rolfdegen

AVR-Synthesizer "WAVE 1"

360 posts in this topic

Hallo

Seit Anfang diesen Jahres baue ich an meinen eigenen Synthesizer auf Basis eines ATxmega128A1 Mikrocontrollers und analogen Filterbeistein SSM2044. Wenn Ihr Lust und Zeit habt, dann schaut doch mal ins Forum des ComputerClub 2 vorbei. Die Betreiber sind alte Bekannte vom ehemaligen WDR-ComputerClub.

Bild 1: AVR-Synthesizer "WAVE 1"

AVR_Synthi_Hardware.jpg




Features in the AVR-Synthi "WAVE 1":
2 Audiochanal 12 Bit
2 Oscillators per chanal
3 LFO's per chanal
1 Filter per chanal
Noisegenerator
Graphic display with Touch Panal
Midi-In


Bild 2: WAVE 1 Schema

Synthi_Block_01.png





Auf soundcload.com gibts schon einige Klangbeispiele vom "WAVE 1":Listen on Soundcloud.com


Bild 3: So soll er mal aussehen.. der kleine "WAVE 1"

Miditech_01.jpg




Es liegt auf jeden Fall noch viel Entwicklungsarbeit vor mir. Werde von Zeit zu Zeit hier berichten.

MfG Rolf

Edited by rolfdegen
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Hallo zusammen

Ich bin wieder fleißig am Synthi am werkeln. Die SSM2044 Filter haben mich etwas aufgehalten. Sie sind an den Steuereingängen etwas empfindlicher als die CEM3320 und so musste ich die Ansteuerung etwas abändern. Im Bild 1 ist der aktuelle Schaltplan zu sehen.

Für die Ansteuerung der Filter Ein- und Ausgänge benutze ich die etwas rauschärmeren TL074 Operationsverstärker. Die TL084 sind im Rauschverhalten nicht so gut wie die TL074, eignen sich aber durch ihre hohe Slewrate (16V/µs) besser für die PWM-Filtersteuerung.


Bild 1: Schaltplan AVR-Synthi

Synthesizer_Rev1.0.jpg


Um den zweiten DAC-Kanal (DACB) auf dem XMEGA Xplained Board zu nutzen, ist eine kleine Änderung auf dem Xplained Board notwendig. Der DAC-Kanal (DACB) wird leider nicht nach außen auf eine Kontaktleiste geführt, sonder geht direkt über einen Kondensator (C403) an den internen Audioverstärker. Das Problem habe ich mit einer kleinen Drahtbrücke von Kondensator C403 an den Pin PA3 von Kontaktleiste J2 gelöst.

MfG Rolf

Edited by rolfdegen
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Schoenes Projekt! Hast du keinen MIDI-Out vorgesehen? Wie werden dann Sounds und Einstellungen uebertragen und gespeichert?

Gruesse, ilmenator

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Hallo ilmenator

Danke :) Es sind noch viele Dinge geplant wzB Midi-Out, SD-Card. Dank des großen Speichers (8MB SDRAM) auf dem Xplained Board sind später auch Wavetables möglich.

Was mich selber an meinem Synthi-Projekt so erstaunt, das die 12Bit Soundausgabe dank der analogen Filterbausteine SSM2044 gar nicht mal so schlecht klingt.

Für die Leute, die später an einem Nachbau interessiert sind: Die Filterbausteine SSM2044 kann man auch in größeren Stückzahlen im Online-Shop von www.darisusgmbh.de bestellen.

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Um ganz ehrlich zu sein: mich würde der - gemessen am allgemeinen Funktionsumfang des Synths - exorbitant hohe Preis des Display von 70+€ abschrecken. Hast Du über günstigere Alternativen (DOGXL oder so) nachgedacht?

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Hallo Nils

Ich wollte keine "Tausend" Potis und Schalter verwenden. Aus diesem Grund habe ich ein "intelligentes" Display mit Touchpanal verwendet. Der Einsatz eines DOG-Display mit Touchpanal wäre mit einer höhere Prozessorlast verbunden und das ginge dann auf Kosten der Soundqualität und Soundeffekte. Alternativ ist später vielleicht ein schickes LCD- oder OLED-Display geplant. Kann man sich auch selber gestalten wie man möchte. Ich werde die Software später veröffentlichen. Der größte Teil der Software ist in C geschrieben, nur der Soundteil in Assembler.

