Audison Istinto Innovativo
Audison TH 1.5 II Violino

BIT ONE HD FIR FILTERS FIRMWARE RELEASE

Incremento della qualità audio dovuta all’assenza di rotazioni di fase nel punto di taglio del crossover 


I filtri digitali di tipo IIR simulano in modo fedele il comportamento dei filtri analogici (attivi o passivi), approssimandone l’andamento in fase ed in frequenza. Come i loro corrispondenti analogici, alla frequenza di incrocio presentano inevitabili rotazioni della fase, diverse in base al tipo di curva utilizzata (Butterworth, Linkwitz, Bessel), tuttavia evidenti all’ascolto.
Nella pratica, ad esempio, un filtro IIR passa-basso del quarto ordine (24 dB per ottava) e taglio a 200 Hz, sommato con un filtro simmetrico passa-alto, comporta una rotazione di fase che va da 0 a -360 gradi lungo tutto lo spettro audio. Questa alterazione di fase influisce sulla percezione dell’immagine sonora, che evidenzia imprecisioni in termini di coerenza e stabilità.
Pensate ad un sistema 3 vie dove il woofer da 18 cm in portiera è incrociato a 400 Hz con il medio, installato nel montante accanto ad un tweeter, a sua volta incrociato con il medio a 5.000 Hz, il tutto utilizzando crossover con filtri IIR. L’alterazione della fase del sistema riduce la focalizzazione degli strumenti nel palcoscenico virtuale. Per questo motivo alcuni audiofili preferiscono adottare sistemi a due vie con incrocio tra woofer e tweeter posto a 2.500 Hz con pendenza di 6 dB/Oct, in modo da limitare al massimo le rotazioni di fase. Soluzione che però presenta una serie di svantaggi non trascurabili in auto, principalmente aumento della distorsione e diminuzione della tenuta in potenza del tweeter. Con una pendenza di soli 6 dB/Oct., il segnale musicale nell’intorno della frequenza di taglio è emesso contemporaneamente da tweeter e woofer in misura non trascurabile. Poiché un tweeter ed un woofer hanno caratteristiche elettroacustiche molto differenti, la somma delle due emissioni non permette di ottenere risultati privi di incertezza del segnale riprodotto, che si traduce all’ascolto in una minore chiarezza nella riproduzione dei transienti musicali.

Superamento dei limiti imposti dalle rotazioni di fase nel punto di intervento di un equalizzatore IIR


In maniera analoga ai filtri crossover, gli equalizzatori grafici e parametrici basati su filtri IIR alterano l’andamento in fase del segnale con effetti non trascurabili sulla qualità audio. Un segnale pesantemente equalizzato è caratterizzato da un’immagine stereo poco chiara e della mancanza di definizione dei transienti. Spesso gli audiofili classificano questa sensazione come un velo che offusca il messaggio musicale e lo priva dell’emozione dovuta.

Miglioramento della qualità acustica con l’utilizzo di filtri crossover ed equalizzatori FIR

Con l’utilizzo dei filtri FIR si riesce ad ottenere un importante risultato: si mantiene un andamento lineare della fase, senza rotazioni, senza indecisioni. Ciò rende possibile utilizzare anche filtri a pendenza molto elevata (fino a 48 dB per ottava) senza alterare la risposta in fase.  Una pendenza così elevata del filtro permette di fare scendere mid-range e tweeter posizionati nel montante a frequenze più basse senza problemi di tenuta in potenza, elevando di conseguenza il fronte sonoro. Quindi con i filtri FIR si sfruttano al meglio i vantaggi di sistemi a tre o più vie annullando gli svantaggi, portando l’esperienza di ascolto in auto su un livello differente. All’ascolto, un sistema che utilizza filtri FIR offre una grande chiarezza nella riproduzione dei transienti, come gli attacchi del martelletto di un pianoforte acustico o i piatti di un batteria. L’immagine stereofonica è più profonda e definita. Gli strumenti nel palcoscenico virtuale sono più a fuoco e sembrano avere più spazio tra di loro. Anche l’intervento sulla risposta in frequenza di eventuali equalizzatori, quando disponibili in tecnologia FIR, non modifica la fase del segnale audio, permettendo correzioni più precise e dettagliate senza alcun rilievo sulla qualità audio.

Dai chip della famiglia “Sigma” a virgola fissa ai chip SHARC a virgola mobile, molto più di una semplice evoluzione


I filtri FIR permettono quindi di ottenere una qualità audio migliore. E allora perché sono utilizzati solo dal bit One HD? L’ implementazione di un filtro FIR richiede al chip DSP di lavorare con enormi array di numeri e con calcoli molto più complessi, ed è per questo molto più gravosa rispetto a quella di un filtro IIR. Di conseguenza i chip DSP Analog Device entry level della famiglia “Sigma”, con i quali sono costruiti gli altri processori audio, non permettono di utilizzare i filtri FIR perché il chip DSP non ha sufficienti risorse di calcolo per gestire questa e le altre funzionalità. Inoltre i software di controllo dei processori che utilizzano i chip SIGMA sono generati utilizzando l’interfaccia grafica “Sigma Studio” che mette a disposizione di chi “arrangia” il programma di controllo del DSP una serie di codec audio predefiniti. E nessuno di questi codec prevede il filtraggio FIR.

Superiorità del bit One HD con chip SHARC ADSP-21489 a virgola mobile


Il bit One HD è l’unico processore audio digitale per uso in auto che utilizza il processore Hi-End Analog Device ADSP-21489 della serie SHARC. Questo processore opera al suo interno con unità di calcolo a 32 bit in virgola mobile, caratteristica che gli permette di avere un range dinamico di gran lunga superiore ai più economici “Sigma” a virgola fissa utilizzati dagli altri processori. La maggiore potenza di calcolo e precisione dei DSP della serie SHARC necessita però di mani esperte per essere sfruttati al meglio. Non è sufficiente, come accade nei DSP della famiglia “Sigma”, utilizzare i codec già forniti in dotazione. Ecco perché diventa necessario un team di sviluppo con una profonda conoscenza della programmazione di algoritmi per l’elaborazione digitale del segnale. L’esperienza di programmazione dei processori SHARC che il team di sviluppo Audison ha accumulato fin dal 2006 con la realizzazione del bit One, ha reso possibile raggiungere un nuovo livello di qualità audio per il bit One HD. Un nuovo software permette di sfruttare tutta la potenza di calcolo del processore SHARC impiegando filtri FIR su una piattaforma a 9 canali di uscita che permette di realizzare un sistema audio fino a 4 vie + subwoofer. Il risultato è una qualità del trattamento del segnale audio profondamente diversa da ogni altro DSP, difficilmente replicabile per via dell’esclusività del lavoro svolto dell’esperto team di sviluppo e tecnicamente allo stato dell’arte grazie alla potenza di calcolo del chip DSP SHARC della Analog Device. Tutto questo lavoro ha un unico obbiettivo, elevare la qualità audio su un livello mai raggiunto in precedenza.
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