DD273730A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR HALL GENERATION - Google Patents
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Abstract
Anwendungsgebiet ist in der Raumakustik und insbesondere in der Musikelektronik die synthetische Erzeugung von Hall bei analogen Tonsignalen. Ziel ist es, eine der Gewohnheiten des menschlichen Gehoers entsprechende Schallwiedergabe zu erhalten. Es wird eine Schaltungsanordnung geschaffen, mit der eine Nachbildung von Hall vom Bereich der Freifeldschallausbreitung bis zum Bereich des Kellerhalls regelbar erfolgt und objektive raumakustische, Kriterien, wie Direktschall, Initialenergie und Reverberationsenergie Beruecksichtigung finden. Das wird hauptsaechlich erreicht mittels einer begrenzten Anzahl von Speichern, nachgeschalteten Deltademodulatoren, deren Ausgaenge ueber Widerstaende regelbar sind und deren gemeinsame Verschaltung ueber einen Summierer. Fig. 1The field of application in room acoustics, and in particular in the field of electronic music, is the synthetic generation of Hall in the case of analogue sound signals. The aim is to get a sound reproduction that is appropriate to the habits of the human ear. It is a circuit arrangement created with a replica of Hall from the field of free field sound propagation to the area of the basement Hall is controlled and objective room acoustics, criteria such as direct sound, initial energy and Reverberationsenergie be taken into account. This is achieved mainly by means of a limited number of memories, downstream delta modulators, the outputs of which are controllable via resistors and their common connection via a summer. Fig. 1
Description
Figur 1 zeigt die erfindurißsgemäße Schaltungsanordnung, Figur 2 die Verschr 'tu ng der Widerstände mit den Deltamodulatoren, Figur 3 enthält die schematische Darstellung und Einteilung von eintreffender Schallenergie an einem Hörerplatz, Figur 4 weist das Verhältnis von Schallenergie zur Entfernung von der Schallquelle für unterschiedliche Hallarten aus. Das analoge Tonsignal SA gelangt über den zweiten Summierer SM 2 auf das Summer.-/Begrenzungsfi!ter SBF, das mit dem Deltamodulator DM verbunden ist. Dessen Ausgang ist an den ersten Speicher S1 für die Initialenergia E1 angeschlossen, dem in Reihe vier weitere Speicher S 2-S 5 für die Reverberationsenergie nachgeschaltet sind. Der Ausgang jedes Speichers ist auf den Eingang ja eines Deltademndulators D1-D5 geführt, deren Verstärkerausgänge mit Widerständen R1 bis R5 verbunden sind. Die Stelleingänge dor Widerstände R1 bis R 5 sind gemeinsam auf einen ersten Summierer SM1 geschaltet, der mit dem Filter F verbunden ist. An dessen Ausgang, der auf dt>n zweiten Summierer SM 2 zurückgeführt ist, ist der erzeugte Hall ausgebbar. Die Steuerspannung USt ist über den Yieffrequenzoszillator LFO und den spannungsgesteuerten Oszillator VCO an die Dsltamodulatoren D1-D5, die Speicher S1-S5 und den Deltamodulator DM angeschlossen. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt.2 shows the Verschr 'tu ng the resistors with the delta modulators, Figure 3 contains the schematic representation and classification of incoming sound energy at a listener seat, Figure 4 shows the ratio of sound energy for the distance from the sound source for different types of reeds out. The analog audio signal SA passes via the second summer SM 2 to the buzzer / limiting signal SBF, which is connected to the delta modulator DM. Whose output is connected to the first memory S1 for the initial energy E 1 , in series four more memory S 2-S 5 are connected downstream of the Reverberationsenergie. The output of each memory is applied to the input yes of a delta terminal D1-D5 whose amplifier outputs are connected to resistors R1 to R5. The control inputs Dor resistors R1 to R5 are connected in common to a first summer SM1, which is connected to the filter F. At its output, which is fed back to dt> n second summer SM 2, the generated Hall can be output. The control voltage U S t is connected via the Yieffrequenzoszillator LFO and the voltage controlled oscillator VCO to the Dsltamodulatoren D1-D5, the memory S1-S5 and the delta modulator DM. The operation of the device is as follows.
