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In der Entwicklung befindlich:

8-kanaliger, voll-digitaler parametrischer Equalizer

( English version: 8-Channel Fully Digital Parametrical Equalizer)

Option: 8-kanalige ADCs und DACs

Vorwort

Die Entwicklung dieses Equalizers ist sehr weit voran geschritten. Es geht jetzt darum, das Interesse an einem solchen Gerät zu erfahren. Ob es sich also lohnt, die Kosten für weitere Prototypen und eine kleine Serie zu riskieren. Meine Befürchtung ist, dass der Bedarf für so ein Gerät zu gering ist, weil DAWs oder digitale Mischpulte ausreichend mit Equalizern ausgerüstet sind und andere Anwendungen zu selten sind. Deshalb möchte ich diese Entwicklung hier vorstellen und vielleicht auch bei der einen oder anderen Gelegenheit das Labormuster vorführen. Vielleicht kann ich ja auch mit den Eigenschaften des Equalizers Begeisterung wecken?

Eigenschaften

Dieser Equalizer ist in seinen Einstellmöglichkeiten dem 2-kanaligen, analogen Equalizer TwinEq-1 MK2 der Fa. Estec angelehnt. Dabei ist großer Wert auf das "analoge Feeling" gelegt worden. Die meisten Einstellungen erfolgen mit analogen Drehwertgebern, die eine so hohe Auflösung haben, dass trotz der sehr feinen Einstellstufen eine schnelle und präzise Einstellung in Echtzeit wie bei Potentiometern in analogen Geräten möglich ist.

Die eingestellten Frequenzgänge werden in Echtzeit während der Einstellung angezeigt. Diese Anzeige dient zum einen zur Visualisierung, was wo in welchem Maße gerade eingestellt wird. Sie dient aber auch zur schnellen Orientierung, z. B. nach Abruf von Presets oder Undo- und Redo-Aktionen, zu beurteilen, wo und in welchem Maße der Equalizer jetzt die Signale beeinflusst. Die Grafiken aus Frequenzgängen wirken wie Symbole, die einen hohen Wiedererkennungswert für den zugehörigen Anwendungsfall bieten. Das ist natürlich erheblich informativer, als z. B. die Strichmarkierungen an einer Vielzahl von Potentiometern.

Grundsätzlich haben digitale Schaltungen bzw. Softwarelösungen, sofern sie richtig gemacht werden (was gar nicht so selbstverständlich ist, wie man meinen sollte), die Eigenschaften, sich sehr, sehr weitgehend ideal zu verhalten, z. B.:

• Es gibt keine Gefahr der internen Übersteuerung. Es ist in der Praxis nicht möglich, den Eq so einzustellen, dass intern Clipping auftritt.
• Es gibt keine Gefahr der internen Untersteuerung. Es ist in der Praxis nicht möglich, den Eq so einzustellen, dass internes Rauschen entsteht.
• Die Einstellungen sind exakt und nicht nur so ähnlich, wie es die Potistellungen eines analogen Equalizers erkennen lassen.
• Lineare Frequenzgänge sind wirklich exakt linear.

Darüber hinaus ergeben sich durch die Digitaltechnik Möglichkeiten, z. B. das Anlegen und Abrufen von Presets oder das synchrone Einstellen mehrerer Kanäle gleichzeitig, die in der analogen Welt zwar nicht unmöglich, aber nur sehr aufwändig realisierbar sind.

Frontansicht

Bild: Vorläufiger Entwurf der Frontplatte (Anklicken zum Vergrößern)

Die Frontplatte, von links nach rechts:

• 8 beleuchtete Tasten zur Kanalvorwahl
• Grafik-Display
• Tastenfeld und Drehgeber: Konfiguration, Speicherung und Abruf von Presets, Undo- und Redo-Funktion
• Low- und High-Cut Filter
• 4 parametrische Filter, zwei davon als Shelf-Filter verwendbar
• Master Gain, darüber Taste zum Zuschalten des Limiters
• Kopfhörer-Sektion

