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Giulio
pesca
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251019
La teoria del campionamento ci insegna che un segnale campionato ha uno spettro che corrisponde alla ripetizione periodica nel dominio delle frequenze dello spettro del segnale originario. Questo significa che la nostra cara musica digitale ha un contenuto in frequenza che va ben oltre la banda audio, si tratta delle cosiddette immagini spettrali. Nel caso di segnali campionati a 44.1 kHz, in particolare, le immagini ce le ritroviamo dietro casa, a partire da 22.05 kHz.


La guerra alla soppressione di queste ripetizioni ha, a mio modo di vedere le cose, portato alla produzione di lettori CD dalla particolare scarsa qualità di riproduzione. Infatti, specialmente i primi lettori che facevano uso di un filtro digitale per eliminare tali spurie, per via della della poca potenza di calcolo a disposizione,  scendevano a compromessi, accettando o un filtraggio dalla pendenza docile che poco aiutava, o si portavano fino in banda audio delle nefaste rotazioni di fase e oscillazioni.


Di tutto altro avviso, invece, sono i cosiddetti DAC NOS, i quali rimandano l'arduo compito di eliminare le immagini a tutto ciò che sta a monte la sorgente stessa, a partire dalle elettroniche per finire con i trasduttori ed, eventualmente, le nostre orecchie. Questo non costituisce un particolare problema qualora si ascoltassero file ad alta risoluzione, diciamo, a partire da 96 kHz. In questi casi, infatti, le immagini si trovano oltre i 40 kHz e a queste frequenze possiamo essere abbastanza certi di essere più che sordi, così come lo sono le nostre amate cuffie.


Discorso diverso invece per i formati a risoluzione standard. In tal caso, a seconda delle elettroniche che vi sono collegate alla sorgente, si possono avere risultati varianti. Ad esempio, per le varie non linearità del reparto di amplificazione, è possibile che queste frequenze indesiderate, attraverso il fenomeno dell' intermodulazione, creaino artefatti, facendoci ritornare le immagini proprio dalla finestra, rendendole udibili in banda audio.


Esiste, però, una soluzione a questo problema: occorre aumentare la frequenza di campionamento del nostro segnale. Nel caso il segnale audio sia ben campionato (ovvero che la frequenza di campionamento sia almeno doppia rispetto alla banda del nostro segnale (che, dal punto di vista spettrale significa che le ripetizioni periodiche non si sovrappongano l'una con l'altra)), questo è possibile farlo senza alcun effetto collaterale, ricostruendo i sample esatti fra un campione originale e l'altro.


Ovviamente, questa procedura non è di semplice realizzazione. Infatti, sebbene esista un'equazione analitica in forma chiusa per fare ciò, questa richiede che, per l'interpolazione di ogni singolo campione, si tenga conto del contributo di tutti i sample del segnale musicale: dall'inizio, fino alla fine.


E questo non è chiaramente possibile farlo in un DAC che funzioni on-line, se non introducendo un ritardo almeno pari all'intero brano musicale, senza contare il tempo di elaborazione... Lo si può fare off-line, magari con un computer sufficientemente potente e  poi riprodurre il file interpolato con il nostro DAC. È chiaro che rimane comunque un bello sbattimento dover prendere tutta la libreria dei nostri file campionati a 44100 Hertz e sottoporli a questo tipo di trattamento.


Esiste poi anche un'altra strada, più semplice, che non ha problemi ad essere implementata anche on-line: un'interpolazione lineare. In pratica, per ogni coppia di sample musicali consecutivi, An e An+1, si costruisce (interpola) un campione intermedio, dicasi An + 0.5 con la seguente formula:
An + 0.5 = (An + An+1)/2.

In pratica, dati due campioni che valgano,  rispettivamente, 3 ed 8, si inserisce un terzo campione tra di essi dal valore di 6.
Ovviamente, qualche magagna ci deve essere da qualche parte dato che la formula esatta per il calcolo di An+0.5 prevede la conoscenza di tutti i campioni e non soltanto di due. Comunque sia, siamo riusciti nel nostro intento di incrementare la frequenza di campionamento e ci siamo allontanati le nefaste repliche.

Però, si è fatta un'approssimazione e, come diceva sempre un mio professore, è bene approssimare ma si deve essere consapevoli  del fatto che si sta introducendo un errore e quasi ancora più importante, occorre conoscere l'entità dello stesso. In questo caso, quello che si ottiene è un (leggero, 2dB @ 20kHz) roll-off in banda alta, dovuto al fatto che si sono introdotte armoniche (artefatti) non precedentemente esistenti che si ciuppano* parte dell'energia del nostro segnale ( cosa che accade anche in bassa frequenza, ma in misura minore per via della minore variabilità nell'unità di tempo ).


Bene, ora che abbiamo visto luci e ombre dell'Interpolazione lineare, vi propongo un esperimento.

A breve vi forniremo alcune tracce audio. Di ciascuna di esse avremo 3 versioni: una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione lineare, una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione a sinc e infine l'originale a 44.1 kHz.

