Analoginen äänisynteesi tietokoneellasi: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Kuten vanhojen analogisten syntetisaattoreiden ääni? Haluatko pelata yhden kanssa omalla ajallasi, omassa paikassa, niin kauan kuin haluat, ILMAISEKSI? Täällä villeimmät Moog -haaveesi toteutuvat. Sinusta voi tulla sähköisen äänityksen taiteilija tai vain tehdä hienoja, jännittäviä ääniä kuunneltavaksi mp3 -soittimellasi. Kaikki mitä tarvitset on tietokone! Kaikki on tehty LTSpice -nimisen ilmaisen piirisimulaattorin taikuuden kautta. Nyt tiedän, että luultavasti sanot "Gee willikers, Tyler, en tiedä mitään piirisimulaattorin käyttämisestä- se kuulostaa kovalta!". Älä huoli, Bunky! Se on helppoa, ja annan sinulle muutamia malleja aluksi ja muokataksesi haluamiasi outoja ääniä. Oletko varma, että se kannattaa? Tässä on linkki valmiiksi toistettavaan äänitiedostoon (se on tehty "compos_1.asc": sta tämän 'ible'n vaiheessa 7), jota voit kokeilla. Muutin sen.wav -tiedostosta mp3 -muotoon lyhentääksesi latausaikaa. https://www.rehorst.com/mrehorst/instructables/composition_1.mp3 Äänessä on matala basso, joten kuuntele kuulokkeilla tai hyvillä kaiuttimilla. Jos pidät näkemästäsi, äänestä minua! Huomautus: Olen liittänyt LTSpiceen kaaviotiedostoja, joita voit käyttää tietokoneellasi, mutta jostain syystä, kun yrität ladata niitä, nimet ja laajennukset muuttuvat. Tiedostojen sisältö näyttää hyvältä, joten tiedostojen lataamisen jälkeen vaihda vain nimet ja laajennukset, ja niiden pitäisi toimia. Oikeat nimet ja laajennukset näkyvät kuvakkeissa, joita napsautat ladataksesi.

Vaihe 1: Ensimmäiset asiat ensin

LTSpice on Windows -ohjelma, mutta älä anna sen häiritä sinua. Se toimii hyvin viinin alla Linuxissa. Epäilen, että sen käyttämisessä VMWare -asiakasohjelmassa, VirtualBoxissa tai muissa virtualisointityökaluissa linuxissa ja probabalyssä ei ole ongelmia myös Mac -tietokoneissa. designtools/software/ltspice.jsp Asenna se. Se on aikatason piirisimulaattori, jota jokaisen elektroniikan harrastajan pitäisi osata käyttää. En aio antaa yksityiskohtaista opetusohjelmaa siitä, miten se toimii täällä, mutta selitän muutamia asioita, jotka sinun on tiedettävä kulkiessamme. tai liian korkea kuultavaksi. Jos teet niin ja käytät kalliita kaiuttimia suuritehoisella vahvistimella, voit vain puhaltaa kaiuttimet/vahvistimen bitteihin. Katso AINA aaltomuotoja ennen niiden toistamista ja rajoita äänenvoimakkuutta, kun toistat tiedostoa ensimmäistä kertaa turvallisuuden vuoksi. On aina hyvä idea toistaa tiedostot halvalla kuulokkeilla pienellä äänenvoimakkuudella ennen kaiuttimien kokeilemista.

