Konsepttest av digital tapping fra hjemmekinoprosessor


Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Den generelle trenden i lydbransjen er at mer og mer utstyr digitaliseres. I pro audio er nå helt vanlig å kjøre 100% digitalt, også på forsterkersiden. I hjemmekino overføres bilde og lyd digitalt, men mot forsterker er man tvinget til å bruke analoge signaler. For de som har forsterkere som støtter digitale signaler, som AES/EBU, er det en stor ulempe å måtte gå innom analoge signaler.

Denne tråden skal ta for seg en konsepttest av om det er mulig å hente ut den digitale lydstrømmen fra en hjemmekinopreprosessor for å kunne sende lyden digitalt til forsterkere.

Det finnes PC-løsninger med multikanals lydkort som er i stand til å gi digital lyd ut, men dekoding av filmmateriale er ofte ikke enkelt da innholdsleverandørene simpelt ikke ønsker å støtte en PC-plattform. Da står man ofte igjen med uoffesielle løsninger hvor lyddekoderene ofte er reverse-engineered. Skal man få tilgang til nye og oppdaterte lydformater, som nå Atmos eller DTS X, er man nødt til å bevege seg over i consumer elektronikk. Og det er det dette prosjektet handler om.

Denne konsepttesten er spesielt interessant sett i lys med bl.a. resultatene fra A-B testen av Yamaha CX-A5100 og Marantz AV8801. Her ble det diskutert transparens og hva påvirker hva i et lydoppsett.

Forbehold:

For det første er dette et rent førsøksprosjekt. Jeg ønsker ikke å gi noen garantier på at jeg vil komme i mål -- enten at jeg støter på noe ukjent eller at jeg ikke får nok tid. Sånn sett er det jo en selverklært risiko å "selge skinnet" med å legge dette inn her på forumet.

For det andre, innebærer dette en modifikasjon av et kjøpt produkt. Det vil aldri være mulig å markedsføre og kjøpe denne modifikasjonen på grunn av CE-merking og opphavrettigheter. Sist men ikke minst, så kan denne modifikasjonen være kontroversiell fordi den kan misbrukes til å lage digital kopi av opphavsbeskyttet materiale.
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Introduksjon

Oppbygningen av lydstrømmen i en typisk hjemmekinoprosessor kan illustreres med:

Prepro.jpg

Signalkilden gir fra seg et HDMI-signal som inneholder lyd. HDMI signalet mottas i video-kretsen i prosessoren, hvor lyd og bilde splittes. Herfra overser jeg video-flyten.

Lyden over HDMI er ofte kodet som en bitstrøm, f.eks. DTS-HD, eller TrueHD. Denne må gjøres om til PCM som kan brukes av DAC-ene. Dette gjøres i den innebygde DSPen i en dekoder og downmixer som er lisensert av Dolby og DTS. Dekoderen omformer bitstrømmen til PCM, mens downmixeren mikser ned lydkanalene hvis man har færre høyttalere enn lydstrømmen. F.eks. lyden er 7.1 og man har kun 5.1. Det motsatte er også mulig, f.eks. kan man oppmikse stereo til Dolby Surround eller andre av de nye formatene.

Deretter kan DSP prosessere kanalene for f.eks. romkorrigering. Her legges det inn tidsforsinkelse for distance, romkorrigeringsalgoritmer, PEQ og annet denne prosessoren måtte være satt opp med.

Signalet fødes så inn i DAC, hvor de konverteres til analoge signaler. Signalene som fødes inn i DAC kjøres alltid på et visst nivå slik at de fyller ordbredden best mulig, og at voluminnstillingene gjøres på det analoge signalet i etterkant.

I prosessorer og receivere, har man ofte en analog volumkontroll-løsning etter selve DACene og det er her MV settes. Man kunne brukt DACene til dette, men fordi utstyret støtter rene analoge kilder også, er man nødt til å gjøre dette separat. Spesielt for pure direct, hvor man kobler fra DSP og DAC, er dette viktig.

Den siste blokken er utgangsbufferet, hvor signalet forsterkes opp slik at det kan overføres over en RCA eller XLR-plugg.

Konseptet

Ideen som skal forsøkes realisert er å tappe det digitale signalet mellom DSP og DAC, se figur i rødt over. Dette signalet må omformes til et format som gir AES/EBU ut. Hvis signalet skal være variabelt med prosessorens MV, må dette tappes fra prosessoren og det må legges digital gain på alle linjene.
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
En liten teknisk oppdatering -- ikke så veldig spennende. Mest for å vise at det forgår litt aktivitet på prosjektet akkurat nå.

For å ta seg av prosesseringen, falt valget på et Terasic evalueringskit. Kittet er rimelig, og det inneholder en FPGA (dvs. programmerbar logikk som behøves for å "snakke" med AV-receiveren) og en 800MHz Dual-core ARM prosessor.