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Hallo

Ich habe jetzt das Bedienschema fuer das Touch Panal Display fertig gestellt. Die Systemeinstellungen fuer den Synthesizer werden ueber mehrere Menue-Seiten aufgerufen und koennen dort veraendert und abgespeichert werden. Das Aufrufen der einzelnen Menue-Seiten erfolgt ueber die Tabreiter (siehe Youtube-Video).

Bild 1: Touch Panal Menue AVR-Synthi

AVR_Synth_Menue.jpg



Youtube Video


Im Moment sind die Menue-Seiten noch leer. Ich werde mir jetzt Gedanken darueber machen muessen, wie ich die Synthesizer-Funktionen in den Menue-Seiten sinnvoll gestalte.


MfG Rolf

Edited by rolfdegen

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Das Bedienkonzept finde ich ziemlich gut! Was den Preis angeht, hat Nils schon recht.

Aber wenn ich mir vorstelle, was damit möglich wäre, sind 70€ fst schon wieder akzeptabel.

Ich würde nicht ganz auf Encoder/Potis verzichten.

So 2-4, die immer die Parameter steuern, die grade auf dem Display sind würden sicher eine wesentlich flüssigere Bedienung ermöglichen.

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Ich würde nicht ganz auf Encoder/Potis verzichten.

So 2-4, die immer die Parameter steuern, die grade auf dem Display sind würden sicher eine wesentlich flüssigere Bedienung ermöglichen.

Und dann noch eine eigene Taste pro Reiter und das Touchpanel kann wieder in den Schrank!

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Hallo Imp

Ja, den Tip mit den Encodern finde ich nicht schlecht. Mal schaun was sich da später machen lässt. Zur Zeit arbeite ich fieberhaft an der Software.

Gruß Rolf

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Und dann noch eine eigene Taste pro Reiter und das Touchpanel kann wieder in den Schrank!

Wenn das Menü so bleibt, haste recht.

Aber ich denke da kommt noch Einiges, was sich dann eben nicht mehr mit einer Reihe Tastern bedienen lässt.

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Hallo

Habe Heute das Menü für den Audio-Filter im Synthesizer entwickelt (siehe Bild). Die Fader sind groß genug und lassen sich auch leicht mit einem Finger bedienen. Leichter und feinfühliger gehts natürlich auch mit einem Tabstift. Ich benutze zum Beispiel einen alten Kugelschreiber mit einer Kunststoffspitze. Funktioniert damit prima und hat nix gekostet.

Bild: VCF1-Menü auf dem Touch Panel des AVR-Synthis

VCF1_Menue.jpg


Gruß Rolf


Nachtrag: Durch die Anregung von Imp und Wolfgang aus dem CC2-Forum (alias Wiesolator), habe ich mich dazu entschieden, für die Parameter-Eingaben zusätzlich einen Drehencoder mit Rast- und Tasterfunktion zu verwenden. Damit werden die Parametereingaben noch leichter und komfortabler.

Edited by rolfdegen
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Hallo

Es ist ein schöner sonniger Montag in Wuppertal und das hebt mal wieder die Laune und den Tatendrang in mir und für mein Projekt. Wie man auf den Bilder erkennen kann, arbeite ich gerade an den Menüfunktionen des AVR-Synthis. In der Tabreiterauswahl ist das "Main"-Menü hinzugekommen (Bild 1). Es vereinfacht die Navigation zu den vielen Menü-Seiten.

Bild 1: Main-Menü

avr_synth_menue_20.jpg


Ferner gibt es auf jeder Menüseite einen sogenannten "Home"-Button (Bild 2: Kreis mit Kreuz Symbol unten Rechts), mit dem man schnell wieder ins Main-Menü gelangt. Die geänderten Parameter werden vor dem Schließen der Menüseite automatisch im EEPROM des ATxmegas abgespeichert.

