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Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 19 Oct 2014 15:13
de Vlo
Bonjour à tous,
Cela faisait longtemps que je nourrissait le projet de concevoir une "interface" audio universelle, capable de remplacer un tuner, et pourquoi pas d'en faire plus.
De nombreuses solutions sont disponibles pour mon application : les xxxbox de nos FAIs préférés, les TV écran plat + interface réseau, les boitiers dédiés... aucun ne me convenait sur un critère unique ; la consommation électrique ! En effet, en utilisant ma xxxbox préférée, je dois nécessairement lui associer ma TV. Résultat, pour écouter la radio, je consomme au minimum 80W sans l'ampli (xx box 30W, TV 50W...). Effrayant quand on sait qu'un tuner FM basique se contente de 15 à 20 W... Les solutions à base de boitiers dédiés ne faisant pas mieux, je me suis lancé dans la réalisation de son équivalent en version Raspberry Pi. Pour ce qui ne connaissent pas, ce module intègre tout ce qu'il faut pour faire tourner un OS Linux, plus l'essentiel des besoins multimédia. M'étant déjà lancé dans une autre application sur cette carte, je me suis donné comme objectif de faire mieux qu'un tuner FM .En quelques mots :
- utilisation en "tuner" de mes principales stations
- capable de lire en aléatoire ou en direct de l'intégralité de ma bibliothèque audio disponible sur le disque réseau
- qualité comparable à un lecteur CD
- consommation électrique raisonnable, moins de 5W (hors ampli)
- Facilité extrême d'utilisation au quotidien
Avant de passer au résultat, je tenais à partager les différentes étapes de la conception.
1. Choix de l'alimentation électrique.
Le module Raspberry Pi fonctionne en 5V issu d'une alimentation USB standard. Le choix du type d'alimentation intervient directement dans le bilan énergétique global (rappel : 5W max!). En testant plusieurs alimentation, la plus performante a été celle d'un lecteur de cartouches de sauvegarde informatique type Iomega, distillant ses 5V avec plus de 90% de rendement. Cela dit, une bonne alimentation à découpage issue d'autre application aurait pu être comparable.
2. L'interface audio.
Ici, le travail s'est révélé plus compliquer. La carte RPi possède sa propre interface audio en sortie. En lisant les critiques, il semble qu'elle ne soit pas des meilleures. Et je confirme : en plus d'une fâcheuse tendance à provoquer des clics et plocs dès qu'on la sollicite, elle montre une distorsion d'au moins 0.25%... pas vraiment utilisable.
Je teste donc un certain nombre d'interface audio USB, et fini par adopter une solution originale : l'interface audio d'un casque USB de chez Logitech. L'écoute "normale" de ce casque est pourtant médiocre. En revanche, la mesure ne tenant pas compte des transducteurs se révèle excellente : moins de 0.008% de disto à 1kHz.
Je précise ici la méthode employée : lecture via le lecteur VLC d'un fichier WAV contenant une sinus pure de 1kHz / 44,1Khz FS, au maximum de l'amplitude possible (0dBFS), et banc Audio Precision Portable One).
Je retiens donc ce petit circuit construit autour d'un IC Micronas 3552 annoncé pour 0.05% à 0.5FS pour -3dBFS en entrée, on n'est pas loin !).
3. La sortie
Afin de permettre à l'électronique numérique de s'exprimer pleinement, je choisis de paramétrer l'interface audio à son niveau nominal (0dB). Le contrôle du volume se fait dans le domaine analogique, ce qui permet de bénéficier des performances du convertisseur dans l'ensemble du domaine d'utilisation, y compris aux faibles niveaux. La mesure me donnera raison : en utilisant le contrôle de volume dans le domaine numérique, on passe de 0.008% à 0.15% à faible niveau d'écoute...
Le potentiomètre de sortie est un ALPS de 100kB (log) , motorisé, ce qui permettra le contrôle via les entrées sorties(GPIO) de la carte.
4. La configuration de l'ensemble.
Le système démarre en se connectant en WiFi sur le réseau domestique (configuration du fichier wpa_supplicant.conf). Le lecteur audio est de type VLC. L'ensemble est autonome, mais peut aussi être utilisé via l'interface web de VLC.
int1.jpg
int1.jpg (86.42 Kio) Vu 11315 fois