20151211-0001-AV.jpg

20151211-0002-AV.jpg

20151211-0003-AV.jpg

For å kunne bruke denne prosessoren, er det behov for å kunne koble signaler inn mot receiveren og man behøver drivere for å lage AES/EBU signaler ut. Derfor har jeg laget en "hatt" som skal sitte oppå prosessorkortet. Den har støtte hele 8 fullt galvanisk skilte AES/EBU-kanaler, altså 16 lydkanaler, igjennom en 25-pins D-SUB kontakt (til høyre i bildet -- sånn gammel printerport). Med den kontakten, kan jeg bruke ferdiglagde standard AES/EBU kabler. Det er også mulig å koble om kortet slik at det gir SPDIF ut i stedet for AES/EBU.

Digtap_3D.jpg

Kortet er kun 100x70 mm stort, så det er ikke store greiene. (Men har faktisk brukt romslige komponenter på kortet for å enkle monteringen).

20151215-0004-AV.jpg

Her er en "prøve" som er bare en enkel utskrift på papir og limt på et pappstykke. Dette hjelper veldig på visualiseringen og man kan raskt se om den vil by på vanskeligeheter i monteringen.

Siden jeg er avhengig av gjennompletteringer på kretskortet, er det nå sendt til produksjon i Kina. Regner med at det kommer på nyåret en gang.
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
I dag var det ikke julenissen eller julebukk på døra, men en snill mann fra DHL som hadde pakken med kretskortene fra Kina (allerede). Da er det bare å sette igang med montering, HW-bringup og testing.

Her er test av sammenstillingen av prosessorkortet (nederst) og AES/EBU og receiver interfacet på toppen. Blir en liten hendig modul det der! Nå gleder jeg meg stort til å få liv i det.

20151228-0015-AV.jpg
 

Hunsbedt

Aktiv
10 Aug 2005
5.782
173
63
Kvinesdal
minhjemmekino.no
Jeg blir til stadighet overrasket over hva du klarer å få til. Burde vel ikke bli det når jeg jo ser hva annet du har kommet opp med, men likevel...
Følger med, for dette blir bare mer spennende!:)
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Jeg blir til stadighet overrasket over hva du klarer å få til. Burde vel ikke bli det når jeg jo ser hva annet du har kommet opp med, men likevel...
Følger med, for dette blir bare mer spennende!:)

Tusen takk. Skal ikke avfeie hederen, men dette er mitt fagfelt. Dette er det er jeg er opprinnelig utdannet til. Det som er ekstra moro, er å bruke dette til å gjøre noe som har med lyd å gjøre.

For å tenke litt fremover: Har du AES/EBU inn på dine amper? For hvis ja, så har vi vel funnet en plass hvor vi skal kjøre betatestingen? ;)
 

Hunsbedt

Aktiv
10 Aug 2005
5.782
173
63
Kvinesdal
minhjemmekino.no
Tusen takk. Skal ikke avfeie hederen, men dette er mitt fagfelt. Dette er det er jeg er opprinnelig utdannet til. Det som er ekstra moro, er å bruke dette til å gjøre noe som har med lyd å gjøre.

For å tenke litt fremover: Har du AES/EBU inn på dine amper? For hvis ja, så har vi vel funnet en plass hvor vi skal kjøre betatestingen? ;)

Betatesting er jo kjempespennende, er jo selvfølgelig med på det. MEN: du har bare delvis rett- jeg har jo AES/EBU inn på mine Itecher. På DCIen (diskant & mellomtone på fronter) er det desverre bare Harmans eget BLU-link. Er det kompatibelt? Bruker Cat5e over RJ45...:confused:
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Betatesting er jo kjempespennende, er jo selvfølgelig med på det. MEN: du har bare delvis rett- jeg har jo AES/EBU inn på mine Itecher. På DCIen (diskant & mellomtone på fronter) er det desverre bare Harmans eget BLU-link. Er det kompatibelt? Bruker Cat5e over RJ45...:confused:

Nei, dessverre. BLU-link blir for avansert og omfattende.
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Fungerende første prototype

Første prototype virker. Nå er jeg straks klar til å bevege meg over på fullskala test på receiver!

20160130-0008-AV.jpg

20160130-0009-AV.jpg

Denne testen ble gjennomført med løse ADC- og DAC-moduler fordi det var langt mindre enheter å håndtere. Men konseptet vil være 100% identisk som man finner i receivere.

Oppsettet er slik:

20160130-0002-AV.jpg

Analog lyd (fra nettbrett) -> ADC-modul -> digital tapping -> prosessorkort (FPGA) -> SPDIF -> DAC-modul -> Analogt til miksepult

I denne testen har jeg valgt å teste med SPDIF og ikke AES/EBU. Rett og slett fordi jeg ikke har noe utstyr som kan ta i mot AES/EBU. Men SPDIF er funksjonelt likt som AES/EBU, og jeg kan da bruke disse sorte SPDIF DAC-modulene for å sjekke at det virker.

