使用PT2399芯片制作混响踏板(第1部分)

参赛作品


当产生的声音从复杂的三维空间中的墙壁,家具,人或任何其他物体反射时,在工作室中会发生真正的混响。 自然混响过程如图1所示。


图1.真实情况下的混响。

在过去的好日子里,再现混响效果的唯一方法是使用真实的混响相机-宽敞的房间,其几何形状复杂且墙壁的材料经过精心选择,扬声器和麦克风安装在相机内部的某些位置。 在没有真实混响室的房间中模拟混响的首次尝试是使用带弹簧的混响储器进行的(请参见链接[1])。 弹簧混响的基本设计如图2所示。


图2.弹簧混响容器设计

音频信号激励输入线圈,该输入线圈将机械振动传递到弹簧的最近端,然后传递到弹簧的远端,并以减小的幅度返回。 弹簧内部会产生横向和纵向的复杂波。 高频和低频波以不同的速度沿弹簧移动,弹簧连接会增加反射。 为了获得各种持续时间的延迟,使用了各种类型的弹簧:金属的厚度和类型,匝数,弹簧直径。 然后,由弹簧产生的人工回响的声音被输出线圈捕获,并返回到电子电路,与输入的音频信号混合并放大。

数字混响建模


混响效果的处理已被广泛研究,并且在作者看来,可以分类如下:

1.重现系统响应:此方法将模拟系统视为黑匣子,我们不在乎内部发生了什么,我们仅使用“卷积处理”来测量输出响应(请参阅链接[2])。 不管模拟系统是真实的音乐厅还是带有弹簧或板的真实混响罐,此方法都将非常易于实现,但是“卷积处理”将需要非常高的计算能力。

2.物理建模:此方法分析仿真系统的物理过程,然后对其进行仿真。 这可能会产生非常逼真的声音,但根据模型的优化或数学简化,可能需要大量的计算成本。 弹簧混响仿真的一个例子在[3]中给出。

3.综合建模:有时作者看到这样的模型只是通过反复试验近似系统响应的简化模型。 例如,Schreder混响[请参见 链接[4])可以配置为通过为特定参数设置特定值来模拟中型大厅的混响。

电子电路中混响效果的实现:延迟网络和经过调谐的模拟谐振器


当我们将混响现象分析为复杂的回声模式时,我们可以使用延迟线网络直观地构建这种混响效果模式。 另一方面,如果我们将混响现象分析为连续共振,我们可能会认为要产生这种效果,可以使用几个调谐到不同频率的并行模拟共振器。 作者多年来一直对此进行思考。 请在评论中告知作者,是否已经有基于模拟谐振器的模拟混响电路,以使作者不会发明自行车。 目前,作者专注于采用一系列延迟线的解决方案。

PT2399数字延迟芯片-DIY混响踏板项目的预算解决方案


普林斯顿的先进CMOS PT2399技术因设计具有可切换电容器组(BBD)的设备而广受欢迎,该设备用于将音频样本存储为“模拟”形式,以实现模拟延迟线。 PT2399的框图如图3所示。


图3. PT2399数字延迟线IC的框图

数字延迟线芯片采用价格合理的16引脚DIP封装制成。 最小延迟时间为30 ms,最大延迟时间为340 ms,并且可以使用外部电阻轻松更改延迟设置。

小室的Hamuro Spring-Room-Hall混响框图



图4. Hamuro弹簧室霍尔混响框图

作者使用5个PT2399芯片创建了一个非常简单的混响方案,可以模拟房间中弹簧的混响效果。 它具有控制延迟时间,房间数量和平衡的能力。 将房间音量控制设置为最小时,听起来像是弹簧混响,如果将其设置为最大,则会产生如大厅或大教堂中的混响。

全回路概念


完整的电路图正在开发和测试中。 基本的混响方案已在Deepstomp平台(DIY数字多效果踏脚盒)上成功测试,并将在本文的第二部分(作者注)中发布。

文学作品
1. L. Hammond,“电子乐器”,美国专利2230836,1941年2月2日
2. Fons Adriansen,“使用ALIKI测量声学脉冲响应”,第四届国际Linux音频会议:LAC2006
3. Stefan Bilbao和Julian Parker,“虚拟弹簧混响模型”,IEEE声音,语音和语言处理事务,第1卷。 18日,2010年5月4日,第799页
4. M. R. Schroeder(贝尔电话实验室,公司,新泽西州默里希尔),
“人工混响的自然之声”,音频工程学会,1962年7月

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN453258/


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