प्रपत्र P432 की आंतरिक दुनिया

मैंने अप्रत्याशित रूप से एक सिंथेसाइज़र कैसे खरीदा, इसकी मरम्मत की कहानी यह पता लगाती है कि यह कैसे काम करता है, और एक एमुलेटर लिखा है।

यह कहानी अगस्त 2019 के अंतिम सप्ताहांत में कैओस कंस्ट्रक्शंस उत्सव के दौरान शुरू हुई। एक बीते युग की दिलचस्प कलाकृतियों की तलाश में शाम को एविटो के माध्यम से देखते हुए, मैं एक सस्ती फॉर्मेंट पी 432 सिंथेसाइज़र में आया। यह डिजिटल सिंथेसाइज़र के लिए काफी परिचित था: निचले हिस्से में 41 कीज़ (3.5 ऑक्टेव्स) का एक कीबोर्ड होता है, ऊपरी हिस्से में टोन चुनने के लिए बटन होते हैं, कोरस और यूनिसन इफ़ेक्ट्स, साथ ही वाइब्रेटो इफ़ेक्ट को एडजस्ट करने के लिए नॉब्स भी होते हैं। कीबोर्ड के बाईं ओर एक जॉयस्टिक स्थापित है, जिससे आप पिच को ऊपर और नीचे शिफ्ट कर सकते हैं, साथ ही साथ आसानी से वाइब्रेटो को जोड़ सकते हैं।

मेरे लिए सबसे दिलचस्प बात यह थी कि यह सिंथेसाइज़र डिजिटल और जेनरेट की गई तरंगों का उपयोग कर तरंगित करने वाली विधि से किया गया था, यानी, कुंजी दबाने के समय, इसने रोम चिप्स में संग्रहीत सारणीबद्ध डेटा के आधार पर ध्वनि उत्पन्न की। इंटरनेट पर सर्किट के साथ त्वरित परिचित होने के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि सिंथेसाइज़र नियंत्रण प्रसिद्ध माइक्रोप्रोसेसर KP580VM80 (i8080) पर आधारित है, और ध्वनियों को 8 ROM चिप्स में 8 * 2 = 16 Kb की कुल मात्रा के साथ संग्रहीत किया जाता है।

सिंथेसाइज़र को विक्रेता के शहर से परिवहन कंपनी के स्थानीय कार्यालय में धीरे-धीरे खरीदा गया और मैंने योजनाओं का अध्ययन करना जारी रखा। विक्रेता ने एक विज्ञापन में लिखा था कि उपकरण में एक दोष है जो एक से अधिक कुंजी दबाने पर घरघराहट के रूप में प्रकट होता है। सभी अधिक दिलचस्प, मैंने सोचा। "इसे खोजने और खत्म करने के लिए आवश्यक होगा।"

लेकिन खरीदने का मुख्य मकसद आंतरिक डिवाइस से निपटने और सिंथेसाइज़र के रोम से ध्वनियों के नमूने निकालने की इच्छा थी।

अस्वीकरण : सिंथेसाइज़र नोड्स और संकेतों के घटकों के नाम ("उद्धरण चिह्नों में और बीआईजी अक्षरों में इंगित किए गए अन्य के अलावा) मेरे द्वारा आविष्कार किए गए थे और डेवलपर्स के इच्छित उद्देश्य से भिन्न हो सकते हैं।" नोड्स के संचालन का विवरण मेरे (सीमित) ज्ञान, इंटरनेट से सामग्री और अनुभवी लोगों की सलाह पर आधारित है।

मरम्मत

जब P432 [ 2 ] मुझे सुरक्षित और मजबूत मिला, तो सबसे पहले मैंने इसे अलग किया। अंदर मैं तारों और कई मुद्रित सर्किट बोर्डों के बंडलों से बहुत सुखद दृष्टि की उम्मीद नहीं कर रहा था।










अपने ROM के साथ एक अलग बोर्ड पर MIDI नोड को हटाने से P432 लाइन में एक और सिंथेसाइज़र की उपस्थिति के कारण होता है - "फॉर्मेंट मिनी", जिसमें MIDI इंटरफ़ेस और HOR प्रभाव नहीं होता है। फर्मवेयर में MINI प्रोसेसर नोड थोड़ा अलग है, और जनरेटर नोड P432 पर समान है।

इसलिए, जब मैंने पहली बार चालू किया, तो मैंने दो समस्याओं पर ध्यान दिया: रैखिक आउटपुट पर बहुत कमजोर सिग्नल स्तर और पहले से ही उल्लेखित ध्वनि जब एक समय में एक से अधिक कुंजी दबाते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि P432 एक पॉलीफोनिक सिंथेसाइज़र है, और यह एक समय में एक बार के 4 आवाज़ (आवृत्तियों) को एक साथ खेल सकता है। और UNISON प्रभाव को शामिल करने के साथ, एक साथ आवाज की आवाज की संख्या बढ़कर 8 हो जाती है, प्रत्येक कुंजी के लिए दो।

शांत ध्वनि का कारण लगभग तुरंत पाया गया, जले हुए आउटपुट OU K544UD1A को दोष देना था।

इसे प्रतिस्थापित करने के बाद, निष्क्रिय हेडफ़ोन आउटपुट से जुड़े होने पर भी जोर से बजने लगा।

लेकिन अजीब ध्वनियों के साथ, स्थिति बहुत ही समझ से बाहर थी, क्योंकि जब व्यक्तिगत चाबियों को दबाया जाता था, तब भी टन की आवाज़ यूट्यूब से P432 प्रदर्शन की तरह नहीं थी।

