Kompyuteringizda analog tovush sintezi: 10 qadam (rasmlar bilan)
Kompyuteringizda analog tovush sintezi: 10 qadam (rasmlar bilan)

Mundarija:

Anonim

Eski analog sintezatorlarning ovozi kabi? O'zingiz xohlagan vaqtingizda, xohlagan vaqtingizda, BEPUL o'yin o'ynashni xohlaysizmi? Mana sizning eng dahshatli Moog orzularingiz amalga oshadi. Siz elektron plyonka ijrochisi bo'lishingiz mumkin yoki shunchaki mp3 pleeringizda tinglash uchun ajoyib, zo'r ovoz chiqarishingiz mumkin. Sizga faqat kompyuter kerak! Hammasi LTSpice deb nomlangan bepul elektron simulyatorining sehrlari yordamida amalga oshiriladi. Endi bilamanki, siz: "Villiers, Tayler, men simulyatorni ishga tushirish haqida hech narsa bilmayman- bu qattiq eshitiladi!" Xavotir olmang, Bunki! Bu oson va men sizga bir nechta shablonlarni beraman va siz xohlagan g'alati tovushlarni chiqarishni boshlaysiz va o'zgartirasiz. Siz sinab ko'rishingiz mumkin bo'lgan ovozli faylga havola (u "ible" ning 7 -qadamidagi "kompozitsiya_1.asc" dan olingan). Yuklab olish vaqtini qisqartirish uchun uni.wav dan mp3 ga o'zgartirdim. https://www.rehorst.com/mrehorst/instructables/composition_1.mp3 Bast ovoz bor, shuning uchun minigarnituralar yoki yaxshi karnaylar bilan tinglang. Agar siz ko'rgan narsalar sizga yoqsa, menga ovoz bering! Eslatma: Men LTSpice uchun sxematik fayllarni biriktirdim, ularni kompyuteringizda ishga tushirishingiz mumkin, lekin negadir siz ularni yuklab olmoqchi bo'lganingizda nomlari va kengaytmalari o'zgaradi. Fayllarning mazmuni yaxshi ko'rinadi, shuning uchun fayllarni yuklagandan so'ng faqat nomlar va kengaytmalarni o'zgartiring va ular ishlashi kerak. To'g'ri nomlar va kengaytmalar yuklab olish uchun bosilgan piktogrammalarda ko'rsatiladi.

1 -qadam: Birinchi narsa birinchi

LTSpice - bu Windows dasturi, lekin bu sizni tushkunlikka tushishiga yo'l qo'ymang. Linuxda Wine ostida yaxshi ishlaydi. Menimcha, VMWare mijozida, VirtualBox -da yoki Linuxda boshqa virtualizatsiya vositalarida, shuningdek Mac -da probabaly bilan ishlashda hech qanday muammo yo'q deb o'ylayman. designtools/software/ltspice.jsp Uni o'rnating. LTSpice nima? Bu har bir elektronika havaskorlari qanday foydalanishni bilishi kerak bo'lgan vaqt zonasi simulyatori. Men bu erda qanday ishlashini batafsil ko'rsatma bermoqchi emasman, lekin biz ketayotganimizda bilishingiz kerak bo'lgan bir nechta narsalarni tushuntirib beraman. Bir ogohlantirish- juda past chastotalarni ishlab chiqarish oson. yoki eshitish uchun juda baland. Agar siz shunday qilsangiz va qimmat dinamiklarni yuqori quvvatli kuchaytirgich bilan boshqaradigan bo'lsangiz, siz karnay/ampni bitlarga urib yuborishingiz mumkin. Har doim to'lqin shakllarini o'ynatishdan oldin ularni ko'rib chiqing va faqat xavfsiz bo'lish uchun faylni birinchi marta o'ynaganingizda ovoz balandligini cheklashga ehtiyot bo'ling. Dinamiklarni ishlatishdan oldin, fayllarni arzon minigarnituralar orqali past ovozda ijro etish har doim yaxshi bo'ladi.