Bild 2: DCO1-Menü

avr_synth_dco1_20.jpg


Im DCO1-Menü gibt es zur Zeit die Auswahl der Wellenformen und die Möglichkeit, mit dem "Detune"-Fader die Frequenz des Oszilators1 zu Oszilator2 ein wenig nach oben zu verstimmen um Schwebungseffekte zu erzeugen. Eine Frage stellt sich jetzt noch in Bezug auf die max. Höhe der Detune-Werte. Da tappe ich als "Anti-Musikus" etwas im Dunklen. Um einen Schwebungseffekt zu erzielen, reicht ja schon eine minimale Frequenzabweichung von weniger als 0,01 Hz. Meine Frage ist nun, wie groß dieser Wert maximal sein sollte. In einem Youtube-Video habe ich das ganze mal veranschaulicht (siehe Video-Link). Die Grundfrequenz beider Oszilatoren liegt bei 200Hz.

Youtube-Video: Detune-Funktion im AVR-Synthi

Am Ende des Videos demonstriere ich die Filterfunktion mit den neuen SSM2044 Filterbausteinen.


Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Hallo zusammen

Ich habe Probleme mit Phasen-Jitter in meinem Synthi-Projekt. Der Phasen-Jitter entsteht, wenn der Wert des Phasenaccus mit dem Wert für die Schrittweite nicht gerade teilbar ist. In meinem Fall beträgt der Jitterwert max 25µsec = 40KHz und das ist genau die Sample-Frequenz für die Tonausgabe (siehe Bild 1+2). Wenn ich für die Schrittweite eine Wert nehme, mit dem der Phasenaccu (24Bit) gerade teilbar ist, sind keine Störungen warnehmbar und auf dem Oszilloskop ist eine saubere Saw-Wellenform zu sehen (Bild 3+4).

Phasenaccu 24Bit
Schrittweite 24Bit
Samplerate 25usec (40KHz)
Gemessen am LP-Filterausgang

Bild 1: SAW-Wellenform ca. 2031Hz mit Phasen-Jitter (max. 25usec / Div. 100µsec)

saw_with_jitter.jpg


Bild 2: SAW-Wellenform ca. 2031Hz mit Phasen-Jitter (max. 25usec / Div. 2msec)

saw_with_jitter_02.jpg




Bild 3: Saw-Wellenform ca. 2038Hz ohne Phasen-Jitter (Div. 100µsec)

saw_without_jitter.jpg


Bild 4: Saw-Wellenform ca. 2038Hz ohne Phasen-Jitter (Div. 2msec)

saw_without_jitter_02.jpg



Das Problem lässt sich nach meiner Meinung nur durch ein Zurücksetzen des Phasenaccus auf 0 beheben, wenn die Wellenform neu beginnt . Dadurch wird der Phasenaccu mit der Wellenformerzeugung synchronisiert und es ensteht kein Jitter mehr. Allerdings ist dann keine genau Frequenzeinstellung mehr möglich. Versuche mit Erhöhung der Bitbreite des Phasenaccus waren nicht erfolgreich. Der Phasen-Jitter reduzierte sich dadurch nicht..

Zur Information habe ich noch eine Infoseite gefunden, die das Phasen-Jitter Problem bei der DDS Synthese sehr anschaulich beschreibt: http://www.elektronik-labor.de/AVR/DDSGenerator.htm

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Hallo

Stundenlagens Grübeln und die Notizen beim Schalfen unters Kopfkissen

haben leider nicht geholfen

Ich finde einfach keinen Lösungsansatz für mein Jitter-Problem. Würde

man die Soundausgabe über einen Timer steuern, könnte man die

DDS-Problematik vielleicht vergessen. Einen Lösungsweg wie es Olivier

Gillet bei seinem Shruthi-Synth macht (Soundausgabe über PWM und ext.

VCF+VCA) will ich nicht nachbauen. Ich möchte mein eigenes Hardware

Konzept beibehalten.

