Ääniviiveen viivapiiri - Kaiku-, Kaikuefektit

Ääniviiveviiva on tekniikka, jossa tietty audiosignaali johdetaan sarjan digitaalisten tallennusvaiheiden läpi, kunnes lopullinen äänilähtö viivästyy tietyllä ajanjaksolla (yleensä millisekunteina). Kun tämä viivästynyt äänilähtö syötetään takaisin alkuperäiseen äänentoistoon, se tuottaa hämmästyttävän parannetun äänen, joka on rikkaampi, laajempi ja täynnä ominaisuuksia, kuten kaiku ja kaiku.

Yleiskatsaus

Huoneen sisällä toistettavan musiikin kuuntelukokemus riippuu huomattavasti huoneen sisätiloista.

Jos huoneen sisustus on täynnä monia moderneja koristeita ja lasi-ikkunoita, se saattaa aiheuttaa liikaa kaikuvaikutusta musiikkiin.

Toisaalta, jos huone sisältää paljon kangaspohjaisia ​​elementtejä, kuten raskaat verhot, pehmustetut huonekalut jne., Musiikki häviää kaikki kaiun ja kaikuefektit, ja se saattaa kuulostaa melko tylsältä ja mielenkiintoiselta.

Jälkimmäisessä tapauksessa voit todennäköisesti hylätä ja heittää pois kaikki verhot, tyynyt, tyynyt, sohvaryhmät tai valita ehdotetun ääniviiveen piirin, joka auttaa sinua palauttamaan musiikin tunnelman luonnollisesti uhraamatta suosikkiasi sisätilat.

Tämän piirin avulla voit itse tuottaa kaiun (äänisignaalin viive) ja jälkikaiunnan (heijastusten jälkeen) ja tuottaa paljon rikkaamman äänen.

Kunnes ei liian kauan sitten, ainoa tekniikka saada äänisignaalin viive oli käyttää erittäin kalliita elektronisia laitteita. Tänään meillä on upouusi IC-muoto, nimeltään 'bucket-brigade', jonka avulla voit rakentaa henkilökohtaisen viivästysjärjestelmän erittäin edullisesti.

Konsepti, joka on kiinnitetty äänilähteen ja esivahvistimen väliin tai esivahvistimen ja tehovahvistimen väliin, tarjoaa muuttuvan signaalin kaikun, joka voisi rikastuttaa useimpien kotimusiikkijärjestelmien ääntä.

Pienillä virtapiirimuutoksilla ajatusta voitaisiin lisäksi soveltaa vaiheeksi / laipaksi, jolloin käyttäjä voi saada äänitehosteita äänityssovelluksiin ja asiantuntijoiden käyttämiin sähkökitaroihin.

Ämpäri-prikaatin IC on MOStype-siirtorekisteri, joka koostuu kahdesta 512-vaiherekisteristä yksinäisessä 14-nastaisessa paketissa.

Jos äänisignaali syötetään ämpäriprikaatin suunnittelun tuloon ja asiaankuuluvat IC: t, joita käytetään kellogeneraattorilla, saa äänisignaalin liikkumaan portaittain, vaiheittain, kunnes lopulta signaali saapuu lähtöön aiottu viive.

Viivevirtapiirin lohkokaavio on esitetty alla:

Kun tämä viivästynyt signaali syötetään takaisin (kierrätetään) takaisin alkuperäiseen signaaliin, jälkikaiuntaefekti simuloidaan.

Reaaliaikaisen tunnelman tarjoamisen lisäksi ämpäriprikaatin piiri voidaan toteuttaa kaikilla äänijärjestelmillä synteettisen stereoäänen tuottamiseksi monoäänilähteistä, mikä on hyödyllinen vaihtoehto 'kaksinkertaiselle äänelle' ja 'vaihe / laippa'.

Mikä on Bucket Brigade

Termi 'ämpäriprikaati' muistuttaa meitä joukosta miehiä, jotka jakavat ämpäriä vettä palovaaran torjumiseksi.

Ämpäri-prikaatin analoginen siirtorekisteri toimii samalla tavalla, ja siksi nimi.

Toisaalta siirtorekistereillä kondensaattorit edustavat suoraan PMOS-IC: hen kytkettyjä 'kauhoja'. Kussakin yksittäisessä sirussa voi olla yli 1000 tällaista kondensaattoria (yksi kondensaattori ja pari MOS-transistoria per vaihe).