2 -qadam: kirish

Simulyatorga kirish sxematik diagramma ko'rinishida bo'ladi. Siz komponentlarni tanlaysiz, ularni sxemaga joylashtirasiz, so'ng ularni sim bilan bog'lab qo'yasiz. O'chirish tugagandan so'ng, siz simulyatorga sxemani qanday simulyatsiya qilishni xohlayotganingizni va qanday chiqishni xohlayotganingizni aytib berasiz. Siz kuchlanish manbasini, bir juft rezistorni, etiketli chiqish tugunini, erni va matnli buyruq satrini o'z ichiga olgan sxemani ko'rasiz. Keling, har birini ko'rib chiqaylik. Quyida bog'langan elektron faylni ochish uchun yaxshi vaqt. Zamin: bu sizning sxemangizdagi eng muhim komponent. Siz elektr tarmog'ining hech bo'lmaganda bitta nuqtasiga ulangan bo'lishingiz kerak yoki simulyatsiyadan juda g'alati natijalarga erishasiz: kuchlanish manbai: Agar siz kontaktlarning zanglashiga voltaj qo'ysangiz, uni AC yoki DC ekanligini aytishingiz kerak. (yoki murakkabroq narsa), kuchlanish nima, manbaning "ichki qarshiligi" va h.k. Siz manba ko'rsatgichini o'ng tugmasini bosib shu parametrlarni kiritishingiz mumkin. Rezistorlar: Rezistorlarni tushunish juda oson. Qarshilik qiymatini belgilash uchun sichqonchaning o'ng tugmachasini bosing. U erda yashirin bo'lishi mumkin bo'lgan boshqa parametrlarni e'tiborsiz qoldiring. Yorliqli kirish va chiqish tugunlari: foydalanuvchilar uchun qulay bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan nomlar.- "chiqish", "kirish" va boshqalar kabi nomlardan foydalaning Simulyatsiya direktivasi:.tran iborasi simulyatorga sxemani qanday simulyatsiya qilishni xohlayotganingizni aytadi. Bu vaqt zonasi simulyatori, ya'ni u davrni turli nuqtalarda tahlil qiladi. Siz unga aytishingiz kerakki, maksimal vaqt qancha bo'lishi kerak va simulyatsiya real vaqtda emas, "davriy vaqt" da qancha davom etishi kerak. Agar siz simulyatorga 10 sekundlik davrda ishlashini aytsangiz va maksimal vaqtni 0,001 soniyaga o'rnatgan bo'lsangiz, u davrni kamida 10 000 marta tahlil qiladi (10 sek/0,001 sek), keyin to'xtating., har bir tugundagi kuchlanish va har bir tugunga kiruvchi va chiquvchi oqimlar har qadamda hisoblab chiqiladi va saqlanadi. Bu ma'lumotlarning hammasi osiloskop ekrani (gorizontal o'qning vaqti, vertikal o'qda kuchlanish yoki tokning vaqti) kabi displeyda chizish uchun mavjud bo'ladi. Shu bilan bir qatorda, siz chiqishni awav audio faylga yuborishingiz mumkin. mp3 pleerda ijro etish uchun kompyuterni, diskka yozing yoki mp3 formatiga o'tkazing. Bu haqda keyinroq …

3 -qadam: Chiqish

Chiqish vaqt va kuchlanish, kuchlanish va boshqalar kabilarning grafik chizig'i yoki har bir qadamda bir nechta kuchlanish yoki toklardan tashkil topgan matnli fayl yoki biz juda ko'p ishlatadigan.wav audio fayl bo'lishi mumkin. Bu ko'rsatma. "resistors.asc" faylini yuklab oling va oching. Kichkina yuguruvchi odam belgisini bosing (ekranning chap yuqori qismi) va sxema ishlashi kerak. Endi sxemadagi "OUT" yorlig'ini bosing. Vaqtni ifodalovchi gorizontal o'q bo'ylab grafik chiqishda "chiqish" deb nomlangan kuchlanishni ko'rasiz. Bu erga nisbatan o'lchangan kuchlanish (shuning uchun sizga har bir sxemada kamida bitta toprak kerak!) Bu asosiylari. Rezistor qiymatlaridan birini yoki kuchlanishni o'zgartirishga urinib ko'ring, so'ng simulyatsiyani qayta ishga tushiring va chiqish voltaji bilan nima bo'lishini ko'ring. Endi siz simulyatorni qanday boshqarishni bilasiz. Bu oson emasmi?