Einer der wichtigsten Effekte der Musikelektronik ist der Hall. Natürlicher Hall (auch Revurberationsstruktur genannt), setzt sich aus zwei dominierenden Komponenten zusammen: dem ersten Rückwurf (oder Halltotzeit) und dem statistischen Nachhall. Als erster Rückwurf wird dabei die Zeit zwischen der Wahrnehmung des Originalschalles und der Wahrnehmung der ersten Reflexionen von den Wänden bezeichnet, die im allgemeinen im Bereich von 20... 140 ms liegt. Mit statistischem Nachhall ist die Zeit gemeint, in der der vielfach reflektierte Schall um 6OdB gegenüber dem Originalschall abgeklungen ist (Dämpfung). Ein Kriterium für den statistischen Nachhall ist die Halldichte. Sie beträgt 5 bis 20 Reflexionon in 10ms und wächst gewöhnlich mit der Dämpfung. Bei natürlichem Hall unterscheidet man außer Dichteschwankungen auch noch vom Raum und seiner Ausgestaltung abhängige Intensitätsschwankungen und Phasenverschiebungen, deren Überlagerungen Frequenzänderungen bedingen. In einem realen Raum wird zur Bestimmung der objektiven raumakustischen Kriterien der Impuls-Schall-Test angewendet. Dabei wird vom Ort der betrachteten Schallquelle ein kurzer Schallimpuls abgestrahlt und dieser dann an einem Hörerplatz von einem Mikrofon (Kopfnachbildung) wieder aufgenommen und nach elektronischer Bearbeitung an einem Oszillographen sichtbar gemacht (siehe Figur 3). Dargestellt ist der Direktschall Eo, die Initialenergie Ei (d. h. die 1. Rückwürfe) und die Reverberationsenergia En (d. h. der statistische Nachhall). Im Bereich der Reverberationsenergi.i treten Intensitätsschwankungen auf und am Ende kommt es zu einer Halldichtbzunahme. Die Schaltungsanordnung ermöglicht nun eine synthetische Wiedergabe dieser Kriterien:One of the most important effects of electronic music is the reverb. Natural reverb (also called revurberation structure) consists of two dominant components: the first discard (or reverberation time) and the statistical reverberation. The first discard is the time between the perception of the original sound and the perception of the first reflections from the walls, which is generally in the range of 20 ... 140 ms. With statistical reverberation is meant the time in which the often reflected sound has decayed by 6OdB compared to the original sound (damping). One criterion for the statistical reverberation is the Hall density. It is 5 to 20 reflections in 10ms and usually grows with the attenuation. In the case of natural reverberation, apart from density fluctuations, a distinction is also made between intensity fluctuations and phase shifts which are dependent on the space and its design and whose superpositions cause frequency changes. In a real room, the impulse-sound test is used to determine the objective room acoustic criteria. In this case, a short sound pulse is radiated from the location of the considered sound source and this then resumed at a listener seat of a microphone (replica head) and visualized by electronic processing on an oscilloscope (see Figure 3). Shown is the direct sound Eo, the initial energy Ei (ie the 1st discards) and the Reverberationsenergia E n (ie the statistical reverberation). In the area of Reverberationsenergi.i intensity fluctuations occur and at the end there is a Hall density increase. The circuit arrangement now allows a synthetic reproduction of these criteria:
Dazu werden mehrere Speicherschaltkreise S 1-S 5 als Kette angeordnet, wobei die Speicher den einzelnen Bereichen zugeordnet sind: Speicher S1 - Initialenergie Ei, Speicher S2-S 5- Revorberationsenergie Er. Jedem Speicher ist ein Deltamodulator D1-D5 nachgeschaltet. Indem die einzelnen Demodulatorprodukte durch den Summierer SM1 einander überlagert werden, unter der Bedingung, daß zwei 16K- (für S1, S 2) und drei 64 K-D RAMS (für S 3, S4, S S) eingesetzt werden, wird eine für das Erkennen von Hall notwendige Dichte erreicht. Über die Feedbackregelung vom Ausgang aes Filters F zurück auf den Summierer SM 2 läßt sich der statistische Nachhall einstellen. Das entstehende Produkt gewinnt an Natürlichkeit, wenn die Oszillatorfrequenz über den Tieffrequenzoszillator LFO zwischen 0,5 und 1 Hz mit 1 bis 2% moduliert wird. (Es wird eine Phasenverschiebung nachgebildet.)For this purpose, several memory circuits S 1 -S 5 are arranged as a chain, the memories are assigned to the individual areas: memory S1 - initial energy Ei, memory S2-S 5- Revorberationsenergie Er. Each memory is followed by a delta modulator D1-D5. By superimposing the individual demodulator products by the summer SM1 under the condition that two 16K (for S1, S2) and three 64KD RAMS (for S3, S4, SS) are employed, one for detecting Hall reaches necessary density. By means of the feedback control from the output of the filter F back to the summer SM 2, the statistical reverberation can be set. The resulting product gains in naturalness when the oscillator frequency is modulated by the low-frequency oscillator LFO between 0.5 and 1 Hz with 1 to 2%. (A phase shift is modeled.)