Ein- und Ausgänge

• 8 digitale Eingangskanäle, 4 x AES3 (AES-EBU), trafogekoppelt, umschaltbar von XLR-Buchsen oder D-Sub 25-Buchsen
• 8 digitale Ausgangskanäle, 4 x AES3 (AES-EBU), trafogekoppelt, auf XLR-Buchsen und D-Sub 25-Buchsen
• Kopfhörerausgang, 6.3 mm Klinkenbuchse auf der Frontplatte
• LAN (RJ-45), RS-232 (D-Sub 9) und USB auf der Rückseite

Kanalvorwahl

Kanäle können einzeln oder in Gruppen eingestellt werden. In Gruppen erhalten alle Kanäle dieselben Einstellungen. Eine typische Gruppe sind z. B. zwei Kanäle, die zu einem Stereo-Paar zusammengefasst werden.

Gruppen bilden: Gruppen werden gebildet, indem der Kanal, dessen Einstellungen übernommen werden sollen, vorgewählt und die Taste gehalten wird. Dann wird jede weitere gewünschte Kanaltaste gedrückt. Die entsprechenden Tasten blinken. Die Übernahme der Einstellungen und die Gruppenbildung erfolgt in dem Moment, wenn in diesem Zustand eine beliebige Einstellung verändert wird. Dann leuchten alle Tasten der Gruppe.

Gruppen vorwählen: Wenn ein Kanal, der einer Gruppe zugeordnet ist, vorgewählt wird, wird die gesamte Gruppe vorgewählt. Alle Tasten der Gruppe leuchten.

Gruppen auflösen: Mit einem Tastendruck auf eine Taste einer bereits vorgewählten Gruppe wird nur dieser Kanal vorgewählt. Alle anderen Tasten der Gruppe verlöschen. Der Kanal wird in dem Moment aus der Gruppe herausgelöst, wenn in diesem Zustand eine beliebige Einstellung verändert wird. Es können auch mehrere Kanäle gleichzeitig aus einer Gruppe herausgelöst werden. Dabei entsteht eine neue Gruppe.

Equalizer-Kanal

• 8 identische Kanäle
• Filter-Update-Frequenz (Anzahl der Änderungen des Frequenzgangs, wenn Einstellungen kontinuierlich verändert werden): ca. 800 Hz
• Alle Frequenzeinstellungen erfolgen von ca. 10 Hz bis ca. 20 kHz in 1580 Schritten von 1/144 Oktave bzw. 1/12 Halbton pro Schritt
• Alle Gain-Einstellungen erfolgen von -20 dB bis +20 dB in 400 Schritten je 0.1 dB (Master Gain: -40 dB bis +20 dB, 600 Schritte je 0.1 dB)
• Alle Q-Einstellungen (Filterbreite bzw. -güte) erfolgen von 0.1 bis 10 in 800 logarithmisch aufgeteilten Schritten

Einstellungen für jeden Equalizer Kanal

• 1 Low-Cut, Frequenz einstellbar ab ca. 10 Hz, Steilheit 6, 12, 18, 24, 30 und 36 dB/Oktave oder linear (ausgeschaltet)
• 1 High-Cut, Frequenz einstellbar bis ca. 20 kHz, Steilheit 6, 12, 18, 24, 30 und 36 dB/Oktave oder linear (ausgeschaltet)
• 1 Bell/Low-Shelf-Filter, einstellbar: Frequenz = 10 Hz - 20 kHz, Q = 0.1 bis 10, Gain -20 dB bis +20 dB oder linear (ausgeschaltet)
• 2 Bell-Filter, einstellbar: Frequenz = 10 Hz - 20 kHz, Q = 0.1 bis 10, Gain -20 dB bis +20 dB oder linear (ausgeschaltet)
• 1 Bell/High-Shelf-Filter, einstellbar: Frequenz = 10 Hz - 20 kHz, Q = 0.1 bis 10, Gain -20 dB bis +20 dB oder linear (ausgeschaltet)
• 1 Master Gain, einstellbar von -40 dB bis +20 dB oder 0 dB (ausgeschaltet)
• 1 Limiter, ein/ausschaltbar, Ansprechzeit 0 (1 Sample), Abfallzeit in der Konfiguration wählbar

