Rörsynth enligt heterodynprincipen
-
HUGGBÄVERN
- Tidigare soundbrigade
- Inlägg: 34920
- Blev medlem: 23 augusti 2006, 22:44:11
- Ort: Lilla Paris
- Kontakt:
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Varför hålla thereminen så exakt? Då är det ju en fråga om du har välklippta naglar när du ska spela på den sen ...
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Inget tid till lek på länge nu men härom dagen hade jag ett otroligt givande besök av den förmodligen skickligaste vevlireliraren i Sverige med några vägval, kreativa idéer och en hel del inspiration som resultat. Idag fick jag dessutom besök av en kompis som donerade 17 stycken batterirör till vansinnesprojektet.
Även fortsättningsvis ska projektet vara strikt tidsortodoxt kring 1950-talet. Musikinstrumentet måste vara helt självförsörjande på el. Mindre batteripaket är tillåtna men för att ge lång drifttid ska merparten av strömmen komma från vevinduktorn. De tonala ambitionerna är relativt höga, det ska INTE bli ännu en hemsk noise-synth att skämma ut sig med på Youtube.
Minst två bordunstämmor, kanske tre. En oktav och/eller en kvint klingar fint. (powerchord antar jag)
Inspirerad av de gamla hammondorglarna funderar jag starkt på att testa principen med tonhjul i stället för oscillatorer med elektronrör. Elektromagnetisk pickup (typ elgitarr) och kugghjul av stål ger förmodligen högre signalnivå och bättre verkningsgrad men optiskt tonhjul ger större möjlighet att finjustera vågformerna grafiskt. Ytterligare en fördel med optisk tonalstring är att flera stämmor kan placeras i samma plan så att endast en "pickup" behövs. (gammaldags fotocell)
Genom att skjuta fotocellen över den tonalstrande grafiken kan jag skifta mellan olika klanger, tonförhållanden m.m.
För att byta tonart ändrar jag drivmotorns hastighet. Görs tonhjul och motor tillräckligt små och lätta blir glissandot inte så störande, utan bidrar mer till att skänka instrumentet karaktär. Tre eller fyra fast inställda motorhastigheter att skifta mellan räcker för ganska varierande musikframträdanden och saknas någon tonart är det bara att lägga till en extra hastighet.
Melodistämman kommer sannolikt vara baserad på heterodynprincipen även i fortsättningen eftersom detta ger stort reglerområde med enkel mekanik. Kristallstyrd referensoscillator eller ej återstår att prova fram. Med en rejäl filterkondensator separat för heterodynoscillatorerna blir spänningsvariationerna förhoppningsvis så långsamma att jag kan använda den spänningsbegränsande glimlampan (visarinstrument eller "magiskt öga" är möjliga alternativ) utan att tonfrekvensen drar iväg mer än som ett lätt vibrato om jag gör snabbare variationer med veven för att t.ex. införa mer distorsion via slutförstärkaren.
Jag är mer krass realist än grandios drömmare så även om melodistämman i sin grundprincip är en theremin eller ondes martenot tror jag det är ett musikaliskt haverirecept att basera mitt instrument på referenslöst glissando. Definitiva noter från intrimmad klaviatur är förmodligen mycket mer realistiskt att lyckas göra musik med. Med en mängd klaviaturswitchar blir det flexibelt men väldigt grötigt. Idén som kläcktes är att utgå från en pentatonisk skala motsvarande ett pianos svarta tangenter, och som bara täcker en enda oktav. Med flerpoliga switchar till binärkod kan de fem knapparna reduceras till endast tre. För att sedan komma åt alla "vita tangenter" räcker det att kunna skifta tonfrekvensen en halvnot upp eller ner. Även en hel oktav borde gå att skifta på samma sätt men jag har en coolare idé:
Höger hand är upptagen med att veva. Vänster hand greppar med tummens hjälp om ett handtag som glider på ett rör eller utgör änden av en spak. Fingertopparna (pek-, lång-, och ring-) vilar på var sin tonknapp likt hur man håller en trumpet.
