В исследовании различного рода аудио аномалий за прошедшую осень был сделан хороший шаг вперед, технических моментов тоже было решено не мало. Напомню, задача состояла в том, чтобы сделать оцифровщик граммофонных пластинок, который не только бы не уступал по своей способности передавать уникальные оттенки винтажного звука как это делал отживший свое mac G3, но и уверенно победить его в качестве записи с помощью менее перспективного, современного, но более конструктивно простого железа и сделать работу так, чтобы это было заметно онлайн.
В статье о Raspberry PI 2B описана работа над улучшением звучания Raspberry в паре с HIFIberry DAC+ADC pro, где удалось получить лучшее, чем у G3 качество воспроизведения. После этого успеха казалось, что сделать запись на том-же уровне — вопрос недолгого времени. В итоге это время растянулось на два с лишним месяца напряженной работы, при этом иногда казалось, что задача невыполнима в принципе. В записи наибольшие проблемы обозначились в ясности нижней середины диапазона — ватные басы и удручающе невнятные грудные ноты вокала.
Лечение системы происходило на трех направлениях:
1 — тонкая доводка монтажа Raspberri PI и HIFIBerry
2 — Работа над программным обеспечением Raspberry PI
3 — Доработка Энергофона
Raspberry PI + HIFIBerry DAC+ADC pro
Первое, что было предпринято — это замена Raspberry Pi 2B с четырехядерным процессором на одноядерный Raspberry Pi B+ и операционную систему Raspbian Buster 2019, — наиболее раннюю ОС, поддерживающую HIFIBerry. ОС была максимально облегчена, в качестве десктопа выбран шустрый, спартанского вида Openbox. Как выяснилось, RPI B+ слишком слаба для записи даже в такой упрощенной среде, после долгих поисков подходящего решения был написан хитрый скрипт для записи прямо в консоли, который использовал ресурсы максимально экономно, и исключал глюки, свойственные аудио движку Buster. Так же пришлось серьезно изменить конфигурацию Alsa и написать программу индикатора уровня записи с регистрацией перегрузки на С. По ходу дела выяснилось, что регулировка уровня записи HIFIBerry происходит в два этапа: до +12 дБ — аналоговое усиление, после — цифровое, которое резко ухудшает качество. Соответственно, уровень воспроизведения Энергофона был настроен так, чтобы усиление при записи не превышало +12 дБ. Так же было проведено множество тестов программного обеспечения в различных конфигурациях, вариантов раздела дисков и других мелочей и не мелочей.
Были протестированы все возможные варианты записи в моно, где наиболее предпочтительной оказалась простая запись на один канал в стерео режиме. В итоге одноканальный стерео файл кодировался в мп3 специальным скриптом в два этапа
1 — ffmpeg копировал левый стерео канал wav файла в правый с флагами -y -i -af «pan=stereo|c0=c0|c1=c0»
2 — Lame кодировал wav в mp3 c флагами —nohist —lowpass -1 —highpass -1 —noreplaygain —scale 1.0 -V1
Мп3 файлы загружались на сервер через FTP, так как родной загрузчик файлов Вордпресс снижает ясность звучания файлов при копировании.
В оригинале HIFIBerry соединена с Raspberry через 40-pin GPIO разъем. Выводы разъема, соединяющие землю, питания +5 и +3.3 вольт плат были удалены, земля и питание 5 вольт были поданы на HIFIBerry в обход Raspberry, напрямую с блока питания, напряжение +3.3 вольта для аналоговой части ЦАП И АЦП сделано на простом стабилизаторе резистор-стабилитрон. Улучшено звучание контрольного УНЧ HIFIBerry — вместо двух выходных электролитов и замыкания наушников на землю использован один, лучший по звучанию электролит для обоих каналов, замкнутый на плюс питания. Такое-же решение применено и для линейного выхода, таким образом получена двойная выгода — упрощение конструкции при прочих равных и более правильное соответствие разводки схеме контуров.