Jeder Raum bedingt eine andere Reverberationsstruktur, die sich vor allem in der Dämpfung der Reverberstionsenergie ER äußert. In Kirchen erreicht der statistische Nachhall mitunter Werte bis 7 Sekunden, in guten Konzertsälen liegen sie zwischen 1, 2 und 3 Sekunden. Man unterscheidet für verschiedene Räume nach dem subjektivon Komplex der Räumlichkeit oder des Raumeindruckes, der eng mit der Nachhalldauer verbunden ist. Unter den Bedingungen realer Freifeidschallausbreitung nimmt die Schallenergie mit dem Quadrat der Entfernung ab. Das bedeutet (mit Ei = Initialenergie, I = Entfernung zwischen Schallquelle und Meßort):Every space requires a different reverberation structure, which manifests itself above all in the attenuation of the reverberation energy E R. In churches, the statistical reverberation sometimes reaches values up to 7 seconds, in good concert halls they are between 1, 2 and 3 seconds. A distinction is made for different spaces according to the subjective complex of the space or the impression of space, which is closely related to the reverberation time. Under the conditions of real free-field sound propagation, the sound energy decreases with the square of the distance. This means (with Ei = initial energy, I = distance between sound source and measuring location):
Beziehung.Relationship.
dem jeweiligen Ereignisraum anpassen zu können, werden den Deltamodulatoren D1-D5 Widerstände R1-R5 nachgeschaltet,wodurch die Verstärker der Deltamodulatoren bzw. deren Ausgangsgröße einstellbar sind. Dadurch werden die verschiedenenbe adapted to the respective event space, the delta modulators D1-D5 resistors R1-R5 are connected downstream, whereby the amplifiers of the delta modulators or their output variable can be adjusted. This will make the different
das Einschwingverhalten des Gehörs. Für Fragen der Hallsynthetisierung hingegen ist auch die Abklingzeit des Gehers vonthe transient response of the hearing. For questions of Hall synthesis, however, is also the cooldown of the ghost of
nachgebildeten Reflexionen diesen verstärken und unterstützen oder verwischen und stören, denn ein nachfolgender Schallreizwird vom Ohr erst dann getrennt wahrgenommen und als neue evtl. störende Information verarbeitet, wenn dervorangegangene Schallreiz hinreichend abgeklungen ist. Der Abklingvorgang des Schalles im Ohr ist frequenzunabhängig etwalinear.simulated reflections amplify and support or blur and disturb, because a subsequent sound stimulus is perceived separately by the ear and processed as new possibly disturbing information when the preceding sound stimulus has decayed sufficiently. The decay of the sound in the ear is frequency independent.
vermindert sich jeweils in 50ms um 9dB.decreases in each case by 9dB in 50ms.
