電子楽器の工作室

「アナログシンセ掲示板」でも話題になりました、VS1053b が無くならないうちにと、通販で入手しました．
こちらも pcm1723 さんのブログを参考にさせて頂きます．

3.3V や 1.8V のレギュレータが要るのね．12.288MHz のクリスタルも．
作るのは、いつになるかなぁ．．

回路をイジる前に、入力側が「レールtoレール」のオペアンプ OPA2350PA に換えると、綺麗に通りました．

でも、店頭価格で、１個 ￥525 では、気軽に使えないです（苦笑）

Quad の１４ピンですけど、秋月の LMC6484 はどーでしょうね？
１個 ￥200 ．

先述の "Voltage-Controlled Envelope Generator" を作ってみました．

PWM 出力の後は、±15V電源のアクティブフィルタになっていましたが、LMC662 を使った単電源（＋5V）で試したら不調だったので、CR １段で観測しています．

オシロの画面は、PWM の出力（Ch1）と、フィルタを通った後の電圧（Ch2）の合成です．

良いカーブが出ましたので、少しつついてみます．

今回、PIC16F684 を書き込んでくれた JimCom に感謝です．

左から
マイコン PIC16F684、ATtiny44 と、手許にあった 74LS393 です．（笑）

安価に入手出来る、AVR マイコンの ATtiny2313 には、A-D コンバータが内蔵されていません．

で、メーカ Atmel の Application Notes には、
　AVR400: Low Cost A/D Converter
　AVR401: 8-Bit Precision A/D Converter
と応用例が出てますが、１ビットといえば、流行の �刄ｰ（デルタシグマ）方式．
（海外では、逆に "Sigma-Delta" と呼ばれることが多い）

他のマイコンでは、如何かと調べてみると、
MICROCHIP
　AN700
　　　　　Make a Delta-Sigma Converter Using a Microcontroller's
　　　　　　Analog Comparator Module
Texas Instruments
　slaa104
　　　　　An MSP430F11x1 Sigma-Delta Type Millivolt Meter
freescale
　AN2688
　　　　　Implementing a 10-bit Sigma-Delta Converter
　　　　　　Using the HC9SO8Rx MCU Family Analog Comparator
が出てました．（他にも有るでしょうね）

日本語の解説は、
「ΔΣ変調の部屋」や「シグマ・デルタ型A/Dコンバータの使い方」で述べられています．

AVR マイコンにうまく組み込むことが出来るでしょうか？
アナログコンパレータのオフセットも有るしなぁ．．？？

"Voltage-Controlled Envelope Generator" の続きです．

概略は、該当ページ
「Voltage Controlled ADSR Envelope Generator (VC ADSR 7B)」の
"Detailed notes on the code" や
"VCADSR datasheet (includes circuit diagram and chip pinout)" で述べられていますので、あえて説明は不要かと思いますが、20ビットの位相アキュムレータを使って、８ビットの充放電カーブのデータテーブルをアクセス、
（Attack 用と、Decay/Release 用の２つのテーブルを持っています）
データが間延びするのか（？）、さらに線形補間処理をして、10ビットの PWM で出力．と、凝っています．

それにしても、ギリギリまでよく詰め込んで、マイコンをこき使っているな．と思います．
（「AVR シンセ」の時もそうでしたが．．）

同じく 14pin で、クロックも 20MHz と同じの（笑） ATtiny44 が安価な所を見つけましたので、入手出来るようでしたら、移植してみたいと思います．

昨日のコメントで述べたとおり、PIC16F684 を使った "Voltage-Controlled Envelope Generator" のアセンブラソースを追っかけています．

Atmel の AVR マイコンになれてしまったので、PIC の記述をすっかり忘れておりました．
いちいち Wレジスタを通さないと処理が出来ないし、テーブル参照や間接アドレッシングもトリッキー（！）．
アセンブラレベルだと、こんなに大変だったのか．と、改めて痛感した次第（苦笑）
みなさんＣ言語で始められるはずですね．

粗方の流れが判ったので、もう少し詳しく調べてみます．

AVRシンセをいじっています．

乗算命令やその後のオーバーフローの処理が、おかしな箇所があったので治しました．

デジタルオシロで出力を見ると、うまくエンベロープが出るようになりましたが、Attack の曲線が逆（？）になっている．．

テーブルデータを Excel に入れて演算しても同じ結果．

ENV からの出力データは、綺麗な（？）充放電カーブなのですが、DCA で変調をかける際の dB カーブのテーブル値がヘン？（音量の変化なので、あまり気付かない？？）
DCA の変調テーブルを通さずに、直接リニアな変調で試してみたいところ．

あいかわらず、ビブラートはキーを放すと止まるし、Moog フィルタでのレゾナンスも効かない．．
なかなか Bug 対策までは遠いです．

あちこちの処理で、ビットをケチって（？）いるし、手慣らしに、１６ビットの dsPIC で作り直すのも一興かな．．

引き続き、AVRシンセのソースです．（連休中は、ソース責め．．　笑）
『dcoの変調編』、最後の山場（！）、音程を決める部分です．

ここも LFO の手法と同じく、テーブル処理．
ここは、クロック周波数が 62.5KHz で、ビブラートやピッチベンドなど細かな値が要るので、テーブル値は４バイト使っていますが、最後に３バイトに、変調をかける際には１バイトにまで（！）、丸めています（苦笑）