Conclusion provisoire.
Le projet me permet aujourd'hui d'écouter mes stations préférées (FI et les autres), et accessoirement de lire mes fichiers audio. Il reste encore pas mal de travail avant une utilisation optimale. Je vous communique cependant les résultats intermédiaires :
- disto < 0.01% sur tout le spectre
- utilisable pour les web radio diffusant en http ou rtp.
- simplicité d'utilisation (1 bouton), mais perfectionnable- cp,s
- consommation totale en fonctionnement (mesure sur le 220V) : 5.3W

Il me reste encore pas mal d'amélioration à apporter, notamment sur la consommation électrique (réduire la fréquence du processeur, ajout d'un convertisseur à découpage sur le 3.3V...), et sur les fonctions (l'accès NAS n'est pas encore facile, ou trop peu configurable), le contrôle du volume via commande du moteur du potentiomètre... Cela dit, le tout est utilisable dès à présent, et sans déployer des moyens énormes, je suis parvenu à l'un des objectifs du projet : faire mieux que les solutions commerciales :)
A suivre donc.
Si vous souhaitez plus d'infos techniques sur la configuration, n'hésitez pas à me demander, je vous répondrais dans la limite de mes connaissances (je ne suis pas un expert en Linux !).
Tous vos commentaires ou suggestions sont les bienvenus !

Vlo

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 19 Oct 2014 19:34
de Tichu
Quand tu écris "écouter la FM", tu penses aux web radios ?

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 19 Oct 2014 21:12
de Vlo
Oui c'est bien l'objectif, écouter les web radio, donc les flux diffusés sur le réseau. Et plus précisément ceux diffusant des flux "acceptables", tant d'un point de vue débit que qualité. Pas simple effectivement !

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 19 Oct 2014 21:50
de dksp
Très intéressant :thumbsup:
Je n'ai juste pas bien compris comment tu pilotes le Raspberry Pi, ce qui sort de son interface audio. Tu branches un écran et un clavier dessus ?

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 19 Oct 2014 22:49
de Vlo
Hello,
Comme l'objectif du projet est "consommation minimale", pas d'écran ni clavier connecté : tout se passe par le réseau quand c'est nécessaire. En clair, pour le "programmer", je passe en ligne de commande via un PC à distance en mode SSH. Et quand je souhaite lancer la lecture de musique présente sur le disque réseau, j'utilise l'interface web de VLC.
Cela dit, et pour améliorer l'usage en mode autonome, il me reste à créer l'interface écran LCD sur le boitier, ainsi que quelques boutons en local pour éviter de devoir acceder à distance. Le tout en version "basse consommation" évidement (afficheur LCD type HD44780).
A suivre !

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 20 Oct 2014 10:22
de dksp
OK merci beaucoup Vlo. :jap: Je m'étais intéressé au Raspberry Pi pour en faire un lecteur audio autonome, c'est-à-dire avec stockage interne de plusieurs dizaine de Go. Il se posait surtout la question comment piloter tout ça. La solution que j'avais retenue, c'était Volumio géré à distance par Smartphone ou ordinateur de bureau.
Pour l'instant, j'ai mis mes recherches en stand-by, je pense me repencher dessus en début d'année prochaine.

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 20 Oct 2014 11:41
de Vlo
Bonjour dksp,
Dès que tu relances ton projet, n'hésites pas à me solliciter : je peux te donner tous le détails sur les étapes d'installation (depuis le WiFi, serveur FTP, config audio, scripts de lancement,...). Cela m'a pris du temps, autant en faire profiter pour tout le monde.
J'avais aussi testé les "distributions" type Volumio et certaines autres, mais aucune ne me convenait (trop compliquées, demande d'avoir un écran, peu configurable).
Pour ce qui est du stockage local, le plus simple (testé sur ma config) est de placer une carte SD de la capacité voulue. Elle contiendra tout le système, plus tes fichiers audio. Ce n'est pas le meilleur choix pour les linuxiens puristes, mais ça fonctionne très bien. C'est également la solution la moins gourmande en énergie (la carte SD consomme moins de 50 mA !).
Vlo

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 20 Oct 2014 15:37
de Charly
Bonjour Vlo,

Je suis intéressé par la config logicielle :
- OS (utilises tu une version avec un X11 ou en mode texte ?)
- version de VLC et son interface web
- etc...

Perso j'utilise un NAS et je pourrais faire un montage direct au boot sur ce NAS.

Intéressé comme alternative à mon install sur miniPC qui ne me satisfait pas totalement (XP light, foobar télécommandé par web), mais qui a l'avantage d'avoir en natif les pilotes pour la carte USB Sound Blaster que j'utilise.
:wave:
Charly

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 20 Oct 2014 21:16
de Vlo
Hello Charly,
Ci-joint quelques détails sur la configuration.
J'utilise la distribution Raspbian (Debian adaptée pour RPI), et jongle entre les shell script et les "programmes" en python.
Le réseau est connecté en WiFi via un petit dongle de chez TP-net. Comme ce driver possède un mode power down par défaut (ce qui est intéressant d'un point de vue consommation électrique), j'ai dû créer un script de "keep alive" pour maintenir le lien réseau (pb de déconnexion vu de mon routeur).
La LED est pilotée par un GPIO, lequel tient compte du fait que le réseau soit actif, le script est en Python.
J'ai installé par défaut un serveur FTP (VSFTP) pour permettre des chargements sur la carte SD simplement.
Enfin, VLC est lancé par défaut (version 2.0.3 Twoflower), ce qui permet, entre autre, de l'activer avec l'interface http, et non l'interface graphique.
Il n'y a aucun écran connecté, tout se passe en connexion distante, soit en SSH pour confirgurer le tout, soit en HTTP via l'interface de VLC.
J'envisage même de réduire la fréquence du processeur pour baisser la conso, tant le besoin en CPU est faible !
A ta dispo pour une démo en live !
Vlo

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 21 Oct 2014 23:26
de michel29
l'alim à découpage de zip est suffisament silencieuse ?

je n'ai aucune idée des possibilités de ces Raspberry Pi

çà aurait la puissance d'un petit Pc d'il y a 8 ans ?

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 23 Oct 2014 13:37
de Vlo
Bonjour,
Oui l'alim Iomega est parfaitement silencieuse, d'autant plus qu'elle fonctionne en PWM pur vu le courant consommé et la puissance relative de celle-ci (pas de mode discontinu). Donc pas de bruit décelable (tant d'un point de vue mécanique qu'électrique) dans le registre audio.
Pour les possibilité de la carte, elles ne sont pas directement comparable à un PC, mais en quelques mots :
- fréquence processeur 700MHz (architecture RISC)
- accélérateur graphique permettant de lire de la video HD
- mémoire de masse sur carte externe SD (donc comparable à un SSD pour peu qu'on prenne une classe SDHC élevée).

A titre de test, l'activité du processeur est de moins de 30% en lecture MP3 via le réseau WiFi, en utilisant VLC, et moins de 10% sur des applications de lecture moins gourmande (omxplayer).

Vlo

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 01 Nov 2014 13:16
de david29290
Je me permets de me greffer sur ton post. Voila j'ai un raspberry en bas dans mon salon relié a mon serveur NAS synology. Je me demande ce que donnerait en terme de qualité ce DAC sur ma framboise?

DAC.tif
DAC.tif (1.32 Mio) Vu 11051 fois


C'est audiop****** qui commercialise cela :

http://www.audiophonics.fr/fr/kits-modu ... -8884.html

Merci

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 02 Nov 2014 17:17
de Vlo
Bonjour,
Cela dépend vraiment de ton utilisation : le DAC mentionné a visiblement de bonne performances. Cela dit, et c'est un avis perso, je suis toujours méfiant quand je lis dans la page du site un SNR de 120 dB, quand le fabricant du composant maître, le DAC proprement dit, indique 100 dB typique... Cela ne remet pas en cause la performance réelle, mais la différence notable me laisse penser que le marketing est passé par là :).
Par ailleurs, l'utilisation du module demande un accès en I2S, et j'y vois deux problèmes :
- utilisation presque obligatoire de la distribution Volumio pour Raspberry (et donc pas d'utilisation sans écran externe possible), mais cela n'engage que mon utilisation personnelle, car l'I2S n'est pas simplement activable sous Raspbian (je n'ai rien trouvé de facile jusqu'à présent, bien que cela reste mon objectif pour y connecter un TDA1541 de la bonne époque, voire un Burr Brown qui me reste en stock).
- Le format I2S pris en compte par le module DAC externe suppose une resynchro par la PLL du CI DAC. or, je n'ai pas vu de référence de fréquence sur le schéma d'appli.
C'est mon côté un peu méfiant.
Cela dit, vu le prix de l'ensemble, et si le fonctionnement "headless" de la framboise ne te pose pas de soucis, ça vaut le coup de tenter l'expérience, vu le prix réellement intéressant du module.
Si tu franchis le pas, ton retour d'expérience m'intéresse !
Bonne fin de journée,
Vlo

Re: Le Raspberry Pi en centrale audio

MessagePosté: 25 Oct 2015 16:37
de Ramutch

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