Link Shruthi Synth: http://mutable-instruments.net/shruthi1

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Zum Detune: für eine Schwebung reichen 50 cents eigentlich aus, bei mehr wirds schräg. Ich würde aber zusätzlich eine gröbere Verstimmung ermöglichen, zb. in Halbtonschritten.

Zum Jitter: Hört man das? Und wenn ja, ist es unangenehm? Wenn es nur eine rein technische Imperfektion ist, würde ich es ignorieren.

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Hallo Imp

Die Zwischentöne, die der Phasen-Jitter verursacht, kann man sehr deutlich ab einer Frequenz von 1KHz warnehmen. Hier ein Soundbeispiel mit einer SAW-Wellenform. Start 100Hz, Ende 5000Hz:

In Bezug auf die Detune-Funktion werde ich im DCO-Menü einen Auswahl-Button "Low-Detune" und "High-Detune" für die Einstellung mit dem Bargraph integrieren.

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Hallo

Ich habe hier einmal den relevanten Programmteil der für die Erzeugung der Sinus und Saw-Wellenform verantwortlich ist dargestellt. Die gesammte Sound-Routine (hier nicht abgebildet) wird in einem Timer-Interrupt alle 25µsec im Main-Programm (C-Code) aufgerufen.

Wellenformspeicher für Sinus (4096 Werte 12Bit)

12Bit DAC-Wandlung im Xmega-Prozessor 1MHz-Wandlerate


//===============================================================

// SUBTRAKTIVE KLANGSYSYNTHESE

//===============================================================


SubSynthese:


//---------------------------------------------------------------

// DCO-1 

//   * 24-Bit Akku-Breite

//   * 24-Bit Phasen-Delta (2,384185mHz/Unit)

//   * 12-Bit Sample

// ( 38 Takte = 1,188 µsec)

//---------------------------------------------------------------


  // Phasen-Akku 1 incrementieren

  // ----------------------------

DCO1Calc:

  LDS   delta0, schrittweite1+0  ; 2   Phasen-Delta aus SRAM laden

  LDS   delta1, schrittweite1+1  ; 2

  LDS   delta2, schrittweite1+2  ; 2


  LDS   phakku0, phaccu1+0       ; 2   Phasen-Akku aus SRAM laden

  LDS   phakku1, phaccu1+1       ; 2

  LDS   phakku2, phaccu1+2       ; 2


  SUB   phakku0, delta0          ; 1   Phasen-Akku + Phasen-Delta

  SBC   phakku1, delta1          ; 1

  SBC   phakku2, delta2          ; 1


  STS   phaccu1+0, phakku0       ; 2   Phasen-Akku in SRAM zurückschreiben

  STS   phaccu1+1, phakku1       ; 2

  STS   phaccu1+2, phakku2       ; 2


  // Die oberen 12Bit des Phasen-Akkus extrahieren

  // ---------------------------------------------

  ANDI  phakku1, 0xF0            ; 1   Lower Nibble in Byte 0 abnullen

  LSR   phakku2                  ; 1   Division durch 8 (16-Bit)

  ROR   phakku1                  ; 1

  LSR   phakku2                  ; 1

  ROR   phakku1                  ; 1

  LSR   phakku2                  ; 1

  ROR   phakku1                  ; 1


  // Waveform-Selektion

  // ------------------

  LDS   dcowave, DcoWaveForm     ; 2   Wellenform-Selektion laden

  SBRS  dcowave, 0               ; 1/2 

  RJMP  DCO1Sine                 ; 2   Sinus bestimmen


  // Saw über 1:1 Phase ausgeben

  // ---------------------------

DCO1Saw:

  LSR   phakku2                  ; 1   Phasen-Akku / 2

  ROR   phakku1                  ; 1

  MOV   dcomix0, phakku1         ; 1   Phase umladen

  MOV   dcomix1, phakku2         ; 1

  RJMP  DCO1End                  ; 2   Fertig


  // Sample über aktive Phase aus Wavetable laden

  // --------------------------------------------

DCO1Sine:

  LDI   R30, 0xFC                ; 1   Basis-Adresse Sinus-Tabelle (Low-Byte)

  LDI   R31, 0x03                ; 1                               (High-Byte)

  ADD   R30, phakku1             ; 1   Phasen-Pointer addieren

  ADC   R31, phakku2             ; 1

  LPM   dcomix0, Z+              ; 3   Sample aus Wavetable laden (16-Bit)

  LPM   dcomix1, Z               ; 3   => in MixerSumme als Initialwert


DCO1End:

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Hallo

Ich habe einen guten Tip von Maik aus dem mikrocontroller.net Forum bekommen.

