Небольшая заметка о том, как у меня реализована обработка звука при совместной работе с моим самодельным радио.
С оглядкой на своё музыкальное прошлое, достаточно давно хотел приобрести себе внешнюю звуковую карту Steinberg UR242 (некоторые картинки кликабельны).
Почему именно эту модель? Потому, что она хороша как для музыки, так и для наших радиолюбительских целей. Помимо качественных предусилителей D-Pre от Yamaha, карта имеет на борту DSP-процессор Yamaha. C 2005-го года компания Steinberg является дочкой компании Yamaha и этим обусловлены некоторые моменты в реализации музыкального оборудования. В наличии: консоль программного микшерного пульта, компрессор, ревербератор и параметрический эквалайзер. К слову, последнюю функцию я не использую, т.к. более гибкую настройку даёт 10-ти полосный эквалайзер в программе Thetis, с возможностью регулировки частоты для каждой полосы. Однако, задавшись целью, локализовать всю обработку только в карте - можно выполнить коррекцию АЧХ и силами только одной карты. Правда, с меньшей гибкостью в плане точности настройки в полосе нужных для SSB частот...
Схема подключения к радио выглядит следующим образом: сигнал с конденсаторного микрофона идёт на один микрофонный вход с фантомным питанием +48В звуковой карты Steinberg UR242, где после предварительного усиления и обработки отправляется с линейного выхода на линейный вход трансивера. Настройки софта карты выглядят следующим образом:
Среди особенностей карты - возможность сохранять все настройки при отключении от компьютера. Изначально, общение с последним происходит посредством интерфейса USB. Младшие модели карт не имеют такой возможности и для обработки звука в реальном времени всегда должны быть подключены к компьютеру.
Эквализация происходит в трансивере. Настройки - следующие:
Обратите внимание, какие частоты я задал для каждого из десяти фейдеров.
АЧХ настроена по методике розового шума (спад - 3дБ на октаву, октава - музыкальный интервал, характеризующий изменение частоты в 2 раза, например: нота "Ля" первой октавы - 440Гц (камертон "вилка"), нота "Ля" второй октавы - 880Гц, музыкальный интервал между этими двумя нотами - октава).
Полная фортепианная клавиатура - 88 клавиш, количество и название октав - как показано в таблице. В суб-контр октаве всего 3 клавиши (они находятся с левого края клавиатуры), в пятой октаве - только нота "До" (самая правая клавиша). В полной октаве - 12 клавиш - 7 белых и 5 чёрных. Получается: 3+7x12+1=88 клавиш.
Ну это - так... лирическое отступление)).
Если взять частоту 100Гц, то в полосе 3,2кГц спад на частоте 3,2кГц должен составить 15дБ (100Гц>>200Гц>>400Гц>>800Гц>>1600Гц>>3200Гц - 5 октав). На практике, область частот выше 2кГц немного повышают по уровню, чтобы сигнал не звучал глухо. Кроме того, при такой разнице в амплитуде АЧХ при наличии QSB или неуверенном приёме станции, над шумами остаётся только нижняя часть спектра полосы. Именно поэтому, принимающий корреспондент слышит только "бу-бу", а не разборчивую речь...
После анализа АЧХ, записанной на ближайшем WebSDR в полосе 3кГц имеем следующую АЧХ, приведённую к линии розового шума:
Здесь, светло-зелёная линия - усреднённая АЧХ сигнала, а синее наклонное поле, которое тоже можно отобразить только верхней границей в виде линии - линия розового шума (генерируется в программе). Чем длиннее будет записан фрагмент для анализа АЧХ - тем объективнее будет прорисована усреднённая характеристика амплитуды сигнала.
Позже, рассматривая в сотый раз подобную картинку при многочисленных экспериментах, я убавил в эквалайзере амплитуду на частоте 100Гц и добавил её на частоте 1200Гц примерно на 2дБ. Так же, несколько убавил общий уровень сигнала с карты, т.к. на громких гласных наблюдалось некоторое ограничение сигнала (слышно на записи по ссылке ниже).
Пример звучания радио с выше описанной обработкой.
Так же, была опробована обработка звука на лету с помощью подключаемых VST (Virtual Studio Technology - формат разработан компанией Steinberg в сотрудничестве с компанией Propellerhead, которая впоследствии отказалась от дальнейших работ в этом направлении) и FX плагинов в оболочках DAW (цифровые рабочие аудио станции): FL Studio, Waves MultiRack, Cakewalk by BandLab. Звук получается интереснее (спасибо за запись Дмитрию R3PAM), а возможности его редактирования и обработки - по истине, безграничны...