När alla knappar är uppsläppta är det antingen tyst eller så spelas en grundton som matchar bordunerna.
Handtaget med knapparna är rörligt (fjäderbelastat, självcentrerande). Genom att föra handtaget åt ena eller andra hållet skiftas tonen en halvnot åt endera hållet. Man kan då göra det enkelt för sig och enbart spela den pentatoniska skalan men det går ändå lätt att plocka ut samtliga noter i en oktav. För att gå utanför oktaven lossas en spärrannordning så att handtaget kan föras en längre sträcka med glissando à la theremin som resultat. Med fler spärrlägen går det att göra både oktav- och tonartsbyten.
Bordunregleringen blir nog komplicerad att även den sköta med vänster hand. Kanske kan den växlas "i förbifarten" av vevhanden. På sätt och vis blir instrumentet lite som ett spegelvänt dragspel där ena handen sköter pumpandet och kompet medan den andra stabilare handen spelar melodin.
Instrumentet kan ligga över knäna som en vevlira, eller byggas som en vertikal stolpe att klämma mellan knäna. Veven till höger, melodireglaget till höger och hornhögtalaren framåtriktad högst upp i brösthöjd. Fötterna placerar jag på en stabiliserande bottenplatta.
Hmm, en bild hade onekligen kunnat spara 1000 ord här...
Nǻgot som blir avgörande för om instrumentet kan byggas upp så som jag beskrivit det är huruvida heterodynoscillatorn kan fås att följa tonknapparna i alla olika lägen, och dessutom stämma även vid eventuella oktav- och tonartsbyten. Linjäritetsfel skulle enkelt kunna kompenseras för med en liten billig microcontroller men sådant fusk är absolut bannlyst här!
Även fortsättningsvis ska projektet vara strikt tidsortodoxt kring 1950-talet. Musikinstrumentet måste vara helt självförsörjande på el. Mindre batteripaket är tillåtna men för att ge lång drifttid ska merparten av strömmen komma från vevinduktorn. De tonala ambitionerna är relativt höga, det ska INTE bli ännu en hemsk noise-synth att skämma ut sig med på Youtube.
Minst två bordunstämmor, kanske tre. En oktav och/eller en kvint klingar fint. (powerchord antar jag)
Inspirerad av de gamla hammondorglarna funderar jag starkt på att testa principen med tonhjul i stället för oscillatorer med elektronrör. Elektromagnetisk pickup (typ elgitarr) och kugghjul av stål ger förmodligen högre signalnivå och bättre verkningsgrad men optiskt tonhjul ger större möjlighet att finjustera vågformerna grafiskt. Ytterligare en fördel med optisk tonalstring är att flera stämmor kan placeras i samma plan så att endast en "pickup" behövs. (gammaldags fotocell)
Genom att skjuta fotocellen över den tonalstrande grafiken kan jag skifta mellan olika klanger, tonförhållanden m.m.
För att byta tonart ändrar jag drivmotorns hastighet. Görs tonhjul och motor tillräckligt små och lätta blir glissandot inte så störande, utan bidrar mer till att skänka instrumentet karaktär. Tre eller fyra fast inställda motorhastigheter att skifta mellan räcker för ganska varierande musikframträdanden och saknas någon tonart är det bara att lägga till en extra hastighet.
Melodistämman kommer sannolikt vara baserad på heterodynprincipen även i fortsättningen eftersom detta ger stort reglerområde med enkel mekanik. Kristallstyrd referensoscillator eller ej återstår att prova fram. Med en rejäl filterkondensator separat för heterodynoscillatorerna blir spänningsvariationerna förhoppningsvis så långsamma att jag kan använda den spänningsbegränsande glimlampan (visarinstrument eller "magiskt öga" är möjliga alternativ) utan att tonfrekvensen drar iväg mer än som ett lätt vibrato om jag gör snabbare variationer med veven för att t.ex. införa mer distorsion via slutförstärkaren.
