Anonim
Raspberry Pi with IQaudIO DigiAMP+ - multi-room audio

Raspberry Pi může být ve středu skvěle znějícího domácího zvuku

Dokonce systémy střední řady byly 300 liber za pokoj.

Přečtěte si více příběhů Raspberry Pi na elektronickém týdeníku »

Raspberry Pi to všechno změnil a nyní je jedinou kvalifikací pro takový multisystémový zvukový systém schopnost postupovat podle pokynů krok za krokem - a možná 100 liber za pokoj pro dobrý zvuk prostřednictvím stávajících reproduktorů a pod 30 liber Máte-li kolem sebe ležet starou sadu počítačových reproduktorů a opravdu nemáte chuť na kvalitu.

n

I když mají velikost kreditních karet, některé doplňky Hi-Fi společnosti Raspberry Pi obsahují výkonové zesilovače třídy D dodávající desítky wattů. A nejenom výrobci se obracejí na Raspberry Pi, tam jsou profesionální zakázkové systémy postavené kolem malého vzdělávacího počítače.

Hardware

Raspberry Pi má na palubě zvukový výstup založený na PWM od svého prvního uvedení na trh. Je skvělý pro vzdělávací funkce počítače, je ideální pro pípání a tóny a bude přehrávat hudbu prostřednictvím aktivních reproduktorů PC, ale nikdy nezapne zvukový svět.

Téměř jakmile byla zaznamenána omezení zvukového výstupu, členové komunity s otevřeným zdrojovým kódem hledali způsoby - hardwarové i softwarové - pro přidání externích DAC v kvalitě hudby.

Zpočátku to muselo být USB DAC, protože to bylo jediné dostupné rozhraní, ale první velká revize PCB Raspberry Pi koupila stávající zvukovou sběrnici I2S hostitelského čipu na 8pin hlavičku (P5) a tato připojení se přesunula na hlavní 40pin I / O, když nahradil původní 26pin I / O konektor, když se objevil „plus“ a následný „2“ Raspberry Pis.

I2S je vynalezeno společností Philips, sériové rozhraní se třemi signály (hodiny, data a vlevo / vpravo) určené pro digitální stereo. Je agnostický s ohledem na vzorkovací frekvenci nebo délku vzorkovacího slova a byl zamýšlen jako způsob, jak poslat data do němých dvoukanálových DAC. Pokud se shoduje délka slova (obvykle 16 bitů), bude DAC hrát s jakýmkoli datem vzorkovací rychlosti.

Existují také inteligentní zvukové čipy, které berou I2S jako vstupní a emitují analogový zvuk. Tito obvykle potřebují samostatné sběrnicové připojení, aby je nastavili ve správném režimu, aby fungovali jako němý DAC.

Několik společností vzalo DAC a zabudovalo je do zvukových karet, které sedí na vrcholu Raspberry Pi a připojují se k I2S sběrnici.

Mezi nimi jsou karty od Element14 / Cirrus / Wolfson, Modul 9 (HiFiBerry) ze Švýcarska a IQaudIO.

Gordon Garrity je zakladatelem IQaudIO, které navrhuje a vyrábí své Hi-Fi audio desky ve Velké Británii.

"Lidé mohou připojit zvukovou kartu USB a existují dobré karty do 200 GBP, ale čip [Raspberry Pi] USB sdílí sběrnici s Ethernetem a přetížená sběrnice byla problémem s původním Pi pro HD audio, " řekl. "To by neměl být problém s čtyřjádrovým jádrem [Raspberry Pi 2]."

Pi-DAC + od IQaudIO je Raspberry Pi HAT připojený k I2S s linkovými a sluchátkovými výstupy

Dalším problémem je podle Garrity to, že mnoho zvukových karet USB nemůže převádět rychleji než 96 kbit / s, protože to je maximum pro ovladače Windows. Drahé USB DAC mají 192 kbit / s chipsetů a obcházejí ovladače Windows. Linux a Mac budou zpracovávat tyto soubory 192 kbit / s a ​​DAC.

A vyčnívají mimo Piův profil kreditní karty.

To je důvod, proč jeho společnost používá připojení I2S.

Získání čistého zvuku při připojení k počítači může být složité - například Raspberry Pi je docela hlučný.

"Snažíme se rozložit desky tak, abychom získali nejlepší zvuk, jaký můžeme, " řekla Garrity. "PCB potřebuje dobré pozemní letadlo a máme mnohem více komponent než některé zvukové karty, abychom zabránili náchylnosti." Některé jsou na výstupu pro sluchátka a některé zastavují prováděný hluk.