Vaihe 2: Syöttö

Syöttö simulaattoriin on kaavamaisen kaavion muodossa. Valitset komponentit, sijoitat ne kaavioon ja kytket sitten yhteen. Kun piiri on valmis, kerro simulaattorille, kuinka haluat sen simuloivan piiriä ja millaista lähtöä haluat. Näet, että on piiri, joka sisältää jännitelähteen, vastuksen parin, merkityn lähtösolmun, maan ja tekstikomentorivin. Katsotaanpa kutakin. Nyt on hyvä aika avata alla linkitetty piiritiedosto. Sinun on oltava maadoitettu ainakin yhteen piirin pisteeseen tai saat erittäin outoja tuloksia simulaatioistasi. (tai jotain monimutkaisempaa), mikä jännite on, lähteen "sisäinen vastus" jne. Voit syöttää nämä parametrit napsauttamalla hiiren kakkospainikkeella lähteen osoitinta. Kaikki mitä todella tarvitset, on yksinkertaisten simulaatioiden vastus. Aseta vastusarvo napsauttamalla hiiren kakkospainiketta. Ohita muut parametrit, jotka saattavat olla siellä piilossa. Merkityt tulo- ja lähtösolmut: Vain piirin solmujen nimet, jotka ovat käyttäjäystävällisiä.- käytä nimiä, kuten "output", "input" jne. Simulaatiodirektiivi:.tran-lause kertoo simulaattorille, kuinka haluat piirin simuloivan. Tämä on aikatason simulaattori, mikä tarkoittaa, että se analysoi piirin eri ajankohtina. Sinun on kerrottava sille, mikä on enimmäisaika ja kuinka kauan simulaation pitäisi toimia "piiriajassa", ei reaaliajassa. Jos kerrot simulaattorin toimivan 10 sekuntia piiriaikaa ja asetat maksimiaika-askeleeksi 0,001 sekuntia, se analysoi piiriä vähintään 10 000 kertaa (10 sekuntia/0,001 sekuntia) ja pysähtyy sitten., jännite piirin jokaisessa solmussa ja virrat jokaiseen solmuun ja ulos lasketaan ja tallennetaan jokaisessa vaiheessa. Kaikki nämä tiedot voidaan piirtää näytölle, kuten oskilloskooppinäytölle (vaaka -akselin aika, jännite tai virta pystysuoralla akselilla. Vaihtoehtoisesti voit myös lähettää lähdön.wav -äänitiedostoon, jota voit toistaa tietokoneeseen, polttaa CD -levylle tai muuntaa mp3 -muotoon toistettavaksi mp3 -soittimellasi. Lisää siitä myöhemmin…

Vaihe 3: Lähtö

Lähtö voi olla graafinen kuvaaja jännitteestä vs. aika, jännite vs jännite jne. Tai tekstitiedosto, joka koostuu joukosta jännitteitä tai virtoja jokaisessa vaiheessa, tai.wav -äänitiedosto, jota aiomme käyttää paljon tämä ohjeellinen. Lataa ja avaa tiedosto "resistors.asc". Napsauta pienen juoksevan miehen symbolia (näytön vasemmassa yläkulmassa) ja piirin pitäisi toimia. Napsauta nyt piirin "OUT" -merkkiä. Näet jännitteen, joka on merkitty "ulostuloksi" graafisessa lähdössä vaakasuoraa akselia pitkin, joka edustaa aikaa. Tämä on jännite suhteessa maahan (siksi tarvitset vähintään yhden maadoituksen jokaiseen piiriin!). Nämä ovat perusasiat. Kokeile muuttaa yhtä vastuksen arvoista tai jännitettä ja suorita sitten simulaatio uudelleen ja katso mitä tapahtuu lähtöjännitteelle. Nyt tiedät kuinka käyttää piirisimulaattoria. Helppoa eikö?

