Проектируем цифровой фильтр для ЦАП

[Эзотехник]

Подскажите структуру идеального фильтра и его желаемые характеристики, например для частоты 4х44 кГц. Если в наличии значительная вычислительная мощность и объём памяти.
Нужна именно теория, поскольку "синицы в руках" уже имеются и подробно рассмотрены в других ветках (микросхемы NPC и BB).
Кстати фирма Wadia в своих изделиях применяла мотороловские процессоры на шестислойных платах, а не готовые фильтры.

[Lynx]

Уважаемый коллега! С огромным интересом ознакомился с Вашим сообщением.
Во многом я с Вами согласен, разве что я не столь резко отношусь к свойствам\недостаткам, Вами указанными.

2. если посчитать по тактам, то при длине фильтров в ступенях 169, 29 и 17 получаем примерно следующее: ((169 * 2) - 1 + 29) * 2 - 1 + 17 = 748. Именно в течении стольки тактов будет откликаться на выходе единичный импульс. В то же время, если всё это делать на одной ступени, потребуется 169 * 4 = 676 тактов, на 10% меньше.

Это может быть, как недостатком, так и достоинством, смотря с какой стороны посмотреть
Если рассматривать ЦФ, как часть восстанавливающего шенноновского фильтра, то тогда длительность его пре- и пост- колебаний ИХ вляется плюсом, в идеальном фильтре она вообще начинается во времени -бесконечность и заканчивается в +бесконечность.

1. если взглянуть на АЧХ, там в полосе задержания видны артефакты-ступеньки, вызваные относительно слабой фильтрацией последних двух ступеней.

С этим недостатком я готов был бы безоговорочно согласится, если бы ослабление в полосе задержания находилось на уровне -80...-90дБ. Реально же паразитные составляющие присутствующие в полосе задержания находятся на уровне МЗР 20-разрядных ЦАП и ниже. И то, только при обработке полноуровневого сигнала.

3. _возможно_ (не очевидно) уменьшение ошибок округления при переносе данных с одной ступени на другую. И _наверняка_ их уменьшение при увеличении разрядности: например, умножитель 24х36 и 40- или 48-битный аккумулятор.

Это может быть (и будет!) принципиальным при обработке входных сигналов с разрядностью 20...24 и выше. И здесь уже в любом случае для получения хороших результатов придется сотворить свой ЦФ на DSP или ПЛИСке.
16-и и более кратный рост объема вычислений - проблема на сегодня скорее не техническая, а организационная

[Эзотехник]

С помощью девайса на ПЛИСе, опять же

А дальше - PCI? Сложно и долго. На 99% уверен, что сейчас штампуют подходящие СБИС фото-кино-радио mp3 USB IDE контроллеров. Осталось найти ту, что доступней.
Или использовать стандартный микроконтроллер, пример здесь: Network Speaker

Интересно, а resampler Naoki Shibata в редакции для плеера winamp хороший

В качестве "заготовки" - да, но алгоритм там простой и длина фильтра слишком велика: 16384, а при высокой точности 65536.
Ещё для фубара написали PPHS resampler, скорость выше, значит фильтр короче, но без исходников.
Вообще исходных текстов и готовых программ для SRC куча.
До адаптивных алгоритмов никто не допёр ещё. Или я их не нашёл. Ещё любопытно сравнение трёх алгоритмов SRC. Лучшим оказался полифазный фильтр.
Только он при конверсии 44/16 стерео в 176кГц floating point занимает 16-35 с. процессора Celeron 1ГГц на каждую минуту звучания, в зависимости от длины фильтра (128-1024). Так что FPGA отпадают, учим ассемблер для SSE

[Vitёk]

Доброе время суток!
Приятно услышать комментарии от человека, обладающего огромным опытом ЦАПостроения. Посколько в этой области я скорее теоретик, нежели практик, то безоговорочно принимаю большинство Ваших выводов.

Это может быть, как недостатком, так и достоинством.
...в идеальном фильтре она вообще начинается во времени -бесконечность и заканчивается в +бесконечность.

