eigenen Vocoder entwickeln

[Flub]

Hi,
Ich habe mich gerade wild dazu entschlossen einen Vocoder zu entwickeln und zu bauen.
Meine Fortschritte werde ich in diesem Beitrag mitteilen. Wer Lust hat, kann mir natürlich helfen und mitentwickeln...

Also, der Anfang wird durch die zwei identischen Filterbanken (analyse und synthese) gebildet.
Ich habe vor 16 bandpass filter zu bauen, die ausgänge dieser jeweils gleichzurichten und zu glätten und als vca steuerspannung für den gleichwertigen bandpassfilter in der synthese zu benutzen.

Jeder der 16 filter bekommt ein oder zwei potis (also entweder nur frequenz einstellung oder auch noch ein variabler gütefaktor)
die frequenz einstellung mit mittelrastung.

Das heißt das verstärkte Mikrofon signal wird in die erste filterbank geführt die einzelnen hüllkurven für das jeweilige frequenzband gleichgerichtet usw. . ein zweites signal durchgeht die zweite filterbank, die mit der ersten identisch ist und jedem band ist ein vca nachgeschaltet, der von den zuvor generierten steuerspannungen gesteuert wird, die summe aller ausgänge der vcas ist schon fast das ausgangssignal, es fehlt noch die filterung die die klangcharakteristik steuert, also ob es sich um einen stimmlosen oder einen stimmhaften (z.b. f oder a) handelt.
da werde ich aber später konkreter.

http://www.msc175.de/download/artikel/g ... nthese.htm

hier habe ich das gelesen...

Nun frage ich mich, gibt es besonders sinnvolle ausgewählte filterfrequenzen für die filterbank, oder kann man da linear in sagen wir 50Hz schritten hoch gehen ? exponentiell wäre ja hinsichtlich der wahrnehmung von tonhöhen naheliegender.

edit: mit den vca signalen kann man auch ein 16band Spektrumanalysator aus LEDS dazu bauen ( ganz einfach...)
Gruß,
Flo

 

[3456778674]

Sennheiser hat das so gelegt:

Du brauchst nicht nur 2 x 20 Filter, sondern auch 20 VCAs und 20 Hüllkurvendetektoren.
(Letztere haben dann auch noch Zeitkonstanten, die sinnvoll gewählt sein müssen.)
Der Aufwand ist beachtlich. Das ist alles weitgehend lineare Technik, insofern ist es schon sinnig, zunächst mal eine digitale Emulation zu bauen. (Reaktor o.ä.)

 

[Flub]

in meinem fall ja jeweils 16 statt 20.

kann jemand die filterfrequenzen auf dem bild erkennen?
oder hast du noch eine höher aufgelöste version des bildes parat ?

zum projekt: jetzt geht es also erstmal darum, eine möglichst einfache vca schaltung zu finden, glaubt ihr ich kann einfach bandpass filter nur aus einem Widerstand und einem Kondensator bauen? oder gibts irgendeinen grund für einen aktiven filter?

ich weiß noch nicht so recht, was ich von dem vca halten soll, wenn man bedenkt, dass er gleich 16mal zusammengewischt wird, da wären fehler fataler als wenn es nur um einen geht.

auf die emulation habe ich gerade kein bock, ich will wennschon richtig auf die schnauze fliegen.

Gruß,
Flo

 

[osterchrisi]

Hey,

natürlich kannst du Filter nur aus RC-Gliedern basteln aber der Effekt is halt mässig (First Order Filter). Mit dem Opamp in einer Filterschaltung 'emulierst' du sozusagen das (teure) L-Glied in einem LC-Filter und kannst damit Filter jeglicher Ordnung aufbauen (4pol, 6pol, usw.), i.e. steilere Flanken. Such mal im Internet nach dem Active Filter Cookbook, das is zwar alt aber zum Einlesen und verstehen lernen schon ganz ok.

 

[Bernie]

Hi,
Ich habe mich gerade wild dazu entschlossen einen Vocoder zu entwickeln........

Es gab da gaaaanz früher mal die Schaltpläne und Layouts zu einem recht guten Vocoder in der Zeitung Elektor. Ich weiß nicht, warum man etwas neues entwickeln muß, das gibts doch schon alles.
Der olle Sennheiser rauscht wie Sau, der Moog Vocoder oder EMS 3000 sind eigentlich schon richtig gut und absolut perfekt ist der EMS 5000.