Jag är mer krass realist än grandios drömmare så även om melodistämman i sin grundprincip är en theremin eller ondes martenot tror jag det är ett musikaliskt haverirecept att basera mitt instrument på referenslöst glissando. Definitiva noter från intrimmad klaviatur är förmodligen mycket mer realistiskt att lyckas göra musik med. Med en mängd klaviaturswitchar blir det flexibelt men väldigt grötigt. Idén som kläcktes är att utgå från en pentatonisk skala motsvarande ett pianos svarta tangenter, och som bara täcker en enda oktav. Med flerpoliga switchar till binärkod kan de fem knapparna reduceras till endast tre. För att sedan komma åt alla "vita tangenter" räcker det att kunna skifta tonfrekvensen en halvnot upp eller ner. Även en hel oktav borde gå att skifta på samma sätt men jag har en coolare idé:
Höger hand är upptagen med att veva. Vänster hand greppar med tummens hjälp om ett handtag som glider på ett rör eller utgör änden av en spak. Fingertopparna (pek-, lång-, och ring-) vilar på var sin tonknapp likt hur man håller en trumpet.
När alla knappar är uppsläppta är det antingen tyst eller så spelas en grundton som matchar bordunerna.
Handtaget med knapparna är rörligt (fjäderbelastat, självcentrerande). Genom att föra handtaget åt ena eller andra hållet skiftas tonen en halvnot åt endera hållet. Man kan då göra det enkelt för sig och enbart spela den pentatoniska skalan men det går ändå lätt att plocka ut samtliga noter i en oktav. För att gå utanför oktaven lossas en spärrannordning så att handtaget kan föras en längre sträcka med glissando à la theremin som resultat. Med fler spärrlägen går det att göra både oktav- och tonartsbyten.
Bordunregleringen blir nog komplicerad att även den sköta med vänster hand. Kanske kan den växlas "i förbifarten" av vevhanden. På sätt och vis blir instrumentet lite som ett spegelvänt dragspel där ena handen sköter pumpandet och kompet medan den andra stabilare handen spelar melodin.
Instrumentet kan ligga över knäna som en vevlira, eller byggas som en vertikal stolpe att klämma mellan knäna. Veven till höger, melodireglaget till höger och hornhögtalaren framåtriktad högst upp i brösthöjd. Fötterna placerar jag på en stabiliserande bottenplatta.
Hmm, en bild hade onekligen kunnat spara 1000 ord här...
Nǻgot som blir avgörande för om instrumentet kan byggas upp så som jag beskrivit det är huruvida heterodynoscillatorn kan fås att följa tonknapparna i alla olika lägen, och dessutom stämma även vid eventuella oktav- och tonartsbyten. Linjäritetsfel skulle enkelt kunna kompenseras för med en liten billig microcontroller men sådant fusk är absolut bannlyst här!
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Har haft mycket annat än elektrovevliran att pyssla med på sistone. Just nu funderar jag intensivt på hur jag ska kunna testa det färdiga instrumentet rent "speltekniskt" utan att behöva bygga allt för mycket med "tunga" prylar som rör, kondensatorer, spolar och vevgenerator. En hel del nya insikter och idéer har dessutom tillkommit för klaviaturen, notskalan m.m. Det känns därför vettigt att bygga en digital prototyp kring en AVR ATmega88 microcontroller, och dessutom göra det med polyfonisk wavetablesyntes. Det duger säkert med ren fyrkantvåg från de tre stämmorna men det låter förmodligen trevligare med t.ex. sågtandsvåg och jag är förbaskat sugen på att lära mig denna teknik.
Rent principiellt borde det vara ganska enkelt:
Hög frekvens på systemklockan. Timerstyrt interrupt på 10-tals kHz ger samplingsklocka/ticks för wavetablesyntesen.
Läs av klaviatur och andra reglage, räkna ut rätt antal "varv" i de tre mjukvaruoscillatorerna, plocka nästa värde ur vågformstabellen för respektive ton, summera ihop och mata ut på snabb PWM = DAC.
Någon som har erfarenhet av wavetablesynth på 8-bit i C?
Rent principiellt borde det vara ganska enkelt:
Hög frekvens på systemklockan. Timerstyrt interrupt på 10-tals kHz ger samplingsklocka/ticks för wavetablesyntesen.