समस्या को खोजने में काफी समय लगा, लेकिन अंत में इसे मुख्य डीएसी के स्तर पर स्थानीय कर दिया गया। डिजिटल इनपुट का उच्च बिट इसे तार्किक 1 के रूप में पहचानने के लिए पर्याप्त नहीं था, इसलिए एनालॉग आउटपुट सिग्नल विकृत हो गया था। इस कहानी का दोषी पाया गया और उसे समाप्त कर दिया गया, जिसके बाद समस्या का समाधान हो गया। सभी स्वर स्पष्ट और कुछ नल के साथ समस्याओं के बिना शुरू हुए।

इतिहास का अंत होगा, लेकिन मरम्मत पर पहले ही बहुत समय बीत चुका था, इसलिए मैंने फैसला किया कि हमें वहां नहीं रुकना चाहिए और हमें इसका पता लगाने की आवश्यकता है:

• ध्वनि संश्लेषण की प्रक्रिया कैसी है
• जनरेटर इकाई के रोम में क्या संग्रहीत है
• फ़िल्टर कैसे काम करता है और इसकी विशेषताएँ
• जहां प्रत्येक टोन और लिफ़ाफ़े मापदंडों के लिए कॉन्फ़िगरेशन संग्रहीत हैं

इस काम का परिणाम मूल ROM से डेटा का उपयोग करके P432 का सॉफ्टवेयर अनुकरण होना था।

जनरेटर विधानसभा

जेनरेटर यूनिट के मुख्य DAC के आउटपुट में तरंग सीधा डिजिटल सिंथेसिस (DDS) [ 1 ] के सिद्धांत से बनता है। प्राप्त एनालॉग सिग्नल को एक कम-पास फिल्टर के माध्यम से पारित किया जाता है, फिर, यदि आवश्यक हो, तो इसे गाना बजानेवालों के आउटपुट के साथ मिलाया जाता है, एक आउटपुट एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, और एक रैखिक आउटपुट को खिलाया जाता है। P432 में फ़िल्टर पॉलीवॉक्स सिंथेसाइज़र [ 3 ] में पहले इस्तेमाल की गई योजना के अनुसार बनाया गया है।


आरेख जनरेटर इकाई और इसके मुख्य कार्यात्मक ब्लॉकों को दर्शाता है। ऑरेंज तीर बाहरी डिजिटल सिग्नल के इनपुट और आउटपुट को इंगित करते हैं, मॉड्यूल के अंदर काले - डिजिटल सिग्नल, नीले - एनालॉग सिग्नल।


सबसे पहले, इनपुट और आउटपुट पर विचार करें:

• इनपुट "फ़्रीक्वेंसी" (11 बिट्स) - प्रत्येक आवाज़ के लिए, जिसमें यूनिसन भी शामिल है, दबाए गए कुंजी या मिडी नोट के अनुरूप मान प्रोसेसर नोड से आते हैं।
  
• एम्पलीफायर इनपुट (8 बिट्स) - संकेत आयाम के लिए लिफाफा मूल्य।
• इनपुट "फ़िल्टर" (8 बिट्स) - फिल्टर के कटऑफ आवृत्ति के लिफाफे के मान।
• "नियंत्रण" इनपुट - (8 बिट्स) - 3 कम से कम महत्वपूर्ण बिट्स तरंग चयन के लिए जिम्मेदार हैं, फ़िल्टर ऑफ़सेट के लिए 2 बिट्स, क्यू फ़िल्टर गुणवत्ता स्तर क्यू (प्रतिध्वनि) के लिए 2 अधिक और अंतिम बिट निर्धारित करता है कि UNISON प्रभाव चालू है या बंद है।
• आउटपुट "पता" (3 बिट्स) - प्रोसेसर नोड के साथ सिंक्रनाइज़ेशन के लिए जिम्मेदार।

अब देखते हैं कि नोड के मुख्य ब्लॉक कैसे काम करते हैं।

मल्टीविब्रेटर्स, एक काउंटर और लॉजिक तत्वों की सहायता से सिंक्रोनाइज़ेशन सर्किट जनरेटर यूनिट के विभिन्न मॉड्यूल के लिए नियंत्रण दालों को उत्पन्न करता है और आउटपुट "पता" को वर्तमान वॉयस नंबर देता है। जब UNISON "पता" मोड सक्रिय होता है, तो यह मान लेता है [0,1,2,3,4,5,6,7] और जब निष्क्रिय होता है: [0,2,4,6]। मास्टर ऑसिलेटर की आवृत्ति को फ्रंट पैनल पर समायोजन घुंडी और कीबोर्ड के बाईं ओर जॉयस्टिक के साथ थोड़ी हद तक बदला जा सकता है।

घड़ी दालों का समय आरेख। स्पष्टीकरण: यूनिसन - लॉग। 0 सक्रिय स्तर, FA0-2 - "पता" आउटपुट, DD8-12 - चरण संचायक रजिस्टर, DD33-35 - कुल रजिस्टर, DD36-37 - DAC रजिस्टर।