Vaihe 4: Nyt ääni

Avaa piiri nimeltä "dizzy.asc". Tämä on outo meluntekijä, joka käyttää modulaattoria ja paria jännitelähdettä CD -laatuisen (16 bittiä, 44,1 ksps, 2 kanavaa) äänitiedoston tuottamiseen, jota voit toistaa. Taajuus ja amplitudi ovat molemmat säädettävissä, kuten VCO ja VCA todellisessa analogisessa syntetisaattorissa. Aaltomuoto on aina sinimuotoinen, mutta on olemassa tapoja muuttaa sitä- lisää siitä myöhemmin. Taajuusrajat asetetaan merkin ja tilan parametreilla. Merkki on taajuus, kun FM -tulojännite on 1 V, ja tila on taajuus, kun FM -tulojännite on 0 V. Lähtötaajuus on FM -tulojännitteen lineaarinen funktio, joten taajuus on puolivälissä merkin ja avaruuden taajuuksien välillä, kun FM -tulojännite on 0,5 V, ja se on 2 kertaa merkin taajuus, kun FM -tulojännite on 2 V. modulaattoria voidaan myös amplitudimoduloida AM -tulotapin kautta. Modulaattorin (oskillaattorin) lähtöamplitudi vastaa AM -jännitetuloon syötettyä jännitettä. Jos käytät tasavirtalähdettä, jonka jännite on 1, ulostulon amplitudi on 1 V (eli se vaihtelee -1 ja +1 V välillä). Modulaattorissa on kaksi ulostuloa- sini ja kosini. Aaltomuodot ovat täsmälleen samat, paitsi että ne ovat 90 astetta vaiheen ulkopuolella. Tämä voi olla hauskaa stereoäänisovelluksille. On olemassa.tran -lause, joka kertoo simulaattorille enimmäisajan ja simulaation keston. Tässä tapauksessa piiriaika (simuloinnin kokonaisaika) = äänitiedostoaika. Tämä tarkoittaa, että jos suoritat simulaatiota 10 sekuntia, saat äänitiedoston, joka on 10 sekuntia pitkä.. Save -käskyä käytetään minimoimaan simulaattorin tallentaman datamäärän simulaation suorittamisen aikana. Normaalisti se säästää jännitteitä jokaisessa solmussa ja virrat jokaiseen komponenttiin ja ulos. Tämä voi lisätä jopa paljon tietoja, jos piirisi muuttuu monimutkaiseksi tai suoritat pitkän simulaation. Kun suoritat simulaatiota, valitse vain yksi jännite tai virta luettelosta valintaikkunassa, ja datatiedosto (.raw) on pieni ja simulaatio suoritetaan suurimmalla nopeudella. Lopuksi. luo CD -laatuinen stereoäänitiedosto (16 bittiä näytettä kohti, 44,1 ksps, kaksi kanavaa) asettamalla jännite "OUTL" vasemmalle kanavalle ja jännite "OUTR" oikealle kanavalle.. Wav -tiedosto koostuu 16 -bittisistä näytteistä. Täyden mittakaavan lähtö.wav -tiedostossa (kaikki näytteen 16 bittiä päällä) tapahtuu, kun ulostulojännite on täsmälleen +1 volttia tai -1 volttia. Syntetisaattoripiiri on asetettava tuottamaan enintään +/- 1V jännitettä kullekin kanavalle, muuten.wav -tiedoston lähtö "leikataan" aina, kun jännite ylittää +1 tai -1 V. äänitiedosto, jonka näytteenottotaajuus on 44,1 ksps, tarvitsemme simulaattorin simuloimaan piiriä vähintään 44, 100 kertaa sekunnissa, joten asetamme enimmäisaika -asteen 1/44, 100 sekuntia tai noin 20 mikrosekuntia (me).

Vaihe 5: Muut jännitelähteet, muut äänityypit

Analoginen syntetisaattori tarvitsee satunnaisen kohinan lähteen. Voit tuottaa kohinaa "käyttäytymisjännitelähteellä" (bv) ja voit kytkeä sen päälle ja pois päältä "jänniteohjatulla kytkimellä" (sw). Bv -komponentin käyttäminen melun tuottamiseen sisältää jännitteen määrittämisen kaavan perusteella. Kohinan tuottamisen kaava näyttää tältä: V = valkoinen (aika*X)*Y Valkoinen toiminto luo satunnaisen jännitteen välillä -0,5 -+0,5 V käyttäen nykyistä aika -arvoa siemenenä. Asettamalla Y arvoon 2 saadaan +/- 1V: n heilahdus. Asetus X välillä 1 000 (1e3) - 100 000 (1e5) vaikuttaa kohinaspektriin ja muuttaa ääntä. Voit käyttää useita jänniteohjattuja kytkimiä ja useita mallilausekkeita saadaksesi kunkin käyttäytymään eri tavalla, jos haluat. Sinun on kerrottava simulaattorille "on" ja "off" vastukset ja kynnysjännite, jolla se kytkeytyy. Vh on "hystereesijännite". Aseta se johonkin positiiviseen arvoon, kuten 0,4 V, eikä napsahdusääniä kuulu, kun kytkin avautuu ja sulkeutuu. >>> Päivitys: tässä on vieläkin helpompi tapa tehdä suljettu kohinalähde- kerro vain kohinajännite pulssilla lähde- katso easy_gated_noise.asc alla.