 

[fairplay]

absolut perfekt ist der EMS 5000.

...naja, für 23.000 Euro plus Märchensteuer sollte er das aber auch sein, oder?!...

 

[Cyborg]

absolut perfekt ist der EMS 5000.

...naja, für 23.000 Euro plus Märchensteuer sollte er das aber auch sein, oder?!...

Naja, die Frage war meiner Meinung nach, warum man etwas neu entwickeln muss, dass es in hoher Qualität schon gibt.
Wäre es nicht sinnvoller eine bestehende Schaltung aufzugreifen und durch modernere, weniger stark rauschende Bauteile bzw. Schaltungsdetails zu verbessern statt "das Rad neu zu erfinden"?
Potential für Neuerungen in Bezug auf Nebengeräusche gibt es sicher

 

[Level5]

Hi,
Ich habe mich gerade wild dazu entschlossen einen Vocoder zu entwickeln........

Es gab da gaaaanz früher mal die Schaltpläne und Layouts zu einem recht guten Vocoder in der Zeitung Elektor. Ich weiß nicht, warum man etwas neues entwickeln muß, das gibts doch schon alles.

Jürgen Haible hat einen Vocoder entwickelt.
Für die Platine soll es noch eine Sammelbestellung geben.

http://www.jhaible.de/vocoder/living_vocoder.html

Der Elektor Vocoder hat den Vorteil, dass er sehr kompakt gebaut ist.
Die Anzahl der Filter könnte man noch erweitern, da alle Filter auf dem selben Layout basieren.

 

[Flub]

also irgendwie habe ich mehr lust meinen eigenen individuellen vielleicht auch in technischer hinsicht schlechteren vocoder zu bauen. eine fertige platine kaufen und die teile nur drauflöten ist alles andere als eine herausforderung und reizt mich nicht.

nochmal zu den frequenzen, glaubt ihr es gibt besonders sinnvolle frequenzen für die bandpässe oder kann man da einfach bei ca 50hz anfangen und zwischen 50hz und 600hz (bei der menschlichen stimme gehts doch nicht ein größeres spektrum oder?) um exponentiell gleich verteilen(wenn man das so nennt).

andererseits wäre es auch cool den vocoder nicht nur mit der stimme steuern zu können, sondern bis 5 kHz oder so.

Gruß,
Flo

 

[Ilanode]

50hz und 600hz (bei der menschlichen stimme gehts doch nicht ein größeres spektrum oder?)

Es gibt tatsächlich noch Alt und Sopran inkl. dem Koloratursopran, der geht m.W. über 13kHz.

Bestimmte Freq.bänder sind für die Sprachverständlichkeit besonders wichtig.

 

[fanwander]

Wenn Du Deinen eigenen Vocoder entwickeln willst, dann würde ich mal einen etwas unkonventionellen Weg gehen: nicht extrem schmalbandig, aber dafür spannungssteuerbar; oder zumindest die Kennfrequenz der einzelnen Bänder sollte einstellbar sein. Meine größte Kritik an allen "üblichen" Vocodern ist, dass die Frequenzen für Sprache optimiert sind. Dabei wären oft völlig andere Klänge als Analysesignal viel interessanter. Und selbst wenn man die Sprach als Ziel hat, so ist es einfach super, wenn man die Frequenzen auf den jeweiligen Sprecher hin optimieren kann.
Wenn Du eh so einen kompletten Selbstbau angehst, dann ist ein modularer Ansatz incl. herausführen aller separater Signale ein muss.

 

[Flub]

ja, ich hatte ja geschrieben, für jeden bandpass soll die filterfrequenz, sowie die güte/schärfe des filters variabel sein.
Mir fällt zwar spontan nicht ein wie man das sinnvoll nutzen könnte beide werte noch über steuerspannungen steuern zu können, das ist aber kein problem...

Potis mit einem EInrast punkt finde ich hier sehr geschickt, da man wenn alles in der mitte steht zwei typische filterbanken hat, diese aber verändern kann wie man will.

Ich frage mich gerade, ob ich stereopotis nehmen sollte, sodass mit dem poti gleich beide (analyse und synthese) filterbanken eingestellt werden, seht ihr da irgendwelche nachteile?

Mir fehlt noch der ansatz für die frequenzen der filterbank, wie würdet ihr vorgehen um da sinnvolle werte zu finden?