4 -qadam: Endi ovoz

"Bosh aylanishi.asc" deb nomlangan sxemani oching. Bu g'alati shovqin ishlab chiqaruvchi, siz modulyator va er -xotin kuchlanish manbalarini ishlatib, CD formatida (16 bit, 44,1 ksps, 2 kanalli) audiofayl ishlab chiqarishingiz mumkin, modulyator komponenti - aslida osilator. Chastotani va amplitudani haqiqiy analog sintezatorda VCO va VCA kabi sozlash mumkin. To'lqin shakli har doim sinusoidaldir, lekin keyinchalik uni o'zgartirish usullari mavjud. Chastotani chegaralari belgi va bo'shliq parametrlari bilan belgilanadi. Mark - bu FM kirish voltaji 1V bo'lsa, bo'sh joy - FM kirish voltaji 0V bo'lgan chastota. Chiqish chastotasi FM kirish voltajining chiziqli funktsiyasidir, shuning uchun FM kirish voltaji 0,5V bo'lganida chastota belgisi va bo'shliq chastotalari o'rtasida yarim bo'ladi va FM kirish voltaji 2V bo'lganida chastotaning 2 barobariga teng bo'ladi. modulyator, shuningdek, AM kirish pimi orqali amplituda modulyatsiya qilinishi mumkin. Modulator (osilator) chiqish amplitudasi AM kuchlanish kirishiga qo'llaniladigan kuchlanishga mos keladi. Agar siz 1 kuchlanishli shahar manbaidan foydalansangiz, chiqish amplitudasi 1V bo'ladi (demak u -1 dan +1 V gacha o'zgaradi). Modulator ikkita chiqish- kosinusga ega. To'lqin shakllari aynan bir xil, ular 90 daraja fazadan tashqarida. Bu stereo audio ilovalar uchun qiziqarli bo'lishi mumkin. Simulyatorga maksimal vaqt va simulyatsiya davomiyligini bildiruvchi.tran iborasi mavjud. Bunday holda, elektron vaqt (umumiy simulyatsiya vaqti) = audio fayl vaqti. Bu shuni anglatadiki, agar siz simulyatsiyani 10 soniya davomida ishlatsangiz, siz 10 soniyali audio faylga ega bo'lasiz.. Save iborasi simulyatorni simulyatsiya paytida saqlanadigan ma'lumot miqdorini kamaytirish uchun ishlatiladi. Odatda u har bir tugundagi kuchlanishni va har bir komponentga va undan tashqaridagi toklarni saqlaydi. Agar sizning sxemangiz murakkablashsa yoki uzoq simulyatsiya qilsangiz, bu juda ko'p ma'lumotlarni qo'shishi mumkin. Simulyatsiyani ishga tushirganda, dialog oynasidagi ro'yxatdan bitta kuchlanish yoki tokni tanlang va ma'lumotlar fayli (.raw) kichik bo'ladi va simulyatsiya maksimal tezlikda ishlaydi. Oxirida.wave iborasi simulyatorga Chap kanalda "OUTL" ga, o'ng kanalda "OUTR" ga kuchlanish qo'yib, CD sifatli stereo audio faylni yarating (har bir namuna uchun 16 bit, 44,1 ksps, ikkita kanal).. Wav fayli 16 bitli namunalardan iborat.. Wav faylidagi to'liq o'lchovli chiqish (namunadagi 16 bitning hammasi yoqilgan) chiqayotgan kuchlanish aniq +1 volt yoki -1 volt bo'lganda sodir bo'ladi. Sizning sintezatoringiz sxemasi har bir kanalga +/- 1V dan oshmaydigan kuchlanish hosil qilish uchun o'rnatilishi kerak, aks holda.wav faylidagi chiqish har doim +1 yoki -1 V dan oshganda "kesiladi". 44,1 ksp/s tezlikdagi ovozli fayl, biz simulyatorni sekundiga kamida 44, 100 marta simulyatsiya qilish uchun simulyatorga muhtojmiz, shuning uchun biz maksimal vaqt qadamini 1/44, 100 sek yoki taxminan 20 mikrosaniyaga (biz) o'rnatdik.