Questo test si rivolge a tutti, sia possessori di HDAC ( in tal caso, con il brano interpolato linearmente potrete avere l'ebbrezza di sperimentare la time shift interpolation di Alex anche senza avere la nuova iterazione dell'HDAC), sia a chi ha un qualsiasi altro convertitore per poter verificare l'udibilità di eventuali artefatti nei brani interpolati.


*termine tecnico
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Commenti

dankan73
special cool applausi
Edmond
Evvai!!!!!!!!!!!! Il progetto/processo avanza!!!  special cool special cool special cool
password
Si sente il battito?
bandAlex
@password ha scritto:Si sente il battito?

Sto ancora mettendo la componentistica sul vassoio. E' la procedura assolutamente più noiosa e stressante di tutta l'attività: etichettare i vari loculi con valore e sigla del componente. Però poi si viaggia a velocità supersoniche durante l'assemblaggio.

grande sorriso
b.veneri
Occhio a non inciampare sul vassoio allora ;-)
bandAlex
@b.veneri ha scritto:Occhio a non inciampare sul vassoio allora ;-)

E' già successo. Strano che non abbiate sentito l'urlo terrificante che ha fatto tremare il condominio... furious

b.veneri
grande sorriso grande sorriso
bandAlex
Questo è ciò che si rileva all'uscita dell'HDAC+, in modalità "parallelo":

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49162742721_ee424921d1_o_d

e questo, in modalità "interpolation":

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49162981917_5dd4e1474f_o_d

In riproduzione c'è un flusso a 44.1kHz, con un tono a 1250 Hz.

Notare come nella modalità "interpolation" l'onda sia formata da gradini più piccoli e ravvicinati: sono esattamente il doppio di quelli della modalità normale.

Notare anche come lo spettro della modalità interpolata, nella zona tra gli 8 e i 20kHz, sia privo di spurie rispetto a quello della modalità normale.

Tenete presente che lo spettro si estende fino a 80kHz.
b.veneri
dalle misure sembra promettere bene!
band
bandAlex
@b.veneri ha scritto:dalle misure sembra promettere bene!

All'ascolto anche, ma ora è prematuro parlarne.

In realtà, ci sono diversi problemi.

La pcb presenta varie sviste, una è quella sull'alimentazione dei flip-flop all'ingresso per il reclocking, e il circuito di commutazione che non funziona correttamente.

Poi c'è il problema sul WCK, che però è colpa della PCM6432...

Ho di che divertirmi questo fine settimana...


Dirty Harry
il 3/12/2019, 13:02Dirty Harry
@bandAlex ha scritto:
La pcb presenta varie sviste, una è quella sull'alimentazione dei flip-flop all'ingresso per il reclocking, e il circuito di commutazione che non funziona correttamente.

Poi c'è il problema sul WCK, che però è colpa della PCM6432...

Ho di che divertirmi questo fine settimana...
bye
Edmond
Bene, per Pasqua ne riparliamo!!!!!!!!  grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso
bandAlex
@Edmond ha scritto:Bene, per Pasqua ne riparliamo!!!!!!!!  grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso grande sorriso

Non credo proprio!!! grande sorriso

Del circuito di commutazione modalità me ne frega poco, perchè mi sa che nella versione definitiva della scheda nemmeno ci sarà, se si confermano gli ascolti fatti ieri sera. Tempo, spazio e lavoro risparmiato.

Il problema più rognoso è quello del segnale WCK fuori sync, ma conto di risolverlo in tempi brevi. Anche se ciò comporterà lo sbattimento davanti all'analizzatore logico.
Edmond
Dai Boss... Da qui alle vacanze di Natale sperimenterai per risolvere i problemi, durante le vacanze disegnerai le modifiche alla scheda, a gennaio la proporrai al produttore, a febbraio avrai indietro le schede e poi potrai pensare al case, al display, alla vaschetta VDE e a tutti gli ammennicoli audiofighi!!!  grande sorriso grande sorriso grande sorriso

In un attimo siamo a Pasqua!!!  special cool
bandAlex
In effetti... shak

Però tutto il resto che hai detto si fa in maniera veloce... tranne la vaschetta VDE per la quale devo pensarci.

Dirty Harry
il 3/12/2019, 20:43Dirty Harry
@Edmond ha scritto:Dai Boss... Da qui alle vacanze di Natale sperimenterai per risolvere i problemi, durante le vacanze disegnerai le modifiche alla scheda, a gennaio la proporrai al produttore, a febbraio avrai indietro le schede e poi potrai pensare al case, al display, alla vaschetta VDE e a tutti gli ammennicoli audiofighi!!!  grande sorriso grande sorriso grande sorriso

In un attimo siamo a Pasqua!!!  special cool
E già... sad 
L'importante, però, è sapere che sei sulla buona strada, Alex...
Non perderci il sonno e fai con tutta calma. bookread 
Penso anch'io che sia inutile complicarsi la vita con la possibilità di commutazione e puntare a risolvere il problema del WCK...
bandAlex
@Dirty Harry ha scritto:Penso anch'io che sia inutile complicarsi la vita con la possibilità di commutazione e puntare a risolvere il problema del WCK...