Проведен интересный эксперимент с заменой всего корректора Энергофона на один полевой транзистор, подключенный прямо к пьезо головке и запитанный от HiFIBerry. Упрощение конструкции при этом получалось более, чем кардинальное. Звук у транзисторного преда оказался чистым, пустым и закрытым во всем диапазоне, кроме самых верхов — ни тебе сочного баса, ни обертонов в голосе, ни общего теплого тона. Так что короткий путь дает предсказуемые улучшения только при прочих равных, об этом не стоит забывать.
Вишенкой на торте оказалась клавиатура от Mac G3, от которой поначалу пришлось отказаться — у нее отсутствовала клавиша delete и не везде работал control. В очередной раз был удивлен, насколько звук зависит от всего, что окружает сам компьютер — выбирая лучший по звучанию USB разъем в уже основательно доработанном Raspberri, ради эксперимента воткнул эту клавиатуру взамен современной дорогой механической клавиатуры USB-C и уже не смог вернуться обратно. С клавишами от G3 разобрался в итоге — благо под Linux их можно переопределять и корректировать их поведение без особых проблем, если не считать поиска решения, пригодного для слабенького процессора B+.
Энергофон
Из Энергофона было убрано все, что ранее было сделано для экспериментов со стерео, упразднен переключатель входов, перепаяны все сомнительные соединения так, чтобы при застывании припоя входной провод находился под выходным и таким образом направленность в припое правильно формировалась от выхода к входу. За время, прошедшее с последнего апгрейда Энергофона накопились новые, интресные по звуку материалы: в нескольких местах был заменен крепеж — латунные винты нарезаны старым метчиком, сонаправленным с заготовкой, кантилеверы иголок сделаны из более звучной бронзы, улучшена конструкция антискейта, необходимого для прижима к менее изношенной стороне канавки 78 пластинки (включая правильное направление волоса на котором прикреплен груз). В шелле сделана регулировка степени демпфирования основного резонанса кристалла (регулятор виден на фото), заменена пара электролитов в анодном питании, изменена схема стабилизатора напряжения накала RE11, уточнена последовательность разводки земель на шине и тд.
Сайт
На сайте улчшено звучание ФНЧ/ФВЧ версий треков для чего на сервере были изменены настройки кодировщика ffmpeg так, чтобы исключить все возможные дополнительные обработки файлов и фильтры, некоторые из которых, как оказалось, включены по умолчанию. Главная фишка — во всех новых оцифровках кодирование ФНЧ/ФВЧ mp3 версий треков теперь производится с оригинального wav файла, а не с mp3 копии. Mp3 файлы, записанные на G3 оставлены как есть, места на диске мало да и возиться с каждым aiff файлом вручную занудство еще то.
Примеры
Для пробы на новом тракте был полностью переписан Django on Bluestar, после чего стало понятно, что имеет смысл переписать многое из уже записанного, особенно классику — если слушать на нормальном аппарате, то разница принципиальна. Так-же в плеере можно оценить работу новых ФНЧ/ФВЧ для Raspbery и сравнить их с работой старых фильтров на примерах G3. Выключайте ВПН — в большинстве случаев он портит даже то немногое, что можно услышать онлайн.
Антон, поздравляю с новым достижением! Разница в звучании очень заметная. Звук просто летит, свободно, певуче, динамичней. Старые записи, кажутся зажатыми и грубыми, по сравнению с .Raspberry. Хотя, раньше, они казались эталонными. Осталось подключить к Raspberry хороший микрофон, и тогда ваш Энергофон можно будет демонстрировать в Интернете с полным блеском!
Да бог с ним, с микрофоном, все равно впечатление будет другое, даже если удастся достать ламповый типа U-47 и доработать — это будет обман, так как будем слышать отличный микрофон в первую очередь. А с современными микрофонами только расстраиваться о потерянном времени, у меня таки цель — максимально раскрыть оцифровки и в связи с этим не покидает мысль, что если бы я вложил столько же сил в G3, как в Rasperry, то результат был бы лучше..
Anton, awesome! Did you rework this Mac G3 keyboard at all, or just replaced it’s USB wire?
You mentioned a modification of the RE11 filament stabilizer, what did you change? I plan to try this tube next year and the information is beneficial.
