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Multi-Source Audio Processor

Patent-Details zum Outline Newton

Einige Details des „Multi-Source Audio Processor“ Newton von Outline wurden nun patentiert. Das Outline-R&D beschreibt technische Hintergründe rund um den FPGA.

Newton

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Outline, ein europäischer Hersteller professioneller Audiolösungen mit Sitz in Norditalien, hat für seinen FPGA-basierten Newton-Prozessor ein italienisches Patent erhalten. Das Unternehmen hat auch den entsprechenden Antrag für eine internationale Anerkennung eingereicht. Newton wurde  erstmalig 2017 auf Messen vorgestellt und auch bei vielen Anwendern als „Multi-Source Audio Processor“ beliebt, die bisher noch kein Material von Outline im Einsatz haben. Michele Noselli, Co-Owner bei Outline und Fernando Rey Méndez Product Manager bei Outline, haben nun zusammen mit ihrem R&D für Production Partner einige der ebenfalls 2017 zur Patentierung eingereichten Produktkriterien herausgearbeitet.

„Schweizer Armeemesser“-Patent

Dieses Patent erklärt und detailliert ein Gerät mit einer spezifischen Kombination von Audio-Merkmalen und -Funktionen und damit ein digitales Audiosignalverarbeitungsgerät, das mehrere Funktionen – insbesondere Verarbeitung, Failover-Strategien und Verteilung von Audiosignalen – ausführen kann. Es soll aber gleichzeitig geeignet sein, von allen Benutzern eingesetzt werden zu können (benutzerfreundlicher Ansatz). Nicht ganz so überraschend ist vielleicht, dass detailliert beschrieben wird, wie diese Kombination mehrerer Funktionen der Verarbeitung und Verteilung von Audiosignalen auf einer einzigen Rack-Einheit implementiert wurde, um eine hohe Vereinfachung der Verkabelung, eine einfache Bedienung, eine größere Robustheit des Systems sowie erhöhte Möglichkeiten der Steuerung und Überwachung zu erreichen (logistische Vorteile der Verwendung von nur einer Rack-Einheit). Der Fokus liegt aber darauf, dass die gesamte Audioverarbeitung, das Signalrouting und das Clock-Management komplett auf der PL-Seite des FPGAs durchgeführt wurden, so dass auch das eingebettete Linux-Betriebssystem abgeschaltet werden könnte und dann nur die Kommunikation mit der Software auf dem Host verloren ginge. Dies hält Outline für etwas sehr Wichtiges und sei einzigartig: die gesamte Verarbeitung, Algorithmen, Failover-Strategien, Signalanalyse und so weiter werden auf der PL-Seite des FPGAs durchgeführt.

Es wird auch die Verwendung des UDP-Protokolls für die Überwachung und die Verwendung des TCP-Protokolls für die Befehle erwähnt, sowie die Gruppenverwaltung und wie die Gruppen verwaltet werden (dies sei ein integraler Bestandteil des Patents, wie auch die Verwaltung von Control Panels.

Ein eigener Absatz sei dem dynamischen Asynchronous Sample Rate Converter auf der FPGA-Seite gewidmet. Dies ist ein einzigartiges Merkmal: der ASRC könne beliebig zugewiesen und der gesamte Bitstream vom Betriebssystem auf eine andere Art und Weise geladen werden.

Nicht zuletzt betreffe das Patent die Kombination mehrerer Geräte zu einer funktionalen Einheit mit größerer Verfügbarkeit von Kanälen (Kaskadier-Modus), sowie die Failover-Strategie (Algorithmus zur Auswahl der zuverlässigsten Takt- und Signalquelle).

WFIR-Patent

Die WFIR-Filtertechnologie – das „W“ steht für „Warped“ – selbst könnten nicht patentiert werden, so Outline, aber deren Anwendungsformen. Die Realisierung und Implementierung dieser Technologie auf der FPGA-Seite zeichnet das Patent aus, ebenso wie deren modularer Aufbau (die Qualität kann beliebig variiert werden). Eine weitere Erkenntnis im Audiobereich sei, dass der Kompromiss einer schnelleren Synthese mit mittlerer Qualität, gefolgt von einer langsameren Synthese mit hoher Genauigkeit, akzeptiert werde. In dem Patent gehe es auch darum, wie dieses Ziel erreicht wurde.

Deshalb wurde die Methode zur Einstellung des Frequenzgangs eines digitalen Filters patentiert, die in der Lage ist, eine qualitativ hochwertige Filterauflösung mit einer solchen Effizienz und Geschwindigkeit zu kombinieren, dass die Regulierung selbst praktisch in Echtzeit erfolgt (d. h. die Verzögerung zwischen der vom Benutzer vorgenommenen Modifikation der Filterparameter und dem Endergebnis der Modifikation auf dem Ausgangssignal so weit wie möglich zu begrenzen). Die Phasenberechnung des digitalen Filters erfolgt in Echtzeit während der Definition der gewünschten Kurve. Sie umfasst eine erste und schnellere Synthese mit einer niedrigen Anzahl von Abgriffen und eine zweite und langsamere Synthese mit einer hohen Anzahl von Abgriffen. Der Parameter λ der WFIR-Filter für die Verzögerungslinien ist ebenfalls variabel.

Die Implementierung dieser Technologie auf der FPGA-Seite ist also eines der Hauptthemen, ebenso wie die Implementierung der WFIR-Filtertechnologie durch die Gruppen (Synthese der Übertragungsfunktionen) und der modulare Ansatz, wobei jedes Modul 128 Taps verwaltet und die Qualität praktisch unbegrenzt gesteigert werden kann (unbegrenzte Verkettung von Modulen).

Schließlich gehe es um die Veranlagung der WizFir-Filtern, in ihrer Architektur die Verwaltung dynamisch variabler λ-Werte (sogar für jeden Abgriff) zu ermöglichen.

Innenansicht des Newton aus unserem Testbericht mit einem großen PCB und Aufsteck-Boards für das Dante-Brooklyn-Modul, den FPGA-Baustein und die analogen Ein- und Ausgänge (Bild: Anselm Goertz)

Testbericht Outline Newton

Einen sehr detaillierten Review des Outline Newton gibt es hier bei Production Partner online.

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