно-временная и динамическая аудиообработка; трехполосное моноканальное кросс-разделение с независимой эквализацией; коррекция амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) аудиоканала со следящим режекторным автоподавлением электроакустической положительной обратной связи (ПОС) в заданной спектральной полосе.

Методы. Использованы методы визуально-графического архитектурного программирования аудиомодулей в программных средствах SigmaStudio и Flowstone, алгоритмы сигнальных аудиоизмерений и анализа экспериментальных данных в REW и Soundcard Oscilloscope.

Результаты. Исследованы характеристики схемы «Di-Box/R Di-Box» для оценки влияния дифференциального преобразования сигнала на отношение сигнал/шум в аудиоканале. Приведены характеристики субмодулей реверберации и сатурации. Показано влияние режимов эквализации на коррекцию АЧХ студийного аудиомонитора. Исследовано воздействие аудиокомпрессора на динамический диапазон и уровень выходного сигнала. Проведены результаты экспериментального исследования субмодуля компенсационной коррекции АЧХ аудиомонитора при помощи согласованной фильтрации, а также получены спектральные характеристики субмодуля автоподавления электроакустической ПОС.

Выводы. Разработана программная архитектура многофункционального аудиомодуля на ADSP-процессоре ADAU1701 для тестирования и отладки медиаустройств в заданном спектрально-динамическом диапазоне. Балансная маршрутизация в 20 раз снижает влияние наводимых на аудиоканал шумов, что позволяет калибровать звукоснимающие аудиоустройства. Субмодуль аудиообработки обеспечивает компрессионную характеристику с динамическим диапазоном от −27 до 18.6 дБ с возможностью эквализационной параметризации в диапазоне 0.04–18 кГц; реверберационную характеристику в диапазоне 0.5–3000 мс; аудиоканальное кросс-разделение на 3 частотных поддиапазона с регулировкой АЧХ в динамическом диапазоне от −30 до 30 дБ. Субмодуль автокоррекции АЧХ позволяет снизить на 40 дБ динамическую неравномерность АЧХ. Субмодуль автоподавления электроакустической ПОС обеспечивает режекторное формантоподавление до −100 дБ при входном динамическом диапазоне от −50 до 80 дБ.

1. Костин М.С. Сигнальная радиоакустика, аудиовизуальные системы и технологии. В сб.: Наука РТУ МИРЭА на современном этапе: сборник научных трудов Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 75-летию РТУ МИРЭА. М.: РТУ МИРЭА; 2022. С. 325-328.

2. Афанасьев А.А., Рыболовлев А.А., Рыжков А.П. Цифровая обработка сигналов. М.: Горячая линия - Телеком; 2019. 356 c.

3. Steiglitz K. A Digital Signal Processing Primer: with Applications to Digital Audio and Computer Music. NY, USA: Dover Publications Inc.; 2020. 320 p.

4. Pirkle W.C. Designing Audio Effect Plugins in C++: for AAX, AU, and VST3 with DSP Theory. 2nd ed. NY, USA: Routledge; 2019. 704 p.

5. Ковалгин Ю.А., Вологдин Э.И. Аудиотехника. М.: Горячая линия - Телеком; 2013. 742 c.

6. Петленко Д.Б., Ярлыков А.Д., Бойков К.А. Аналого-цифровые преобразователи сигнальных аудиоинтерфейсов. М.: Реглет; 2023. 65 с.

7. Попов О.Б., Рихтер С.Г. Цифровая обработка сигналов в трактах звукового вещания. М.: Горячая линия - Телеком; 2012. 342 c.

8. Ковалгин Ю.А., Вахитов Ш.Я. Акустика. М.: Горячая линия - Телеком; 2022. 660 c.

9. Zölzer U. Digital Audio Signal Processing. 2nd ed. Chippenham, England: Wiley; 2008. 340 p.

10. Self D. Small Signal Audio Design. 3rd ed. NY, USA: CRC Press; 2020. 784 p.

11. Cipriani A., Giri M. Electronic Music and Sound Design: Theory and Practice with Max 8. V. 2. 3rd ed. Rome, Italy: ConTempoNet; 2020. 748 p.

12. Kamenov A. Digital Signal Processing for Audio Applications. 2nd ed. Amazon. Kindle edition. RecordingBlogs; 2014. 348 p.

13. Collins K. Studying Sound: A Theory and Practice of Sound Design Hardcover. London, England: The MIT Press; 2020. 248 p.

14. Reiss J.D., McPherson A. Audio Effects. Theory, Implementation and Application. Boca Raton, USA: CRC Press; 2008. 368 p.

15. Петленко Д.Б., Ярлыков А.Д., Бойков К.А. Цифровые методы секвенсорной эквализации аудиосигналов радиоакустических систем. М.: Реглет; 2023. 109 с.