Ed è stato risolto. La PCM6432 inviava il WCK in anticipo di 1 bit clock, maledetta.

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49180311847_1ae0279845_o_d

Qui sopra vedete l'analisi dei segnali in uscita. Il WCK deve essere allineato alla riga verticale gialla, corrispondente al fronte di discesa del BCK. E invece, come potete vedere, era in anticipo di 1 BCK.

La correzione al circuito, comporta, come sottoprodotto vantaggioso, l'eliminazione di due IC SOT23-6, una bead e un condensatore di bypass. winner

Ora il circuito è perfetto, e funziona a meraviglia.  wub

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49179645043_6781d71da6_o_d
bandAlex
Ed eccovi in anteprima la nuova PCM6432, con due ingressi I2S (connettori K2 e K3).

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49179719598_302042c7e6_o_d

Il connettore K4 la collegherà tramite un flat cable alla scheda display (per la visualizzazione delle frequenza di campionamento) che alloggerà pure i pulsanti per la selezione dell'ingresso.

La PCM6432 si aggancerà alla scheda principale tramite il connettore K1, senza usare alcun cavo.
b.veneri
grande!!!
bandAlex
Prepara il saldatore, Benedetto... frankie
Dirty Harry
il 7/12/2019, 01:25Dirty Harry
@bandAlex ha scritto:Ora il circuito è perfetto, e funziona a meraviglia.  wub

Bene!
flowers
Edmond
Ottimo, Boss!!! La commutazione delle modalità rimane non funzionante, oppure l'aver scoperto l'inghippo risolve entrambe i problemi?
bandAlex
@Edmond ha scritto:Ottimo, Boss!!! La commutazione delle modalità rimane non funzionante, oppure l'aver scoperto l'inghippo risolve entrambe i problemi?

Il passaggio da una modalità all'altra funziona perfettamente, era un problema indipendente, risolto limitando i rimbalzi sull'interruttore. In pratica, qualsiasi interruttore ad ogni attacco/stacco genera dei disturbi che accompagnano l'inizio e la fine della commutazione. Essendo il flip flop (quello che memorizza la commutazione) un componente estremamente veloce, conteggiava ogni volta i disturbi che accompagnavano il click, impedendo così una commutazione corretta, e questo nonostante avessi previsto un filtro limitatore dei rimbalzi. Ora ho risolto con un paio di condensatori aggiuntivi in quel circuito. All'inizio, con il valore del condensatore anti-rimbalzo che avevo previsto, il circuito non funzionava proprio in quanto era troppo grande (1uF) e il fronte di salita dell'impulso diventava troppo lento. Per quel tipo di tecnologia dell'integrato (LVC) ciò corrisponde a non rilevare del tutto l'impulso. Abituato a logiche più lente (come quella usata a suo tempo sul Lighting) ero partito da valori del tutto inadeguati. Il circuito di commutazione continua però a non essere preciso, in quanto un interruttore non va gestito in quel modo con quel tipo di circuito integrato. Poco male, in quanto la commutazione della modalità serve solo in questa fase del progetto, per fare confronti e capirne la portata. Nella scheda definitiva tale circuito non ci sarà, in quanto è del tutto inutile, ma ne parleremo più avanti.

Il problema grave da risolvere era invece quello sulla PCM6432, che come già scritto ieri è stato risolto modificando il circuito. La nuova PCM6432 che vedete qui sopra ha già la correzione.
bandAlex
E vi presento pure l'ultimo nato della serie AF-C02:

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49181318183_9ae40f15cf_o_d

Il motivo della denominazione "moonlight" nasce una notte estiva del 2018, ascoltando la musica con due prototipi che poi sarebbero appunto diventati la nuova versione. La luce diffusa della luna, con l'astro che si stagliava netto nel cielo, le ombre che seguivano un paesaggio buio ma nello stesso tempo del tutto chiaro, e dal crepuscolo nasceva un'armonia diffusa, dove tutto sembrava disegnato e messo al posto giusto per essere apprezzato da uno sguardo attonito e incantato...

Ecco, la descrizione di quel momento mi sembrava aderente a ciò che ascoltavo.

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 5 49181811286_2b8d4e0eac_o_d

In questi giorni ho preparato degli "adattatori" per usare dei normali opamp integrati al posto degli AF-C02. Ho così potuto verificare di nuovo, dopo tanti mesi, l'effettiva utilità degli AF-C02. Ho fatto confronti con tutti gli integrati che ho a disposizione, gli OPA134, 132, OPA604, AD817, AD811, LT1354, etc. e ogni volta non c'era storia...
Giulio
Non vorrei sembrare troppo malizioso, ma non è che queste differenze siano in parte dovute al fatto che i moonlight escano più alti?
bandAlex
@Giulio ha scritto:Non vorrei sembrare troppo malizioso, ma non è che queste differenze siano in parte dovute al fatto che i moonlight escano più alti?

Impossibile: essendo degli opamp, il gain in loop chiuso dipende dalla rete di feedback. In questo caso, trattandosi di un convertitore I/V, la rete è composta da una singola resistenza, saldata sulla scheda principale, che ovviamente non cambiava.
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