5 -qadam: kuchlanish manbalarining boshqa turlari, tovushlarning boshqa turlari

Analog sintezatorga tasodifiy shovqin manbai kerak. Siz "xulq -atvorli kuchlanish manbai" (bv) yordamida shovqin yaratishingiz mumkin va siz uni "voltaj boshqariladigan kalit" (sw) yordamida yoqishingiz va o'chirishingiz mumkin. Shovqin chiqarish uchun bv komponentidan foydalanish formulaga asosan kuchlanishni aniqlashni o'z ichiga oladi. Shovqin hosil qilish formulasi quyidagicha: V = oq (vaqt*X)*Y Oq funksiya joriy vaqt qiymatini urug 'sifatida ishlatib -0,5 dan +0,5 V gacha bo'lgan tasodifiy kuchlanishni hosil qiladi. Y ni 2 ga o'rnatish +/- 1V burilishni beradi. X ni 1 000 (1e3) va 100 000 (1e5) oralig'ida sozlash shovqin spektriga ta'sir qiladi va tovushni o'zgartiradi. Voltaj boshqariladigan kalit ham.model bayonotida o'rnatilishi uchun ba'zi parametrlarni talab qiladi. Agar xohlasangiz, har birining boshqacha yo'l tutishi uchun siz bir nechta kuchlanishni boshqaruvchi kalitlardan va bir nechta modellardan foydalanishingiz mumkin. Siz simulyatorga "yoqilgan" va "o'chirilgan" qarshiliklarni va chegara kuchlanishini aytishingiz kerak. Vh - "histerezis kuchlanishi". Uni 0,4V kabi ijobiy qiymatga o'rnating va kalit ochilganda va yopilganda hech qanday chertish tovushi eshitilmaydi. >>> Yangilash: bu erda eshikli shovqin manbasini yaratishning yanada oson yo'li- shovqin kuchlanishini impulsga ko'paytirish kifoya. manba- quyida easy_gated_noise.asc ga qarang.

6 -qadam: Qo'ng'iroqlar, barabanlar, zanglar, tortilgan torlar

Qo'ng'iroqlar, barabanlar, zanglar va tortilgan torlar hammasi perkussiya. Ular nisbatan tez ko'tarilish va eksponentli parchalanish vaqtiga ega. Ularni sinus va xulq -atvorli kuchlanish manbalari yordamida bir necha oddiy sxemalar yordamida yaratish oson. "Bell_drum_cymbal_string.asc" sxemasiga qarang. Rezistor, kondansatör va diodli impulsli kuchlanish manbalari tez o'sish va sekin eksponentli parchalanish to'lqin shakllarini yaratadi. Chiqish kuchlanishlari tasodifiy shovqin yoki sinus to'lqin manbalari sifatida o'rnatilgan xatti -harakat manbalarini modulyatsiya qiladi. Manba voltaji ko'tarilganda, u tezda kondansatkichni zaryad qiladi. Keyin kondansatör rezistor orqali tushadi. Diyot, manba voltaji nolga teng bo'lganda, kuchlanish manbasini kondansatörün zaryadsizlanishidan saqlaydi. Kattaroq qarshilik qiymatlari tushirish vaqtini oshiradi. Siz impulsli manbaning ko'tarilish vaqtini belgilashingiz mumkin - zang juda tez ko'tarilish vaqtiga ega bo'lgan nise manbai. Baraban, shuningdek, past chastotada ishlaydigan va sekinroq ko'tarilish vaqtiga ega bo'lgan shovqin manbai hisoblanadi. Qo'ng'iroqlar va simlar sinus to'lqin manbalaridan foydalanadilar, ular ham impulsli manbalar tomonidan modulyatsiya qilinadi. Qo'ng'iroq yuqori chastotada ishlaydi va simga qaraganda tezroq ko'tariladi. Simulyatsiyani ishga tushiring va natijani tinglang. E'tibor bering, baraban ikkala kanalda ham, boshqa tovushlar ham o'ng yoki chap kanalda. Baraban chiqishidagi ikkita rezistor tovushni ikkala kanalga ham kiritish uchun javobgardir.