Вот пара видео-фрагментов от R2BBJ (моё почтение за запись) без претензий на сказанное выше:
Запись, при аппаратной обработке картой Steinberg UR242 и коррекцией АЧХ в Thetis:
Не обращайте внимание на побочные сигналы на экране трансивера - уровень приёма находится в области S9+60дБ. На самом деле, линейность в динамике - более 40дБ.
Думаю, на слух заметно, что первый вариант (программная обработка) - гучнее, шыбче и гораздее...))) Кстати, спасибо за пресет (сохранённая последовательность цепочки плагинов со всеми настройками в программе обработки) R3PAM. Я только чуть подобрал уровни сигнала между плагинами, подстроив пресет под своё железо. На само деле, занимаясь этим серьёзно, люди сидят часами, днями, а иногда и вообще теряются во времени и пространстве в поисках своего звука под свой голос... У меня на всё это особо времени нет, поэтому позаимствовал наработку коллеги.
Однако, у меня возникла проблема с программной обработкой, которую сходу решить не удалось. А именно: уровень сигнала с линейного выхода звуковой карты компьютера ASUS XONAR DX (именно она используется у меня для обработки с драйверами "ASIO" - тоже, кстати, разработка компании Steinberg) получается недостаточным для линейного входа трансивера. При дополнительном же усилении сигнала фейдером [MIC], в полосе сигнала появляются паразитные сигналы, непрерывно излучающиеся в эфир (скриншот сделан с отключенным микрофоном и внешней звуковой картой, фейдер [MIC] - в положении максимального усиления).
Возможно, это связано с топологией печатных плат трансивера или некачественным питанием звукового модуля... Если прислушаться к записи из первого ролика, то посторонний призвук присутствует при передаче и пропадает сразу при отключении станции в самом конце записи.
Это обстоятельство становится заметным корреспондентам с панорамой, принимающим мой сигнал с достаточным уровнем над шумами (R3PAM). Паразитные сигналы по уровню становятся соизмеримы с уровнем полезного сигнала. В общем, данный вопрос находится в проработке...
21.01.2023
Сегодня попробовал оба варианта обработки звука - аппаратную, картой и программную. По характеру, сигналы заметно отличаются друг от друга. В первом варианте звук получается более напористым, но при наблюдении за АЧХ в спектроанализаторе Adobe Audition в динамике, в низкочастотной области видны частоты, которых на самом деле в голосе нет (диапазон частот 60-90Гц). При программной обработке звук отличается большей верностью звучания, первая гармоника находится в области 90-95Гц (как и есть на самом деле). В общем, пока оставил программный вариант обработки до того момента, пока не придут новые идеи...
Схема прохождения сигнала - следующая: сигнал с конденсаторного микрофона поступает на микрофонный вход с фантомным питанием +48В внешней звуковой карты, никакой обработки средствами карты не производится, с линейного выхода карты сигнал отправляется по физическому проводу на линейный вход карты ASUS XONAR DX, которая работает с родным драйвером ASIO в программе Waves Multirack, с линейного выхода этой карты обработанный сигнал подаётся через физический провод на линейный вход (моно) трансивера.
При работе с драйвером ASIO нет возможности регулировки входного и выходного уровня, т.к. суть этого драйвера - идти звуку напрямую, минуя микшерное ядро операционной системы, благодаря чему минимизируется задержка прохождения сигнала и сам звук не подвергается дополнительной обработке, а побитово передаётся от входа к выходу с высокой верностью. Так же, средствами 10-ти полосного эквалайзера в программе Thetis была отредактирована АЧХ путём многократного анализа записанных на WebSDR фрагментах сигнала.
Тщательно подобрав уровни на ходе и выходе первой звуковой карты, в принципе, удалось добиться его достаточной амплитуды для раскачки трансивера по линейному входу. Выше описанной проблемы с паразитными частотами в полосе полезного сигнала уже не было, за счёт того, что не было необходимости дополнительно усиливать сигнал программным фейдером [MIC], а использовать его в положении, аналогичном первому варианту подключения.
Попробовал записать в одном видео-ролике оба варианта обработки сигнала - аппаратный и программный. За одно, видно как в программе Adobe Audition производится сравнение АЧХ с линией розового шума, который генерируется в этой же программе.
Этого ролика (как и двух предыдущих) на youtube-канале в публичном доступе нет, есть доступ только по прямой ссылке, которая вставляется в код данной страницы.
Честно говоря, пока сам, в какой-то степени, затрудняюсь отдать однозначное предпочтение какому-либо варианту...
Главная 