4 में से प्रत्येक (8) वोट के लिए जनरेटर बोर्ड का डिजिटल हिस्सा आउटपुट "एड्रेस" के मूल्य में परिवर्तन के साथ एक साथ निम्नलिखित संचालन करता है। प्रोसेसर नोड से "फ्रीक्वेंसी" इनपुट सिग्नल आवृत्ति मान प्राप्त करता है। रोम पर डिकोडर द्वारा आवृत्ति का रैखिक मान चरण वृद्धि में बदल जाता है। वेतन वृद्धि चरण संचयकर्ता (20 बिट्स) में सम्‍मिलित है, जिसमें एक योजक और 8-शब्द रैम शामिल हैं। योग के उच्चतम 9 बिट्स तरंग आरओएम के पते इनपुट को खिलाए जाते हैं। "कंट्रोल" इनपुट के तीन सबसे महत्वपूर्ण बिट्स द्वारा एक विशिष्ट रॉम क्षेत्र का चयन किया जाता है। ROM के आउटपुट से 10 बिट "एम्पलीफायर" के इनपुट पर मूल्य के साथ अभिव्यक्त होते हैं और स्केलिंग ROM के इनपुट को खिलाया जाता है, जो DAC के लिए द्विध्रुवी कोड उत्पन्न करता है। आउटपुट संचय बफर में गिरता है, जो योजक और रजिस्टरों पर निर्मित होता है, जो क्रमिक रूप से सभी 4 (8) वोटों के कोड मानों को बताता है। प्रत्येक चक्र के अंत में, अंतिम कोड स्टोरेज रजिस्टर द्वारा लैच किया जाता है और 12-बिट DAC को जाता है। DAC पर कोड जारी करने की आवृत्ति संकेत की नमूना आवृत्ति है और P432 के लिए लगभग 33 किलोहर्ट्ज़ है। Nyquist के अनुसार, P432 जनरेटर के लिए उपलब्ध अधिकतम ध्वनि आवृत्ति लगभग 16.5 kHz है।

यदि चयनित टोन को कम-पास फिल्टर मापदंडों के एक गतिशील परिवर्तन की आवश्यकता होती है, तो लिफाफा मान फ़िल्टर इनपुट के लिए आउटपुट होते हैं, जो 10-बिट डीएसी से गुजरते हैं, ऑप-amp फ़िल्टर के लिए नियंत्रण वोल्टेज बनाते हैं। निम्न-पास फिल्टर को वैरिएबल स्टेट फिल्टर के नॉन-कंडेंसर फिल्टर के अनुसार बनाया जाता है और इसमें तापमान स्थिरीकरण सर्किट, गुणवत्ता कारक Q और प्रारंभिक पूर्वाग्रह को बदलने के लिए एक ब्लॉक शामिल होता है।


यह टाइमिंग चार्ट जनरेटर बोर्ड के दो विवेकाधीन अवधि को दर्शाता है। UNISON बंद है। आवृत्ति इनपुट (Freq_in) पते के साथ तुल्यकालिक रूप से चार अलग-अलग कुंजी की आवृत्ति संख्या प्राप्त करता है। लेकिन उनमें से केवल अंतिम दो को दबाया जाता है (वॉल्यूम_इन = 0xFF)। उसी समय, "फ़िल्टर" इनपुट के लिए एक निरंतर मान (Filter_in = 0x60) जारी किया जाता है। अंतिम रजिस्टर स्टोरेज रजिस्टर (DD36-37) में स्नैप करने के बाद DAC (DAC) पर इनपुट होता है।

जनरेटर विधानसभा का अधिक विस्तृत विवरण

नीचे उन लोगों के लिए विवरण और विद्युत योजनाबद्ध आरेख हैं जो सिंथेसाइज़र डिवाइस को अधिक विस्तार से समझना चाहते हैं। सर्किट इंटरनेट पर पाए गए, हालांकि एक ऑपरेटिंग मैनुअल [ 4 ] और पेपर सर्किट का एक पूरा सेट [ 5 ] मेरे सिंथेसाइज़र से जुड़ा था। अच्छे लोगों ने एक मंच में सभी रोम की सामग्री के साथ संग्रह को साझा किया, लेकिन जैसा कि यह निकला, फाइलों में से एक में एक त्रुटि थी, इसलिए मुझे व्यक्तिगत रोम को अनसब्सक्राइब करना पड़ा और संग्रह में फर्मवेयर के साथ उनकी तुलना करनी पड़ी।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि P432 के उत्पादन के दौरान, निर्माता ने तकनीकी विशेषताओं में सुधार के लिए सिंथेसाइज़र बोर्डों के कई संशोधन जारी किए, जो नीचे प्रस्तुत पहले संशोधन योजनाओं से भिन्न हो सकते हैं।

1. आवृत्ति-वृद्धि रूपांतरण रोम - DD1-2, दो 573RF2 पर निष्पादित, में घातीय चरण वृद्धि के लिए रैखिक आवृत्ति मूल्य के पत्राचार की एक तालिका शामिल है। आलेखीय रूप से, इसकी सामग्री इस तरह दिखती है
   
   
   
   आउटपुट "एड्रेस" में मूल्य में बदलाव के साथ, प्रोसेसर नोड इनपुट "फ्रीक्वेंसी" के लिए संबंधित आवाज का 11-बिट आवृत्ति मूल्य जारी करता है, जिसे 16 बिट वेतन वृद्धि में बदल दिया जाता है।
   
   
   यदि हम DD1-2 के पहले 16 शब्दों की सामग्री पर विचार करते हैं, तो वहां कुछ अजीब संख्याएं लिखी जाती हैं, जो ध्वनि के संश्लेषण में उपयोग नहीं किए जाते हैं:

   
   
