一、前言音乐家在音乐会演奏时通常需要一台能够修改音效配置的设备。这个工作通常交给专门的“演出管理员”进行调整。现在我们通过建立一款通用放大器电路,旨在能够增加标准吉他音箱的放大功能且允许远程控制放大器的各个方面的声音效果。因此有两个方法。第一个是采用一个经典的吉他放大器,用户通过连接到仿真电位器旋钮控制模拟效果。第二个是放大器通过MCU来实现各种综合数字音效的效果。这些音效包括合唱,镶边,移相器,颤音,延迟,混响等各种组合。项目拓展功能是无线部分,我们采用常用的RF标准即蓝牙标准(由IEEE.15.1制定,标准设置了MAC地址以及频率受限制的2.4--2.GHzISM波段可供我们免费使用)。我们的数字电吉他项目系统设计使用ST微控制器(本列采用STM32F单片机控制),我们建立了一个从智慧手机通过蓝牙的控制与吉他放大器的数字效果功能。该项目特别需要在吉他的信号处理器上产生效果。音符应由吉他产生,并发送到处理器进行数字化处理以产生各种效果。处理器应包含许多创建效果的数字滤波器。这些效果应由用户选择决定,因此可以绕过不想要的效果,并利用所需的效果,然后通过处理器发送信号到吉他放大器和扬声器进行听觉再现,以达到预期的目标。二、项目设计该项目的实施分为两个阶段:第一阶段,硬件设计,包括各子系统功能的调试以及蓝牙无线模块的设计及调试第二阶段,软件设计,包括为以下项目增加效果:预先录制的吉他音符,以及包含实时效果的生成
2.1.目标该项目具有以下目标:●滤除单线圈拾音器噪声(约60Hz)●噪声滤波器之后的所有效果都是用户定义的,这意味着使用者不需要的效果可绕过●失真模型,可将信号增强和削波为特定的最大值和最小值●创建音讯混响仿真●创建数字延迟和回声●将信号更改为比播放的高八度●生成自动音量膨胀,并根据达到最大音量的速度进行修改●产生合唱效果,使吉他听起来像多把吉他●使用延迟线(翻边)或移动信号相位(相位器),如果时间允许可以稍后添加其他效果。未来可能的影响是声学模拟,用于单线圈拾音器的humbucker建模,用于单线圈拾音器的单线圈模型,管状失真和自动哇音。2.2.系统功能原理信号来自吉他,并到达STM32FZET6混合型MCU。首先将其转换为数字信号,然后它通过噪声滤波器。从噪声过滤器转到用户定义的效果过滤器。之后,修改后的信号将转换回模拟信号,并发送到吉他放大器以获取声音。2.3.音效验证(吉他说明)选择两把不同的吉他是用于主要的信号发生器作用。一个是SquierStratocaster,另一个是SquierTelecaster。Stratocaster包含三个单线圈拾音器。这些拾音器存在声音清晰细腻,但会产生60Hz的嗡嗡声,处理器会消除这种嗡嗡声。Telecaster包含两个humbucker拾音器;基本上两个极性相反的单线圈取消嗡嗡声,嗡嗡声会发出更温暖,更广阔的声音。2.4.STM32FZET6混合型MCU说明STM32FZET6混合型MCU包含转换器,因此信号可以被数字化以进行效果处理和然后返回仿真形式进行音讯表示(一个A/D转换器和一个D/A转换器:注意为了简化程序的设计,本设计这部分采用的是外接硬件ADC与DAC)。噪声滤波器跟随A/D转换器,消除了单线圈拾音器固有的噪声。效果连接滤镜以允许在选择时使用某些效果,并使用其他效果未选择时绕过。计划的效果数量为八,但时间可能会更多要设计的效果滤镜。效果滤镜通向D/A转换器。2.5.吉他放大器说明我们使用FenderFrontman15R吉他放大器输出音讯。它有一个混响电位器,但是将其设置为0,以便可以设计混响效果被测试。它也有一个失真通道,但是在测试设计的滤波器时将忽略它。2.6.在下面中,讨论了所提出系统中的一些数字音效效果。数字音效1)合唱效果:音乐用语。两组以上的歌唱者,各按本组所担任的声部演唱同一乐曲。分同声与混声两种:同声的由男声或女声单独组成;混声的由男声和女声混合组成。按声部的多少,可分二部合唱、三部合唱、四部合唱等。2)法兰效果:法兰效果就像合唱一样,区别在于法兰的延迟约为0–35ms,合唱的延迟约为35–50ms。3)混响效果:声波在室内传播时,要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射,每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样,当声源停止发声后,声波在室内要经过多次反射和吸收,最后才消失,我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间。这种现象叫做混响,这段时间叫做混响时间。制作混响效果的原理,一共有四部曲,分别是:(1)降噪;(2)插件使用;(3)压限;(4)混响。4)失真效果:当将正弦信号用作削波电路的输入时,将严重失真发生,结果输出就像方波。为了获得听觉效果,它使原始的柔和声音变得不礼貌。这种声音效果可以认为是最对于某些电吉他演奏者来说很重要。目前市面上也有专门的数字音效芯片,其价格比较昂贵,其出现的目的是能够打出16个不同的效果。通过选择数字0到15之间,用户在扬声器里可以听到各种音效效果。为了测试这个芯片,我们测试了各种变化的影响,在示波器里可观察效果。下图是一个纯正弦信号在数字音效里的效果。其他分别显示效果3和12。看到这些波形证实芯片的工作。此外,使用尤克里里琴作为输入,我们能够听到各种影响扬声器输出的效果。
图1:Hz正弦信号输入DSP芯片
图2:输出的数字效果3
图3:输出的数字效果12A、蓝牙模块设计部分我们采用了基于RTLATV芯片定制的蓝牙模块(例如:FSC-BT)是用于建立与其他蓝牙设备连接的相关处理。FSC-BT/UART通信可用于图片传送和接收数据。该模块通过发布一个蓝牙服务,允许其他的客户机-智慧手机进行配对。通过使用智能手机上的蓝牙终端(如:blu-term)可以发送数据和测试uart连接的图片。
蓝牙部分采用模块设计,主芯片RTLATV,它是Realtek2.4GHz的无线SoC。RTLATV的更多详细信息可以在下面看到。
我们使用基于RTLATV芯片定制的蓝牙模块FSC-BT,蓝牙用于控制为该项目构建的其他应用的各个方面。使用UART接口,蓝牙在控制放大器方面非常有效。它是使用protothreadsDMAUART库实现的。为了节省时间,我们没有开发蓝牙的前端,而是在Android设备上使用了蓝牙终端。未来的工作将涉及为该音效放大器构建功能全面的前端。B、STM32F处理器设计部分STM32F处理器是一个32位微控制器。这是作为吉他音效放大器的主要控制中心及数字音效处理。使用UART连接蓝牙模块,它能够与智能手机的蓝牙通信。然后,使用各种数字信号处理作为数字输出,它可以进行精细合成各种必要的数字信号,以及正确的输出到扬声器。此外,利用SPI,微控制器用来控制各种数字电位计或者模拟电位器(k)。因此也是我们采用STM32F做音效处理的考虑,主要基于其强大的CPU运算能力,CPU时钟速度可达MHz(STM32F),开发者可以先使用STM32FDiscovery板结合AudioWeaver工具来进行数字音效设计的验证工作。因此我们可申请ST提供的STM32F4系列Cortex-M4处理器的低成本评估板进行项目评估,然后再设计自己的开发系统进一步完善其功能。STM32F处理器特点音讯I/O:2-inUSB.mono-Mic.2out经DAC.
48kHz调试界面:SWD两线界面Flash文件系统支持:是从闪存启动:是基本块大小:32个样本本机数据类型:浮点数在本项目开发前,首先下载适当目标的ST板支持程序包(BSP)。这些BSP在DSPConcepts网站上提供:转载请注明:http://www.0431gb208.com/sjszlff/2170.html