Компьютерде аналогты дыбыс синтезі: 10 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Ескі аналогтық синтезаторлардың дыбысы сияқты? Онымен өз уақытында, өз орнында, қалағанша ТЕГІН ойнағыңыз келе ме? Міне, сіздің Moog -дегі ең қиялды армандарыңыз орындалады. Сіз электронды жазба орындаушысы бола аласыз немесе mp3 ойнатқышында тыңдау үшін керемет, үшкір дыбыстар жасай аласыз. Сізге тек компьютер қажет! Мұның бәрі LTSpice деп аталатын еркін тізбек тренажерінің сиқыры арқылы жүзеге асады. Енді мен білемін, сіз: «Уиллерерс, Тайлер, мен тренажерды іске қосу туралы ештеңе білмеймін, бұл қатты естіледі!» Уайымдамаңыз, Банки! Бұл оңай, мен сізге бірнеше әдепсіз дыбыстарды шығарып, өзгертуге бірнеше шаблон беремін. Дайын дыбыс файлының сілтемесі (ол «композицияның 7 -қадамындағы» kompozisyon_1.asc «-тен жасалған), сіз оны сынап көре аласыз. Мен жүктеу уақытын азайту үшін.wav -дан mp3 -ге айналдырдым. https://www.rehorst.com/mrehorst/instructables/composition_1.mp3 Дыбыстың төмен деңгейі бар, сондықтан құлаққаппен немесе жақсы динамиктермен тыңдаңыз. Егер сіз көргенді ұнатсаңыз, маған дауыс беріңіз! Ескерту: Менде LTSpice үшін схемалық файлдарды тіркедім, оларды компьютерде іске қосуға болады, бірақ қандай да бір себептермен оларды жүктеу кезінде атаулар мен кеңейтімдер өзгереді. Файлдардың мазмұны жақсы көрінеді, сондықтан файлдарды жүктегеннен кейін аттар мен кеңейтімдерді өзгертіңіз және олар жұмыс істеуі керек. Дұрыс атаулар мен кеңейтімдер жүктеу үшін басылған белгішелерде көрсетіледі.

1 -қадам: Бірінші нәрсе бірінші

LTSpice - бұл Windows бағдарламасы, бірақ бұл сізге кедергі жасамаңыз. Ол шарап астында Linux -те жақсы жұмыс істейді. Менің ойымша, оны VMWare клиентінде, VirtualBox -та немесе Linux -тегі басқа виртуализация құралдарында және Mac -та probabaly -де іске қосуда ешқандай проблемалар жоқ деп ойлаймын. Windows үшін LTSpice көшірмесін (ұғ!) Мына жерден жүктеп алыңыз: https://www.linear.com/ designtools/software/ltspice.jspОны орнатыңыз. LTSpice деген не? Бұл кез-келген электроника әуесқойы қалай қолдануды білуі керек уақыттық домендік тренажер. Мен мұнда қалай жұмыс істейтіні туралы егжей-тегжейлі оқулықты ұсынбаймын, бірақ мен сізге қажет бірнеше нәрсені түсіндіремін. Бір ескерту- тым төмен жиіліктерді шығару оңай. немесе естуге тым жоғары. Егер сіз мұны жасасаңыз және қымбат динамиктерді қуатты күшейткішпен басқарсаңыз, сіз динамиктерді/амптерді битке ұрып жібере аласыз. Әрқашан толқын пішіндерін ойнатпас бұрын оларды қарап шығыңыз және қауіпсіз болу үшін файлды бірінші рет ойнатқанда дыбыс деңгейін шектеңіз. Динамиктерді қолданар алдында файлдарды төмен құлаққап арқылы ойнату әрқашан жақсы идея.