2. चरण संचायक - इसमें DD3-7 योजक (561IM1) और DD8-12 रजिस्टर (561IR11) शामिल हैं। योजक 20 बिट्स की कुल क्षमता के साथ श्रृंखला में शामिल हैं। रजिस्टर ब्लॉक आपको आठ 20-बाइट सिग्नल चरण मूल्यों को संग्रहीत करने की अनुमति देता है। रीडिंग / राइटिंग रजिस्टर के एड्रेस इनपुट बस "एड्रेस" से जुड़े होते हैं। यह समावेशन आपको घड़ी पल्स के आउटपुट में पिछले मूल्य को प्राप्त करने और इनपुट से वर्तमान मूल्य को बचाने की अनुमति देता है। यह प्रत्येक आवाज सिंथेसाइज़र के लिए अलग से चरण का संचय सुनिश्चित करता है। रजिस्टर आउटपुट के उच्च 9 बिट्स तरंग आरओएम के एड्रेस इनपुट को खिलाए जाते हैं।
3. ROM तरंग - DD13-14, DD18-19 (573 )2) में आठ तरंगों की तालिकाएँ होती हैं जिन्हें एक जनरेटर असेंबली द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। एक विशिष्ट मेमोरी एरिया और रोम की एक जोड़ी "कंट्रोल" सिग्नल के बिट्स S0-S2 द्वारा चुनी जाती है। प्रत्येक संकेत के विवरण के तहत, 11 बिट्स की क्षमता के साथ 512 शब्द असाइन किए गए हैं। सबसे महत्वपूर्ण 10 बिट में एक उपयोगिता उद्देश्य है, जो संकेत की ध्रुवीयता को दर्शाता है: 1-सकारात्मक, 0-नकारात्मक। वेवफॉर्म की उपस्थिति को नकारात्मक मूल्यों के उलट को ध्यान में रखते हुए दिया गया है:
   
   
   Wave_00

   
   Wave_01

   
   Wave_02

   
   Wave_03

   
   Wave_04

   
   Wave_05

   
   Wave_06

   
   Wave_07

   
4. लिफ़ाफ़े योजक - 8 Amp लिफ़ाफ़े (2 बिट्स द्वारा बाईं ओर स्थानांतरित), जो कि DD23-25 ​​(561IM1) तत्वों पर तरंग आरओएम के 10 सबसे कम महत्वपूर्ण आउटपुट बिट्स के साथ हैं, एम्पलीफायर इनपुट के लिए इनपुट है। लिफाफे में 4 चरण होते हैं: हमला, क्षय, स्थिरता, रिहाई, जो कि मुख्य इकाई द्वारा दबाए गए / जारी किए गए समय के आधार पर 4 मुख्य आवाज़ों में से प्रत्येक के लिए अलग से प्रोसेसर इकाई द्वारा बनाई जाती हैं।
   टोन 00 के लिए एक लिफाफे का एक उदाहरण: 255 के लिए एक तेज हमला स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, फिर समर्थन स्तर 239 तक गिरावट, फिर स्तर में एक चिकनी कमी, एक तेज क्षीणन के साथ समाप्त होता है जब कुंजी जारी होती है। क्षैतिज अक्ष पर सेकंड में समय है, ऊर्ध्वाधर अक्ष पर "एम्पलीफायर" इनपुट का मूल्य है।
   
   
   
   
   
   सिंथेसाइज़र ROM में मूल्यों को इस तरह से चुना जाता है कि "एम्पलीफायर" के इनपुट पर 0 पर DAC का आउटपुट भी शून्य सिग्नल स्तर होगा, इस तथ्य के बावजूद कि सभी मध्यवर्ती सर्किट लगातार चर के मूल्यों को बदलते हैं और विभिन्न सिग्नल उत्पन्न करते हैं।
5. स्केलिंग रॉम, DD27-28 (5732) से मिलकर तरंग के उच्च-क्रम बिट के मूल्य के अनुसार द्विध्रुवी संकेत के कोड को प्राप्त करने के लिए घटता है। ग्राफिकल रूप में, ROM की सामग्री इस तरह दिखती है।
   
   
   
   यदि 10 वीं बिट 1 है, तो आउटपुट DD28 + 256 से मान का उपयोग किया जाता है, और यदि 0, तो DD27 + 1।
6. डीडी 30-32 (561IM1) पर वोटों का संचायक और डीडी 33-डीडी 35 (561 टॉन्सिल 9) डीएसी को जारी करने से पहले सभी वोटों के कोड के मूल्यों को मिलाता है। अंतिम आवाज के कोड को संसाधित करने के बाद, प्राप्त मूल्य को स्टोरेज रजिस्टर में स्थानांतरित कर दिया जाता है, और योजक रजिस्टर शून्य पर रीसेट हो जाता है।
   
   उदाहरण: जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अगर "एम्पलीफायर" = 0, और तरंग ROM के आउटपुट पर अधिकतम संभव आयाम मान (1 << 10) -1 = 1023 है, तो स्केलिंग ROM के आउटपुट में हमें या तो 0 + 256 या 255+ मिलता है 1 तरंग के 10 बिट्स पर निर्भर करता है, जो कुल 256 * 8 = 2048 देता है और डैक के आउटपुट पर 0 से मेल खाता है।
7. तत्वों DD36-37 (555TM9) पर भंडारण रजिस्टर नमूना अंतराल के दौरान आउटपुट पर कोड के मूल्य को प्राप्त करता है और संग्रहीत करता है। जनरेटर नोड की नमूना आवृत्ति लगभग 33000 हर्ट्ज के बराबर है।
8. DA38 DAC (534PA1) - एक 12-बिट मान को एक एनालॉग द्विध्रुवी संकेत में परिवर्तित करता है, कोड 2048 अनुरूप 0 से मेल खाता है।
9. लो-पास फिल्टर - पॉलिवॉक्स सिंथेसाइज़र के लिए व्लादिमीर कुज़मिन द्वारा विकसित की गई योजना के अनुसार बनाया गया है, हालांकि, O4 फ़िल्टर नियंत्रण वर्तमान के थर्मल स्थिरीकरण के लिए एक नोड P432 में जोड़ा गया है। इसके अलावा, यह उसी पॉलिवॉक्स से लिया गया है, जहां इसका उपयोग जनरेटर की आवृत्ति को स्थिर करने के लिए किया गया था। लेखक की साइट पर आप इस नोड को कॉन्फ़िगर करने के तरीके के बारे में निर्देश पा सकते हैं [ 6 ]।
   