Elementti, joka kulkee pitkin, ovat itse asiassa sähkövarauksen paketteja vaiheesta toiseen. Tiedämme, että ei ole helppoa laittaa vettä tasaisesti kauhaan ja kauhasta samanaikaisesti.

Samalla tavalla ei ole helppoa ladata ja purkaa samanaikaisesti kondensaattoria. Tämä ongelma on ratkaistu siirtorekistereillä ja vaiheen ulkopuolisten kellotaajuuksien kautta.

Aikana, jolloin ensimmäinen kello on korkea, kauhat, joissa on parittomat luvut, heitetään seuraaviin kauhoihin, joissa on parilliset luvut. Heti kun toinen korkea kello saapuu, parilliset kauhat heitetään seuraaviin peräkkäisiin parittomiin kauhoihin.

Näin yksittäiset varaukset siirtyvät linjan yli vaiheesta kerrallaan.

Yllä oleva kuva on kaavamainen esitys MN3001-analogisen siirtorekisterin 4 vakioportaasta.

Jokainen MN3001 IC koostuu kahdesta 512-vaiherekisteristä. Muista, että vaiheet A ja C on kytketty yhteen tiettyyn kelloon, kun taas vaiheet B ja D on kytketty toiseen kelloon parittoman / parillisen suhteen tuottamiseksi.

Kuinka viivästyslinja toimii

Seuraava kaavio näyttää äänen viivalinjan täydellisen kaavion.

Kun luot tosiasiallisesti viiveen äänisignaaliin, luot erilaisia ​​mielenkiintoisia äänitehosteita. Huomattavin on kaikuvaikutuksen simulointi.

Ämpäriprikaatin aiheuttamat viivästykset ovat kuitenkin yleensä hyvin pieniä, jotta ne voidaan tunnistaa erillisiksi kaikuiksi.

Viivästetyn signaalin toistaminen vähentyneellä vahvistuksella voi jäljitellä kaiun terveellistä hajoamista kaikuva tilassa.

Lisäämällä tiettyä vahvistusta viivästetyn signaalin uudelleenkiertoon voi olla mahdollista tuottaa luonnoton 'oven jousen' lopputulos musiikille.

Viivästymisen aiheuttaminen instrumenttisignaalille tai puheraidalle 30 tai 40 ms: lla ja viivästetyn signaalin työntäminen takaisin alkuperäiseen signaaliin tuottaa lähtöäänen voimakkaammaksi ja antaa sille vaikutelman, että siinä on enemmän kuin alkuperäinen äänimäärä tai musiikkisyvyys.

Tällaista suosittua lähestymistapaa kutsutaan kaksoisäänestykseksi. Toinen tunnettu lyhytaikaisen viiveen vaikutus voi olla erikoinen ääni, joka syntyy tekniikalla, jota kutsutaan vaiheistukseksi tai kelan laippaukseksi.

Otsikko on peräisin alkuperäisestä kokeilustaan, jossa nauhuria oli käytetty aikaviiveen tuottamiseen, ja taitavan käden hankaus nauhansyöttörullan ulkopinnalle muutti viivettä akustisen vaikutuksen aikaansaamiseksi.

Nykyään tämä vaikutus voitaisiin kehittää kokonaan digitaalitekniikan avulla viivästyttämällä signaalia 0,5 - 5 ms ja lisäämällä tai vähentämällä viivästynyt signaali alkuperäisestä signaalista.

Vaihe / laippa-asetuksessa taajuus ja sen yliaallot, joiden aallonpituudet ovat samat kuin aikaviive, sattuu olemaan täysin päättyneitä, kun taas kaikki muut taajuudet vahvistuvat.

Tällä tavalla kampasuodatinta, jolla on taajuus lovien välillä, modifioidaan muuttamalla kellotaajuutta, kuten alla on esitetty.

Tuloksena on sävyparannus, joka on tuotu ei-tonaaliseen äänentoistoon, esimerkiksi rummuihin, symbaaleihin sekä laulutaajuuksiin.

Phasor / flanger-tilassa voit toistaa stereofonisia signaaleja monofonisesta alkuperästä. Tämän saavuttamiseksi viivästetyn signaalin syöttämällä uutettu vaiheistettu lähtö lähetetään yhdelle kanavalle, kun taas viivästetystä signaalista vähentämällä saatu tulos lähetetään päinvastaiseen.

