Das Dokument beschreibt ein Projekt zur Entwicklung eines hybriden Audio-Synthesizers auf Basis eines kostengünstigen Mikrocontrollers, der die direkte digitale Synthese sowie digitale Audioeffekte implementiert. Ziel ist es, ein Produkt zu schaffen, das mit kommerziellen Geräten vergleichbar ist, wobei Schwerpunkt auf praktischer Erfahrung in den Bereichen digitale und analoge Audioentwicklung gelegt wird. Trotz anfanglicher Herausforderungen in der Hardware und kleinere elektronische Probleme wurde ein großer Lerneffekt erzielt.

1. AlgorythmProjektarbeit – SS08 Kai Aras

2. Übersicht1. Projektbeschreibung2. Motivation3. Ziele4. Technologien5. Module6. Probleme7. Fazit

3. 1. ProjektbeschreibungBau eines hybriden Audio Synthesizers auf Basis eines „low-cost“ MikrocontrollersImplementierung der Direkt Digitalen SyntheseImplementierung digitaler Audio EffekteBau eines aktiven analog FiltersImplementierung algorithmischer Kompositionshilfen

4. 2. MotivationErfahrung sammeln in den Bereichen: Digital Audio Analog Audio Hardwarenahe Softwareentwicklung Elektronik

5. 3. ZieleEndprodukt soll vom Funktionsumfang mit kommerziellen Geräten mithalten könnenEigene Ideen sollen mittels Hardware realisiert werdenAnfassen macht mehr Spaß als „rumklicken“

6. 4. TechnologienHardware: Atmel AVR 8Bit RISC – AtMega8implementiert Klangerzeugung durch Direkt Digitale Synthese8kb Flashspeicher / 1kb SRAM / 16Mhz 3x Timer / 3x PWM Ausgang / 6x ADCAtmel AVR 8Bit RISC – AtMega32implementiert Sequencer32kb Flashspeicher / 2kb SRAM / 16Mhz3x Timer / 4x PWM Ausgang / 8x ADC

7. 4. TechnologienEntwicklung Mikrocontroller:Sprache: CIDE: AVR Studio 4.1.3Compiler: avr-gccEntwicklung PC:Sprache: JavaIDE: Netbeans 6.0

8. 4. TechnologienBerechnungen: Excel Platinen Layout:Abacom LochmasterFrontplatten Layout:Abacom Frontdesigner

9. 5. Module5.1 Klangerzeugung 5.2 Klangformung5.3 Sequencing5.4 Signalweg

10. 5.1 Klangerzeugung2 OszillatorenDiv. Wellformen via LookUp TableDAC via PWMVoltageControlled via 10 bit ADC1 LFOSchwingt im nichthörbaren BereichModulationsquelle

11. 5.1 Klangerzeugung Direkt Digitale Synthese

12. 5.1 Klangerzeugung Direkt Digitale SyntheseSample Freq.BinaryTuningword

13. 5.2 KlangformungVCF (voltagecontrolled filter): Gebaut nach original paper von Nyle Steiner (Electronic Design, 1974)Parallele Eingänge für: Tiefpass, Hochpass, Bandpass

14. 5.2 KlangformungADSR EG (attackdecaysustainrelease) Gebaut nach Design von Rene Schmitz Uni Bonn

15. 5.2 KlangformungVCA ( voltagecontrolledamplifier )Gebaut nach Design aus Synth DIY Modular Project von Yves Usson

16. 5.3 SequencingInteraktion via 8x8 LED MatrixDiv. Algorithmen lösen „Gates“ ausNoten können aus div. Quellen geholt werdenAutomatische Berechnung von Skalen, Akkorden und KadenzenCV Ausgang via PWM

17. 5.4 Signalweg(e)atMega32atMega8

18. 5.4 Signalweg(e)PatchbaySämtliche Signale können hier nach belieben „gepatcht“ werden

19. 6. ProblemeSoftwareentwicklung lief durchgehend ohne größere ProblemeVerwendete Hardware stieß an ihre GrenzenAnfangs häufig kleine elektronische Probleme

20. 7. FazitRiesen Lerneffekt in vielen BereichenViel Arbeit, aber hat sich gelohnt !