   काफी पहले से ही फ़िल्टर के बारे में पहले से ही लिखा गया है, इसलिए हम विवरण के बिना कर सकते हैं।
   फ़िल्टर नियंत्रण 10-बिट DAC (572PA1) पर बनाया गया है, जिसके इनपुट को 8-बिट "फ़िल्टर" सिग्नल के साथ खिलाया जाता है, जो फ़िल्टर लिफाफा है, और समय के आधार पर यह एक निरंतर मान हो सकता है, और आम तौर पर शून्य के बराबर होता है। फ़िल्टर पैरामीटर "कंट्रोल" सिग्नल के 4 बिट्स के मूल्य से भी प्रभावित होते हैं: F0-F1, DAC के आउटपुट वोल्टेज की भरपाई करता है, और Q0-Q1 फ़िल्टर के गुणवत्ता कारक (अनुनाद स्तर) के लिए जिम्मेदार होते हैं।
10. फ़िल्टर के बाद, एक स्विच स्थापित किया जाता है जो आपको एचओपी प्रभाव द्वारा संसाधित इसकी कॉपी के मुख्य संकेत के साथ मिश्रण को सक्षम करने की अनुमति देता है। P432 के शुरुआती संशोधनों में, ध्वनि स्विच को बंद करने के लिए एक ही स्विच का उपयोग किया गया था जब कोई कुंजी दबाया नहीं गया था। लेकिन बाद के संशोधनों में इस बात से इनकार कर दिया गया, उन्होंने रास्ते काटना, तारों को फेंकना और सर्किट में नए तत्वों को जोड़ना शुरू किया।
11. एम्पलीफायर - आउटपुट सिग्नल स्तर को 250mV तक बढ़ाता है।

सीपीयू विन्यास और नोड

इसलिए, हमने जनरेटर का पता लगाया। अब यह समझ में आता है कि सभी नियंत्रण संकेत कहाँ से आते हैं और उन्हें वर्णित मापदंडों को कहाँ संग्रहीत किया जाता है।

सबसे पहले, मैंने एक तर्क विश्लेषक द्वारा सभी नियंत्रण संकेतों के डंप को हटाने और उन्हें वर्णित करने के लिए एक एल्गोरिथ्म के साथ आने की योजना बनाई। उदाहरण के लिए, एम्पलीफायर और फिल्टर के लिफाफे को एक टुकड़े-टुकड़े रैखिक फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसके लिए सीमित संख्या में मापदंडों की आवश्यकता होती है।

"फ़्रिक्वेंसी" इनपुट के साथ, यह प्रत्येक टिम्बर के लिए एक ही कुंजी की आवृत्ति मूल्यों को रिकॉर्ड करने के लिए भी पर्याप्त था, और इसके आधार पर अन्य सभी की गणना करें।

निर्देश पुस्तिका के अनुसार, P432 में 41-कुंजी कीबोर्ड है जिसमें 3 और 5/12 ऑक्टेव्स की मात्रा है, जिसमें वैज्ञानिक संकेतन में C1-E4 की श्रेणी या हेलमहोल्ट्ज संकेतन में C1-e1 है। हालांकि, व्यवहार में (टोन 00 के लिए), पत्राचार ए 4 = 440 हर्ट्ज के आधार पर, यह पता चला कि दूसरी बाईं ओक्टेव में कुंजी ए इस आवृत्ति की ध्वनि पैदा करती है, और यह पहले से ही सी 3-ई 6 रेंज देती है। जैसा कि यह बाद में पता चला, सक्रिय टोन के आधार पर, पुन: उत्पन्न आवृत्तियों की सीमा अलग-अलग हो सकती है, 1 या 2 ऑक्टेव्स द्वारा स्थानांतरण।

मैंने सभी संभावित टोन के लिए लॉजिक विश्लेषक द्वारा "कंट्रोल" इनपुट से बाइट मानों को रिकॉर्ड किया और उन्हें एक प्लेट में लाया।


यह स्पष्ट था कि इन सभी कॉन्फ़िगरेशन मापदंडों को सिंथेसाइज़र रोम में से एक में संग्रहीत किया जाना चाहिए, और थोड़ी खोज के बाद, वे प्रोसेसर नोड पर DD16 फर्मवेयर के दूसरे छमाही में पाए गए। आपको याद दिला दूं कि ROM 573RF2 की मात्रा 2048 बाइट्स है।



कॉन्फ़िगरेशन क्षेत्र के 1024 बाइट्स को आसानी से 32 टन में विभाजित किया गया था, प्रत्येक टाइमबरा की सेटिंग्स के लिए 32 बाइट्स आवंटित किया गया था। मैंने टोन सेटिंग्स और लिफाफे के वास्तविक चरणों, ध्वनि आवृत्ति और अधिक के बीच सहसंबंध की खोज में काफी समय बिताया। मुझे तार्किक विश्लेषक के कई डंपों को देखना था।


जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, सभी मानों को चार समूहों में विभाजित किया जा सकता है: इनपुट "एम्पलीफायर" के लिफाफे का वर्णन, इनपुट "फ़िल्टर" का लिफाफा, इनपुट "कंट्रोल" की बाइट और इनपुट "फ्रीक्वेंसी" में मुख्य आवाज और UNISON की आवृत्तियों के लिए जिम्मेदार बाइट्स।

आइए हम उन्हें एम्पलीफायर लिफाफे के उदाहरण का उपयोग करके अधिक विस्तार से विचार करें, जो मैंने पहली बार निपटाया था। फ़िल्टर लिफाफा कई टन के अपवाद के साथ बनता है, जिसके लिए हार्डकोड का उपयोग करना आवश्यक था, क्योंकि सही लिफाफे को दूसरे तरीके से प्राप्त करना संभव नहीं था।

प्रत्यय के साथ पैरामीटर * _dt संबंधित चरण के संकेत स्तर के बदलाव के डेल्टा को निर्दिष्ट करते हैं, उदाहरण के लिए, टोन 00 के लिए: A_min = 0, A_dt = 48 और A_max = 255। इसका मतलब यह है कि आक्रमण 0 का प्रारंभिक मूल्य 48 तक 255 तक पहुंच जाना चाहिए। पतन के चरण के लिए, D_dt का मान A_max से स्तर S_lvl तक घटाया जाना चाहिए, यदि S_ft_ 0, तो समर्थन स्तर प्रत्येक S_ft अंतराल के साथ घटकर 1 हो जाना चाहिए, अनुकरण करके। सुचारू रूप से लुप्त होती ध्वनि। R_dt पैरामीटर Attenuation चरण के डेल्टा को इंगित करता है: R_dt द्वारा वर्तमान लिफाफे के स्तर को हर बार अंतराल तक कम किया जाना चाहिए जब तक कि यह स्तर 0. तक नहीं पहुंच जाता है। वास्तविक dt 1 है यदि पैरामीटर का मान * _dt <1 और अन्य मामलों में मान * _dt।

* _Ft पैरामीटर उस समय को निर्धारित करते हैं जिसके दौरान मान अपरिवर्तित रहना चाहिए, लिफाफे के लिए एक प्रकार का नमूना अंतराल। जाहिर है, यह पाया गया कि इस पैरामीटर का शून्य मान ~ 100 DAC नमूना अवधि या ~ 3 ms से मेल खाता है। शून्य से अधिक के मानों के लिए, सूत्र int (256 / * _ft) * 100 , अर्थात् का उपयोग करके समय की गणना की जानी चाहिए। * _ft 100 DAC अवधियों के आधार अंतराल के लिए गुणक है।

सभी लिफाफे विकल्प दिखाते हुए चित्रण। दाईं ओर, इसे पैरामीटर * के योग की बेहतर समझ के लिए स्पष्ट विवेक के साथ दोहराया गया है * _ft / * _ dt।



कॉन्फ़िगरेशन क्षेत्र में "प्रबंधन" बाइट संयोग से एक तर्क विश्लेषक का उपयोग करके मुझे क्या मिला।

फ़्रीक्वेंसी बाइट्स फ़्रीक्वेंसी इनपुट के मूल्य को निर्धारित करते हैं। जैसा कि पहले ही ऊपर निर्दिष्ट किया गया है, सिकनेसाइज़र एक ही समय (पॉलीफोनी) पर 4 ध्वनें बजा हो सकता है, जिसमें से प्रत्येक, जब यूनीसन मोड़ होता है, तो एक दूसरे व्यक्ति के साथ एक दूसरे के साथ एक दूसरे के साथ एक दूसरे को जोड़ा जा सकता है। जिसमें 1-2 ऑक्टेव द्वारा मुख्य से एक कंप्यूटिंग या कंप्यूटिंग होता है।

आवधिक और को बाइट्स में एन्कोड किया गया है: FREQ_1, FREQ_2 मुख्य के लिए और FREQ_u1, FREQ_u2 एकसमान के लिए। P432 कीबोर्ड के दूसरे ऑक्टेव के नोट ए के लिए आवृत्ति मान की गणना के लिए एकtytyann सूत्र।

freq_offset = {4:0xd0, 5:0x90, 6:0x50} freq = (config['FREQ_1'] << 8) + freq_offset[config['FREQ_1']] + config['FREQ_2'] 

टोन 00 के लिए एक उदाहरण, जहां: FREQ_1 = 6, FREQ_2 = 8, हमें मिलता है: 6 * 0x100 + 0x50 + 8 = 0x658, जो सभी टन के लिए तर्क विश्लेषक डेटा के अनुरूप है। सामंजस्य के लिए, गणना समान है।

यह ध्यान देने योग्य है कि टोन 00 के लिए, मूल्य 0x658 440 हर्ट्ज या नोट ए 4 की आवृत्ति से मेल खाती है।
यह प्रायोगिक रूप से स्थापित किया गया था कि निकटवर्ती (काली सहित) के लिए "फ्रीक्वेंसी" अंतराल 16 (0x10) इकाइयाँ हैं। इसलिए, यदि हम बाईं ओर 22 वें कुंजी (दूसरे सप्तक के ए) - 0x658 के लिए मूल्य जानते हैं, तो हम आसानी से सबसे बाईं ओर (नंबर 1): 0x508 और सबसे दाईं (संख्या 41): 0x788 के लिए मूल्य प्राप्त कर सकते हैं।