Equalizer Bedienung

• 14 hochauflösende analoge Drehgeber, die sich in der Praxis mit ca. 1000 Schritten/Umdrehung und ca. 800 Updates/Sekunde wie analoge Potentiometer "anfühlen"
• 2 digitale Drehgeber
• 18 beleuchtete Tasten (weitere 8 beleuchtete Tasten zur Kanalvorwahl)

Low- und High-Cut:

• Je 1 hochauflösender analoger Drehgeber für Frequenz
• Je 1 digitaler Drehgeber für Steilheit
• Je 1 grün beleuchtete Taste zum Ein/Auschalten

Bell- und Bell/Shelf-Filter:

• Je 3 hochauflösende analoge Drehgeber für Frequenz, Q und Gain
• Je 1 grün beleuchtete Taste zum Ein/Auschalten
• Je 1 orange beleuchtete Taste für die beiden Bell/Shelf-Filter zum Umschalten zwischen Bell und Shelf

Master Gain:

• 1 hochauflösender analoger Drehgeber
• 1 grün beleuchtete Taste zum Ein/Auschalten

Limiter:

• 1 blau beleuchtete zum Taste zum Ein/Auschalten

Kopfhörer

• Gain mit konventionellem Potentiometer digital einstellbar bis +20 dB
• Max. Ausgangsspannung ca. 7 V_eff
• Kanalwahl für Kopfhörer-"Downmix" mit digitalem Drehgeber vielfältig einstellbar:
  - Jeder Kanal einzeln in Mono
  - In Stereo die Kanalpaare 1/2, 3/4, 5/6 oder 7/8
  Mehrere Stereo-Kanäle zu einem Stereosignal zusammengefasst:
  - Kanäle 1+3/2+4 oder 5+7/6+8
  - Kanäle 1+3+5/2+4+6 oder 3+5+7/4+6+8
  - Kanäle 1+3+5+7/2+4+6+8
  Stereo-Downmix von Surround-Signalen (Center und LFE in der Mitte):
  - Kanäle 1+3+4+5/2+3+4+6 und 1+3+5+6/2+4+5+6 (Kanäle 3 und 4 bzw. 5 und 6 sind Center und LFE)
  - Kanäle 3+5+6+7/4+5+6+8 und 3+5+7+8/4+6+7+8 (Kanäle 4 und 5 bzw. 7 und 8 sind Center und LFE)

Grafik-Display

Oben links:

• Peak-Meter, zeigt Ausgangspegel für 8 Kanäle
• Rotes Dreieck: Clipping, die minimale Zeitdauer der Clipping-Anzeige ist per Konfiguration wählbar
• Blaues Dreieck: Der Limiter limitiert, die minimale Zeitdauer der Limiter-Anzeige ist per Konfiguration wählbar
• Kanalnummer blau unterlegt: Der Limiter ist eingeschaltet

Oben mitte:

• Anzeige der numerischen Einstellung der 6 Equalizer-Filter und des Master Gains der momenentan ausgewählten Kanäle
• Weiß hinterlegt: Die Filterstufe ist ausgeschaltet, Gain ist 1 (0 dB)
• Grün hinterlegt: Die Filterstufe ist mit Charakteristik Bell in Betrieb
• Orange hinterlegt: Die Filterstufe ist mit Charakteristik Shelf in Betrieb

Oben rechts:

• Kopfhörerverstärkung, im Beispiel auf -0.97 dB eingestellt (wahrscheinlich sehr laut, deswegen rot)
• Auswahl der Kanäle für den Kopfhörer-Downmix, im Beispiel Kanal 1 links und Kanal 2 rechts

Mittlerer Bereich:

• Die Frequenzgänge der 8 Kanäle, im Beispiel zur Demonstration mit 8 in der Praxis ziemlich unsinnigen Einstellungen
• Die momentan eingestellten Frequenzgänge sind weiß, alle anderen sind farbig dargestellt
• Rechts daneben weiß hinterlegt die momentan zur Einstellung ausgewählten Kanäle, im Beispiel nur Kanal 1

Unten links:

• Eingang D-1 ist angeschlossen, synchronisiert (grün) und der Master-Eingang (Rahmen)
• Eingang D-4 ist angeschlossen, aber asynchron (rot)
• Eingänge D-2, D-3 und WC (Word Clock) sind grau, d. h., diese Signale sind nicht angeschlossen
• Die Abtastrate im Beispiel ist 192.0 kSa/s und kann von den VCXOs resynchronisiert werden (grün)

Unten mitte:

• Vorgesehen für das Speichern und den Abruf von Presets

Unten rechts:

• Undo- und Redo-Status (Beispiel):
• Blau: Es gibt 5 früher gesicherte Undo-Stufen
• Grün: Die letzte gesicherte Undo-Stufe
• Gelb: Die momentane Einstellung ist im Undo-Speicher nicht gesichert

Das Synchronsystem

Der Equalizer arbeitet mit Abtastraten von 16, 22.05, 24, 32, 44.1, 48, 64, 88.2, 96, 128, 176.4 und 196 kSa/s. Diese Abtastraten kann der Equalizer im Master-Betrieb selbst erzeugen oder als Slave mittels VCXOs (Voltage Controlled Crystal Oscillators) innerhalb von +/-100 ppm resynchronisieren bzw. de-jittern. Mit allen dazwischen liegenden Abtastraten kann er auch arbeiten, aber dann wird nicht de-jittert und auch die Frequenzgänge sind verschoben. Bei nicht-resynchronisierbaren Abtastraten wird die Frequenzanzeige gelb hinterlegt.

Als Slave kann der Equalizer per Word Clock oder durch einen seiner 4 AES-Eingänge synchronisiert werden. Die Auswahl geschieht automatisch: Priorität hat der Word Clock Eingang, danach die AES-Eingänge, einstellbar in der Reihenfolge 1 bis 4 oder 4 bis 1, so dass z. B. der Eingang 4 zur DARS-Synchronisation genutzt werden kann. Ohne digitales Eingangssignal arbeitet der Equalizer mit der eingestellten Default-Abtastrate, was in der Praxis nur bei vorhandenen ADCs von Belang ist.

Option 8-kanalige ADCs und DACs

• 8 elektronisch symmetrierte Eingänge bzw. Ausgänge auf D-Sub 25
• ADC- und DAC-Referenzpegel (d. h., die Eingangsempfindlichkeit bzw. die Ausgangsspannung für 100% FS) von +12 dBu bis +24 dBu in 1 dB-Stufen, davon werden 4 Stufen je 3 dB elektronisch verzerrungsfrei umgeschaltet und die Zwischenstufen werden digital berechnet
• Vollsymmetrischer analoger Signalpfad
• Streng linearer Frequenzgang
• ADC: Typisch 114 oder 120 dB Dynamikbereich A-bewertet bei +15, +18, +21 und +24 dBu Eingangsempfindlichkeit
• DAC: Typisch 120 dB Dynamikbereich A-bewertet bei +15, +18, +21 und +24 dBu Ausgangsspannung
• Routing konfigurierbar, d. h., die Quellen der Equalizer-Kanäle sind entweder die AES-Eingänge oder die ADC-Ausgänge, die Quellen der DACs sind entweder die Ausgänge der Equalizer-Kanäle oder die AES-Eingänge

Sonstiges

• Latenzzeit 10 Samples (z. B. 227 µs bei 44.1 kSa/s und 52 µs bei 192 kSa/s)
• Bauform 19", 2 HE, ca. 160 mm tief
• Stromversorgung 100 - 240 V AC, ca. 20 W

In Planung

• Fernsteuerung zum Abruf von Presets per USB und LAN
• Laden und Auslesen von Einstelldaten per USB und LAN

Stand der Entwicklung

Die Entwicklung dieses Equalizers ist sehr weit voran geschritten. Alle Einstellungen, die die akustischen Eigenschaften betreffen, stehen vollständig im Labormuster zur Verfügung und sind vorführbar. Im Wesentlichen fehlen noch Grundeinstellungen, wie z. B. Default-Sample Rate, das Ein- und Ausgangsrouting und ADC- und DAC-Referenzpegel. Die meisten dieser Grundeinstellungen betreffen allerdings nur die ADC/DAC-Option. Der Betrieb mit ADCs, DACs und Word Clock-Synchronisation ist vorbereitet, aber im Labormuster zurzeit nicht vorführbar.

Bild vom Labormuster des Equalizers (Anklicken zum Vergrößern)