Er meint: Den Jitter kann man vermeiden durch Reduzierung der Akkumulator-Breite

(nicht beim Akkumulieren, sondern beim Ausgeben der Saw, bzw. beim

Adressieren des Wavetables) ab bestimmten Frequenzen. Also im Prinzip

kann man es so machen, dass man zB. ab 500Hz immer das LSB nullt, ab

1000Hz nullt man dann das LSB und das nächst höhere, usw. Diese

Grenz-Frequenzen kann man anhand des Phasen-Deltas setzen.

Diese Methode ist im Prinzip immer ein Abrunden, was dazu führt, das der

geringfügige Jitter wegbleibt, weil er weggerundet wird. Das hat aber

auch Nachteile:

1. Man verliert bei höheren Frequenzen die Auflösung

2. Höhere Frequenzen werden leiser

3. Man erzeugt automatisch ein DC-Offset, was man berücksichtigen

sollte, oder besser noch, gleich im Oscillator kompensiert.

Den Tip von Maik werde ich gleich Morgen versuchen umzusetzen. Werde dann hier berichten. Bin gespannt..

Gruß Rolf

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Hallo

Hat leider nicht funktioniert. Der Phasen-Jitter bleibt unverändert.
Aber vielleicht mach ich was falsch ???

Meinen Programmcode habe ich wegen der Ãœbersicht etwas vereinfacht. Die
markierte Zeile "ANDI phakku1,0b11111110" soll das Phasen-Jitter
eliminieren indem sie das LSB im Low-Byte der Tabellenadresse löscht.
Leider ohne Erfolg. Ich habe es auch mit kleineren Werten versucht, aber
ohne Erfolg. Es ändert sich nur die Auflösung des Samples. Der Phasen-Jitter von +- 25µsec bleibt bestehen (siehe Pics).

 

//**************************************************************
// ATMEL Studio 6 Inline Assembler-Routine 
// Soudausgabe auf DACA Chanal 0
// TimeR1 Interruptroutine: alle 25usec = 40.0 KHz Samplerate
//      
//      (Laufzeit: ?,??? µsec = ??? Takte bei 32MHz)
// 
// 
//           (c) 06.10.2012  Version 1.0 
//**************************************************************

  #include "avr/io.h"

  .extern sound_out               // Name der Assembler-Funktion
  .global TCC1_OVF_vect           // Timer1 Interrupt-Vektor

 //---------------------------------------------------------------
// Benutzte Prozessor-Register (Definition als Namen)
//---------------------------------------------------------------
  dcoout0   = 16      ; R16  DCO-Out      Byte 0
  dcoout1   = 17      ; R17               Byte 1

  phakku0   = 18      ; R18  Phasen-Akku  Byte 0
  phakku1   = 19      ; R19               Byte 1
  phakku2   = 20      ; R20               Byte 2

  delta0    = 21      ; R21  Phasen-Delta Byte 0
  delta1    = 22      ; R22               Byte 1
  delta2    = 23      ; R23               Byte 2

  

//---------------------------------------------------------------
// Prozessor-Register inkl. Status-Register sichern
// Interrupt-Routine Timer1-Overflow (40.000Hz)
//---------------------------------------------------------------