Läs av klaviatur och andra reglage, räkna ut rätt antal "varv" i de tre mjukvaruoscillatorerna, plocka nästa värde ur vågformstabellen för respektive ton, summera ihop och mata ut på snabb PWM = DAC.
Någon som har erfarenhet av wavetablesynth på 8-bit i C?
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Numera har iaf jag viss erfarenhet av wavetablesynth på ATmega. Det blev en hel del fuskande med Arduino och micklande med kod jag hittat på nätet. PWM-DAC fungerar ganska bra i lägre frekvenser men det blir ganska snart höga krav på processor och hårdvara om man ska upp i frekvens utan tydligt hörbar distorsion. Att utöka experimenten från en stämma till tre var inte att tänka på, det fick bli fyrkantvåg.
Sedan jag skrev sist har jag byggt upp och testkört mycket av konceptet med hjälp av arduino. Principen att spela alla tolv noter i en oktav binärt på endast fyra tangenter fungerar hyfsat bra, men både tydliga nackdelar och fördelar. Vissa notföljder blir mer naturliga än andra och det sätter sin unika prägel på musiken. Det blir också en del glitchar där fel noter bryter igenom ett kort ögonblick innan alla fingrar landat i rätt positioner på tangenterna. Också det sätter en unik karaktär på ljudet, och det är inte allt för störande. De tre varianterna på de två bordunstämmorna fungerar också mycket fint. Tillsammans blir det väldigt mycket folkmusik över det hela. Finns intresse försöker jag lägga upp några bilder och kanske t.o.m. ett youtubeklipp.
Fyrkantvåg har viss klarinettkaraktär vid medelhöga frekvenser, men till de låga bordunerna passar det dåligt. Digitalt alstrade toner var inte heller vad jag siktade på från början, det ska vara analogt och alstrat helt och hållet med elektronrör, men tills vidare kör jag vidare på arduinon som tongenerator.
Däremot har jag testat rör till att driva en hornhögtalare och med vevtelefonen får jag tillräcklig anodspänning för att det ska låta ganska högt utan att det går speciellt tungt i veven. Beroende på hur jag likriktar och glättar vevspänningen kan jag få tremolo eller något slags mandolinstuk med snabba anslag. Det går även att få en nästan reverbliknande känsla om jag slutar veva och låter tonera sakta klinga ut medan rörslutsteget ger allt högre distorsion. Klart användbart och unikt!
Det blir förmodligen svårt att få oscillatorerna stabila med den kraftigt varierande matningsspänningen från vevinduktorn och jag har svurit på att alstra tonerna med rör. Det känns mot principerna, men en godtagbar fuskis kan bli att använda en ATmega88 microcontroller till att skapa en slags autotune till röroscillatorerna. Digitaltekniken är också helt överlägsen reläer för avkodningen av tangenter och reglage.
Oerhört kul att vara på gång att skapa ett annorlunda musikinstrument, särskilt som det nu står klart att det redan med plastig fyrkantvåg à la Nintendo NES ändå har en unik karaktär!
Nästa steg i projektet blir att testa rörbaserade oscillatorer igen, både LF-varianter och nya tag med heterodynprincipen.
Sedan jag skrev sist har jag byggt upp och testkört mycket av konceptet med hjälp av arduino. Principen att spela alla tolv noter i en oktav binärt på endast fyra tangenter fungerar hyfsat bra, men både tydliga nackdelar och fördelar. Vissa notföljder blir mer naturliga än andra och det sätter sin unika prägel på musiken. Det blir också en del glitchar där fel noter bryter igenom ett kort ögonblick innan alla fingrar landat i rätt positioner på tangenterna. Också det sätter en unik karaktär på ljudet, och det är inte allt för störande. De tre varianterna på de två bordunstämmorna fungerar också mycket fint. Tillsammans blir det väldigt mycket folkmusik över det hela. Finns intresse försöker jag lägga upp några bilder och kanske t.o.m. ett youtubeklipp.