Hier wurde ja angemerkt, das LC - FIlter sauberer sind als RC, falls ich es richtig verstanden habe, ich informier mich mal in die richtung, was den saubersten filter ergibt, sodass die qualität auch nach dem ganzen hinundher von analyse und synthese passabel ist.

Ich mach in den nächsten Tagen mal ein Layout für den Frontpanel, dann bekomm ich auch eine besseere vorstellung wie das ganze aussehen soll. Es soll möglichst platzsparend, mit TL 084 Opamps und in Doepfermodulhöhe, sein.

-Flo

 

[osterchrisi]

Ich denke mal du wirst ums Butterworth Filter nicht rumkommen, da du vermutlich gleiche Laufzeiten in den Phasen haben willst. Ansonsten wird sich da einiges auslöschen.
//edit
Verzeihung: Bessel Filter war gemeint.

 

[3456778674]

In der MAM-VF-11 Anleitung stehen dessen Frequenzen drin:
http://synthdiy.com/show/?id=1529
Seite 14-15 - auf der Fronplattenbeschriftung.

 

[Flub]

Wow, danke!
ich überlege gerade noch, ob es vielleicht cool wäre, den hüllkurvendetektor als zweite möglichkeit durch eine sample und hold schaltung mit glide zu verwirklichen, da muss ich allerdings morgen nochmal drüber nachdenken, ich kann ja auch nicht alle Möglichkeiten die es gibt mit einbauen, ich könnte natürlich schalter einbauen, die es ermöglichen über ein send/return, die hüllkurven detektion bzw. die auswertung des signals eines filters zur steuerspannung einem anderen modul zu überlassen.
sodass es prinzipiell ein vocoder bleibt der eben modular ist und nicht alles intern mit reingebaut hat, was man sich nur vorstellen kann.

Bisher sieht es für die filter so aus:
- variable frequenz
- ein und ausgang der variable eingeschaltet werden kann um das signal für den vca in der synthese extern zu generieren, oder eben einfach den ausgang des bandpasses alleine weiter zuverwenden (ist sicher auch interessant)
- filterfrequenzen von 50 Hz bis 12kHz
- vielleicht wie beim MAM-VF-1 11 bandpässe, aber besser noch so, dass man sich einfach immer mehr filterbänke dazu bauben kann, wenn interesse besteht, sodass die analyse und synthese filter auf der selben platine sind.

das halte ich für einen sinnvollen aufbau.

fällt euch noch was gutes/wichtiges ein?

Gruß,
Flo

 

[Cyborg]

Hi,
Ich habe mich gerade wild dazu entschlossen einen Vocoder zu entwickeln........

Es gab da gaaaanz früher mal die Schaltpläne und Layouts zu einem recht guten Vocoder in der Zeitung Elektor. Ich weiß nicht, warum man etwas neues entwickeln muß, das gibts doch schon alles.
Der olle Sennheiser rauscht wie Sau, der Moog Vocoder oder EMS 3000 sind eigentlich schon richtig gut und absolut perfekt ist der EMS 5000.

Elektor Vocoder - Schaltpläne:
http://www.emusic-diy.org/Schematics/Effects?action=AttachFile&do=get&target=elekvoc1.zip
http://www.emusic-diy.org/Schematics/Effects?action=AttachFile&do=get&target=elekvoc2.zip

Ein Chip, der CA3080 muss ersetzt werden da er nicht mehr hergestellt wird, heißt es. Für einen Experten ist das aber wahrscheinlich keine unüberwindliche Hürde!?

 

[fanwander]

ja, ich hatte ja geschrieben, für jeden bandpass soll die filterfrequenz, sowie die güte/schärfe des filters variabel sein. Mir fällt zwar spontan nicht ein wie man das sinnvoll nutzen könnte beide werte noch über steuerspannungen steuern zu können, das ist aber kein problem...

Mit einer CV-Steuerung kannst Du den FrequenzVersatz zwischen Analyse und Synthesepfad kontinuierlich verschieben. Das Beispiel "fliessend von Frauenstimme zu Männerstimme wechseln" beschreibt den Effekt nur
ungenügend.

Ich frage mich gerade, ob ich stereopotis nehmen sollte, sodass mit dem poti gleich beide (analyse und synthese) filterbanken eingestellt werden, seht ihr da irgendwelche nachteile?