2 -қадам: енгізу

Тренажерға енгізу схемалық схема түрінде болады. Сіз компоненттерді таңдайсыз, оларды схемаға орналастырасыз, содан кейін оларды сымға қосасыз. Сіздің схемаңыз аяқталғаннан кейін сіз тренажерге схеманы қалай модельдеу керектігін және қандай шығыс қажет екенін айтасыз. Resistors.asc деп аталатын схеманы қараңыз. Сіз кернеу көзін, жұп резисторды, таңбаланған шығыс түйінін, жерге және мәтіндік командалық жолды қамтитын тізбек бар екенін көресіз. Әрқайсысын қарастырайық. Төменде көрсетілген тізбек файлын ашудың жақсы уақыты. Жер: Бұл сіздің схемаңыздағы ЕҢ СЫНДЫ компонент. Сіз міндетті түрде жерге тұйықталуыңыз керек немесе сіздің модельдеулеріңізден таңқаларлық нәтиже аласыз: кернеу көзі: егер сіз тізбекке кернеуді қоссаңыз, оған айнымалы ток немесе тұрақты ток екенін айту керек. (немесе неғұрлым күрделі нәрсе), кернеу дегеніміз не, көздің «ішкі кедергісі» және т. Сізге қарапайым имитацияға қарсылық қажет. Резисторлар: резисторларды түсіну өте оңай. Қарсылық мәнін орнату үшін тінтуірдің оң жақ түймешігімен нұқыңыз. Жасырын болуы мүмкін басқа параметрлерді елемеңіз. Белгіленген кіріс және шығыс түйіндері: Пайдаланушыға ыңғайлы тізбектегі түйіндердің атаулары.- «шығыс», «енгізу» және т. тренажерге схеманы қалай модельдеу керектігін айтады. Бұл уақыт-домендік тренажер, яғни ол уақыттың әр түрлі нүктелеріндегі тізбекті талдайды. Сізге максималды уақыт қадамы қандай болуы керек және модельдеу нақты уақытта емес, «схемалық уақытта» қанша уақыт жұмыс істеуі керек екенін айту керек. Егер сіз тренажерге 10 секундтық жұмыс уақытында жұмыс істеуін айтсаңыз және максималды уақыт қадамын 0,001 секундқа орнатсаңыз, ол тізбекті кемінде 10 000 рет талдайды (10 сек/0,001 сек), содан кейін тоқтайды., тізбектегі әрбір түйіндегі кернеу мен әр түйінге кіретін және шығатын токтар әр қадам сайын есептеледі және сақталады. Бұл ақпарат осциллограф экраны сияқты дисплейде орналасу үшін қол жетімді болады (көлденең осьтің уақыты, кернеу немесе тік осьте ток. Сонымен қатар, шығуды awav аудио файлына жіберуге болады, оны сіз ойнатуға болады. mp3 ойнатқышында ойнату үшін компьютерді, CD -ге жазу немесе mp3 -ге түрлендіру. Толығырақ кейінірек…

3 -қадам: Шығару

Шығу кернеудің уақытқа, кернеуге қарсы кернеудің т.б графикалық графигі немесе әр қадамдағы кернеулер мен токтардан тұратын мәтіндік файл немесе біз көп қолданатын.wav аудио файл болуы мүмкін. Бұл «resistors.asc» файлын жүктеңіз және ашыңыз. Кішкене жүгіруші адам белгісін басыңыз (экранның сол жақ жоғарғы бөлігі) және тізбек іске қосылуы керек. Енді тізбектегі «OUT» белгісін басыңыз. Сіз уақытты білдіретін көлденең ось бойында графикалық шығуда «шығыс» деп белгіленген кернеуді көресіз. Бұл кернеу жерге қатысты өлшенеді (сондықтан сізге әрбір тізбекте кем дегенде бір жер қажет!) Бұл негіздер. Резистордың бір мәнін немесе кернеуді өзгертуге тырысыңыз, содан кейін модельдеуді қайталаңыз және шығыс кернеуімен не болатынын көріңіз. Енді сіз тізбек тренажерін қалай басқаруға болатынын білесіз. Оңай емес пе?