7 -qadam: Hammasini bir joyga to'plash

OK, endi siz qanday qilib tovush chiqarishni, konvertlarni shakllantirish va ularni chastotasini qanday modulyatsiya qilishni ko'rdingiz. Endi bir nechta manbalarni bitta sxemada to'plash va tinglash uchun qiziqarli narsalarni yaratish vaqti keldi. 33 soniyada kompozitsiyaga shovqin manbasini qanday kiritish mumkin? Qanday qilib bu qo'ng'iroqni 16 soniyada yoqib, keyin o'chirib, keyin 42 soniyada yana yoqish mumkin? Buning bir usuli - kerakli ovozni chiqarish uchun xulq -atvor manbalaridan foydalanish, so'ngra bell_drum_cymbal_string.asc da bo'lgani kabi, ovoz chiqaruvchi kuchlanishni ovozni boshqa voltajga ko'paytirish orqali uni yoqish va o'chirish. Siz tovushlarni o'chirish va o'chirish uchun xuddi shunday qilishingiz mumkin, bu erda takrorlanadigan tovushlarni sozlash, so'ngra qo'shimcha manbalardan foydalanib, ushbu tovushlarni kerakli vaqtda qo'shib, ularning kuchlanishini tovush kuchlanishiga ko'paytirish orqali qo'shiqqa qo'shish mumkin. Siz xohlaganingizcha yakuniy ovoz chiqishiga qancha kuchlanishni kiritishingiz mumkin, shunchaki ularni ko'paytirib turing (mantiqiy "va" bilan bir xil). Ovozlarni birdaniga ishga tushirish bilan ular butun kompozitsiyada mukammal sinxronlashda qoladi, shuning uchun ular musiqa vaqtida hech qachon erta yoki kech qolmaydi. Har bir kanalda ikkita qo'ng'iroq bor. Pulse_bell kuchlanishlari simulyatsiya davomida ishlaydi, lekin tovushlar faqat V (bell_r) va V (bell_l) 0 ga teng bo'lmaganida chiqadi.

8 -qadam: Eksponensial rampa

7/10 yangilang- pastga siljiting Mana, bir juft shovqin manbalariga qo'llaniladigan eksponensial rampani yaratadigan sxema. V1 va V2 prd_l va prd_r davrlarida 0 dan boshlanib X volt (chap kanal) va Y volt (o'ng kanal) ga ko'tariladigan chiziqli rampalar hosil qiladi. B1 va B3 chiziqli rampalarni maksimal amplitudasi 1V bo'lgan eksponentli rampalarga aylantirish uchun formuladan foydalanadilar. B2 va B4 tasodifiy shovqinlarni hosil qiladi, bu amplituda ekspansional rampalar va amp_l va amp_r parametrlari (oddiy darajadagi boshqaruv) parametrlari bilan modulyatsiya qilinadi. Men bu zanjir tomonidan yaratilgan mp3 faylni biriktirdim, shunda siz uning ovozini eshitasiz. Faylni ishga tushirish uchun uni qayta nomlashingiz kerak bo'ladi. X va Y chiziqli rampalarning kuchlanish chegaralarini o'rnatadi. Oxir -oqibat, ikkala kanalning rampalari 1V ga ko'tariladi, lekin X va Y ni sozlash orqali siz ekspansional rampaning tikligini boshqarishingiz mumkin. 1 kabi kichik raqam deyarli chiziqli rampani beradi va 10 kabi katta raqam juda tik eksponensial rampani beradi. Rampa davrlari prd_l va prd_r parametrlari yordamida o'rnatiladi. Chiziqli rampaning ko'tarilish vaqti prd_l yoki prd_r qiymati minus 5 ms ga, tushish vaqti esa 5 ms ga o'rnatiladi. Uzoq muddatli kuz vaqti har bir rampaning oxirida bosishni oldini oladi, chunki amplitudasi nolga tushadi.out_l va out_r vaqtga asoslangan tasodifiy shovqin kuchlanishlari, ekspansional rampa kuchlanishlari va amp_l va amp_r parametrlarining mahsulotidir. E'tibor bering, to'g'ri kanal tasodifiy shovqin qiymati chap kanaldan boshqa "urug '" ni ishlatadi. Bu har bir kanaldagi shovqinni tasodifiy ushlab turadi va qarama -qarshi kanaldan farq qiladi. Agar siz bir xil urug'dan foydalansangiz, bir vaqtning o'zida siz bir xil tasodifiy qiymatga ega bo'lasiz va ovoz har bir kanalda bittadan ikki xil manba sifatida emas, balki markazda bo'ladi. Bu o'ynash uchun qiziqarli effekt bo'lishi mumkin … Yangilash: to'lqin shakli 0V dan ba'zi ijobiy qiymatgacha o'zgarganiga e'tibor bering. Voltaj teng musbat va manfiy qiymatlar o'rtasida o'zgarishi yaxshiroqdir. Men sxemani qayta ishladim, lekin bu to'lqin shaklini aniqlaydigan tenglamaning murakkabligini biroz oshirdi. Exponential_ramp_noise.asc -ni yuklab oling (esda tutingki, Instructables serveri uni saqlaganingizda nomini va kengaytmasini o'zgartiradi).