Ich würde auf alle Fälle umschalten wollen, ob die Kennfrequenz beider Filter synchron gesetzt wird oder separat. Auch hier der Vorteil der CV-Steuerung, dass man einen allgemeinen Offset, der für alle Kanäle gilt, mit kanalspezifischen Settings kombinieren kann. Das geht bei einer reinen Potentiometerlösung nicht (oder nur mit unsinnigem Aufwand)..

Mir fehlt noch der ansatz für die frequenzen der filterbank, wie würdet ihr vorgehen um da sinnvolle werte zu finden?

Ganz einfach umschaltbar zwischen linearer Verteilung und sprachorientierter Verteilung. Letztere konzentriert sich auf den Bereich 250-750Hz und 1kHz bis 3,5kHz (nur so als Beispiel http://www.doepfer.de/a100_man/a129_1_anl.pdf, seite 3, oder fa.utfs.org/htdocs/diy/rolandsvc350/roland_svc-350.pdf, seite 2 etwas unleserlich)

Hier wurde ja angemerkt, das LC - FIlter sauberer sind als RC,

Man mag mich korrigieren, aber meines wissens, kannst Du dann die Filter nicht mehr so einfach per Poti stimmen.

 

[fanwander]

Wow, danke!
ich überlege gerade noch, ob es vielleicht cool wäre, den hüllkurvendetektor als zweite möglichkeit durch eine sample und hold schaltung mit glide zu verwirklichen, da muss ich allerdings morgen nochmal drüber nachdenken, ich kann ja auch nicht alle Möglichkeiten die es gibt mit einbauen, ich könnte natürlich schalter einbauen, die es ermöglichen über ein send/return, die hüllkurven detektion bzw. die auswertung des signals eines filters zur steuerspannung einem anderen modul zu überlassen.

Das gemein ist, dass die Reaktionszeiten der Hüllkurvendetektoren an die Frequenz des jeweiligen Filterbandes angepasst sein müssen/sollten. Da kommst Du nicht um kanalindividuelle Aufbauten herum.

 

[Stecker]

Ich hab mich dem Thema früher mal angenommen, als ich noch überhaupt keine Ahnung hatte^^
Mittlerweile binich wieder etwas dran und habe mir da auch schon Gedanken zu gemacht.
Also das Elektorprojekt ist nicht schlecht aber riesig. Da war ja auch noch nen Rauschgenerator (Univox?) mit drin usw...
Wenn mann wirklich alles Steuern will, sollte man vlt VCFs verwenden, was dann wiederum passive Filter vollkommen ausschließt.
Vor allem bei so 12 Bändern muss man dann auch durchaus an Filter höher als 2. Ordnung denken. Ich bin mir nichtmehr 100% sicher,
aber im Elektorprojekt waren immer 2 Filter+VCA=1Band auf einer Eurokarte untergebracht, das ganze dann in der typischen 70er/80erjahre Einschubtechnik auf 4HE (oder warns doch 3?).
Das coole an dem Vocoder war auch, dass man die Kanäle patchen konnte.
Ist halt die Frage wie sehr da der Aufwand bei VCFs steigt aber interessant klingts auf jeden Fall.
Gruß Felix

 

[Cyborg]

Das coole an dem Vocoder war auch, dass man die Kanäle patchen konnte.

ganz wichtig wenn man z.B. Stimmen in der Art von MickeyMouse oder sowas verfremdem will. Carrier und Signal sind dabei identisch während man aber die Formante vertauscht.
Sowas sollte jeder Vocoder können oder sehe ich das falsch?

 

[Stecker]

Eigentlich schon, wobei das ja auch ein nicht allzugroßes Problem ist, wenn die Bänder fest sind... Man schickt halt das Steuersignal aus dem Hüllkurvendetektor einfach auf einen anderen VCA als gedacht. Ist halt nur die Frage wie tricky das wird, wenn man mit VCFs arbeitet.
Man kann ja nicht die Bänder unendlich durch die Gegend schieben ohne die Filtercharakteristik zu versauen (ändern) oder sehe ich das falsch?
Wenn dem so währe, oder man das hinbekommt ohne riesigen aufwand hätte man halt den riesen Vorteil, dass der Vocoder modular sehr gut zu erweitern wäre bzw man ihn auch mit Midi nachrüsten könnte

 

[Flub]

Hallo,
ich hab mir auf dem flohmarkt einen 10 kanal stereo graphic equalizer für 5 euro gekauft und will mir da einen low budget vocoder draus bauen, den man später wenn man möchte auch noch modularisieren kann, das kann man ja sowieso... aber erstmal einfach,

die zwei filterbanken (die ich ja zum glück schon fertig habe)
10 VCAS habe ich auch fertig, habe einfach diese single transistor vca schaltung vom TR808 genommen
jetzt brauche ich noch einen Hüllkurvendetektor, natürlich mit möglichst wenig bauteilen.

was stellt man mit dem stereo poti ein?

das ist mir fast schon zu groß, es soll am besten ohne opamps gehen und nur übliche widerstandswerte verwenden.

ich such mal weiter, vielleicht hat ja einer von euch ne idee...

 

[fanwander]

Laut electro-music Forum ist der Follower vno Wim Verheyen nur so mittelprächtig.

was stellt man mit dem stereo poti ein?

Die Glättung.

das ist mir fast schon zu groß, es soll am besten ohne opamps gehen und nur übliche widerstandswerte verwenden.
ich such mal weiter, vielleicht hat ja einer von euch ne idee...

Kompressoren benutzen im Prinzip auch Envelope Follower. Vielleicht findest Du in alten Kompressor-Schaltungen diskret arbeitende Envelope Follower.

Ansonsten: Die Widerstandswerte sind jetzt nicht grade unüblich (wenn man kein 220k poti in der gewünschten Bauform hat, dann kann man das ggf mit einem 470k mit parallelen Widerständen machen, oder einfach 470k plus 47nF).

 

[Stecker]

Oder du fährst richtig low budged und machst die EnvFollower mit Optokopplern

 

[fanwander]

Oder du fährst richtig low budged und machst die EnvFollower mit Optokopplern

Das taugt aber nur für die Bässe...

 

[intercorni]

Die Frequenzen sind schon sehr wichtig und haben meistens auch begründete Abstände, Terzen, Oktaven usw.
Auch ist es wichtig, wie weit die Filterbänke zueinander abgestimmt sind. Ich würde dir empfehlen,
mal Jürgen Haible´s DIY Vocoder anzusehen. Der ist nämlich alles andere als trivial aufgebaut!

 

[Flub]

also bisher baue ich eher einen "no budget" vocoder.

ich habe jetzt 10 TR808 VCAs und 10 Envelope detektoren.

die RC Glieder habe ich an die Frequenzbereiche angepasst.
die 2 10kanal filterbanken kommen von dem Stereo 10 kanal graphic equalizer vom flohmarkt.
ich muss jetzt noch die pegel anpassen, dann guck ich mal was rauskommt.

 

[Flub]

also, der vca so wie ich ihn hier reingestellt habe und bei mir aufgebaut habe bringt so nichts, ist ja nur eine halbwelle, entweder ich bau das ganze nochmal für die negative und addiere das signal, so dass ein vollwertiger vca entsteht (immer noch ziemlich überschaubar von der bauteilanzahl )
oder ich schau mich nach ner anderen schaltung um.

ich simulier mal den vca so wie ich ihn mir gerade vorstelle und stelle dann die schaltung hier rein, wenn sonst einer ne idee hat für nen kleinen vca, soll er sie bitte hier reinschreiben = )

Gruß,
Flo

 

[3456778674]

Das billigste, ordentlich lineare, dürften immer noch OTAs sein.
Ansonsten würde ich es mal mit einem FET probieren. Der ist 'um Null' ein steuerbarer Widerstand. Die Dinger streuen nur ziemlich, da muss man dann die Arbeitspunkt abgleichen.

 

[Flub]

also, ich hab das jetzt mal versucht in spice aufzubauen, ist prinzipiell genau dieselbe schaltung wie bisher nur zweimal, einmal halt für die negative halbwelle mit pnp, der diode andersrum, -15 statt +15 V und einem gespiegelten steuersignal, später wird das dann summiert und man hat die ganze welle.
es gibt nur ein problem, was am anfang mal ein sinus war kommt als halbleiter kennlinie wieder raus... wenn man das noch hinbekommt funktioniert die schatlung doch gut als vca.

hier das problem...

entweder ist der transistor oder die diode dran schuld

EDIT: Hab ne andere Schaltung versucht ->

hier muss man vielleicht noch ein bisschen rummachen, aber es ist dem eingangssignal schon viel ähnlicher als bei der ersten schaltung

Gruß,
Flo