Yleisölle vaiheistusvaikutus kumoutuu, jolloin hyvä synteettinen stereoefekti heidän korviinsa.

Suunnittelun pääelementit ovat epäilemättä ämpäriprikaatin IC: t, jotka pystyvät syntetisoimaan suoraan analogiset signaalit. Piirit eivät sisällä kalliita analogia-digitaalimuuntimia ja digitaalinen-analogiamuuntimia.

Heti kun flipflopin kellopulssi syötetään ämpäriprikaatin IC: lle, tulossa oleva DC-syöttö siirtyy rekisteriin. Diskreettejä bittejä siirretään vaiheittain peräkkäisten kellopulssien kautta, kunnes lopulta 256 pulssin jälkeen ne saapuvat linjan loppuun ja antavat lähtösignaalin.

Lähtöaaltomuoto puhdistetaan alipäästösuodattimella ja mikä tahansa kaksoissignaali oli ollut tulossa, mutta viivästynyt 256 kertaa kellotaajuuden ajanjaksolla.

Esimerkiksi kun kellotaajuus on 100 kHz, viive voi olla 256 x 1/100 000 = 2,56 ms. Ottaen huomioon, että sisääntulossa olevan musiikkisignaalin näytteenottotaajuus riippuu kellotaajuudesta, oletusarvo, joka on 50% alempi kellotaajuus, voi olla suurin äänitaajuus, joka voidaan tehokkaasti siirtää.

Tosielämän rajoitusten takia 1/3 kellotaajuudesta saattaa kuitenkin näyttää realistisemmalta suunnittelutavoitteelta. Piirit voitaisiin yhdistää peräkkäin tai kaskadilla tarjota pidempiä aikaviiveitä suuremmilla kellotaajuuksilla, vaikka sarjaan kytkettyjen piireiden korkeampi kohina saattaa mahdollisesti ohittaa kaistanleveyden nousun.

Viivemoodissa 2 siirtorekisteriä kytketään sarjaan, mikä mahdollistaa kaksinkertaisten kellotaajuuksien käytön.

Tämä mahdollistaa kaksinkertaisen kaistanleveyden kullekin siirtorekisterille samalle aikaviiveelle. Jopa tässä kaksoiskaistanleveystilassa 40 ms: n viiveelle tarvittava kellotaajuus rajoittaa kaistanleveyden 3750 Hz: n maksimitulosignaaliin, joka näyttää melko tarpeeksi puhetaajuudelle, vaikkakaan ei riitä useimmille musiikkilaitteille.

Monissa sovelluksissa, joissa viivästetty lähetys on toteutettu alkuperäiselle signaalille, kaistanleveyden väheneminen voi piiloutua alkuperäisen signaalitulon sisältämien suurtaajuisten signaalien vuoksi. Normaalin signaalin vaimennuksen kompensoimiseksi käytetään 8,5 dB: n vahvistinta siirtorekistereiden välillä.

Vaihe- / laippa-tilassa suurin tarvittava viive on noin 5 ms, mikä on tarpeeksi pieni yhden siirtorekisterin käyttämiseksi kaistanleveyttä uhraamatta.

Toinen siirtorekisteri on siis liitetty rinnakkain ensimmäisen kanssa S / N-suhteen parantamiseksi. Signaalitaajuuksia käytetään vaiheittain, kun taas kohinasignaalit lisätään ja vähennetään satunnaisesti.

Phasor / Flanger

Vaihe- / laippa-mallien lohkokaavio on esitetty seuraavassa kaaviossa.

Vaihtajan / laipan kaaviokuva on annettu alla:

Kussakin skenaariossa nelinkertainen NOR-portti IC4 on kiinnitetty kuten vakaa multivibraattori, joka toimii kaksi kertaa määritetyn kellotaajuuden taajuudella.

IC4-lähtö yhdistetään kiikun IC5: een, joka tarjoaa pari myötävaikuttavaa (180 ° epätahdissa toistensa kanssa) lähtösignaalia FIFTY PERCENT -jaksolla.

Nämä pulssit toimivat sitten kellotulona IC2: n siirtorekistereille. Vastus R16 määrittää taajuuden ja on kiinteä nopeus viivepiirissä.