9 -qadam: Sinus to'lqini uchun eksponensial rampa

Bu sahifada sinus manbasini (aslida sinus va kosinus) modulyatsiya qilish uchun oldingi qadamdagi ekspansional rampadan qanday foydalanish ko'rsatiladi. Xulq -atvor manbai chiziqli rampani modulli2 komponentli FM kirishini boshqaradigan eksponensial rampaga aylantirish uchun ishlatiladi, amplitudasi ham tez eksponensial rampa, ham sekin sinus to'lqin orqali modulyatsiya qilinadi. Namuna faylini tinglang- bu juda g'alati tuyuladi.

10 -qadam: Takliflar

1) Siz simulyatsiyaning umumiy vaqtini o'zgartirishingiz mumkin - komponentlar bilan o'ynayotganingizda qisqa tuting va sizga yoqqan tovushni oling, so'ng simulyatorni 30 daqiqa (1800 soniya) yoki xohlaganingizcha ishlashini sozlang. Siz zanjirlarni bir sahifadan ikkinchisiga ko'chirishingiz mumkin va siz kichik sxemalarni yaratishingiz mumkin, shuning uchun siz kichik sintezatorda patch taxtasini ishlatish kabi kichik elektron modullarni bir -biriga ulashingiz mumkin. 2) CD namuna olish tezligi 44,1 ksps. Agar siz maksimal vaqtni 20 ga kamaytirsangiz, siz "toza" natijaga erishasiz, chunki simulyatorda har bir yangi namuna uchun ma'lumot bo'ladi. Agar siz kichikroq vaqtni qo'llasangiz, simulyatsiya sekin bo'ladi va ehtimol ovozga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. Agar siz uzoqroq vaqtni qo'llasangiz, sizga yoqadigan yoki yoqmaydigan taxallusni eshitasiz..raw faylining hajmi kichik. Agar siz tanlov qilmasangiz, HAMMA kuchlanish va toklar saqlanib qoladi va.raw fayli juda katta bo'ladi.4) yuqori chastotalarni modulyatsiya qilish uchun juda past chastotalardan foydalanishga harakat qiling 5) past chastotalarni modulyatsiya qilish uchun yuqori chastotalardan foydalanishga harakat qiling. 6) ba'zi past chastotali manbalardagi chiqishlarni ba'zi yuqori chastotali manbalar bilan birlashtirish, narsalarni qiziqtirish uchun 7) sinusni yoki boshqa manbani modulyatsiya qilish uchun impulsli kuchlanish manbaidan foydalanib ritmni ta'minlash uchun 8) kuchlanish pulslarini xohlagan narsangizga shakllantirish uchun analog sxemalardan foydalaning.9) xulq -atvor manbai chiqishini aniqlash uchun matematik ifodalardan foydalaning