Moje odkazy

• Nabídka služeb
• Relational pipes
• SQL-Výuka.cz
• SQL-DK
• Nekuřák.cz
• i1984.cz
• Telekomunikační slovník

Ostatní odkazy

• GNU.org
• FSF.org
• Monča.cz

Obsah článku:

• Specifikace a základní parametry
• DAC a ADC čipy: TI Burr-Brown PCM1690 a PCM4204
• Zvuková kvalita
• Podpora v GNU/Linuxu
• Analýza zvukového spektra v programu GNU Radio
• Závěr

Mám tu Roland Rubix 44, tak zde je stručný dokumentační zápisek o této USB zvukové kartě a pár fotek. Mimochodem, firmu Roland možná znáte díky MT-32 nebo TR-808. Ale tentokrát se podíváme na jejich současný hardware.

Většinu přístrojů hned rozeberu, protože mě zajímá, co je uvnitř. K odmontování solidního plechového krytu nám tu stačí křížový šroubovák PH1 (což je sympatické – na rozdíl od různých firem, které nás obtěžují tzv. „tamper proof“ šrouby, které jsou stejně k ničemu). U předního panelu jsou tři vruty, vzadu a zespodu pak šrouby.

Specifikace a základní parametry

• Čtyři vstupní a čtyři výstupní kanály (proto 44, dělají se i modely 22 a 24)
• 24 bitů, 192kHz
• Vstup: 4× kombinovaný konektor XLR / 6,35 mm jack, oboje balancovaný i nebalancovaný signál
• Fantomové napájení pro mikrofony: 48 V
• Hardwarový kompressor/limiter
• Dobře viditelné LED indikátory: zelená = signál na daném vstupu, červená = moc signálu → snížit citlivost
• Výstup: 4× 6,35 mm jack, balancovaný signál
• Výstup na sluchátka: 6,35 mm, takže pro běžnější 3,5 mm jack je potřeba redukce (není součást balení)
• MIDI vstup a výstup: pěti-pinový DIN konektor
• USB 2.0 pro spojení s počítačem
• Napájení: 9 V DC, 2 A pomocí adaptéru

DAC a ADC čipy: TI Burr-Brown PCM1690 a PCM4204

Jedněmi z nejdůležitějších součástek u zvukové karty jsou čipy, které se starají o převod digitálního signálu na analogový (DAC) a naopak (ADC). V Rubbixu 44 jsem našel čipy Burr-Brown od Texas Instruments, což by mělo být asi to nelepší na trhu. Konkrétně jde o:

• PCM1690: DAC, 8 kanálů, 24 bitů, 192 kHz
• PCM4204: ADC, 4 kanály, 24 bitů, 216 kHz

Zvuková kvalita

Kvalita zvuku mi přijde bezchybná, ale zase tolik toho naposloucháno nemám, takže to nechci hodnotit. Šum IMHO není a zvuk mi přijde stejný nebo lepší, než cokoli, co jsem kdy slyšel. V případě zájmu můžu vzít kartu na nějaký pražský sraz (to by chtělo nějaké klidnější místo než obvykle…) nebo na nějakou konferenci a můžete posoudit sami.

Podpora v GNU/Linuxu

V GNU/Linuxu karta prostě funguje, není potřeba instalovat žádné ovladače, stačí připojit USB kabel a můžeme přehrávat nebo nahrávat zvuk – ať už přes ALSA/JACK nebo PulseAudio – funguje oboje. Testoval jsem v Ubuntu 17.10. Systém kartu identifikuje takto:

USB:

$ lsusb | grep Roland
Bus 002 Device 037: ID 0582:01e1 Roland Corp.

Přehrávání:

$ aplay --list-devices
**** Seznam PLAYBACK Hardwarových zařízení ****
karta 1: Rubix44 [Rubix44], zařízení 0: USB Audio [USB Audio]
  Podzařízení: 1/1
  Podzařízení #0: subdevice #0

$ aplay --list-pcm
sysdefault:CARD=Rubix44
    Rubix44, USB Audio
    Default Audio Device
front:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Front speakers
surround21:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    2.1 Surround output to Front and Subwoofer speakers
surround40:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    4.0 Surround output to Front and Rear speakers
surround41:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    4.1 Surround output to Front, Rear and Subwoofer speakers
surround50:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    5.0 Surround output to Front, Center and Rear speakers
surround51:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    5.1 Surround output to Front, Center, Rear and Subwoofer speakers
surround71:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    7.1 Surround output to Front, Center, Side, Rear and Woofer speakers
iec958:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    IEC958 (S/PDIF) Digital Audio Output
dmix:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct sample mixing device
dsnoop:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct sample snooping device
hw:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct hardware device without any conversions
plughw:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Hardware device with all software conversions

