Yoga-Drums - Самодельный барабанный модуль
Назад - Обзор старинных ударных генераторов и установок Далее - Устройство 5-канального сэмплера
Цифровой сэмплер - это просто!
Я люблю аналоговые схемы, они мне ближе и понятнее, чем цифровые. Но в данном случае я прекрасно понимал бесперспективность аналогового синтеза звука ударных. Разумеется, меня не устраивали звуки уровня "бум-пыщщщ", но получить что-то другое от простых аналоговых решений невозможно. Либо же это будет столь сложное и столь дорогое устройство, что смысл в нём теряется совершенно.
Вообще синтезировать звук с нуля, даже в цифровом виде - дело очень сложное, оставим это Роланду. А вот сделать устройство, которое, подобно Тригмику, будет воспроизводить уже готовый, качественный сэмпл звука барабана - это, можно сказать, детсадовская задача.
Больше 10 лет назад я делал устройство на микроконтроллере, АЦП, захватывавший аналоговый сигнал, и передающий его в компьютер по USB. Это была, по сути, внешняя звуковая карта, но для весьма специфического сигнала.
Теперь же у меня была обратная задача: микроконтроллер должен прочитать звуковой файл (с карты памяти или микросхемы памяти), передать его в ЦАП, с выхода которого я подам звуковой сигнал на усилитель, и далее на колонки. Конечно, нужно ещё устройство съёма и обработки сигнала с барабанного пэда, но об этом позже. Пока что речь идет именно о синтезе звука барабана.
Изначально проектируемое устройство звалось "синтезатором", но так как по сути это плеер, воспроизводящий записанный в его память звуковой файл (сэмпл), будем далее называть его "сэмплером" (возможно, где-то по привычке вылезет "синтезатор"). Ну а весь агрегат, включающий в себя синтезатор, обработчик сигналов с пэдов, интерфейсы и т.д. будем именовать "барабанным модулем".
Так как программист из меня просто никакой, я решил обратиться за помощью к своему брату, настоящему программисту. Не так сложно сделать аппаратный плеер звука барабана на микроконтроллере (далее МК), не так трудно получить качественный звук. В данном случае самая большая сложность - получить максимально быструю реакцию этого "плеера", то есть минимальное отставание выходного сигнала от входного, ведь задержка сигнала - настоящий бич электронных устройств. Поэтому алгоритмы обработки сигнала от пэда и вывода звука должны быть максимально быстрыми.
И представьте мое удивление, когда я получил ответ, что на одном единственном, вполне обычном микроконтроллере стоимостью около 300 рублей вполне можно сделать многоголосый синтезатор звука четырёх барабанов, причём при качестве воспроизводимых файлов 48 КГц 16 бит стерео! Да это ж полностью меняло всё! Я-то думал, что мне понадобится на каждый барабан отдельныйсинтезатор сэмплер звука, включающий в себя МК, память, ЦАП и тд, и что затем мне придётся смешивать эти звуки в аналоговом виде. И вдруг оказывается, что всё можно получить от одного МК, причём при цифровом смешении звуков всех барабанов! Устройство получалось намного проще, чем я ожидал!
Отлично! Сэмплер звука всех четырёх барабанов, которые я хотел заменить электронными, обещал получиться весьма компактным и лёгким, да и не слишком сложным. Вернее, вся сложность перекладывалась на программиста, так как задача перед программистом стояла просто огого какая сложная. Но такова уж современная техника, что аппаратная часть - ничто без прошивки...
Позже всё-таки я решил добавить в сэмплер ещё один, пятый канал звука, чтобы поставить на него звук малого барабана. В игре планировалось использовать настоящий малый барабан, ведь живьём он звучит в разы интереснее, чем его электронная имитация. Но я рассудил, что отладка всего устройства будет удобнее, если в электронном сете будет малый барабан, пусть даже самый примитивный, однозонный. Позже звук малого барабана можно будет заменить ещё одним томом, ковбеллом или ещё каким-то звуковым эффектом.
К сожалению, при использовании 5 стерео каналов синтеза пришлось снизить частоту дискретизации до 40 кГц. Для тарелок такое упрощение было бы нежелательно, но для барабанов, имеющих довольно узкий частотный диапазон, ограничение сверху в 20 кГц некритично.
Зачем нужен стереозвук. Может, достаточно моно?
Может быть, у кого-нибудь возникнет вопрос: "А для чего здесь стереозвук? Зачем такие сложности, зачем ухудшение качества звука ради стерео? Всё равно на концерте в колонки пойдет моно. Может быть, если использовать моно сэмплы, производительности процессора хватит на 8-10 звуков, что позволит создать более крутой звуковой ударный модуль, даже со звуками тарелок!..." Да, заманчиво...