グラフのとおり、対数で見ると、ほぼ直線です．
入力値対周波数の関係は、MIDI のノート番号と同じく、「60」（１０進）で、中央「Ｃ」の周波数 261.6256Hz となっています．
もちろん（笑）、次の「Ａ」の周波数は、440Hz が出ます．

引き続き、AVRシンセのソースを読んでいます．
キーを放したときにビブラートが効かなくなる．．　問題の（！） dcoの変調系まで来ました（笑）

先日の LFO の周波数変化や、エンベロープのカーブ、ポルタメントの変化と、すべて同じ、 rate テーブルからの３バイトのデータを使っています．
これに、直前（１コ前)のデータを加算か減算すると、充放電カーブが出来ます．

オリジナルからの手法で、うまく考えられています．
ＶＲ (MIDI) からの入力データは、１バイトなのに、スムーズに操作出来ます．

AVR シンセの LFO の周波数範囲を調べてみました．

周波数の設定は、DDS （Direct Digital Synthesizer） の手法で、位相アキュムレータへ入力します．

出力周波数 Fout は、
　Fout = ( X / Y ) * Fclk　より
　　X = �刄ｦ　　　　　　　　周波数設定値 （３バイト）
　　Y = 2^24　　　　　　　　位相アキュムレータの分解能 （３バイト分）
　　Fclk = 62500 / 64　　クロック周波数 （タイマ割込みから、さらに６４分周）
で、求めらます．

設定用の８ビットのデータを４倍し（シフト演算で済むため）、位相アキュムレータのルックアップテーブルを参照して、上の X の値（３バイト分）を引き出します．

位相アキュムレータのテーブルの値から、周波数は、グラフの 約 0.025Hz 〜 76.3Hz となりました．
対数で見ると、ほぼ直線です．

５月のゴールデンウィークです．

今のうちに、AVRシンセのソースを調べ上げたいと思っておりますが、真向かいのアパートが取り壊しで、「ダダダッ」と振動音がうるさくて落ち着きません（苦笑）
今日、明日とは、平日なので、敢行するのでしょうなぁ．．

今日は、LFO の波形発生の部分を読んでいます．．

ボコーダの処理を考えていました．
符号化せずに、そのままのフィルタ・バンク方式．

マイク側は、A-D 変換した後、BPF が１０個と、エンベロープ検出用の LPF が１０個．
音源側は、同じく BPF が１０個と、エンベロープで変調する積算器が１０個要ります．
そして、１０チャンネル分を累算して、その結果を D-A 変換で出力します．

サンプリング周波数を 16KHz（AM ラジオ品位）程度まで落とすと、
16MHz クロック動作の AVR でも何とか処理出来るかも（？）ですが、まっとうに
慣れない dsPIC （dsPIC33FJ64GP706 あたり）を使おうと思います．
マルツで 1個 \876 です．

Digital Filter Design Tool を買わにやイカンのかな？

ボコーダ VP-330 の回路図から BPF の周波数特性をシミュレートしてみました．

200Hz, 280Hz, 400Hz, 600Hz, 900Hz, 1.3KHz, 2KHz, 2.8KHz, 4KHz, 6KHz の１０バンド．
さすがに特性も綺麗でした．

ボコーダに手軽な DSP と、dsPIC を調べてみると、
dsPICworks なるツールが無料で入手出来るようです．
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/01032B.pdf
MPLAB と組み合わせるのかな？

DSP要素の配置配線が画面上で作れる、DSPLinks も
DIGITALFILTER.COM から無料で出ているし、ますます興味がわくところです．
DSP 用の MATLAB + Simulink のようなものらしいです．．（謎）
何もなくても、シミュレート出来るようなので、ボコーダの構成を研究するにはイイかも？

１００ページもある、AVR マイコンを使ったシンセのソースを読み返しています．
と、いっても、半分ほどはテーブルデータですけどネ（爆）

以前、充分に読めなかった、変調部分の動的変化について、重点的に追ってみます．

前回、Moog のフィルタシミュレーションもうまくいかなかったし、再度挑戦です．

新しく作りモンを始めようと、また「おもちゃ」の鍵盤楽器をネットで購入．
「うたえるマイクキーボード」送料込みで、￥1,500.

昨日、届きましたが、キータッチが以前のものに比べて悪いし、
付いているマイクは、まともな音が通らずに「ゴソゴソ」と云うだけ．．
（返品対象？！　爆）

分解してないけど、パネルのスイッチは８個ずつ並んでいるので、
察しはつきます（笑）

「マイク＋キーボード」なら、ボコーダ？
と、キャリアとなる音源、参考にと以前の製品を調べてみました．

KORG の VC-10 は、独立発振．３２個、キーの数だけ PUT を使ってます．
こりゃ、調律が大変だ．チューナが要るわけですね．
（その後、製品化したのかな？　笑）

Roland の VP-330 は、オルガン分周．
高周波クロックを 4013 で 1/2 分周した後、AY-3-0214 で音階に．
その後、音階を 4520 で各フィートに分周して、合成しています．

さて、ここまでは、マイコンでデジタル処理出来るとして（？）、
ボコーダの部分はどーすンのかなぁ．．？？

PARCOR や LSP、LPC のアルゴリズムなど知る由もありません．．

昨年に作った、AVR マイコンを使ったシンセ．

参考にした、krüe さんチの avrsyn のソースが新しくなっていたので、
試してみようと、また引っぱり出しました．

あちこちガタが来ているので、細部を補修．

まづは、まともに動作するようにしないと．．（汗；；

シンセサイザーやエフェクタの電子工作を進めてきます．

どぞ、よろしく．