DSP board analysis and software implementations for professional audio applications

Architettura Sonora (AS) power amplifiers, with preamplifier boards equipped with DSP on-board, are affected by a limited input dynamic of the whole AS system. This limitation forbids that CD players or Mixers with output voltages up to 5 Vrms, can drive an AS amplifier with DSP, without preamplifier harmonic distortions due to the clipping of the active electronics within the card. Aim of this work is the exploiting of the DSP on-board of preamplifier cards, in order to implement software solutions, combined with hardware developments, able to optimize the input stage of AS systems. In particular, input stage optimization has been implemented by means of a software/ hardware solution able to dynamically recognize the family of the most wellknown devices, like Portable, CD player and Mixers, which the device plugged into the system belongs to. Dynamic recognition allows preamplifier to apply a suitable gain that is able to give a boosting for portables and two different attenuations, one for CD players and one for Mixers. In this way each device, plugged into an AS amplifier, receives a suitable gain correction that produces an attenuation if device is in clipping danger or boosting if input belongs to a portable, with the objective of achieving a normalized maximum output voltage level for all input devices. Recognizer works as a states machine where to each state corresponds a correction gain for the preamplifier board. A reset condition based on input voltage level (0V input) brings the machine back to its initial state. Implemented input stage development, reaches the aim, for which, any device can interface an AS amplifier, avoiding clipping and giving a boosted gain for portables. Furthermore dynamic recognition of devices family which input device belongs to, make allowable a normalized output voltage level for all devices plugged into the system. Nevertheless latencies during gain commutation states of recognizer occur and they are not bounded within the first listening, that can be defined as calibration listening. This restriction can be overcome with a future development that switches the recognizer reset condition caller toward a channel open circuit detection instead a channel voltage level listener.

Gli amplificatori di potenza prodotti da Architettura Sonora (AS), equipaggiati con schede di preamplificazione provviste di DSP, presentano una limitata dinamica di ingresso dell’intero sistema. Tale limitazione impedisce a dispositivi, come CD player o Mixer con uscite fino a 5 Vrms, di poter pilotare un amplificatore AS con DSP, senza che la scheda di preamplificazione introduca distorsioni armoniche dovute al clipping dei componenti attivi al suo interno. Obbiettivo di questo lavoro, è stato quello di sfruttare il DSP a bordo, per implementare soluzioni software, accompagnate da migliorie hardware, capaci di ottimizzare lo stage di ingresso del sistema. In particolare, l’ottimizzazione dello stage di ingresso è stata implementata mediante una soluzione software/hardware capace di riconoscere dinamicamente la famiglia di dispositivi più diffusi, quali Portable device, CD player e Mixer, alla quale il dispositivo in input al sistema appartiene. Il riconoscimento dinamico consente al preamplificatore di applicare un opportuna correzione guadagno, capace di fornire un boosting per i dispositivi portatili e due diverse attenuazioni per i lettori CD e i Mixer. In questa maniera ogni dispositivo riceve un’adeguata amplificazione, attenuando i device a rischio clipping e amplificando i dispositivi portatili, con il fine di garantire un livello massimo di uscita del preamplificatore normalizzato ad uno stesso valore di tensione. Il riconoscitore funziona come una macchina a stati, in cui ad ogni stato corrisponde una correzione di guadagno per la scheda di preamplificazione. Una condizione di reset basata sul livello di ingresso di canale (0V in input) riporta il riconoscitore allo stato iniziale. L’ottimizzazione implementata, ha raggiunto l’obbiettivo di poter interfacciare un amplificatore AS, con DSP, con tutti i dispositivi audio più diffusi, evitando distorsioni armoniche da clipping e fornendo un’amplificazione ulteriore per i dispositivi portatili. Inoltre, il riconoscimento dinamico della famiglia di afferenza del dispositivo in ingresso, permette di avere un sistema AS in grado di fornire uno stesso valore massimo di uscita del preamplificatore per tutti i dispositivi in ingresso ad esso. Tuttavia restano delle latenze nella commutazione dello stato di guadagno correttivo del riconoscitore, che purtroppo non sono circoscritte al primo ascolto, definibile come ascolto di calibrazione. Tale restrizione però, risulta superabile mediante uno sviluppo futuro basato su un sistema di riconoscimento provvisto di un rilevatore di reset strettamente legato ad una lettura dell’impedenza di ingresso del canale e non sulla misurazione del suo livello di tensione, ossia riconoscendo direttamente se un device è interfacciato all’amplificatore o l’ingresso è in stato di circuito aperto.