Vaihe 6: Kellot, rummut, symbaalit, kynnetyt kielet

Kellot, rummut, symbaalit ja kynitty jouset ovat kaikki lyömäsoittimia. Niillä on suhteellisen nopea nousuaika ja eksponentiaalinen hajoamisaika. Ne on helppo luoda käyttämällä sini- ja käyttäytymisjännitelähteitä yhdistettynä yksinkertaisiin piireihin. Katso kaavamainen "bell_drum_cymbal_string.asc". Pulssijännitelähteet vastuksen, kondensaattorin ja diodin kanssa luovat tarvittavan nopean nousun ja hitaasti eksponentiaalisen hajoamisen aaltomuodot. Nämä lähtöjännitteet moduloivat satunnaiskohina- tai siniaaltolähteiksi asetettujen käyttäytymislähteiden lähdöt. Kun pulssilähdejännite nousee, se lataa nopeasti kondensaattorin. Sitten kondensaattori purkautuu vastuksen läpi. Diodi estää jännitelähdettä purkamasta kondensaattoria, kun lähdejännite on nollassa. Suuremmat vastusarvot pidentävät purkausaikaa. Voit määrittää pulssilähteen nousuajan - symbaali on nise -lähde, jolla on erittäin nopea nousuaika. Rumpu on myös melulähde, joka toimii matalammalla taajuudella ja jonka nousuaika on hitaampi. Kello ja merkkijono käyttävät siniaaltoa, jota myös pulssilähteet moduloivat. Kello toimii korkeammalla taajuudella ja sillä on nopeampi nousuaika kuin merkkijonolla. Suorita simulaatio ja kuuntele tulosta. Huomaa, että rumpu näkyy molemmissa kanavissa, kun taas kaikki muut äänet ovat joko oikeaa tai vasenta kanavaa. Rumpulähdössä olevat kaksi vastusta ovat vastuussa äänen siirtämisestä molempiin kanaviin.

Vaihe 7: Yhdistä kaikki

OK, nyt olet nähnyt kuinka tehdä joitakin ääniä ja miten muotoilla kirjekuoret ja taajuus moduloida niitä. Nyt on aika koota muutama eri lähde yhteen kaavioon ja luoda jotain mielenkiintoista kuunneltavaa. Kuinka saat tämän melulähteen tulemaan sävellykseen 33 sekunnissa? Kuinka kytket soittoäänen päälle 16 sekunnissa, kytket sen sitten pois päältä ja sitten uudelleen päälle 42 sekunnin kuluttua? Yksi tapa on käyttää käyttäytymisjännitelähdettä halutun äänen tuottamiseksi ja kytkeä se sitten päälle ja pois päältä kertomalla ääntä tuottava jännite toisella jännitteellä, joka kytkee äänen päälle ja pois, kuten tehtiin kohdassa bell_drum_cymbal_string.asc. Voit tehdä samantyyppisiä ääniä hämärtääksesi ja poistaaksesi. Ajatuksena on asettaa toistuvat äänet ja käyttää sitten lisälähteitä lisätäksesi äänet sävellykseesi haluttuina aikoina kertomalla niiden jännitteet äänijännitteillä. Voit sisällyttää lopulliseen äänilähtöön niin monta jännitettä kuin haluat, jatka vain niiden kertomista (sama kuin looginen "ja") yhdessä. Käynnistämällä äänet kerralla ne pysyvät täydellisessä synkronoinnissa koko sävellyksen ajan, joten ne eivät koskaan ole musiikin alkuvaiheessa tai myöhässä. Kelloja on kaksi, yksi jokaisessa kanavassa. Pulssikellojännitteet toimivat koko simulaation ajan, mutta äänet näkyvät lähdössä vain, kun V (bell_r) ja V (bell_l) eivät ole yhtä kuin 0.