Действительно, для концерта стерео не нужно. Наоборот, необходимость смешивать два канала стереозвука перед выдачей "в эфир" часто приводит к проблемам. Так, бывает, что диджей или звукооператор в запаре не скоммутирует провода, как надо, и в итоге правый или левый канал стереозвука теряется, и часть звуков (в данном случае барабанов) до эфира не доходит. Впрочем, что уж говорить о проблемах начинающих музыкантов, если даже на центральных телеканалах при трансляции концертов и клипов порой явно отсутствует один из стереоканалов. На местном же телевидении, похоже, вообще не знают, что такое стерео, и как его без потерь выдать в эфир. Очень забавно было несколько лет назад смотреть концерт "AC-DC" с "потерявшимся" левым стереоканалом (странно, почему именно левым, куда чаще теряют правый). Хорошо, что соло-гитара Ангуса Янга волей случая попала в эфир, зато ритм-гитара Малькольма исчезла совсем. Наоборот было бы куда печальнее...
Но всё-таки я отдал предпочтение 5-канальной версии со стереозвуком. Дело в том, что данный синтезатор удобно будет использовать в качестве тренировочного, возможно, совместно с живыми (заглушенными) тарелками. У меня хроническая нехватка так называемых тренировочных попочасов, для отработки техники, развития скорости и координации, работы над ошибками. Имея дома даже простенький синтезатор с пэдами (которых, правда, пока что нет), вполне можно отрабатывать упражнения или разучивать новые партии.
И здесь для меня большое значение приобретает расположение звуков барабанов в пространстве: бочка по центру, малый чуть левее, 1-й том чуть ближе к центру, 2-й ещё правее, 3-й том справа. Стереозвук позволяет получить вполне реалистичную пространственную картину размещения барабанов, особенно в наушниках. Поэтому я пожертвовал большим количеством каналов звука ради стерео.
Но, в принципе, работа сэмплера в моно-режиме возможна, при этом освобождается добрая половина мощности микроконтроллера. При этом, действительно, можно увеличить количество воспроизводимых звуков до 10, а также использовать многослойный (или двухзонный) синтез звука. Причём устройство может отличаться от 5-канальной версии лишь прошивкой, при практически одинаковой аппаратной части.
Назад - Обзор старинных ударных генераторов и установок Далее - Устройство 5-канального сэмплера
Назад - Обзор старинных ударных генераторов и установок Далее - Устройство 5-канального сэмплера
Цифровой сэмплер - это просто!
Я люблю аналоговые схемы, они мне ближе и понятнее, чем цифровые. Но в данном случае я прекрасно понимал бесперспективность аналогового синтеза звука ударных. Разумеется, меня не устраивали звуки уровня "бум-пыщщщ", но получить что-то другое от простых аналоговых решений невозможно. Либо же это будет столь сложное и столь дорогое устройство, что смысл в нём теряется совершенно.
Вообще синтезировать звук с нуля, даже в цифровом виде - дело очень сложное, оставим это Роланду. А вот сделать устройство, которое, подобно Тригмику, будет воспроизводить уже готовый, качественный сэмпл звука барабана - это, можно сказать, детсадовская задача.
Больше 10 лет назад я делал устройство на микроконтроллере, АЦП, захватывавший аналоговый сигнал, и передающий его в компьютер по USB. Это была, по сути, внешняя звуковая карта, но для весьма специфического сигнала.
Теперь же у меня была обратная задача: микроконтроллер должен прочитать звуковой файл (с карты памяти или микросхемы памяти), передать его в ЦАП, с выхода которого я подам звуковой сигнал на усилитель, и далее на колонки. Конечно, нужно ещё устройство съёма и обработки сигнала с барабанного пэда, но об этом позже. Пока что речь идет именно о синтезе звука барабана.
Изначально проектируемое устройство звалось "синтезатором", но так как по сути это плеер, воспроизводящий записанный в его память звуковой файл (сэмпл), будем далее называть его "сэмплером" (возможно, где-то по привычке вылезет "синтезатор"). Ну а весь агрегат, включающий в себя синтезатор, обработчик сигналов с пэдов, интерфейсы и т.д. будем именовать "барабанным модулем".
Так как программист из меня просто никакой, я решил обратиться за помощью к своему брату, настоящему программисту. Не так сложно сделать аппаратный плеер звука барабана на микроконтроллере (далее МК), не так трудно получить качественный звук. В данном случае самая большая сложность - получить максимально быструю реакцию этого "плеера", то есть минимальное отставание выходного сигнала от входного, ведь задержка сигнала - настоящий бич электронных устройств. Поэтому алгоритмы обработки сигнала от пэда и вывода звука должны быть максимально быстрыми.