Это и смущает. Идеальный идеальный ФНЧ обладает идеальной во всех отношениях АЧХ, но только при статистическом анализе, бесконечном во времени (спектральный анализ по своей природе является статистичеким). Органы же слуха, если и подводят "статистику" того, что слышат, анализируют ограниченные промежутки времени. Отсюда вопрос: как длительность переходного процесса влияет на атаки и тому подобные динамические вещи? И насколко звук будет "неправильный", если использовать ЦФ с переходной характристикой в несколько секунд?
Наверняка у практиков есть соображения на сей счёт. Так же подозреваю, что исследования этих вещей уже давно проведены, опубликованы и приняты во внимание разработчиками ЦФ, только большинство из нас пребывает в блаженном неведении.

С уважением!

[ADDED=Vitёk]1132167313[/ADDED]

А дальше - PCI? Сложно и долго.

Увы, да... А USB плюс ко всему и геморройно. Все эти интерфейсы не расчитаны на любителей. (А дальше будет ещё хуже :twisted: ) А насчёт IDE - очень даже интересная мысль. Повесить ПЛИС на свободный шлейф и читать оттуда программно. Стоит подумать.

[Lynx]

Это и смущает. Идеальный идеальный ФНЧ обладает идеальной во всех отношениях АЧХ, но только при статистическом анализе, бесконечном во времени (спектральный анализ по своей природе является статистичеким). Органы же слуха, если и подводят "статистику" того, что слышат, анализируют ограниченные промежутки времени. Отсюда вопрос: как длительность переходного процесса влияет на атаки и тому подобные динамические вещи? И насколко звук будет "неправильный", если использовать ЦФ с переходной характристикой в несколько секунд?

А вот это как раз и вовсе неясно Особенно, если учесть то, что мы имеем дело уже с сигналами с ограниченным спектром посредством ФНЧ с неизвестной ИХ и ЦФ после АЦП с такой же непонятной ИХ.
Кроме того, я вполне допускаю, что слуховой аппарат работает, как многокритериальнй адаптивный фильтр, поэтому естественные процессы типа бесконечной ИХ воспринимаются нормально, а искуственное ее ограничение во времени может оказаться более заметным.

[ADDED=Lynx]1132304728[/ADDED]

А насчёт IDE - очень даже интересная мысль. Повесить ПЛИС на свободный шлейф и читать оттуда программно.

Есть еще вариант, - PCI контроллер на той же ПЛИС. Свободно влазит в EPF10K30. Только дрова свои еще придется писать.

[ZugDuk]

Есть еще вариант:
Юзать это:
http://www.maxim-ic.com.cn/getds.cfm?qv_pk=3609&ln=cn

При этом читать это:
http://www.maxim-ic.com.cn/appnotes....ote_number/609

А вообще весь список Application Notes-ов здесь:
http://www.maxim-ic.com.cn/quick_view2.cfm/qv_pk/3609

Цена микрухи 15 баксов.

[Vitёk]

Кроме того, я вполне допускаю, что слуховой аппарат работает, как многокритериальнй адаптивный фильтр, поэтому естественные процессы типа бесконечной ИХ воспринимаются нормально, а искуственное ее ограничение во времени может оказаться более заметным.

То есть, нужно пробовать на слух... Предусмотреть возможность переключения фильтров "на лету" и тогда уже сравнивать. Ибо теоретизировать мы здесь можем бесконечно, и по большей части беспочвенно. Нужно заниматься делом.

[Инквизитор]

Только дрова свои еще придется писать.

Более мерзкого занятия придумать трудно... Приходится руку на ресете держать

[Lynx]

Более мерзкого занятия придумать трудно

Полностью согласен!
Вот уже пятый год я с содроганием вспоминаю этот душевный онанизм....

[ZugDuk]

Вот уже пятый год я с содроганием вспоминаю этот душевный онанизм....

Просто этим должны заниматься профессионалы (кто написал уже 10 драверов).
Для коммерческого проекта это самое нормальное решение, а для некоммерческого:
купить звукашку с чипом ENVY24HT за 100 баксов и со всеми драйверами в комплекте.

[ADDED=ZugDuk]1132570140[/ADDED]
А еще лучше ЦФ SM5847

[Gav]

Возник вопрос.Если основная проблема в малой разрядности вычисления то:берем ADSP-21ххх,входные данные с CD 16-ти битные,коффиценты тоже,при вычислениях выходные данные в режиме 32 бита накапливаются в 40-битном аккамуляторе, т.е точность не теряется если у нас меньше 256 звеньев фильтра

[Lynx]

основная проблема в малой разрядности вычисления

Эта проблема в большей степени надумана, чем существует на самом деле, по крайней мере для 16-разрядных сигналов.
если у нас есть ИДЕАЛЬНЫЙ 20-разрядный ЦАП (что само по себе огромная редкость!), то при обработке 16-разрядных сигналов и 32-х разрядном накопителе ошибка в 1/2 МЗР ЦАП может появиться (но НЕ обязательно появится) только при 2000-звенном фильтре, что выходит далеко за рамки разумного набора коэффициентов.