Vaihe 8: Eksponentiaalinen ramppi

Päivitä 7/10- vieritä alas V1 ja V2 muodostavat lineaariset rampit, jotka alkavat nollasta ja nousevat X volttia (vasen kanava) ja Y volttia (oikea kanava) jaksoilla prd_l ja prd_r. B1 ja B3 käyttävät kaavaa muuntaakseen lineaariset rampit eksponentiaalisiksi ramppeiksi, joiden maksimiamplitudit ovat 1 V. B2 ja B4 tuottavat satunnaista kohinaa, jonka amplitudia moduloivat eksponentiaaliset rampit sekä parametrit amp_l ja amp_r (yksinkertaiset tasonsäätimet). Liitin liitteenä tämän piirin luoman mp3 -tiedoston, jotta kuulet miltä se kuulostaa. Sinun on luultavasti nimettävä tiedosto uudelleen, jotta se voidaan toistaa. X ja Y asettavat lineaaristen ramppien jänniterajat. Lopulta molemmat kanavan rampit skaalautuvat 1 V: ksi, mutta asettamalla X ja Y voit hallita eksponentiaalisen rampin jyrkkyyttä. Pieni luku, kuten 1, antaa lähes lineaarisen rampin ja suuri luku, kuten 10, antaa erittäin jyrkän eksponentiaalisen rampin. Ramppijaksot asetetaan parametreilla prd_l ja prd_r. Lineaarisen rampin nousuaikaksi on asetettu arvo prd_l tai prd_r miinus 5 ms, ja pudotusaika on 5 ms. Pitkäkestoinen putoamisaika estää napsautuksen jokaisen rampin lopussa, kun amplitudi laskee takaisin nollaan. Out_l ja out_r ovat aikapohjaisten satunnaisten kohinajännitteiden, eksponentiaalisten rampijännitteiden ja parametrien amp_l ja amp_r tulot. Huomaa, että oikean kanavan satunnainen kohina -arvo käyttää eri "siemeniä" kuin vasen kanava. Tämä pitää jokaisen kanavan kohinan satunnaisena ja erilaisena vastakkaisesta kanavasta. Jos käytät samaa siementä, samaan aikaan saat saman satunnaisarvon ja ääni päätyy keskelle sen sijaan, että ne havaittaisiin kahdeksi eri lähteeksi, yksi kussakin kanavassa. Tämä voi olla mielenkiintoinen vaikutus pelata… Päivitys: huomaa, että aaltomuoto siirtyy 0 V: sta johonkin positiiviseen arvoon. On parempi, että jännite vaihtelee positiivisten ja negatiivisten arvojen välillä. Muokkasin kaaviota juuri niin, mutta se lisäsi aaltomuodon määrittävän yhtälön monimutkaisuutta. Lataa exponential_ramp_noise.asc (muista, että Instructables -palvelin muuttaa nimen ja laajennuksen, kun tallennat sen).

Vaihe 9: Siniaaltoon sovellettu eksponentiaalinen ramppi

Tämä sivu näyttää, kuinka edellisen vaiheen eksponentiaalista ramppia käytetään sinilähteen (itse asiassa sini- ja kosini) moduloimiseen. Käyttäytymisjännitelähdettä käytetään muuttamaan lineaarinen ramppi eksponentiaaliseksi rampiksi, joka ohjaa FM -tuloa modulate2 -komponentilla. Amplitudia moduloivat sekä nopea eksponentiaalinen ramppi että hidas siniaalto. Kuuntele esimerkkitiedosto- se kuulostaa aika oudolta.

Vaihe 10: Ehdotuksia

1) Voit muuttaa simulaation kokonaisaikaa - pidä se lyhyenä, kun pelaat komponenteilla ja saat haluamasi äänen, ja aseta sitten simulaattori toimimaan 30 minuutiksi (1800 sekuntia) tai niin kauan kuin haluat. Voit kopioida piirejä sivulta toiselle ja tehdä alipiirejä, jotta voit liittää vain pieniä piirimoduuleja yhteen, kuten käyttämällä patch boardia todellisessa syntetisaattorissa.2) CD -näytteenottotaajuus on 44,1 ksps. Jos pidät enimmäisajan 20 asteen alaspäin, saat "puhtaan" tuloksen, koska simulaattorilla on tietoja jokaisesta uudesta näytteestä. Jos käytät pienempää aika-askelta, simulaatio on hidasta eikä luultavasti vaikuta ääneen. Jos käytät pidempää aika-askelta, saatat kuulla aliaksia, josta saatat pitää tai ei. 3) Käytä.save-valintaikkunan kaaviota ja kun suoritat simulaation ja valitset vain yhden jännitteistä tai virroista pitääksesi.raw -tiedoston koko on pieni. Jos et tee valintaa, KAIKKI jännitteet ja virrat tallennetaan ja.raw -tiedosto tulee erittäin suureksi. 4) yritä käyttää erittäin matalia taajuuksia korkeampien taajuuksien moduloimiseen5) kokeile korkeampien taajuuksien säätämistä alempien taajuuksien suhteen. yhdistä joidenkin matalataajuisten lähteiden lähdöt joidenkin korkeataajuisten lähteiden kanssa tehdäksesi asioista mielenkiintoisia.7) käytä pulssijännitelähdettä sinin tai muun lähteen moduloimiseksi rytmin tarjoamiseksi.) Käytä matemaattisia lausekkeita käyttäytymisjännitelähteen ulostulon määrittämiseen