Fyrkantvåg har viss klarinettkaraktär vid medelhöga frekvenser, men till de låga bordunerna passar det dåligt. Digitalt alstrade toner var inte heller vad jag siktade på från början, det ska vara analogt och alstrat helt och hållet med elektronrör, men tills vidare kör jag vidare på arduinon som tongenerator.
Däremot har jag testat rör till att driva en hornhögtalare och med vevtelefonen får jag tillräcklig anodspänning för att det ska låta ganska högt utan att det går speciellt tungt i veven. Beroende på hur jag likriktar och glättar vevspänningen kan jag få tremolo eller något slags mandolinstuk med snabba anslag. Det går även att få en nästan reverbliknande känsla om jag slutar veva och låter tonera sakta klinga ut medan rörslutsteget ger allt högre distorsion. Klart användbart och unikt!
Det blir förmodligen svårt att få oscillatorerna stabila med den kraftigt varierande matningsspänningen från vevinduktorn och jag har svurit på att alstra tonerna med rör. Det känns mot principerna, men en godtagbar fuskis kan bli att använda en ATmega88 microcontroller till att skapa en slags autotune till röroscillatorerna. Digitaltekniken är också helt överlägsen reläer för avkodningen av tangenter och reglage.
Oerhört kul att vara på gång att skapa ett annorlunda musikinstrument, särskilt som det nu står klart att det redan med plastig fyrkantvåg à la Nintendo NES ändå har en unik karaktär!
Nästa steg i projektet blir att testa rörbaserade oscillatorer igen, både LF-varianter och nya tag med heterodynprincipen.
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Väldigt kul projekt!
Att få till en stabil oscillator med varierande matningsspänning låter som ett knepigt problem. Skulle man kunna tänka sig någon form av relaxationsoscillator där uppladdningen av kondensatorn sker med en spänning som sedan också delas ned till en tröskelnivå som triggar urladdning av kondensatorn (så att förloppet börjar om igen).
På så sätt kommer både uppladdning och tröskelnivå skala på samma sätt med matningsspänningen, och frekvensen blir (iaf teoretiskt) oberoende av denna. Olika toner får man genom att ändra spänningsdelningen.
Volymen kommer ändras med spänningen, men det är inte alls lika märkbart.
Ber om ursäkt om denna metod redan föreslagits och förkastats!
Att få till en stabil oscillator med varierande matningsspänning låter som ett knepigt problem. Skulle man kunna tänka sig någon form av relaxationsoscillator där uppladdningen av kondensatorn sker med en spänning som sedan också delas ned till en tröskelnivå som triggar urladdning av kondensatorn (så att förloppet börjar om igen).
På så sätt kommer både uppladdning och tröskelnivå skala på samma sätt med matningsspänningen, och frekvensen blir (iaf teoretiskt) oberoende av denna. Olika toner får man genom att ändra spänningsdelningen.
Volymen kommer ändras med spänningen, men det är inte alls lika märkbart.
Ber om ursäkt om denna metod redan föreslagits och förkastats!
Re: Rörsynth enligt heterodynprincipen
Kunde inte låta bli att simulera detta lite snabbt, och det verkar ju rätt lovande. Variationerna i frekvens man hör beror delvis på att jag lade in en tidskonstant även för urladdningen (som alltså inte är oändligt snabb). Blåa kurvan visar matningsspänningen och den svarta är tre toner ut från oscillatorn.
Ful-simulerat i Scilab, och jag har ingen aning om detta funkar i praktiken eller hur man skulle bygga det, men kul ändå. Något att bygga med en thyratorn kanske, eller det borde väl gå med något annat rör som agerar switch också för den delen.
https://www.dropbox.com/s/z5iffyk902f1t ... r.wav?dl=0
Ful-simulerat i Scilab, och jag har ingen aning om detta funkar i praktiken eller hur man skulle bygga det, men kul ändå. Något att bygga med en thyratorn kanske, eller det borde väl gå med något annat rör som agerar switch också för den delen.
https://www.dropbox.com/s/z5iffyk902f1t ... r.wav?dl=0
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