इसके आधार पर, आप कीबोर्ड की सीमा की गणना कर सकते हैं और विभिन्न स्वरों के लिए पुनरावृत्त आवृत्तियों की गणना कर सकते हैं। "फ़्रीक्वेंसी" कॉलम केवल साधारण तरंगों के लिए सही होगा।
उपरोक्त P432 एमुलेटर बनाने के लिए पर्याप्त से अधिक है, तो चलिए इस पर चलते हैं।

पायथन में P432 इम्यूलेशन बनाना

मुझे लगा कि कॉन्फ़िगरेशन स्टोरेज और साउंड जेनरेशन को अलग करना अच्छा होगा, इसलिए दो मुख्य वर्ग बनाए गए:

• P432data, ROM छवियों से मूल्यों को लोड करने और उपयोग के लिए सुविधाजनक रूप में टन के विन्यास को लाने के लिए जिम्मेदार;
• P432, लिफाफा आकृतियाँ बनाने के तरीके और वास्तव में डिजिटल नमूने उत्पन्न करना।
  

मैं P432data पर विस्तार से नहीं रहूंगा, स्रोत कोड को जीथब पर देखा जा सकता है।
लेकिन पी 432 के तरीकों को अधिक विस्तार से माना जाता है।

मुख्य एक, ज़ाहिर है, एक पैरामीटर के साथ gen_samples है जो नमूनों की संख्या को इंगित करता है कि इसे वापस लौटना चाहिए। इस विधि में, DAC को आउटपुट के लिए इनपुट "फ्रीक्वेंसी" पर मूल्य की प्राप्ति से सिग्नल की प्रोसेसिंग को प्रोटोटाइप के जितना संभव हो उतना करीब से बनाया गया है। सिद्धांत रूप में, P432 योजना पर ध्यान केंद्रित करते हुए, आप जनरेटर विधानसभा के मॉड्यूल के पायथन समकक्षों को जल्दी से पा सकते हैं। केवल एक चीज जिसे स्पष्ट रूप से जोड़ा जाना था वह थी चर को दिए गए आयाम में कमी: चरण संचयकर्ता के लिए 20 बिट्स, लिफाफा जोड़ने वाले के लिए 11 बिट्स, और वोट जोड़ने वाले के लिए 12 बिट्स। सामान्य रूप से काम करने के लिए इन चरों के अतिप्रवाह के तर्क के लिए यह प्रतिबंध आवश्यक है।

GetADS एम्पलीफायर के लिफाफे बनाने के तरीके और getFADS फ़िल्टर फॉर्म लिफ़ाफ़ा आयाम के मूल्यों के साथ सूचीबद्ध करता है, जिसमें से gen_samples कुंजियों को दबाने के क्षण में मान लेता है। उनके पास अपनी कंपनी में कुछ getR और getFR मेथड हैं जो एन्वेलप एटेनेशन फेज बनाते हैं। वे स्तर पैरामीटर को इनपुट के रूप में लेते हैं - लिफाफे के स्तर का वर्तमान मूल्य, जिससे शुरू होकर यह घटकर 0 हो जाएगा।

चार मुख्य आवाज़ों में एम्पलीफायर और फ़िल्टर के समान लिफाफे का आकार होता है, लेकिन यदि प्रत्येक आवाज़ के लिए लिफाफे का अपना लिफाफा होता है और कुंजी दबाने पर शुरू होता है, तो फ़िल्टर के लिए यह सभी आवाज़ों के लिए सामान्य है, पहले प्रेस से शुरू होता है, अगले के बाद शुरू होता है और अगले तक रहता है। जाने देना। ऊपर देखो

निर्देश मैनुअल के अनुसार, P432 क्रमशः कीबोर्ड की 1 से 41 के लिए 36 से 77 (वास्तव में 76) में मिडी नोट नंबर जारी करता है। पहिया को सुदृढ़ नहीं करने के लिए, मैंने एम्यूलेटर में 36-76 रेंज को दबाए गए कुंजी की संख्या के रूप में उपयोग करने का निर्णय लिया, इसलिए मुझे मिडी 2freq विधि की आवश्यकता थी, जो कुंजी संख्या को "फ्रीक्वेंसी" मान में परिवर्तित करता है, चयनित टोन को ध्यान में रखते हुए।

विधियों की अंतिम जोड़ी में key_press (midi_note) और key_release (midi_note) थे, जिसने मूल स्वर की आवृत्ति, चरण और लिफाफे की वर्तमान स्थिति के साथ आवाज के पत्राचार का एक शब्दकोश बनाया।

अंतिम मुख्य विधि सेटप्रोग (प्रोग, क्लीन = ट्रू) है, जिसे सक्रिय टोन का चयन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सेटप्रॉग वांछित टोन के कॉन्फ़िगरेशन को लोड करता है और, यदि साफ ध्वज को साफ नहीं किया जाता है, तो आंतरिक चर को साफ करता है। यदि स्वच्छ झूठी पर सेट है, तो आंतरिक चर रीसेट नहीं किए जाते हैं, जो आपको ध्वनि पीढ़ी के दौरान टोन के बीच स्विच करने की अनुमति देता है, वस्तुतः कोई क्लिक या अन्य अप्रिय ध्वनियों के साथ।

WAV फ़ाइल के लिए जनरेट किए गए नमूनों को लिखने के लिए, वेव मॉड्यूल के आधार पर राइटवाव उपयोगिता विधि बनाई गई थी। प्रत्येक नमूने के लिए, स्केलिंग को आयाम बढ़ाने और हस्ताक्षरित 16 बिट फॉर्म में लाने के लिए किया जाता है।