[Gav]

Эта проблема в большей степени надумана, чем существует на самом деле, по крайней мере для 16-разрядных сигналов.
если у нас есть ИДЕАЛЬНЫЙ 20-разрядный ЦАП (что само по себе огромная редкость!), то при обработке 16-разрядных сигналов и 32-х разрядном накопителе ошибка в 1/2 МЗР ЦАП может появиться (но НЕ обязательно появится) только при 2000-звенном фильтре, что выходит далеко за рамки разумного набора коэффициентов.

Т.Е. 16-битного ДСП с фиксированной точкой и 40-битным аккамулятором хватит для эффективной фильтрации 16-битного сигнала?
Тогда непонятно,почему плохо звучат DF1704-6?

[Lynx]

Ну, во-первых, никто не говорил, что они звучат именно "плохо". Они уступают, скажем SM5803\5813\DF1700, SM5842\5847, но не являются "плохими". Просто непонятно почему у наших самодельщиков планка "хорошего" слишком высока.

А во- вторых, кто сказал, что в них 40-разрядный аккумулятор. По моим сведениям его разрядность гораздо меньше.

[Viking]

Просто непонятно почему у наших самодельщиков планка "хорошего" слишком высока.

А что ж тут не понятного? Следуем известному принципу - Е#@ть так королеву! Хотя многие до уровня королевы им не доросли еще...

[vizzy]

Offтопик:

Просто непонятно почему у наших самодельщиков планка "хорошего" слишком высока.

Менталитет такой... Зато уж если, так сразу...

[Vitёk]

Такой вот ещё вопрос: кто знает, каким образом в готовых фильтрах организована обработка перегрузок? Просто ограничение, или нелинейная функция свыше какого-то порога? И какой запас по амплитуде (в смысле, какой коэфф. передачи по постоянке)? Спрашиваю потому, что на некоторых искусственно созданных сигналах при оверсемплинге возможна более чем 5-кратная перегрузка.

[Nikkov]

Ну, во-первых, никто не говорил, что они звучат именно "плохо". Они уступают, скажем SM5803\5813\DF1700, SM5842\5847, но не являются "плохими". Просто непонятно почему у наших самодельщиков планка "хорошего" слишком высока.

А во- вторых, кто сказал, что в них 40-разрядный аккумулятор. По моим сведениям его разрядность гораздо меньше.

Цитата из datasheet на BlackFin:
the Blackfin processor core contains two 16-bit multipliers, two 40-bit accumulators, two 40-bit ALUs, four video ALUs, and a 40-bit shifter.

Отсюда вопрос: ни кто не рассматривал данный процессор в качестве
цифрового фильтра? У него очень привлекательная цена, потребление (т.е. соответственно должны быть меньше помехи).
На аналоге была статья о создании Ямахой сетевого мультимедиа центра на базе BlackFin (http://www.analog.com/en/press/0,289...F86682,00.html), правда они могли использовать 2-х ядерный процессор, но производительности и одного должно хватить для ЦФ.
Я думаю использовать BF532 в LQFP корпусе для ЦФ

[aal]

При расчёте коэф. задают неравномерность в полосе пропускания << 0.1 дБ.....

[Инквизитор]

Можно и на блекфине делать. Но, учитывая его высокую тактовую частоту, резко повышаются требования к топологии печатной платы. У меня есть блекфиновский кит, но посколько я с лета сижу в глубокой отладке , времени на него нет совершенно

[Gav]

Ну, во-первых, никто не говорил, что они звучат именно "плохо". Они уступают, скажем SM5803\5813\DF1700, SM5842\5847, но не являются "плохими". Просто непонятно почему у наших самодельщиков планка "хорошего" слишком высока.

А во- вторых, кто сказал, что в них 40-разрядный аккумулятор. По моим сведениям его разрядность гораздо меньше.

Аналоговая часть ЦАПы на AD1862,ЦАП планирую использовать как рефренсный-этим планка и определяется