Ukostření je další záležitost, která věnovala pečlivou pozornost tomu, aby se předešlo smyčkám - složitější od verzí Pi '+', protože počítač lze napájet přímo nebo napájet z jeho přídavné desky.

A jakkoli se snažíte být opatrní, některé věci se stále objeví, pokud máte k dispozici zvukový analyzátor.

"RaspPi je mistrem I2S a jeho hodiny nejsou brilantní." Je tu trochu chvění a nebudete mít bez chvění zařízení pod 100 liber, “řekl Garrity. "Trh Raspberry Pi nemůže udržet prodejní cenu 150 liber a cílová cena musí být co nejblíže ceně Raspberry Pi."

Farnell (Cirrus / Wolfson), IQaudIO a HiFiBerry prodávají přídavné desky DAC, zatímco IQaudIO a HiFiBerry prodávají také jednotlivé desky, které kombinují zesilovač DAC a Class-D a poskytují více než 20 W / kanálové stereo. Některé z nich mají také výstup pro sluchátka.

Nabídka společnosti Farnell zahrnuje výkonový zesilovač 2 + 2 W a liší se od ostatních tím, že má vysoce kvalitní zvukové vstupní ADC, mikrofony mikrofonů a sofistikované směšovače plus digitální rozhraní SPDIF.

Software nízké úrovně

Žádný z těchto zvukových produktů nemůže být užitečně připojen k Raspberry Pi bez nějaké modifikace softwaru Pi. Dokonce i němý DAC může potřebovat minimální ovladač, jen abych řekl, že byl připojen. Složitější hardware DAC může vyžadovat data načtená do interních registrů, aby byla nastavena do příslušného režimu - sběrnice I2C je mezi výrobci čipů oblíbená, a čip Broadcom společnosti Raspberry Pi má sběrnici I2C, která je vyvedena na konektor 26/40.

Desky Cirrus / Wolfson jsou dodávány se spuštěnými skripty, které je nastavují do různých režimů pomocí I2C. Hardware IQaudio také používá I2C ke konfiguraci DAC, s nezbytnými ovladači zařízení I2C zabudovanými do vydání Raspberry Pi Linux (Raspbian).

V jádru systému Linux je zvukový subsystém s názvem ALSA (Advanced Linux Sound Architecture), který může přijímat a odesílat na několika kanálech digitální hudby a kombinovat je.

Máme německého studenta Floriana Meiera, který poděkoval za to, jak vypracovat, jak povolit hardware I2S v čipu Broadcom v srdci Raspberry Pi, a přimět ho ke spolupráci s ALSA. Jeho kód je v jádru linuxového jádra od verze 3.14.

Raspberry Pi with IQaudIO DigiAMP+ - multi-room audio

20 + 20 W Class-D stereo je k dispozici v HAT od více než jednoho výrobce. Tohle je Pi-DigiAMP + od IQaudIO

Existuje také něco, co se nazývá ASoC (ALSA System on Chip), což je subsystém, který poskytuje rámec pro zvuk ve vestavěných systémech se systémem Linux.

Ostatní lidé vytvořili ovladače zařízení pro konkrétní čipy. Podle Garrity je v systému Linux dodáno přibližně 100 čipových ovladačů, některé z nich dodává společnost Edinburghson se sídlem v Edinburghu.

IQaudIO ve svém produktu Pi-DAC + používá audio DAC / kodek Texas Instruments. „Vytvořili jsme ovladač pro TI PCM5122. Napsal jsem důkaz konceptu řidiče a Mark Brown [ex Wolfson] a Florian velkoryse vytvořili plnohodnotný ovladač zařízení [PCM5122x.c], “řekl Garrity. „Jelikož je to otevřený zdroj, ostatní neustále přidávají nové funkce a zlepšují kvalitu.“ Pi-DAC + má výstupy na úrovni linek a sluchátek.

20W + 20W DAC / zesilovač IQaudIO s názvem Pi-DigiAMP + používá stejný ovladač, protože je založen na TAS5756m TI, který sdílí konfiguraci registru s PCM5122 - je funkčně ekvivalentní 5122 následovaným zesilovačem TPA3118 třídy-D. IQaudIO také používá produkt 3118 v produktu zvaném Pi-AMP +, který se vejde přes Pi-DAC +, aby přidal schopnost řízení reproduktorů bez ztráty linek a podpory sluchátek.