TCC1_OVF_vect:           
  PUSH  R0                       ; 2   R0  auf Stack schieben
  IN    R0, SREG                 ; 1   Status-Register über bereits gesichertes
  PUSH  R0                       ; 2     R0 auf Stack schieben
  PUSH  R1                       ; 2   R1  auf Stack schieben
  PUSH  R16                      ; 2   R16 auf Stack schieben 
  PUSH  R17                      ; 2   R17 auf Stack schieben
  PUSH  R18                      ; 2   R18 auf Stack schieben
  PUSH  R19                      ; 2   R19 auf Stack schieben
  PUSH  R20                      ; 2   R20 auf Stack schieben
  PUSH  R21                      ; 2   R21 auf Stack schieben
  PUSH  R22                      ; 2   R22 auf Stack schieben
  PUSH  R23                      ; 2   R23 auf Stack schieben
  PUSH  R30                      ; 2   R30 auf Stack schieben (ZL)
  PUSH  R31                      ; 2   R31 auf Stack schieben (ZH)


//===============================================================
// SUBTRAKTIVE KLANGSYSYNTHESE
//===============================================================

SubSynthese:

//---------------------------------------------------------------
// DCO-1 
//   * 24-Bit Akku-Breite
//   * 24-Bit Phasen-Delta (2,384185mHz/Unit)
//   * 12-Bit Sample
//---------------------------------------------------------------

  // Phasen-Akku 1 incrementieren
  // ----------------------------

  LDS   delta0, schrittweite1+0  ; 2   Phasen-Delta aus SRAM laden
  LDS   delta1, schrittweite1+1  ; 2
  LDS   delta2, schrittweite1+2  ; 2

  LDS   phakku0, phaccu1+0       ; 2   Phasen-Akku aus SRAM laden
  LDS   phakku1, phaccu1+1       ; 2
  LDS   phakku2, phaccu1+2       ; 2

  ADD   phakku0, delta0          ; 1   Phasen-Akku + Phasen-Delta
  ADC   phakku1, delta1          ; 1
  ADC   phakku2, delta2          ; 1
    
  STS   phaccu1+0, phakku0       ; 2   Phasen-Akku in SRAM zurückschreiben
  STS   phaccu1+1, phakku1       ; 2
  STS   phaccu1+2, phakku2       ; 2
 
  // Die oberen 12Bit des Phasen-Akkus extrahieren
  // ---------------------------------------------
  ANDI  phakku1, 0xF0            ; 1   Lower Nibble in Byte 0 abnullen
  LSR   phakku2                  ; 1   Division durch 8 (16-Bit)
  ROR   phakku1                  ; 1
  LSR   phakku2                  ; 1
  ROR   phakku1                  ; 1
  LSR   phakku2                  ; 1
  ROR   phakku1                  ; 1
    
  // SAW-Sample über aktive Phase aus Wavetable laden
  // -------------------------------------------------
  LDI   R30, 0xFC                ; 1   Basis-Adresse Saw-Tabelle (Low-Byte)
  LDI   R31, 0x03                ; 1                             (High-Byte)
  //********************************************************************************
  ANDI  phakku1,0b11111110     ;     Phasen-Jitter eliminieren 
  //********************************************************************************
  ADD   R30, phakku1             ; 1   Phasen-Pointer addieren
  ADC   R31, phakku2             ; 1
  LPM   dcoout0, Z+              ; 3   Sample aus Wavetable laden (12-Bit)
  LPM   dcoout1, Z               ; 3   

 // --------------------------------------------------------------
 // Ausgabe am DAC-Converter (DACA Chanal 0)
 // --------------------------------------------------------------
  STS   0x0318, dcoout0          ; 2   L-Byte to DAC-Register (CH0DATAL Adr. 0x0318)
  STS   0x0319, dcoout1          ; 2   H-Byte to DAC Register (CH0DATAH Adr. 0x0319)
    
// --------------------------------------------------------------
// Prozessor-Register inkl. Status-Register wiederherstellen
// --------------------------------------------------------------
  
