Формирователи тембра в схемах на микроконтроллере

February 4, 2014 by admin Комментировать »

Как известно, каждый звук в мелодии характеризуется тремя параметрами: высотой, длительностью и тембром. В переводе на язык электроники это означает, соответственно, частоту, время и спектр. Теперь подробнее о тембре и спектре.

Тембр (от франц. «timbre») позволяет человеку различать одинаковые ноты, исполненные на разных музыкальных инструментах. Тембровая окраска зависит от амплитудной, частотной, фазовой и временной модуляции звука. Примером абсолютно немодулированного сигнала является чистая синусоида, её тембровую окраску можно условно принять за «нуль». Другая крайность — сигнал «белого шума» с равномерным спектром, число составляющих в котором теоретически равно бесконечности. Реальные звуковые сигналы находятся где-то посередине.

МК легче всего справляется с генерацией одноголосых мелодий, при этом выходной сигнал похож на меандр, близкий по тембру к звучанию приглушённого кларнета. Расширить спектральный состав и сымитировать тембр других музыкальных инструментов помогают несложные формирователи (Рис. 2.66, а…д).

а) трёхоктавное «органное» звучание. На верхнем выходе MK генерируется основной тон (мелодия). На среднем и нижнем выходах MK — такие же сигналы, но делённые по частоте на 2 и 4. Это эквивалентно понижению высоты звука на одну и две октавы. Каждый канал имеет свой темброблок (фильтр). Вращая переменные резисторы  темброблоков, можно получить плавный переход ФНЧ в ФВЧ. Резисторами R1…R3 подбирается желаемый тембр звучания;

б) «электронное пианино». На нижнем выходе MK генерируется основной тон (мелодия). Верхний и средний выходы MK служат для формирования огибающей, характерной для клавишных инструментов — нарастающий фронт, медленный спад, быстрое затухание. Вначале на среднем выходе MK выставляется ВЫСОКИЙ уровень, конденсатор С2заряжается, транзистор VT1 открывается (передний фронт). Далее средняя линия MK переводится в режим Z-входа. Конденсатор C2 медленно разряжается, транзистор VT1 призакрывается (спад). На верхнем выходе MK выставляется НИЗКИЙ уровень, транзистор VT1 быстро закрывается (затухание);

в) схема Д. Мэниэра — четырёхканальный смеситель звука с раздельным формированием огибающих. Вначале верхняя линия MK переводится в Z-состояние. На нижнем выходе MK выставляется ВЫСОКИЙ уровень, конденсатор C1 заряжается (передний фронт). Далее верхняя линия MK переводится в режим выхода, с неё генерируется звук. По окончании обе линии MK переводятся в режим входа, конденсатор C1 медленно разряжается (задний фронт); О

О Рис. 2.66. Схемы формирователей тембра (окончание):

г) полифонический синтезатор. Основная частота звука (мелодия) подаётся на вход «С» микросхемы DD1, которая делит её на 2, 4, 8, 16. Смеситель сигналов выполнен на транзисторах VT1.. VT5. Уровень субгармоник, а значит и тембр, регулируется резисторами R2, R4, R6, R8, R10. Транзистор VT6 усиливает суммарный сигнал и подаёт его на громкоговоритель BA1\

д) четырёхканальный проигрыватель MIDI-мелодий, записанных в память MK(l)…MK(4). Сигналы с выходов MK проходят через формантные фильтры, а именно, ФНЧ (R1, C3), полосовой фильтр (R2, C4, C5), ФВЧ-1 (С/, R4), ФВЧ-2 (C2, R5). Если провести сравнение с музыкальным квартетом, то получается три гитары (бас, соло, ритм) и одна ударная установка. Каждый MK воспроизводит свою партию мелодии, записанную на одной дорожке MIDI.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты