Триггер для барабанов

[ЙаД]

Друзья, коллеги, любители и профи! Нужна совокупность ваших мозгов!
Задумал собрать триггер-семплер для барабанов. Резиновые пэды с датчиками подключены ко входам АЦП контроллера. Программа следит за результатом опроса АЦП и отправляет необходимый семпл на ЦАП. И вот тут на мою голову обрушиваются вагоны вопросов. Где хранить семплы? Я думаю - в каком-то флеше внешнем, а в самом начале работы загружать их во внешнее ОЗУ - быстродействие тут очень важно. В каком виде их хранить? Качество, разумеется, играет большую роль - не менее 44 кГц \ 16 бит, но без фанатизма. Наверное, это будут WAVE-файлы, хранящиеся на SD-карточке. Какой использовать контроллер? Очень бы хотелось задействовать AVR, так как знаком именно с ними. Реально же для передачи 16 бит данных задействовать два порта по 8 бит, или всё-таки надо подбирать контроллер не с восьмибитной структурой?

Ещё раз о системе. Корректируйте мои ошибки. Итак: После инициализации контроллер считывает данные из SD-карты и складывает их в ОЗУ. Контроллеру должно быть заранее известно количество и расположение файлов на SD, файлы предварительно готовятся ка компьютере в HEX-редакторе. Когда функция опроса АЦП даст добро на воспроизведение, скажем, семпла №3, контроллер начинает перекачку данных из соответствующих ячеек ОЗУ в ЦАП. Всё верно?

Посоветуйте ОЗУ мегабайт на 5, посоветуйте ЦАП, контроллер и вообще вариант реализации. Давайте сконцентрируем тут идеи и попробуем сообща что-то соорудить...

[m.ix]

В этом я ни бум бум и даже не гоп цы стоп цы.
НО терзают меня смутные очучения о твоих МЫШЬдях
А именно, хочешь качество из хезч
Сам представь, какой звук будет из непонятно чего.
1 WAV 3 минуты весит от 50-100 мегабайт

Не бойтесь грома сего
Эта лягушонка в коробчёнке

[Brigadir]

ЙаД зайдите на сайт: Музей Советских синтезаторов". Там в рубрике: Паспорта и схемы Вы найдете готовые аналоговые схемы электронной ударной установки. Генераторы звуков(сэмплов) Вы можете использовать оттуда, и ритмовые рисунке сочиняйте свои , на МК(здесь "цифра" кстати). Как не крути, а аналоговые генераторы наиболее естесственно звучат, нежели цифровые. (если Вас интересует качество звука). Удачи.

[ЙаД]

Мне не нужно три минуты звука. Каждый семпл длится 0.5 - 1 секунду, за исключением звуков тарелок. Но тарелки мы намерены использовать живые... Иными словами на SD-карте будет храниться 6-8 семплов - ОЗУ ёмкостью 5 мегабайт должно хватить.
Аналоговый звук вызывает только ностальгию - когда-то у нас была установка, созданная неизвестным мастером... Мне же нужно иметь возможность загрузить любой понравившийся семпл того или иного барабана.
Можно поступить проще - по результатам опроса АЦП выдавать MIDI-команду, а звукообразованием пусть занимается тон-генератор. Вот только платить за тон-генератор не хотелось бы. Вместо него можно использовать комп, мы так и пытались сделать, но минимальная задержка, которой нам удалось добиться на драйвере ASIO4all - 1.2 миллисекунды. Это много.
Поэтому нужна именно аппаратная реализация.
Всё ещё нуждаюсь в помощи...

[Dmitry Dubrovenko]

Генераторы звуков(сэмплов)

Чепуха. Тон-генераторы, и сэмплы, две большие разницы.

аналоговые генераторы наиболее естесственно звучат, нежели цифровые. (если Вас интересует качество звука).

Ещё большая чепуха.

минимальная задержка, которой нам удалось добиться на драйвере ASIO4all - 1.2 миллисекунды.

Так используй нормальную карту.
Самый нормальный путь. И есть куча уже готовых проектов. Например E-Drum.
У Вас что-то извратный путь намечается. Зачем перегружать из флеша в ОЗУ?

Ковырял как-то свой "Alesis HR-16". Расскажу, как устроено.
МК 8031 "руководит" только опросом пэдов, интерфейсами, дисплеем, паттернами, сонгами и т.п.
Воспроизведением самих сэмплов занимается специализированная микросхема. Сами сэмплы хранятся в двух 512kb ПЗУ (дампы здесь).
Хотя ЦАП действительно 16 битный (как гласит рекламная надпись на крышке), хитрые алесисовцы вот что удумали (для уменьшения объёма сэмплов). Весь сэмпл разбит на 9 частей, каждая из которых представлена только 8 битами. Т.е. в первой части (громкость максимальная и должны быть использованы все 16 бит) отбрасываются младшие 8 бит, а используются только D08-D15. Во второй части (громкость снижается, и используются уже только 15 бит) отбрасываются младшие 7 бит, а используется D07-D14. И так далее. В последней части ничего не отбрасывается (поскольку громкость не превышает 8 бит), и используются D00-D07. В массиве хранения сэмплов части разделяются отсчётом h00 (напомню, если кто не в курсе, что такого значения в 8-битном сэмпле быть не может).

Поэтому нужна именно аппаратная реализация.

Сам лелею мысль изготовить простенький драм-аппарат.
Однако, именно "простенький" (8-битный, на 8 инструментов, причём одновременно только 4)
ИМХО, только это и имеет смысл, ибо, если заморачиваться с 16 битами, и полным набором GS (или XG), то получится монстр, по всем параметрам (в том числе и по деньгам, которые "не хочется тратить") превосходящий готовое решение (хотя бы тот же HR-16) в разы, а то и на порядок.

[ЙаД]

Dmitry Dubrovenko, огромное спасибо за ресурс, весьма интересный проект. Может и правда не имеет смысла городить свой тон-генератор? Просто хотелось бы иметь всё в одном корпусе...

Из флеша в ОЗУ перегружать из соображений скорости. В принципе можно читать семпл и напрямую из флеша, но это будет несколько медленнее, то есть реакция на событие будеть с бОльшим запозданием. ОЗУ побыстрее флеша будет.
Ну и тягаться с такими монстрами как Алесис у нас не получится. Мы пойдём другим путём. Пока экспериментирую, подбираю аудиокодек\цап...

[Dmitry Dubrovenko]

ОЗУ побыстрее флеша будет

Да, ни фига подобного. Медленнее будет только запись. Вам же запись не нужна.
Берите БИОСы от старых материнок.

Мы пойдём другим путём

Если что-то получится, не забудьте отписАться.

[ЙаД]

Ну скажите, Dmitry Dubrovenko, ведь реально же записать в SD-флешку файлы семплов в известные контроллеру ячейки и в нужный момент выводить на параллельный порт контроллера байт за байтом для дальнейшего воспроизведения с помощью ЦАП? Вдобавок можно играться с тональностью семплов, играясь скоростью считывания, а значит и воспроизведения байтов. На первый взгляд реально, но только на первый взгляд. Я был на вашем сайте, вы, смотрю, тоже пытались создать тон-генератор, но без семплирования, чисто синтезом. Интересный проект, жаль не развился дальше.
Давайте попробуем для начала сделать что-то не навороченное, для общего развития и домашних тренировок. Триггер с миди-выходом можно повторить от EDrum (а можно и в своём контроллере реализовать), но тон-генератор придётся соорудить. Я думаю, народ нам тут поможет разобраться с использованием SD-карточки.
Итак, ещё раз о концепции устройства. В железе это будет контроллер от AVR, скорее всего ATmega32 (надо посчитать частоту - хватит ли 8 мГц или надо 16), SD-флешка, соединённая с контроллером по SPI, ЦАП (в лучшем случае внешний кодек, но для экспериментов можно попробовать R-2R) соединён с восьмибитным портом, дисплей, операционники, аналоговые мультиплексоры.
Программно получается следующее: Контроллер, манипулируя аналоговыми мультиплексорами, опрашивает выхода операционных усилителей своими АЦП, сравнивая результат опроса с сохранёнными значениями. Как только попадётся значение выше порогового, контроллер начинает читать байт за байтом из соответствующих ячеек с установленной для этого семпла скоростью и одновременно передавать эти байты в порт с подключенным ЦАПом. Просто, казалось бы... И вот тут сразу первые грабли! Инструмент-то у нас не одноголосый, а как минимум четырёхголосый нужен. То есть надо организовывать несколько параллельных процессов считывания и передачи в ЦАП. Или в разные ЦАПы, а уже потом микшировать?
Считаем. Для нормального звука с частотой 20 кГц нужна частота выборок как минимум в два раза больше. Мы берём в пять раз больше - 100 кГц. При частоте контроллера в 8 мГц мы имеем 80 тактов между выборками. Учитывая, что процедура считывания байта из карточки будет происходить не за один такт (надо податашитить на эту тему), да ещё надо обслуживать дисплей и выводить байты на ЦАП - остаётся тактов 70. Вдобавок должна быть реализована способность читать байты в четыре потока (мы делаем четырёхголосный инструмент). Между выборками остаётся около 18 тактов. А ещё надо опрос входов делать ... Увеличиваем тактовую частоту до 16 мГц и уменьшаем частоту выборок до 80 кГц. Теперь между выборками получается 200 тактов, может и хватит. Надо экспериментировать.
Подскажите по поводу SD- карты! Или натолкните на ресурс с ответами. Каким образом записать в неё байты в нужные мне ячейки? То есть полтора десятка файлов размером от 50 к до 1000 к надо записать так чтобы потом контроллеру сказать: файл №1 начинается с адреса АААА1 и заканчивается адресом AAАА2, файл №2 начинается с адреса BBBB1 и заканчивается адресом ВВВВ2... Какой программой лучше всего это делать? Использовать или нет файловую систему на флешке? Подсказывайте!

[Dmitry Dubrovenko]

вы, смотрю, тоже пытались создать тон-генератор

Не "пытался", а "сделал" (там даже демка есть). Только это - именно тон-генератор, без всякого синтеза.

Интересный проект, жаль не развился дальше.

Так там особо развивать-то нечего.

но тон-генератор придётся соорудить.

Насколько я Вас понял, Вы собираетесь сооружать не тон-генератор, а вэйвтэйбл-синтезатор.

Я думаю, народ нам тут поможет разобраться с использованием SD-карточки.

Вот тут кое-что обсуждали.

В железе это будет контроллер от AVR, скорее всего ATmega32 (надо посчитать частоту - хватит ли 8 мГц или надо 16), SD-флешка, соединённая с контроллером по SPI, ЦАП (в лучшем случае внешний кодек, но для экспериментов можно попробовать R-2R) соединён с восьмибитным портом, дисплей, операционники, аналоговые мультиплексоры.

Если 8-битный порт, то нафига частоту задирать до 100kHz?
Да и при 16 битах этого делать не стоит. Вспомните, что у CD-Audio и то 44,1kHz.

То есть надо организовывать несколько параллельных процессов считывания и передачи в ЦАП. Или в разные ЦАПы, а уже потом микшировать?

Вот именно.
Поэтому, в упоминавшемся драм-аппарате собираюсь сделать, во-первых параллельную передачу (SPI, конечно, быстрый интерфейс, но всё-таки последовательный, да ещё и с заморочками), а во-вторых, поскольку в качестве ЦАПа использовать встроенный 10-битный ШИМ, то одновременно - не более четырёх инструментов. Поскольку микширование - программное, то, при 10-битном регистре результата, можно сложить только четыре 8-битных значения.

Подскажите по поводу SD- карты!

ИМХО, если использовать SD-карту, то надо "поднимать" ФАТ.
Как уже говорил, я собираюсь использовать флэши от старых "материнок", благо их у меня имеется.


P.S.: Кстати, где-то несколько раз мелькал проект, аналогичный E-Drum, только на Атмеле. Автор - соотечественник, и там пэды подключались практически напрямую в МК. Но, к сожалению, он (автор) очень плохо поддержку осуществляет. Все мои вопросы остались без ответа.

[ЙаД]

Насколько я Вас понял, Вы собираетесь сооружать не тон-генератор, а вэйвтэйбл-синтезатор.

Ну в принципе да. Семплер или wavetable, суть от формулировки не меняется. Воспроизводиться будет весь вызванный семпл, за исключением звуков хета и тарелок, которые должны иметь возможность глушиться. Я всё-таки решил сооружать полноценную установку с тарелками...

Если 8-битный порт, то нафига частоту задирать до 100kHz?
Да и при 16 битах этого делать не стоит. Вспомните, что у CD-Audio и то 44,1kHz.

Согласен. Просто исходя из чьей-то там теоремы, вычитанной мною во всяких интернетах, частота выборок должна быть минимум в два раза выше максимально необходимой частоты звука. Если нам надо 44кГц, то придётся делать выборки со скоростью 88кГц. Семпл, разумеется, должен быть сохранён с аналогичной частотой. Меняя частоту выборок в разумных пределах мы получим изменение скорости звучания, ака изменение тональности. 8 бит мало для этих целей, но я пока только попробовать хочу, а потом уже наращивать мощностя Можно выводить в два порта - будет 16 бит.

в упоминавшемся драм-аппарате собираюсь сделать, во-первых параллельную передачу (SPI, конечно, быстрый интерфейс, но всё-таки последовательный, да ещё и с заморочками), а во-вторых, поскольку в качестве ЦАПа использовать встроенный 10-битный ШИМ, то одновременно - не более четырёх инструментов. Поскольку микширование - программное, то, при 10-битном регистре результата, можно сложить только четыре 8-битных значения.

Меня тоже поначалу смутил последовательный интерфейс, но почитав спецификации на SD-карты я поменял мнение. Хотя использование флеша с параллельным интерфейсом предпочтительнее, скорости для считывания четырёх семплов одновременно с SD хватит с запасом. Как я понял, карточка позволяет читать быстрее, чем способен AVR. И по поводу вывода звука. Ну не нравится мне вывод через ШИМ. Может я просто не дорос до порядочного усилителя класса Д, но пока эксперименты с ШИМ и R-2R перевешивают в сторону параллельного ЦАПа. Может что подскажете по этому поводу?

ИМХО, если использовать SD-карту, то надо "поднимать" ФАТ.
Как уже говорил, я собираюсь использовать флэши от старых "материнок", благо их у меня имеется.

А нужен ли ФАТ? Это если делать реальный широкомассовый проект, чтобы пользователь мог засунуть флешку в комп и накидать на неё звуков для использования в семплере, то да... Я планировал предварительно подготавливать звуковой файлик для возможности чтения с нужной мне частотой, то есть переводить звук в 80кГц (ну или меньше, будет видно по ходу экспериментов), а на флешку писать без всякой файловой системы, просто используя прямую адресацию. Можно так? Есть же утилиты, позволяющие так сделать? Ну а можно попробовать и другие варианты флеша. Просто на SD-карточке будет проще менять семплы в случае нужды, а для работы с другими ПЗУ нужен будет программатор. В общем я пока буду думать в направлении SD-карт. И буду нуждаться в подсказках.


И, кстати, не поделитесь ли ссылочкой на проект, аналогичный E-Drum, только на Атмеле? Интересно было бы взглянуть.
Товарищ, я очень надеюсь на вашу помощь. Ну, то есть, не очень-то и надеюсь, но хотелось бы
Нужно реальное мнение - прокатит ли для этой цели SD-карточка без файловой системы и почему, если нет? Никак не начну с ней эксперименты... Сколько нужно тактов для считывания одного байта с указанием адреса?

[Dmitry Dubrovenko]

Если нам надо 44кГц

Да не надо нам 44kHz. Насколько помню, для аудиоаппаратуры - 22kHz.

8 бит мало для этих целей

Что-то не очень понял, какое отношение битность к частоте имеет?

И, кстати, не поделитесь ли ссылочкой на проект, аналогичный E-Drum, только на Атмеле?

См. вложение.

прокатит ли для этой цели SD-карточка без файловой системы

Я же давал ссылку выше.