Nahrávání:

$ arecord --list-pcm    
sysdefault:CARD=Rubix44
    Rubix44, USB Audio
    Default Audio Device
front:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Front speakers
surround21:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    2.1 Surround output to Front and Subwoofer speakers
surround40:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    4.0 Surround output to Front and Rear speakers
surround41:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    4.1 Surround output to Front, Rear and Subwoofer speakers
surround50:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    5.0 Surround output to Front, Center and Rear speakers
surround51:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    5.1 Surround output to Front, Center, Rear and Subwoofer speakers
surround71:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    7.1 Surround output to Front, Center, Side, Rear and Woofer speakers
iec958:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    IEC958 (S/PDIF) Digital Audio Output
dmix:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct sample mixing device
dsnoop:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct sample snooping device
hw:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Direct hardware device without any conversions
plughw:CARD=Rubix44,DEV=0
    Rubix44, USB Audio
    Hardware device with all software conversions

MIDI:

amidi --list-devices
Dir Device    Name
IO  hw:1,0,0  Rubix44 MIDI 1

Vstup i výstup funguje – lze přehrávat MIDI skladby (poslat je třeba do MT-32 nebo SC-88) nebo připojit klávesy a vlastní tvorbu nahrávat do počítače.

V alsamixeru kromě jakési Internal Clock Validity nic není. Hlasitost se totiž nastavuje hardwarově na kartě – samostatně pro sluchátkový a hlavní výstup. Stejně tak i citlivost vstupů nebo fantomové napájení mikrofonů.

Analýza zvukového spektra v programu GNU Radio

Většina programů ukazuje (když už) jen graf hlasitosti, takže vidíme, jak silné zvuky kde jsou. O dost zajímavější je ale spektrogram, který přidává další rozměr – na něm vidíme intenzitu zvuku v jednotlivých frekvencích. Spektrogram umí ukázat program Audacity, ale jeho graf je dost hrubý a moc toho tam není vidět, navíc se při nahrávání zobrazuje se zpožděním.

Proto jsem nastartoval GNU Radio, což je program, který se používá primárně pro softwarově definované rádio (SDR), a spíchl jsem v něm následující flowgraph:

V zásadě jde jen o propojení zvukového zdroje a komponent, které dělají Fourierovu transformaci (FFT) a vykreslují vodopádový graf v GUI. U vstupu si nastavíme počet kanálů a zvukovou kartu (její název zjistíme příkazem arecord --list-pcms):

V případě Rubixu při odpojeném mikrofonu „uvidíme ticho“ – jen modrou plochu – zatímco u běžné zvukové karty (např. na základní desce) „vidíme šum“. Zde je zachycené spektrum ze čtyř kanálů Rubixu:

Tu vlnovku mezi čtvrtou a devátou vteřinou jsem vytvořil pískáním do mikrofonu. V podstatě se dá takhle „malovat“ pomocí zvuku. Zbytek je šum v místnosti.

Takhle vypadá bílý šum vygenerovaný v Audacity a přehraný ne zrovna kvalitním reproduktorem:

Šum je normálně homogenní – ty přechody kolem páté a jedenácté vteřiny jsou způsobené tím, že jsem nedržel mikrofon rovně.

A tohle je 2600 Hz a 500 Hz sinusovka vygenerovaná v Audacity:

Stopa s 500 Hz končí dřív – na obrázku kolem čtvrté vteřiny. Na následujícím obrázku je totéž spektrum ještě rozdělené ve dvou monofonních stopách a hlavně neprohnané přes zvukovku, reproduktor, mikrofon a další zvukovku:

Z 24b/192kHz zvukového signálu by ale měl jít vytáhnout hezčí obrázek, než jaký mi teď kreslí GNU Radio, takže s tím si budu muset ještě pohrát. Tohle je víceméně výchozí nastavení. Jako zdroj signálu v GNU Radiu můžeme samozřejmě použít i uložený soubor (wav), nemusí to být jen živý zvuk z mikrofonu. Můžeme tak např. prozkoumat frekvence v určité skladbě nebo jiné nahrávce.

Závěr

Rubix44 od japonské firmy Roland je kvalitní zvuková karta, která umožňuje nahrávat zvuk ve čtyřech kanálech současně a ve vysokém rozlišení. Šum na vstupu i výstupu je minimální. V GNU/Linuxu karta funguje bez problémů. Hodí se pro profesionální použití i různé experimentování se zvukem.