  POP   R31                      ; 2   R31 von Stack wiederherstellen (ZH)
  POP   R30                      ; 2   R30 von Stack wiederherstellen (ZL)
  POP   R23                      ; 2   R23 von Stack wiederherstellen
  POP   R22                      ; 2   R22 von Stack wiederherstellen
  POP   R21                      ; 2   R21 von Stack wiederherstellen
  POP   R20                      ; 2   R20 von Stack wiederherstellen
  POP   R19                      ; 2   R19 von Stack wiederherstellen
  POP   R18                      ; 2   R18 von Stack wiederherstellen
  POP   R17                      ; 2   R17 von Stack wiederherstellen
  POP   R16                      ; 2   R16 von Stack wiederherstellen
  POP   R1                       ; 2   R1  von Stack wiederherstellen
  POP   R0                       ; 2   Status-Register über R0 wieder
  OUT   SREG, R0                 ; 1     herstellen
  POP   R0                       ; 2   R0  von Stack wiederherstellen
  RETI                           ; 4   Return Interrupt und I-Flag quittieren

// --------------------------------------------------------------
  .end
//

 


Bild 1: Saw Frequenz 1KHz mit voller 12Bit Auflösung
ANDI phakku1,0b11111111
ANDI phakku2,0b11111111

Saw_12Bit.jpg




Bild 2: Saw Frequenz 1KHz mit 5Bit Auflösung
ANDI phakku1,0b10000000
ANDI phakku2,0b11111111

Saw_5Bit.jpg




Bild 3: Saw Frequenz 1KHz mit 3Bit Auflösung
ANDI phakku1,0b00000000
ANDI phakku2,0b11111100

Saw_3Bit.jpg



Mein Fazit: Das Jitter von 25µsec (Taktzyklus für den Zähler des
Phasenaccus) werde ich prinzipiell nicht los. Beim Sinus ist das auch
kein großes Problem. Dieser wird sauber und störungsfrei wiedergegeben .
Aber für die anderen Wellenformen wzB. Sägezahn, Puls oder Rechteck ist
die Softwaregenerierte DDS-Synthese bei einer Taktrate von 25µsec nicht
zu gebrauchen.

Muss mir also was anderes überlegen. Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Einfache, wenn auch kostenintensive Variante: Oversampling des Oszillators. Macht bei einem Rechteck schon ab 3x drastisch hörbare Unterschiede.

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Hallo

Ich hab bei Oliver Gillert, dem Entwickler des genialen Shruthi Synth, mal nachgefragt, wie er das so mit der Sounderzeugung im Shruthi macht und eine Antwort erhalten die ich hier mit Hilfe von Google übersetzt habe.

"Für die klassischer analoger Wellenformen auf dem Shruthi (Saw, Rechteck, Dreieck),
verwende ich bandbegrenzten Wavetables .

Die Wavetables werden durch integrierte bandbegrenzte Impulse (sinc-Funktionen) für verschiedene f0 / fs-Verhältnis
Abstand mit 2 ** (16 / 12,0) Verhältnisse. Als Ergebnis gibt es ein
Wavetable für jede Gruppe von 16 Noten. Um zu vermeiden, grobe Übergänge I
Interpolieren zwischen jeder Wavetable. Für die höheren Töne, die Wellenform
nähert sich einer sinusförmigen - von der erwartet wird, weil einer quadratischen
Welle bei 8 kHz auf 44 kHz abgetastet ist in der Tat eine Sinuswelle (die dritte
Oberwelle bei 24kHz oberhalb Nyquist-Frequenz).

Hier ist eine Kurve der Wellenformen aus der Shruthi bei unterschiedlichen
Frequenzen (50, 125, 320, 800, 2k, 5k, 12k):
http://i.imgur.com/nZmMx.png

Die quadratischen und Sägezahnwellen gefärbt sind - ich denke, diese Wellenformen
sind viel interessanter als die "reinen" Sägezahn und "pure" eckig
Welle.

Die PWM-Wellenform wird durch Summieren von zwei bandbegrenzten Sägezahn erhalten
mit einer Phasendifferenz - die Phasendifferenz steuert die PWM-Verhältnis.

Ich habe versucht mit minBLEP und es verwendet, 70% der CPU. Auf der Shruthi-1 ist
war keine Option, aber in Ihrem Projekt, das Sie mit einem XMega bei 32
MHz, so dass es machbar sein, um minBLEP verwenden. Ich würde empfehlen, diese Option wählen,
da es klingt sehr gut und kann tun hardsync! minBLEP nicht tun können
Dreiecke, aber Sie können bandbegrenzte Wavetables für diese Verwendung.