I did nothing with the keyboard, still trying to get a spare one to start working on its wiring, but there are none on Russian market so far.
Спасибо, а вы также подключаете Siemens Ba отсюда? Индуктора больше нет?
Я написал свой последний комментарий, не прослушав новые треки. Просто невероятная динамика и четкость. В первом треке была большая разница между Pi и G3. G3 был серым и неинтересным в прямом сравнении. Во втором и третьем треках различия были немного менее заметны.
Главное, на что я обращал внимание при выборе того или иного решения при апгрейде — это звукоизвлечение, то есть не насколько тон красив сам по себе, а насколько он гибок и выразителен. Более пластичный звук позволяет лучше слышать нюансы почерка музыкантов, в этом есть особый кайф. К сожалению, это плохо передается онлайн.
Я действительно почувствовал ту гибкость и эластичность, о которых вы говорили, даже онлайн. Я бы описал звук Pi как родниковую воду, свежую и текущую из ручья. Звук G3 похож на воду из крана, возможно, с установленным хорошим угольным фильтром.
Sina, вы замечательно описали разницу в звуке! Полностью с вами согласен. Что интересно, эта разница прекрасно слышна не только на хорошей аудио системе, но и на обычном смартфоне! Достаточно речевого диапазона частот, малюсенького динамика, микро усилителя — и разница более чем просто заметна! Возможно, главное — это натренированные уши и понимание того, что в звуке самое главное.
Hi Anton,
I use a Raspberry Pi to host the media player to playback files from a SSD.
I already have a power supply for the Raspberry Pi created by Abbas.
My question to you would be what you would suggest to modify further ont the Raspberry PI to improve its sound quality? So far i only have a good power supply and a SSD which is connected with a USB adapter.
Hi Fabio!
Hi Anton,
thanks for providing these insights!
Unfortunately i cant use a micro SD for music files because on the micro SD the audio player is running.
Sure you can — the OS takes a couple of GBs from your micro SD, all the rest is free to use for anything. Just ask AI something like this:
I use RPI (your model) under (your player name/OS), i want to copy some audio files from USB-SSD to micro SD (better to copy them from original sources) and listen to them using the player. How to do it in the most user friendly way?
Hi Anton, true i just need a large SD card. I will give it a go to see if its plays better than external SSD! Thank you.
Здравствуйте Антон! Вы в статье написали, что когда установили старую клавиатуру, то звук заметно улучшился. Я тоже чувствую разницу звучания на своей системе, когда меняю причиндалы к компьютеру. Мне хорошо помогает снятие с кабелей HDMI, клавиатуры, мыши внешней пластиковой трубки. Звук раскрывается и становится свободнее. Но больше всего, помимо замены кабелей питания на правильно направленные из старого провода, мне помогли три момента:
1. Снятие маски с печатных плат мини компьютера и монитора.
2. Снятие пластмассового корпуса с мини компьютера и задней пластиковой крышки с монитора.
3. Снятие с корпусов (или сверление большого числа отверстий) с блоков питания.
Самое удивительное, что «раздевание» монитора и его блока питания влияет на улучшение звучания не в меньшей степени, чем компьютера.
Хочу добавить, что все, что я написал выше улучшает не только звучание, но и изображение на мониторе. Изображение становится «мягче» и меньше напрягает глаза.
Александр, мое почтение!
Если серьезно заниматься записью, то важна надежность того или иного решения, поэтому в последнее время я ищу компромиссы и не делаю те вещи, которые часто вызывают тех. проблемы. К тому же мне нравится, когда все сделано аккуратно и красиво, глаз ведь тоже должен радоваться. У меня другая тактика — если в плате, которую мне надо использовать есть маска, я ее не снимаю а просто выбираю плату с удачно нанесенной маской из нескольких одинаковых плат. Корпус всегда делаю сам или так-же, как и в случае mac G3, собираю его из нескольких заводских корпусов.
С вашими выводами о звуке-изображении согласен на все 100.
Антон, спасибо за комментарий! Я просто пока не могу остановиться в поисках и сделать окончательный вариант. Конечно, лучше, когда все красиво и надежно.