Собрали с друзьями автономный АЦП на технологии SAR для записи аналоговых материалов. Идеи были такие.
1. Отказаться от дельта-сигмы и оверсэмплинга.
Принцип преобразования: аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, SAR (Successive Approximation Register). Такой АЦП измеряет величину входного сигнала, осуществляя ряд последовательных «взвешиваний», сравнений величины входного напряжения с величинами, полученных на делителях.
Про SAR-принцип A/D преобразования и “гири Фибоначчи” — в простой статье: Аналого-цифровое преобразование для начинающих / Хабр
Похоже на R2R D/A преобразование, только наоборот; идеологическая параллель — переход от дельтасигм к мультибитам в non-oversampling. АЦП не имеет передискретизации и цифровых фильтров. Используется аналоговый индуктивный ФНЧ Бесселя.
SAR традиционно используются в промышленности, там, где важна точность и скорость. До аудио в серийных устройствах SAR не добирались — слишком дорого и сложно.
2. Удобство в использовании.
Запись (оцифровка) винила/ленты — ненавистный процесс для тех, кто вынужден был бы для этого иметь дело с компьютером, но при этом “эти ваши компьютеры” не любит. Поэтому мы придумали устройство, которое делает запись полностью автономно.
Коробка!
Внутри находится микрокомпьютер. Буквенный LCD-экран, кнопки: Start / Stop / Eject диска, Shut down.
Регуляторы уровня входов, светодиодная шкала уровней. На экране: свободное время и место на диске, статус работы.
Запись происходит на подключаемый USB-HDD/SSD диск. Пишется CAF в формате 96 кгц. 96 кгц – столько умеют писать используемые сейчас в нашем АЦП SAR-чипы Analog Devices. Полезных бит 16. Позже попробуем и старше.
После записи диск можно отключить и перенести его друзьям, “умеющим компьютеры”, а можно еще проще: по долгому нажатию кнопки REC коробка (заранее в нее прописывается домашняя wi-fi сетка) подключается к wi-fi сети (либо использует Ethernet) и закачивает файлы на (тоже прописанный заранее) FTP-сервер, откуда потом “умеющий” может их забрать и обработать как надо. Можно даже соорудить какого-нибудь бота-оповещалкина, уже где-то вне системы. Таким образом человек, не используя компьютер, сможет передать файлы товарищу, используя лишь Ethernet кабель и одну кнопку.
Если прервать передачу, например, оторвав интернет, питание, или просто остановив и включив снова запись, то передача файлов прервется, а затем по новой команде выгрузки докачает все, что есть на диске, и еще не было догружено на FTP.
Короче, кибернетика.
3. Избежать разнообразие и непредсказуемость стационарного компьютерного железа и операционных систем.
Raspberry. Минимальная сборка ОС. Написали специальную программу для записи, предусматривающую все сценарии. Минимум запущенных процессов, приоритезация и изоляция процессов.
Технические особенности.
SAR АЦП транслируют данные в i2s. Шина RPi переведена в slave. Важно, что slave-режим Малины не традиционно overlay-драйвером, а перенастройкой режима i2s шины с последующей перекомпиляцией ядра ОС. Опыты с overlay-драйверами показали, что результат всегда нестабилен — пропуски/потери гарантированы; способ перекомпилированного ядра, напротив, дает стабильную точность цифровой части передачи (i2s -> файл на диске) на протяжении многих часов: ни единый бит не теряется.
Тактирование АЦП — генератором NDK SDA. Питания (3, позже 4 линии) — чрезвычайно близки к кенотронам по звуковому характеру. БП — отдельным блоком с кучей железа.
Авторы: Александр @Karabas , Ижевск; Александр Г., Санкт-Петербург; @Vit_S , Москва.
Парные сравнительные записи LP, сделанные в один тейк на наш “Фибоначчи” и Motu Traveler (дельта-сигма AK, внешние питания трех видов, трансформаторные входы, NDK SDA). В первой ссылке — классические фрагменты, вторая — Sarah Vaughan.
Еще пара Sarah V., SAR vs Tascam US (дельта-сигма AK):
И потерь нам не надо.