Die Shruthi-1-Code ist Open Source und finden Sie Antworten auf Ihre zu finden
Fragen Sie sich den Code:
https://github.com/pichenettes/shruthi-1/"



Ich werde mich jetzt mal schlau machen, was das "minBLEP" ist. Vielleicht bekomme ich dadurch eine Idee um mein Sound-Problem zu lösen.



Ich wollte mal wissen wie sich so ein Square-Sound mit Bandbegrenzung (eng. band-limited square)
auf meinem Synthi so anhört und habe mir die Mühe gemacht zwei Hörbeispiele
aufzunehmen. Die Aufnahmen wurden am LowPass-Filterausgang bei offenem
Filter gemacht.
Die 8Bit Square-Sounds werden aus einer 256 Byte großen Waveform-Tabelle mit 40KHz Sampling-Frequenz an den DAC Ausgang gesendet.


Bild 1: 1KHz Square-Sound 8Bit (Rechteck) ohne Bandbegrenzung auf dem AVR-Synthi

square_0.jpg

Link soundcloud.com:Listen on Soundcloud.com


Bild 2: 1KHz Square-Sound (aus dem Shruthi-Synth gestohlen ) mit Bandbegrenzung auf dem AVR-Synthi.

bandlimited_square_0.jpg

Link soundcloud.com:Listen on Soundcloud.com

Wie man hört, ist der Square-Sound mit Bandbegrenzung viel sauberer und ohne Nebengeräusche.
Mal schaun wie ich als "Nicht Studierter" so einen minBlep-Oszillator
auf meinen Xmega implementieren kann.

Gruß Rolf

Edited by rolfdegen

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Im Zweifelsfall gibt's hier noch ein paar schöne Erklärungen: http://www.kvraudio.com/forum/viewtopic.php?t=263028&postdays=0&postorder=asc&start=0&sid=3eeac552377d97776a4cd2335cc73549 :flowers:

Die Sache mit den Wavetables funktioniert fein, so lange man statische Wellenformen hat. Bei so ulkigen Sachen wie PWM wird's dann ein wenig ätzend. Für PWM ist ein anderer recht simpler Ansatz nur sehr kleine Wavetables für den Übergang von Low zu High zu haben, für verschiedene Frequenzen (mit entsprechender Anzahl von Obertönen), immer wenn eine Flanke kommt einfach statt 1 oder 0 den Übergang abfahren (vorwärts oder rückwärts, je nach Übergang). Damit ist die Phase natürlich leicht verzögert aber 16-32 Samples früher oder später ist in den meisten Fällen eher egal.

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Hallo

Ich habe mich dazu entschieden, fertige Bandbegrenzte Wavefiles zu benutzen und diese in den Flash-Speicher des Xmegas zu schreiben. Dadurch spar ich mir das ganze Rumrechnen mit Sinus und Cosinus und haste nicht gesehen zur Laufzeit. Die Bandbegrenzten Wavefiles liegen mir als bin.Datei vor und ich möchte diese als ext. Datei in meinen Quellcode mit einbinden. Leider weis ich nicht wie das in Atmel Studio funktioniert. Ich habe mir ersteinmal damit geholfen, das ich die Wave-Datei über einen Hexeditor als Hexadezimal-Tabelle exportiere und in meinen C-Quellcode kopiere. Das funktioniert problemlos. Dadurch wird aber der Quellcode sehr lang und unübersichtlich. Ein Tip wär nicht schlecht. Danke euch.

Gruß Rolf

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Hallo

Bezüglich der Wave-Files habe von Humfrey aus dem CC2-Forum einen guten Vorschlag erhalten. Die Deklaration der Wave-Daten als Hexadezimal Werte in eine extra Quelltext-Datei schreiben und diese dann per #include in den normalen C-Quelltext mit einbinden. Funktioniert bestens.

Gruß Rolf

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