Tappingen henter digitalstrømmen etter ADC og sender den igjennom den grå flatkabelen til prosessorkortet. Tappingen på receiveren vil være noe slik som dette.

20160130-0005-AV.jpg

Modulene jeg brukte er enkle ADC og DAC-enheter jeg fikk kjøpt på ebay. Ingen High-end lyd i disse, men de gjør samme jobb som en fullskala receiver gjør. ADC-en inneholder først en ADC og så en SPDIF transmitter. Ved å tappe det digitale signalet mellom ADC og SPDIF, så kan jeg hente ut signalet jeg behøver. DAC-enheten bruker jeg bare for å sjekke at SPDIF-signalet ut er riktig.

20160130-0010-AV.jpg
 

laslot

Medlem
17 Nov 2005
116
0
16
Hei.
Utrolig spennende prosjekt. Vet du om høyde kanalene i auro 3d, dolby atmos osv er dekodet på det punktet du tar ut signalet i reciveren? Enkere forklart, vil dette funke med auro 3d, atmos osv...?
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Hei.
Utrolig spennende prosjekt. Vet du om høyde kanalene i auro 3d, dolby atmos osv er dekodet på det punktet du tar ut signalet i reciveren? Enkere forklart, vil dette funke med auro 3d, atmos osv...?

Ja det er de. Så hvis man tapper signalene fra en receiver/prosessor som har disse nye formatene, kan man hente dem ut. Det er defor jeg har bygd prototypen med støtte opptil hele 16 lydkanaler. Et fullt oppsett med 7.2.4 bruker jo hele 13 lydkanaler.
 

BullFire

Medlem
24 Apr 2003
2.489
18
38
Morsomt prosjekt Midas:) Gratulerer med lyd gjennom løsningen. For en stund siden tenkte jeg en del på dette selv, hadde tenkt å tappe signal fra en Yamaha RXV1600 for å se om jeg kunne få til høyde kanaler foran i tillegg til 7.1. Vanlighvis må man velge mellom 5.1 + høydekanaler eller 7.1. Jeg fant etterhvert ut at det ikke ble aktuelt før jeg bygger ny hjemmekino. Nå er nytt mål Dolby Atmos/Auro 3D/DTS:X, så da gidder jeg ikke gjøre noe med den gamle Yamahaen. Synd du ikke holder til nærmere meg, jeg har tilgang til masse AES utsyr på jobben.

Har du fått tak i elektrisk skjema på receiveren din?
Er det digitale signalet mellom DSP og DAC i ditt tilfelle I2S?
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Morsomt prosjekt Midas Gratulerer med lyd gjennom løsningen. For en stund siden tenkte jeg en del på dette selv, hadde tenkt å tappe signal fra en Yamaha RXV1600 for å se om jeg kunne få til høyde kanaler foran i tillegg til 7.1. Vanlighvis må man velge mellom 5.1 + høydekanaler eller 7.1. Jeg fant etterhvert ut at det ikke ble aktuelt før jeg bygger ny hjemmekino. Nå er nytt mål Dolby Atmos/Auro 3D/DTS:X, så da gidder jeg ikke gjøre noe med den gamle Yamahaen. Synd du ikke holder til nærmere meg, jeg har tilgang til masse AES utsyr på jobben.


Har du fått tak i elektrisk skjema på receiveren din?
Er det digitale signalet mellom DSP og DAC i ditt tilfelle I2S?

Takk.

Etter min erfaring er at det som regel alltid I2S mellom DSP og DAC i dagens design. Det virker som det er en trend å bruke anerkjente DAC-produsenter og at derfor bruker mer hyllevarekomponenter. I motsetning til å bruke hemmelige DACer med ukjent merking og spesifikasjoner. Derfor er det som regel ganske enkelt å finne selve DACen i designet.

Her har vi I2S-tappingen fra DSP til DAC. Bitklokken øverst, lyddataene i midten og høyre/venstreindikator nederst.

20160209-0022-AV.jpg


Videre kan jeg si at jeg har fått testet mot AES/EBU-utstyr. Her tester jeg mot en Powersoft K3 amp som har AES/EBU inn.

20160208-0018-AV.jpg

Så hvordan låter det? Vel, slik låter det dersom du bommer med ett bit i kodingen: (Obs, høy stygg lyd)

[video=youtube;vSOVrKnGsP4]https://www.youtube.com/watch?v=vSOVrKnGsP4[/video]

Og slik låter det når det fungerer

[video=youtube;gLL-BEKJXvU]https://www.youtube.com/watch?v=gLL-BEKJXvU[/video]

Så i diskusjonen om digitalkabler, så er svaret veldig enkelt: Bitfeil låter helt forferdelig.
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
DigTap fungerer

Konseptet fungerer! (YESS!) Det er mulig å tappe 7.1 (det receiveren måtte støtte) 100% digital og sende det ut via AES/EBU.