И представьте мое удивление, когда я получил ответ, что на одном единственном, вполне обычном микроконтроллере стоимостью около 300 рублей вполне можно сделать многоголосый синтезатор звука четырёх барабанов, причём при качестве воспроизводимых файлов 48 КГц 16 бит стерео! Да это ж полностью меняло всё! Я-то думал, что мне понадобится на каждый барабан отдельный
Отлично! Сэмплер звука всех четырёх барабанов, которые я хотел заменить электронными, обещал получиться весьма компактным и лёгким, да и не слишком сложным. Вернее, вся сложность перекладывалась на программиста, так как задача перед программистом стояла просто огого какая сложная. Но такова уж современная техника, что аппаратная часть - ничто без прошивки...
Позже всё-таки я решил добавить в сэмплер ещё один, пятый канал звука, чтобы поставить на него звук малого барабана. В игре планировалось использовать настоящий малый барабан, ведь живьём он звучит в разы интереснее, чем его электронная имитация. Но я рассудил, что отладка всего устройства будет удобнее, если в электронном сете будет малый барабан, пусть даже самый примитивный, однозонный. Позже звук малого барабана можно будет заменить ещё одним томом, ковбеллом или ещё каким-то звуковым эффектом.
К сожалению, при использовании 5 стерео каналов синтеза пришлось снизить частоту дискретизации до 40 кГц. Для тарелок такое упрощение было бы нежелательно, но для барабанов, имеющих довольно узкий частотный диапазон, ограничение сверху в 20 кГц некритично.
Зачем нужен стереозвук. Может, достаточно моно?
Может быть, у кого-нибудь возникнет вопрос: "А для чего здесь стереозвук? Зачем такие сложности, зачем ухудшение качества звука ради стерео? Всё равно на концерте в колонки пойдет моно. Может быть, если использовать моно сэмплы, производительности процессора хватит на 8-10 звуков, что позволит создать более крутой звуковой ударный модуль, даже со звуками тарелок!..." Да, заманчиво...
Действительно, для концерта стерео не нужно. Наоборот, необходимость смешивать два канала стереозвука перед выдачей "в эфир" часто приводит к проблемам. Так, бывает, что диджей или звукооператор в запаре не скоммутирует провода, как надо, и в итоге правый или левый канал стереозвука теряется, и часть звуков (в данном случае барабанов) до эфира не доходит. Впрочем, что уж говорить о проблемах начинающих музыкантов, если даже на центральных телеканалах при трансляции концертов и клипов порой явно отсутствует один из стереоканалов. На местном же телевидении, похоже, вообще не знают, что такое стерео, и как его без потерь выдать в эфир. Очень забавно было несколько лет назад смотреть концерт "AC-DC" с "потерявшимся" левым стереоканалом (странно, почему именно левым, куда чаще теряют правый). Хорошо, что соло-гитара Ангуса Янга волей случая попала в эфир, зато ритм-гитара Малькольма исчезла совсем. Наоборот было бы куда печальнее...
Но всё-таки я отдал предпочтение 5-канальной версии со стереозвуком. Дело в том, что данный синтезатор удобно будет использовать в качестве тренировочного, возможно, совместно с живыми (заглушенными) тарелками. У меня хроническая нехватка так называемых тренировочных попочасов, для отработки техники, развития скорости и координации, работы над ошибками. Имея дома даже простенький синтезатор с пэдами (которых, правда, пока что нет), вполне можно отрабатывать упражнения или разучивать новые партии.
И здесь для меня большое значение приобретает расположение звуков барабанов в пространстве: бочка по центру, малый чуть левее, 1-й том чуть ближе к центру, 2-й ещё правее, 3-й том справа. Стереозвук позволяет получить вполне реалистичную пространственную картину размещения барабанов, особенно в наушниках. Поэтому я пожертвовал большим количеством каналов звука ради стерео.
Но, в принципе, работа сэмплера в моно-режиме возможна, при этом освобождается добрая половина мощности микроконтроллера. При этом, действительно, можно увеличить количество воспроизводимых звуков до 10, а также использовать многослойный (или двухзонный) синтез звука. Причём устройство может отличаться от 5-канальной версии лишь прошивкой, при практически одинаковой аппаратной части.
Назад - Обзор старинных ударных генераторов и установок Далее - Устройство 5-канального сэмплера
www.DYoga.ru
E-mail: DYoga@Yandex.ru
Сайт Дмитрия Егошкина