4 -қадам: Енді дыбыс

«Dizzy.asc» деп аталатын тізбекті ашыңыз. Бұл модулятор мен жұп кернеу көздерін қолдана отырып, сіз ойнай алатын ықшам дискінің дыбыстық файлын (16 бит, 44,1 кссс, 2 арна) шығару үшін модулятор мен екі кернеу көзін пайдаланатын модулятор компоненті - осциллятор. Нақты аналогты синтезатордағы жиілік пен амплитуда VCO және VCA сияқты реттеледі. Толқынның формасы әрқашан синусоидальды болып келеді, бірақ оны кейінірек өзгертудің жолдары бар. Жиілік шектері белгі мен кеңістік параметрлері бойынша орнатылады. Марк - FM кіріс кернеуі 1В болғанда жиілік, ал бос орын - FM кіріс кернеуі 0В болғанда. Шығу жиілігі FM кіріс кернеуінің сызықтық функциясы болып табылады, сондықтан жиілік FM кіріс кернеуі 0,5В болғанда белгі мен кеңістік жиіліктерінің жартысында болады және FM кіріс кернеуі 2В болғанда таңбалық жиілікте 2 есе болады. модуляторды амплитудасы AM кіріс штыры арқылы да реттеуге болады. Модулятордың (осциллятордың) шығыс амплитудасы АМ кернеу кірісіне берілген кернеуге сәйкес болады. Егер сіз кернеуі 1 тұрақты ток көзін қолдансаңыз, шығыс амплитудасы 1В болады (яғни ол -1 мен +1 В аралығында өзгереді). Модулятордың екі шығысы бар- косинус. Толқынның формалары біркелкі, олар фазадан тыс 90 градус. Бұл стерео дыбыстық қосымшалар үшін қызықты болуы мүмкін. Тренажерға максималды уақыт қадамы мен имитацияның ұзақтығы туралы айтатын.tran операторы бар. Бұл жағдайда схема уақыты (жалпы модельдеу уақыты) = аудио файлдың уақыты. Бұл дегеніміз, егер сіз модельдеуді 10 секундқа іске қоссаңыз, сіз ұзақтығы 10 секунд болатын аудио файлды аласыз.. Save операторы модельдеу кезінде сақтайтын деректер көлемін азайту үшін қолданылады. Әдетте ол әр түйіндегі кернеуді және әрбір компонентке және одан шығатын токтарды сақтайды. Егер сіздің схемаңыз күрделенсе немесе сіз ұзақ имитация жасасаңыз, бұл көп деректерді қосуы мүмкін. Модельдеуді іске қосқан кезде, тілқатысу терезесіндегі тізімнен бір кернеуді немесе токты таңдаңыз және деректер файлы (.raw) аз болады, ал модельдеу максималды жылдамдықта іске қосылады. Соңында.wave операторы тренажерге ықшам дискідегі сапалы стерео аудио файлды құрыңыз (үлгіге 16 бит, 44,1 ксс, екі арна), кернеуді сол жақтағы «OUTL» деңгейіне және кернеуді оң жақтағы «OUTR» деңгейіне қояды.. Wav файлы 16 биттік үлгілерден тұрады.. Wav файлындағы толық масштабты шығыс (үлгідегі барлық 16 бит қосылған) шығатын кернеу дәл +1 Вольт немесе -1 Вольт болғанда пайда болады. Сіздің синтезатор тізбегіңіз әр арнаға +/- 1В -тан аспайтын кернеулер шығаратындай етіп орнатылуы керек, әйтпесе.wav файлындағы шығыс кернеу +1 немесе -1 В асқан кезде «қиылады». аудиофайл 44,1 ксс жылдамдықта таңдалады, бізге симуляторды кемінде секундына 44, 100 рет имитациялау үшін тренажер қажет, сондықтан біз максималды уақыт қадамын 1/44, 100 сек немесе 20 микросекундқа (АҚШ) орнатамыз.