[ЙаД]

44кГц не нужно, согласен. Оно-то и 22кГц много для барабанов, если не брать в расчёт звучание высокочастотных обертонов, то хватило бы и 10кГц.
От битности зависит глубина динамики звука, которая для нашей цели тоже не нужна в больших количествах. Определились - будем воспроизводить 20 000 герцовый звук, глубиной в восемь бит.
А вот необходимость буферизации считываемых с SD-карты данных стала сюрпризом (я таки нашёл время и прочёл рекомендованную тему). Я подсознательно осознавал, что не обойтись без перекачки в ОЗУ. А используя контроллер от AVR придётся это ОЗУ лепить снаружи, что тоже не есть хорошо... Или надо использовать быстрый параллельный флеш, позволяющий читать данные непрерывно. Говорите, биосы от материнок? Надо рассмотреть этот вариант.

[Dmitry Dubrovenko]

От битности зависит глубина динамики звука

А то я не знал.
Вопрос-то был о другом.

20 000 герцовый звук, глубиной в восемь бит.

Если 8 бит, то не более 10kHz.
ИМХО, разумеется.

используя контроллер от AVR придётся это ОЗУ лепить снаружи

Юрий же, вроде, как-то без этого обошёлся.


P.S.: Кстати, по поводу качества ШИМа.
Проект Чана смотрели? Там демка есть, записанная.

[Dmitry Dubrovenko]

Продолжение моего поста, по поводу устройства сэмплов у Алесиса.
Ну, для начала, неправильно указал значение "разделителя". Поскольку двухбайтные звуковые сэмплы представляются в виде "числа со знаком", то и преобразованные восьмибитные значения тоже представлены в этом формате. А в нём (формате) отсутствует значение h80 (h8000 для двухбайтного).
И тут, кстати, кроется одна "непонятка" в подобном преобразовании. Состоит она в том, что если у числа h8001 просто отбросить младший байт, то получится h80, что недопустимо, и необходимо преобразовать в h81. И это будет для всех значений, вплоть до h80FF. Получается, что звук будет искажён. Хотя, он и так будет искажён, поскольку младшие (восстановленные) разряды не будут соответствовать реальности.

[golishevsky]

сам собирал мегадрам

выкинул из схемы все ненужное - оставил только миди выход, вход и USB нафиг выкинул
собрал все на SMD. собирал на мультиплексорах с встроенными шотки 4851

деталей на 500 рублей на фарнеле если не меньше в 2 раза было....

все уместил в корпус от преампа для наушников - беринжер
то есть минидин - мидивыход. и 4 входа, мне больше не надо
бочка, малый и 2 тома, питалово от батареек

подключаю это к звуковой карте фокусрайт по миди, цепляю DFH подмешиваю звуки в микс на полную катушку, иногда и вообще микрофоны не ставлю, на малый ставлю всегда и на железо микрофоны!(я сам звукорежиссер а не ударник) получается что кухня электронная с полуживым малым и живыми тарелками!
все звучит и работает вери гуд!

что касается семплера - я лучше куплю дешовые мозги ddrum - на концерте важна надежность, если что то встанет - будет пипец!

[Dmitry Dubrovenko]

что касается семплера - я лучше куплю дешовые мозги ddrum - на концерте важна надежность, если что то встанет - будет пипец!

Это Вы к чему сказали?

[Ixide]

сам собирал мегадрам

выкинул из схемы все ненужное - оставил только миди выход, вход и USB нафиг выкинул
собрал все на SMD. собирал на мультиплексорах с встроенными шотки 4851

деталей на 500 рублей на фарнеле если не меньше в 2 раза было....

все уместил в корпус от преампа для наушников - беринжер
то есть минидин - мидивыход. и 4 входа, мне больше не надо
бочка, малый и 2 тома, питалово от батареек

подключаю это к звуковой карте фокусрайт по миди, цепляю DFH подмешиваю звуки в микс на полную катушку, иногда и вообще микрофоны не ставлю, на малый ставлю всегда и на железо микрофоны!(я сам звукорежиссер а не ударник) получается что кухня электронная с полуживым малым и живыми тарелками!
все звучит и работает вери гуд!

golishevsky а у вас печатка со схемой есть? скиньте пожалуйста.
Нужно собрать подобное устройство, для выступлений, хочу только одну бочку сделать электронной т.к. звук у неё #овно, а железо, рабочий и альты можно живыми оставить, ещё боле-мение

[YS]

Все уже придумано до нас. http://spikenzielabs.com/SpikenzieLabs/dkkai.html