Der zeitliche Mindestabstand, von dem an das Gehör überhaupt in der Lage ist, aufeinanderfolgende unterschiedliche Schalle getrennt wahrzunehmen, beträgt etwa 5 bis 10ms. Bei kürzerer zeitlicher Folge verschmelzen einzelne Schallreize zu einem Gesamteindruck. Aufeinanderfolgende gleichartige Schallereignisse, diez. B. durch Schallreflexionen in einem Raum entstehen können, worden erst bei größeren zeitlichen Abständen wahrgenommen. Das ist aber auch von d u Intensität der Schallreflexionen abhängig: Je größer der zeitliche Abstand der Reflexionen zum Primärschall ist, um so geringere Intensitäten genügen, um sie wahrzunehmen und evtl. als Störung zu empfinden.The minimum time interval at which the ear is able to perceive successive different sounds separately is about 5 to 10 ms. In a shorter time sequence, individual sound stimuli merge into an overall impression. Successive similar sound events, z. B. may occur due to sound reflections in a room, has been perceived only at larger time intervals. However, this is also dependent on the intensity of the sound reflections: the greater the time interval of the reflections to the primary sound, the lower the intensities are sufficient to perceive them and possibly to perceive them as a disturbance.
Den zeitlichen Abstand zwischen einem Primärschai! und der ersten am Ohr eintreffenden Reflexion, dessen Überschreitung ebenfalls störend empfunden wird, bezeichnet man als Verwischungsschwelle. Reflexionen, die mit einem zeitlichen Abstand, der kleiner ist als die Verwischungsschwelle, am Ohr eintreffen, verstärken den Schalleindruck, ohne ihn zu stören. Sie sind nützliche Reflexionen. Die Verwischungsschweife liogt bei etwa 50 ms. Vergrößert sich die Differenz zwischen Primärschall und Reflexion über die Verwischungsschwelle hinaus bis auf etwa 100ms, so tritt ein Echo auf. Das bedeutet, daß die Reflexion als getrenntes Schaliereignis wahrgenommen wird und damit für den Höreindruck störend ist.The time interval between a primary schai! and the first reflection arriving at the ear, the exceeding of which is also distracting, is called the blurring threshold. Reflections that arrive at the ear with a time interval that is smaller than the blurring threshold, amplify the sound impression without disturbing it. They are useful reflections. The Blur is at about 50 ms. If the difference between primary sound and reflection increases beyond the blurring threshold to about 100 ms, an echo occurs. This means that the reflection is perceived as a separate Schaliereignis and thus disturbing the hearing.
Unter Berücksichtigung der hier aufgeführten Parameter Ohrintegrationszoit und Intensität der Reflexionen können daher von Deltademodulator zu Deltademodulator größer werdende zeitliche Absiänds gewählt werden. Die Anzahl der Deltademodulatoren in einer Schaltungsanordnung kann zur Erreichung des Halleffektes relativ gering gehalten werden.Taking into account the parameters ear integration zoom and intensity of the reflections listed here, it is therefore possible to select increasing temporal extents from delta-modulator to delta-modulator. The number of delta modulators in a circuit arrangement can be kept relatively low in order to achieve the Hall effect.
Andererseits können von Deltademodulator zu Deltademodulator gleiche zeitliche Abstände gewählt werden und die Ausgangsgrößen der Deltademodulatoren lassen sich mit Hilfe von Widerständen so einstellen, daß sie der beschriebenen Ohrintegrationszeit innerhalb der Verwischungsschwelle entsprechen.On the other hand, the same time intervals can be selected from delta-modulator to delta-modulator and the output variables of the delta-modulators can be adjusted by means of resistors so that they correspond to the described ear integration time within the blurring threshold.
Die Kombination von unterschiedlicher Verzögerungszeit, Pegelbeeinflussung der Demodulationsprodukte sowie Modulation der Schiebegeschwin iigkeit durch die Schieberegisterkette und die Einstellbarkeit der gekannten Komponenten ermöglicht die Erzeugung von natürlich klingendem Hall mit geringem Aufwand.The combination of different delay time, level control of the demodulation products and modulation of Schiebegeschwin quality by the shift register chain and the adjustability of the known components allows the generation of natural-sounding reverb with little effort.
(Im Ausführungsbeispiel fünf Speicherschaltkreise und Demodulatoren.)(In the embodiment, five memory circuits and demodulators.)
Claims (2)
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DD31735588A DD273730A1 (en) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR HALL GENERATION |
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Publications (1)
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DD273730A1 true DD273730A1 (en) | 1989-11-22 |
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ID=5600509
Family Applications (1)
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1988
- 1988-06-30 DD DD31735588A patent/DD273730A1/en not_active IP Right Cessation
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