HES Praktikum, Aufgabe 7
Klangfarben
Aufgabenstellung
Der Synthesizer soll fuer jede der 16 Stimmen getrennt eine
eigene Klangfarbe liefern koennen (er soll "16-fach multitimbral"
werden).
Prinzip
Die Klangfarbe eines Tones (d.h. sein Obertonspektrum) kann auf
viele Arten geformt werden. Wir wollen verschiedene Kurvenformen
erzeugen, die einen unterschiedlichen Obertongehalt haben. Der
urspruenglich vorliegende Saegezahn ist obertonreich und klingt
deshalb "scharf". Andere, daraus leicht erzeugbare Schwingungen
wie z.B. Dreieck oder Rechteck haben einen geringeren Anteil an
Obertoenen und klingen deshalb "dunkler". Die Rechteckschwingung
laesst sich darueber hinaus durch Einstellen des Tastverhaeltnisses
(das ist die Zeit, waehrend der die Ausgangsspannung hoch ist, ins
Verhaeltnis gesetzt zur Periodendauer) im Klang veraendern, was
eine zusaetzliche Moeglichkeit zur Erzeugung interessanter Toene
ist.
Anforderungen
1. Der Synthesizer erlaubt es, pro Stimme eine der drei
Schwingungsformen "Saegezahn", "Dreieck" oder "Rechteck"
auszuwaehlen. Das Tastverhaeltnis beim Rechteck ist einstellbar.
2. Zur Auswahl der Schwingungsform bei der Stimme v (v = 0..15)
dienen die Bits 1 und 0 des Registers (v*16 + 2) mit folgender
Zuordnung:
00 Saegezahn
01 Dreieck
10 Rechteck
11 undefiniert
3. Wenn als Schwingungsform "Rechteck" ausgewaehlt wurde, bestimmen
die Bits 15 bis 8 des genannten Registers das Tastverhaeltnis, in
Einheiten von 1/512 der Periodendauer.
Hinweise
1. Die Erzeugung eines vorzeichenbehafteten Saegezahns aus einem
vorzeichenlosen ist bereits bekannt.
2. Die Dreieckschwingung laesst sich aus dem vorzeichenlosen
Saegezahn berechnen, indem das hoechste Bit die Komplementierung
der restlichen Bits steuert. Was unternehmen Sie gegen die
verkleinerte Amplitude?
3. Aus dem vorzeichenlosen Saegezahn kann durch Vergleich mit
dem einstellbaren Tastverhaeltnis ein Rechteck mit genau diesem
Tastverhaeltnis gewonnen werden.
4. Warum wird das Tastverhaeltnis mit 8 Bit Breite "in Einheiten
von 1/512 der Periodendauer" angegeben?
ACHTUNG, WICHTIG!
Sie MUESSEN sich IMMER erst ENTLADEN, bevor Sie irgendein
Teil des FPGA-Bords beruehren! Am besten ist es, wenn Sie mit
Ihren Fingern (alle, nacheinander!) das Gehaeuse des PS/2-Steckers
anfassen und sich danach nicht mehr von der Stelle ruehren.
Nichtbeachtung kann zur Zerstoerung der Bauteile durch statische
Aufladung fuehren!