5 -қадам: Кернеу көздерінің басқа түрлері, дыбыстардың басқа түрлері

Аналогты синтезаторға кездейсоқ шу көзі қажет. Сіз «мінез -құлық кернеуінің көзі» (bv) көмегімен шу шығара аласыз және оны «кернеуді басқаратын қосқыш» (sw) көмегімен қосуға және өшіруге болады. Шуды шығару үшін bv компонентін қолдану формулаға негізделген кернеуді анықтауды қамтиды. Шу шығару формуласы келесідей: V = ақ (уақыт*X)*Y Ақ функциясы тұқым ретінде ағымдағы уақыт мәнін қолдана отырып -0,5 пен +0,5 В аралығында кездейсоқ кернеуді жасайды. Y мәнін 2-ге орнату +/- 1V бұрылысты береді. 1 000 (1e3) және 100 000 (1e5) арасындағы X параметрі шу спектріне әсер етеді және дыбысты өзгертеді. Кернеуді басқаратын қосқыш.model операторында орнатылуы үшін кейбір параметрлерді қажет етеді. Қаласаңыз, әрқайсысы басқаша әрекет ету үшін бірнеше кернеуді басқаратын қосқыштар мен бірнеше модельдік мәлімдемелерді қолдануға болады. Сіз тренажерге «қосулы» және «өшірілген» қарсылықтар мен ол ауысатын шекті кернеуді айтуыңыз керек. Vh - «гистерезис кернеуі». Оны 0.4В сияқты оң мәнге қойыңыз, сөндіргіш ашылып жабылған кезде ешқандай дыбыс шықпайды. >>> Жаңарту: міне қақпалы шу көзін жасаудың қарапайым әдісі- шу кернеуін импульстікке көбейту жеткілікті. көзі- төмендегі easy_gated_noise.asc қараңыз.

6 -қадам: Қоңыраулар, барабандар, гимндер, тартылған ішектер

Қоңыраулар, барабандар, сойылдар мен тартылған ішектер - бәрі перкуссиялы. Олардың салыстырмалы түрде тез көтерілу уақыты мен экспоненциалды ыдырау уақыты бар. Кейбір қарапайым тізбектермен біріктірілген синус және мінез -құлық кернеуінің көмегімен оларды жасау оңай. «Bell_drum_cymbal_string.asc» схемасын қараңыз. Резистормен, конденсатормен және диодпен импульсті кернеу көздері жылдам көтерілуді және баяу экспоненциалды ыдыраудың толқындық формаларын жасайды. Бұл шығыс кернеулері кездейсоқ шу немесе синусоиды толқын көздері ретінде орнатылған мінез -құлық көздерінің шығуын модуляциялайды. Импульсті ток кернеуі көтерілгенде конденсатор тез зарядталады. Содан кейін конденсатор резистор арқылы ағызылады. Диод кернеу көзі кернеу нөлге тең болғанда конденсатордың разрядталуын болдырмайды. Резистордың үлкен мәндері ағызу уақытын арттырады. Сіз импульсті көздің көтерілу уақытын көрсете аласыз - цикл - бұл өте тез көтерілу уақыты бар шұңқыр көзі. Барабан сонымен қатар төменгі жиілікте жұмыс істейтін және баяу көтерілу шуылына ие шу көзі болып табылады. Қоңырау мен жіп импульсті көздермен модуляцияланған синусолқалық көздерді пайдаланады. Қоңырау жоғары жиілікте жұмыс істейді және жіпке қарағанда жылдамырақ көтеріледі. Симуляцияны іске қосыңыз және нәтижені тыңдаңыз. Барабан екі арнада да пайда болатынына назар аударыңыз, ал қалған барлық дыбыстар оң немесе сол арна. Барабан шығысындағы екі резистор дыбысты екі арнаға қосуға жауап береді.