20160213-0019-AV.jpg

Det eneste som mangler her nå er et kabinett til prosessorkortet.

Her viser selve tappingen. Jeg bruker en flatkabel som jeg smyger ut mellom lokket og bunnen av receiveren. DigTap prosessorkortet er slavet til power i receiveren, slik at når den slåes av, slår prosessorkortet seg også av.

20160213-0014-AV.jpg

Dette oppsettet krevde forresten rimelig mye utstyr og plass: Mediaspiller, receiver, SPDIF DAC, miksepult, oscillioskop, PC for programmering, skjerm fra receiver, og ikke minst loddebolt. Alt du ser her i bildet er i bruk...

20160213-0013-AV.jpg

Og lett for at det blir spagetti når man måler.

20160213-0011-AV.jpg
 

Torolan

Medlem
20 Nov 2008
13.877
84
48
Imponerende :)
Du sitter inne med kunnskap som overgår de fleste her inne på mange områder. Hvor mye nytte vi "vanlige entusiaster" får av dette er jeg usikker på , men moro at du får det til :)
 

Espen000

Medlem
30 Sep 2007
1.106
1
38
Dette ser meget imponerende ut. Jeg liker veldig godt tanken med å bruke "åpne" standarder på denne måten. Om det hadde kommet receivere" eller forforsterkere som støttet denne teknologien direkte, gjerne som en modulær løsning, så vil man minske risikoen for at en dyr receiver/forforsterker får samme nytte som et båtanker etter 4-5 år.

Jeg vil tro de store produsentene vil kjempe imot denne type løsninger, men jeg tror dette vil være meget interessant for de fleste som iallefall har dedikert hjemmekino.

Det eneste jeg sitter igjen med som spørsmål er om det er et ønske i film å ha digital hele veien eller om en god DAC som alternativ vil gjøre en "oppgradering" av det digitale lydsporet? Eller er alltid et så rent lydsignal som mulig noe man ettertrakter? Fra produsentenres ståsted ønskes det nok å være unike forskjeller for hvis ikke må de kun produsere billigst mulig..
 

Midas

Medlem
23 Okt 2012
5.147
38
48
Stavangerområdet
Imponerende :)
Du sitter inne med kunnskap som overgår de fleste her inne på mange områder. Hvor mye nytte vi "vanlige entusiaster" får av dette er jeg usikker på , men moro at du får det til :)

Tusen takk. Paradoksalt nok, er jeg i den "vanlige entusiaster" gruppen jeg også: Jeg har faktisk ikke noe utstyr å kunne bruke dette på selv. Jeg gjør dette fordi jeg er lidenskaplig opptatt av lyd og det å få bruke sin fagkunnskap på det å jobbe med lyd gir meg stor glede.

Dette ser meget imponerende ut. Jeg liker veldig godt tanken med å bruke "åpne" standarder på denne måten. Om det hadde kommet receivere" eller forforsterkere som støttet denne teknologien direkte, gjerne som en modulær løsning, så vil man minske risikoen for at en dyr receiver/forforsterker får samme nytte som et båtanker etter 4-5 år.

Jeg vil tro de store produsentene vil kjempe imot denne type løsninger, men jeg tror dette vil være meget interessant for de fleste som iallefall har dedikert hjemmekino.

Det eneste jeg sitter igjen med som spørsmål er om det er et ønske i film å ha digital hele veien eller om en god DAC som alternativ vil gjøre en "oppgradering" av det digitale lydsporet? Eller er alltid et så rent lydsignal som mulig noe man ettertrakter? Fra produsentenres ståsted ønskes det nok å være unike forskjeller for hvis ikke må de kun produsere billigst mulig..

Takk. Nå tror jeg at på generell basis at produsentene neppe er overbegreistret for at noen modder deres produkter. Men jeg tror en eventuell hovedprotest vil komme fra innholdsleverandørene. For å spille av beskyttet innhold må alle høykvalitets, digitale grensesnitt krypteres for å sikre mot perfekt kopiering. En slik tapping kan oppfattes som kontroversiell fordi den gir ut ukrypterte data.
 

BullFire

Medlem
24 Apr 2003
2.489
18
38
Hvordan endte dette prosjektet? Ble det tatt i bruk i fast oppsett?
Nå som jeg kjører aktiv delte fronter er det igjen aktuelt å se på tilsvarende løsning. Denne gangen basert på Denon AVR-X4300H. Ser veldig greit ut å få ut i2s.