ये विधियाँ किसी भी सिंथेसाइज़र की आवाज़ के कुछ सेकंड रिकॉर्ड करने के साथ एक wav फ़ाइल प्राप्त करने के लिए पर्याप्त हैं।

 #    p432=P432() #   p432.setprog(0) #     (  ) p432.unison=False p432.filter_en = False #   A   p432.key_press(57) #  3   samples=p432.gen_samples(33000*3) #   p432.key_release(57) #    p432.write_wav('test_00.wav',samples) 

टिम्बर 00 की तरंग एक साइनसॉइड है, इसलिए आउटपुट पर हमें एक सुपरिम्पोज्ड लिफाफे के साथ एक साइनसॉइड मिलता है। सुनने के लिए।



थोड़ा और अधिक दिलचस्प होगा 14 की टोनिंग की रिकॉर्डिंग एक साथ होगी और फ़िल्टर चालू होगा। सुनने के लिए।

ग्राफिकल इंटरफेस

कंसोल साउंड जनरेटर अच्छा है, लेकिन मैं कीबोर्ड पर भी खेलना चाहता हूं। इसलिए मैंने टिंकर पर एक साधारण जीयूआई बनाने का फैसला किया।

इंटरफ़ेस एक कीबोर्ड किंवदंती, एक मिडी इनपुट चयन बटन और फिल्टर को बंद करने की क्षमता के साथ वास्तविक P432 से प्रभावित था।


यदि आपके पास "पायथन-आरटीएमडी" मॉड्यूल स्थापित है तो "मिडी इन" बटन दिखाई देगा। इसे दबाने और मिडी-इनपुट डिवाइस का चयन करने के बाद, प्रोग्राम एक कॉलबैक फ़ंक्शन को सक्रिय करता है जो सभी 16 मिडी चैनलों पर नोट-ऑन, नोट-ऑफ और प्रोग्राम चेंज की घटनाओं को पकड़ता है। प्रोग्राम चेंज के माध्यम से, आप सक्रिय एमुलेटर टोन की संख्या बदल सकते हैं।

कीबोर्ड कीस्ट्रोक्स को इंटरसेप्ट करने के लिए, टिंकर बाइंड ('<KeyPress') , बाइंड ('<KeyRelease') पद्धति का उपयोग करें , और फिर कॉलबैक फ़ंक्शन में, कुंजी नंबर को अनुमत सूची के साथ जांचा जाता है , जिसे मिडी नोट में बदल दिया जाता है और p432.key_press () विधियों को कहा जाता है । p432.key_release () । कार्यक्रम शुरू होने और अंत में निष्क्रिय होने पर अवरोधन सक्रिय हो जाता है।

स्ट्रीमिंग साउंड को आउटपुट करने के लिए, pyudio मॉड्यूल का उपयोग नॉन-ब्लॉकिंग मोड में किया जाता है। इंटरफ़ेस को प्रस्तुत करने के बाद, यह एक अलग थ्रेडिंग थ्रेड में शुरू होता है, और टिंकर मुख्य रूप से काम करना जारी रखता है। कॉलबैक फ़ंक्शन में, pyudio उत्पन्न होने वाले नमूनों की संख्या को पास करता है, और बदले में इसे gen_samples और एक स्थिति ध्वज से नमूने प्राप्त होते हैं। नोट-ऑन ईवेंट (एक कुंजी दबाकर) और ध्वनि की उपस्थिति के बीच विलंबता को कम करने के लिए, एक छोटे बफर का चयन किया जाता है: 200 नमूने। यह खुली pyaudio पद्धति के फ्रेम_पर_बफ़र पैरामीटर द्वारा सेट किया गया है।

विंडोज के लिए P432_emulator का संकलित pyinstall संस्करण रिलीज़ से डाउनलोड किया जा सकता है।

निष्कर्ष

इस लेख में, जनरेटर नोड में एनालॉग फिल्टर के संचालन का विवरण (और इम्यूलेटर में इसका डिजिटल कार्यान्वयन), प्रोसेसर नोड, एचओपी प्रभाव और मिडी इंटरफ़ेस का लगभग खुलासा नहीं किया गया है। जनरेटर इकाई के डिजिटल भाग के डिजाइन पर जोर दिया गया था, समयबद्धक के मापदंडों को संचय करने की विधि और एमुलेटर बनाते समय उनका उपयोग किया गया था।

यदि विषय रुचि का है, तो मैं शेष के विश्लेषण के साथ एक दूसरे लेख की योजना बनाऊंगा।

इसके अलावा, अगर यह आपको लगता है कि P432 नोड्स के संचालन के विवरण में त्रुटियां या गलतियां हैं, तो कृपया टिप्पणियों में लिखें।

प्रोजेक्ट का सोर्स कोड, ROM फर्मवेयर, डायग्राम और ऑपरेशन मैनुअल जीथब पर उपलब्ध हैं।

संदर्भ

1. रिडिको एल। डीडीएस: डायरेक्ट डिजिटल फ्रीक्वेंसी सिंथेसिस।
2. सोवियत सिंथेसाइज़र का संग्रहालय, फॉर्मेंट पी 432। www.ruskeys.net/base/form432.php
3. विकिपीडिया। Polivoks।
4. इलेक्ट्रोमस्किकल कीबोर्ड इंस्ट्रूमेंट "फॉर्मेंट पी 432"। ऑपरेशन मैनुअल ।
5. "फॉर्मेंट P432" के विद्युत योजनाबद्ध आरेख।
6. पॉलीवॉक्स का तापमान स्थिरता सेट करना।