7 -қадам: Барлығын біріктіру

Жарайды, енді сіз кейбір дыбыстарды қалай шығаруға болатынын және конверттерді қалай пішіндеу керектігін және оларды модуляциялауды көрдіңіз. Енді бірнеше түрлі дереккөздерді бір схемаға біріктіріп, тыңдау үшін қызықты нәрсе құрудың уақыты келді. 33 секундта композицияға шу көзін қалай енгізуге болады? Қоңырауды 16 секундта қалай қосуға болады, сосын оны сөндіріп, 42 секундта қайта қосуға болады? Мұның бір жолы - керекті дыбысты шығару үшін мінез -құлық кернеуінің көзін пайдалану, содан кейін дыбыс шығаратын кернеуді bell_drum_cymbal_string.asc сияқты дыбысты қосатын және өшіретін басқа кернеуге көбейту арқылы қосу және өшіру. Дыбыстарды өшіру және өшіру үшін сіз дәл осылай жасай аласыз. Бұл жерде қайталанатын дыбыстарды орнату, содан кейін кернеуді дыбыс кернеуіне көбейту арқылы сол дыбыстарды композицияға қосу үшін қосымша дереккөздерді қолдану қажет. Сіз соңғы дыбыс шығысына қанша кернеуді қоса аласыз, оларды көбейтуді жалғастырыңыз (логикалық «және» сияқты). Дыбыстарды бірден қосу арқылы олар бүкіл композицияда тамаша үндестікте қалады, сондықтан олар музыка уақытында ешқашан ерте немесе кеш болмайды. Әр арнада екі қоңырау бар. Импульстік қоңырау кернеуі модельдеу кезінде жұмыс істейді, бірақ дыбыстар V (қоңырау_r) мен V (қоңырау_л) 0 -ге тең болмаған кезде ғана шығады.

8 -қадам: Экспоненциалды рамп

7/10 жаңарту- төмен қарай жылжыңыз Мұнда шу көздеріне жұпқа қолданылатын экспоненциалды пандус жасайтын схема. V1 және V2 0 -ден басталатын және prd_l және prd_r периодтарында X вольтке (сол жақ арна) және Y вольтке (оң арна) көтерілетін сызықтық пандустар жасайды. В1 және В3 сызықтық пандустарды максималды амплитудасы 1В болатын экспоненциалды пандустарға түрлендіру үшін формуланы қолданады. B2 және B4 амплитудасы экспоненциалды пандустармен және amp_l және amp_r параметрлері бойынша модуляцияланатын кездейсоқ шу шығарады. Мен осы схема арқылы жасалған mp3 файлды тіркедім, осылайша сіз оның қалай естілетінін біле аласыз. Сіз ойнау үшін файлдың атын өзгертуіңіз керек шығар. X және Y желілік пандустардың кернеу шектерін орнатады. Ақыр соңында, екі арнаның пандустары 1В -қа дейін масштабталады, бірақ X және Y параметрлері арқылы экспоненциалды пандустың қаттылығын басқаруға болады. 1 сияқты кіші сан дерлік сызықтық пандус береді, ал 10 сияқты үлкен сан өте тік экспоненциалды пандус береді. Рамп кезеңдері prd_l және prd_r параметрлері арқылы орнатылады. Сызықтық рампаның көтерілу уақыты prd_l немесе prd_r мәніне минус 5 мс, ал құлау уақыты 5 мс етіп орнатылады. Ұзақ түсу уақыты әр пандустың соңында басуды болдырмайды, себебі амплитудасы нөлге дейін төмендейді.out_l және out_r уақытқа негізделген кездейсоқ шу кернеулерінің, экспоненциалды пандус кернеулерінің және amp_l және amp_r параметрлерінің туындылары болып табылады. Оң жақ арнаның кездейсоқ шу мәні сол арнадан басқа «тұқым» пайдаланатынын ескеріңіз. Бұл әр арнаның шуын кездейсоқ және қарама -қарсы арнадан ерекшелендіреді. Егер сіз бір тұқым қолдансаңыз, сол уақытта сіз бірдей кездейсоқ мәнге ие боласыз және дыбыс әр арнада екі түрлі ақпарат көзі ретінде қабылданудың орнына орталықта қалады. Бұл ойнаудың қызықты әсері болуы мүмкін … Жаңарту: толқын формасы 0В -тан оң мәнге ауысатынын ескеріңіз. Кернеудің бірдей оң және теріс мәндер арасында ауысуы жақсы. Мен схеманы дәл осылай жасау үшін қайта өңдедім, бірақ ол толқын формасын анықтайтын теңдеудің күрделілігін арттырды. Exponential_ramp_noise.asc жүктеп алыңыз (Instructables сервері сақтаған кезде атау мен кеңейтімді өзгертетінін ұмытпаңыз).