Kellotaajuutta voidaan muuttaa haluttaessa lisäämällä rinnakkain lisää vastuksia vaiheiden / laippojen annettujen liittimien kautta.

Äänitulosignaali prosessoidaan seitsemän alipäästösuodatinvaiheen kautta, joissa käytetään IC3: ta ja 1/2 IC1: tä. Suodattimet varmistavat 42 dB / oktaavin kokonaisvaimennuksen viritetyllä taajuudella.

Esimerkiksi, kun suodatin on viritetty 5000 Hz: lle, 10000 Hz: n signaali vaimenee yli 100: 1.

Vaikka suodattimia käytetään korkean vahvistuksen op-ampeereilla, voit saada niiden lähdöt maksimoimaan ennen kuin ne liikkuvat 6 dB / oktaavinopeudella napaa kohti. Tällaisia ​​suodattimia kutsutaan 'vaimennetuiksi'.

Valitsemalla ali- ja ylivaimennettujen (RC) suodatinvaiheiden tasapaino oikein, on helppo konfiguroida suodatin, jolla on tasainen vaste aiotussa päästökaistalla, jotta saavutetaan 3 dB alas viritystaajuudelle, ja ominaisuus vierintänopeus on 6 dB kertaa napojen määrä.

Juuri tämä on toteutettu tässä artikkelissa esitetyissä viive- ja vaihe / laippa-malleissa. Suodattimien vastusarvojen tunnistamiseksi tarvitaan yleensä huomattava määrä tilastollista työskentelyä.

Asioiden helpottamiseksi voit valita sopivat vastusarvot suodatinvastuksen arvojen taulukosta.

Hyödynnä tätä taulukkoa valitaksesi vastusarvot nimenomaan viivepiirille. (Kuvassa 4 annetut suodatinvastuksen arvot ja niihin liittyvät materiaaliluettelot antavat sinulle paremman 5 ms viiveen, kun lähtö 3 dB on alhaalla 15 kHz: n vaiheen / laipan kohdalla.)

Virtalähde

Osaluettelo

C12 - 470 uF, 35 V
C13, C15, C16 - 0,01 uF-levykondensaattori, C14 -100 pF -levykondensaattori
C17 - 33 uF, 25 V

D1, D2 - IN4007
D3-N968 (20 V) zener-diodi
F1 -1/10 -amperisulake
IC6 -723 tarkkuusjännitesäädin

Kaikki vastukset ovat I / 4 watin 5% toleranssia:

R17-1k
R18 - 1 milj

RI9-10 ohmia
R20 - 8,2 k ohmia
R21 - 7,5 k ohmia
R22 - 33k ohmia
R23 - 2,4 kt

Ääniviivejohdon virtalähde näkyy yllä olevassa kuvassa. Se on rakennettu jännitesäätimen, IC6: n ympärille, 15%: n ensiövirtalähteen käynnistämiseksi. Siirtorekisterissä on jokaisen +1 ja +20 voltin lähteet.

+20 voltin kisko hankitaan käyttämällä zener-diodia D3, ja +1 voltin johto tulee jännitteenjakajasta, joka on konfiguroitu R22: n ja R23: n ympärille.

Kun op-vahvistimia ohjataan yksipäisen syötön kautta, on välttämätöntä, että 10,5 voltin jännitelinja toimii referenssinä näiden laitteiden piirissä.

Rakentaminen

Todellinen mittasyövytys- ja porauskäsikirja, ja sama molemmille piiriasetuksille, mutta kytketty tarvittaessa eri tavalla, on esitetty alla olevissa kuvissa.

Ennen kuin asennat mitään osia piirilevylle, sinun on työnnettävä ja juotettava erilaiset hyppyjohdot aukkoihin. Liitä sen jälkeen kortti yllä määritellyllä tavalla ensisijaisen toimintatavan mukaan.

Ole varovainen kaikkien puolijohdelaitteiden ja elektrolyyttikondensaattoreiden tapin asennossa ja aseta ne oikein.

Varmista, että pidät ja koot MOS-laitteita varoen, koska ne ovat herkkiä staattisille varauksille ja voivat vahingoittua sormissasi kehittyneestä staattisesta varauksesta. Voit asettaa IC: n suoraan piirilevylle tai käyttää myös IC-liittimiä.

Ehdotetun ääniviiveen linjapiirin päätiedot