Автомобильный процессорный сетевой аудио-плеер / усилитель

[mikhalych]

Долго рассказывать с чего все началось, скажу только, что путь был долгим, но о-о-очень интересным! )))

В общем, представляю на ваше обозрение свое поделие: автомобильный процессорный 8-миканальный усилитель с малинкой на борту.


Устройство представляет из себя комбинацию двух устройств: усилителя с цифровым входом USB и аудио-плеера на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi 3B+.

USB вход реализован на плате USB- I2S преобразователя SUPER PRIME компании ChipDip с максимальной частотой дискретизации 192 кГц и максимальным разрешением 32 бита. Может подключаться как к компьютеру, так и к смартфону/автомобильному ГУ на Android (посредством кабеля OTG USB). При подключении представляется в операционной системе как звуковая карта SuperPrime, на которую можно перенаправить звуковой поток. Для получения качественного звука (т. н. Bitperfect) следует выбирать программы аудиоплееров, умеющие направлять цифровой аудио поток в обход звуковой системы ОС: foobar2000 с протоколом ASIO для ОС Windows, или USB Audio Player PRO для Android и т.п.

Цифровой аудиоплеер – это одноплатный микрокомпьютер с операционной системой Linux в качестве источника звука. Цифровой аудио контент может поставляться из различных источников: USB flash, сетевые ресурсы (при подключении к сети Internet), контент в памяти смартфона.
Собственно воспроизведением (передачей контента на цифровой выход) занимается программа mpd (Music Player Daemon). Непосредственное управление этим плеером возможно из различных приложений для смартфонов/планшетов (MPDroid, M.A.L.P и др. для Android) при подключении последних к плееру через сеть WiFi (соответственно плеер и смартфон должны быть подключены к одной WiFi сети). Из этих приложений доступен локальный контент плеера (USB flash) а также интернет-радиостанции.

Кроме того, на одноплатнике имеется т. н. Рендерер – upmpdcli, т. е. софт, принимающий по TCP-IP сети поток по протоколу UPnP или OpenHome, и перенаправляющий его на mpd, таким образом плеер становится устройством воспроизведения стриминговых потоков различных интернет-сервисов, в частности Tidal или Qobuz – сервисов с непережатым аудио-контентом (особенно Qobuz). Собственно взаммодействием с сервисами занимается приложение BubbleUPnP для Android. С его помощью Вы подключаетесь к сервисам с использованием данных Ваших аккаунтов на соответствующих серверах, выбираете контент для прослушивания и включаете/выключаете воспроизведение, а вывод звука Вы перенаправляете на рендерер (CarUpMPD), таким образом звук выводится на усилитель.

DSP процессор реализован на плате RDC4-0027 v2, SigmaDSP ADAU1467 от компании ChipDip
Все входы и выходы процессора представляют собой цифровые шины I2S. В данной версии плеера реализованы следующие алгоритмы обработки звука:
• Прием цифрового потока аудио-данных от двух источников: USB входа (master), и от Raspberry Pi (slave);
• Автоматическая передискретизация потока аудио-данных на входе в DSP на частоту 96 кГц (ASRC) и рязрядность 32 бита;
• Микширование входов;
• Управление громкостью с помощью энкодера;
• Разделение входного потока на три частотные полосы с помощью алгоритмов FIR-фильтров: ВЧ, СЧ и НЧ, крутизна фильтров – 96 dB/Oct;
• Выделение из входного потока с помощью алгоритма традиционного IIR фильтра полосы воспроизведения сабвуфера;
• Формирование временнЫх задержек для каждой полосы;
• Гейны для каждой полосы частот (побортно);
• Вывод каждой полосы на отдельный выход процессора;
Частота потока внутри DSP — 96 кГц, вывод на усилители – поток I2S с частотой 96 кГц, при этом частота работы процессора ADAU1467 составляет 294,912 МГц.

Оконечные усилители собраны на чипах TAS6424-Q1 4-канальных усилителей D-класса. Питание усилителей — бортовое без преобразователей, т. е. 12-14,4 В. Мощностные характеристики в этом случае согласно даташита следующие:
✔ выходная мощность одного канала в режиме BTL на нагрузке 4 ом, КГ 1% – 22Вт,
✔ выходная мощность одного канала в режиме Parallel BTL на нагрузке 2 ом, КГ 1% – 40Вт,
✔ выходная мощность одного канала в режиме BTL на нагрузке 4 ом, КГ 10% – 27Вт,
✔ выходная мощность одного канала в режиме Parallel BTL на нагрузке 2ом, КГ 10% – 50Вт.
Шесть каналов работают в режиме BTL, седьмой и восьмой каналы работают в режиме PBTL на сабвуфер сопротивлением 1 или 2 Ома.

Звуковой тракт полностью цифровой: прием контента производится по цифровой шине I2S, преобразование I2S в ШИМ производится непосредственно без промежуточного преобразования в аналог (Digital to PWM). Частота дискретизации ШИМ составляет 2,1 МГц.

Несколько фоток изделия (снято на китайсмартфон, так что не пинайте за качество снимков)


На самом деле девайс собирался исключительно как макет для изучения самой возможности построения такого рода устройств, оказалось что вполне работоспособная идея. Играет у меня в авто уже с год примерно, звуком вполне доволен, мощи для меня вполне достаточно. В качестве сабвуфера у меня играет подсидельник m-Dimension BlackBox X8 с отключенным усилителем и запараллеленными катушками по 2 Ома каждая т.е. сопротивление саба 1Ом! Подключен к каналам 7 и 8 в режиме PBTL, т.е. 2 усилителя параллельно. Мощность на сабе при таком включении по даташиту 72 Вт при питании 14,4В и КГ 1%. Толчек в грудь имеет место быть! ))

В ближайших планах сваять преобразователь на 24В и запитать им усилители, ну и в развитие практически готова разводка платы, объединяющая устройства: 8 каналов усиления, DSP, аналоговый вход, вход SPDIF (оптика), вход I2S (возможно через LVDS).

Готов к вопросам! ))

[владимирр]

Там на плюсе 0.4 В, там 0.6 В на массе возле водятловского сидень, еще 0.3 В на переходе через моторную стенку

Как знакомо. Метр провода и падение ВОЛЬТ.