9 -қадам: Синус толқынына қолданылатын экспоненциалды пандус

Бұл бет синус көзін (шын мәнінде, синус және косинус) модуляциялау үшін алдыңғы қадамдағы экспоненциалды рампаны қалай қолдану керектігін көрсетеді. Мінез -құлық кернеуінің көзі модульдік 2 компоненттегі FM кірісін басқаратын экспоненциалды пандусқа айналдыру үшін қолданылады, амплитудасы жылдам экспоненциалды пандуспен де, баяу синусондымен де модуляцияланады. Үлгі файлды тыңдаңыз- бұл біртүрлі естіледі.

10 -қадам: Ұсыныстар

1) Сіз модельдеудің жалпы уақытын өзгерте аласыз - компоненттермен ойнау кезінде қысқа ұстаңыз және сізге ұнайтын дыбысты естігенде, тренажерді 30 минутқа (1800 сек) немесе қалағаныңызша жұмыс істеуге орнатыңыз. Сіз тізбектерді бір беттен екіншісіне көшіре аласыз және сіз шағын схемаларды жасай аласыз, осылайша сіз шағын синхрондау модульдерін бір -бірімен байланыстыра аласыз, нағыз синтезаторда патч тақтасын қолдана аласыз. Егер сіз 20-ға дейін ең көп уақытты төмендетсеңіз, сіз «таза» нәтиже аласыз, себебі тренажерда әрбір жаңа үлгі бойынша деректер болады. Егер сіз кішірек уақыт қадамын қолдансаңыз, модельдеу баяу болады және дыбысқа әсер етпеуі мүмкін. Егер сіз ұзақ уақыт қадамын қолдансаңыз, сізге ұнайтын немесе ұнамайтын кейбір бүркеншік сөздерді естуіңіз мүмкін. 3) схемада.save диалогтық терезе мәлімдемесін қолданыңыз және модельдеуді іске қосқанда, кернеулер мен токтардың біреуін таңдаңыз. the.raw файлының көлемі кішкентай. Егер сіз таңдау жасамасаңыз, БАРЛЫҚ кернеулер мен токтар сақталады және.raw файлы Өте үлкен болады. 4) жоғары жиілікті модуляциялау үшін өте төмен жиілікті қолданып көріңіз 5) төменгі жиілікті модуляциялау үшін жоғары жиілікті қолданып көріңіз. 6) Қызықты болу үшін төмен жиілікті кейбір көздерден шығуды кейбір жоғары жиілікті көздермен біріктіру.7) ырғақты қамтамасыз ету үшін синусты немесе басқа көзді модуляциялау үшін импульсті кернеу көзін пайдаланыңыз.8) кернеу импульстерін өзіңіз қалаған нәрсеге келтіру үшін аналогты схемаларды қолданыңыз.9) мінез -құлық кернеуінің шығуын анықтау үшін математикалық өрнектерді қолданыңыз Көңілді болыңыз!