"Raspberry Pi prošel změnami v lednu." Chtěli jsme se ujistit, že naše ovladače zařízení byly ve standardním jádru, pak stačí nakonfigurovat pouze textový soubor, “řekl Garrity - jehož desky jsou ty, které lze najít zabudované do zakázkových audio produktů společnosti Abacus Electronic v Německu.

Raspbian

Mít Pi a audio desku, jádro a ovladače znamená, že máte počítač schopný vydávat zvuk, ale počítač nemá ponětí, z jakého souboru se má přehrát a odkud ho získat.

Pokud právě hrajete hudbu, zatímco používáte Pi jako stolní počítač, bude to dělat Raspbian s vhodnými ovladači.

Obecně je většina ovladačů pro různé přídavné zvukové karty pro Raspberry Pi dodávána jako součást operačního systému Raspbian, ale ne pro všechny.

To vám dává dvě možnosti: přidejte ovladače do Raspbian nebo si stáhněte předem upravený obrázek SD karty od tvůrce desky - v tomto posledním případě musíte držet palce, aby tvůrce desky aktualizoval svůj obrázek s každou novou verzí Raspbian .

GitHub je váš přítel pro získání ovladačů kompilace. A někteří výrobci mají podrobné pokyny, které vás provedou procesem kompilace.

Upozorňujeme, že provedením aktualizace sudo apt-get pravděpodobně dojde k odstranění všech úprav.

Nadace Raspberry Pi zahrnovala EEPROM do specifikace nejnovější generace doplňkových desek (HAT - hardware připojený nahoře), což jednoho dne znamená, že aktualizace automaticky načtou balíčky vhodné pro připojený hardware.

"Na našich deskách máme EEPROM, ale v tuto chvíli je prázdná." Nadační fond to už teď všechno vyřešil. Není to nic, co by blokovalo cokoli. “

Speciální software pro přehrávání hudby

Až do této chvíle je počítač stolní počítač s hardwarem nastaveným prostřednictvím příkazového řádku.

Raspberry Pi přichází na trh jako hudební přehrávač, když jsou nainstalovány předkompilované vlastní Linuxové přehrávače médií - viz seznam.

Byly vytvořeny lidmi z open-source komunity a mohou zahrnovat všechny funkce očekávané od zvukového systému s předstihem - přehrávání místních a síťových hudebních souborů, streamování z on-line služeb, jako je Spotify, internetové rádio, dálkové ovládání z telefonů a tablety a „bezhlavé“ přehrávání, kde Pi je síťová černá skříňka s reproduktory, ale bez místní klávesnice nebo displeje. Některá softwarová řešení dokonce napodobují spotřebitelská elektronická řešení jiných výrobců, například Apple Airplay a Logitech's squeezebox. Podívejte se na seznam na konci tohoto článku.

V těchto případech je nastavení příslušného hardwaru DAC pouhým výběrem v rozbalovací nabídce.

Výrobci hardwaru a tvůrci softwaru se navzájem znají.

"Banda lidí na celém světě píše pěkná rozhraní pro přehrávání zvuku, " řekla Garrity. „Poskytovatelé softwaru nemonitizují - je zdarma ke stažení. Dělají něco, aby mi pomohli, a proto jim poskytuji hardware zdarma a podporujeme lidi, kteří berou dary. “

Zvuková karta Raspberry Pi a Wolfson Electronics Weekly právě náhodou měl Raspberry Pi Model B (verze P5 konektoru) a kompatibilní Wolfson Audio kartu z element14 ve své ukázkové skříni. Po stažení vhodně modifikované Raspbian z webu elementu 14 a programování SD karty to vzalo jen záležitost minut, aby to fungovalo - při prvním použití musíte spustit dodaný konfigurační skript. Do stahování byly zahrnuty některé zvukové soubory HD, které zněly skvěle prostřednictvím spravedlivého zesilovače a pěkného páru reproduktorů - jasné, šumivé, bez hučení, žádné syčení. On-line zprávy naznačují, že produkty IQaudIO a HiFiBerry také znějí skvěle a že lidé podceňují, jak dobrý zvuk Raspberry Pi může znít se správným doplňkem.
Hudba na Raspberry Pi Software pro hudební přehrávač pro Raspberry Pi
  • PiMusicBox
  • Volumio
  • RuneAudio
  • Max2Play
  • MoodeAudio
  • Squeezelite
  • Archfile
  • Openelec
  • Kodi
  • Shairport-Sync (Airplay renderer)