I. Wprowadzenie do EWI i znaczenie przetworników
Elektroniczny instrument dęty (EWI)to rewolucyjny instrument muzyczny, który łączy w sobie techniki gry tradycyjnych instrumentów dętych z zaawansowaną technologią cyfrową. Sercem tej technologii jest przetwornik, kluczowy element umożliwiający konwersję fizycznych działań gracza na sygnały elektryczne, które są następnie przetwarzane w celu wytworzenia dźwięku. Zrozumienie zasady działania przetwornika jest niezbędne do zrozumienia ogólnej funkcjonalności i możliwości dźwiękowych EWI.
II. Rodzaje przetworników w EWI
A. Ciśnienie – czułe przetworniki
Funkcja i projekt
Przetworniki wrażliwe na ciśnienie są zaprojektowane tak, aby wykrywać ciśnienie powietrza wywierane przez gracza podczas dmuchania w EWI. Przetworniki te są zwykle umiejscowione w pobliżu ustnika. Składają się z czułej membrany lub zestawu elementów wykrywających ciśnienie. Kiedy gracz wdmuchuje powietrze do instrumentu, ciśnienie powietrza powoduje odkształcenie membrany lub zmianę właściwości elektrycznych elementów czujnikowych ciśnienia. Na przykład w niektórych projektach stosuje się materiał piezoelektryczny. Efekt piezoelektryczny powoduje, że materiał generuje ładunek elektryczny w odpowiedzi na naprężenia mechaniczne (w tym przypadku ciśnienie powietrza).
Generowanie i transmisja sygnału
Zmiana właściwości elektrycznych czujnika ciśnienia pod wpływem ciśnienia powietrza jest następnie przekształcana na sygnał elektryczny. Sygnał ten jest proporcjonalny do siły ciśnienia powietrza. Silniejsze uderzenie spowoduje silniejszy sygnał elektryczny, a delikatniejsze uderzenie spowoduje zmniejszenie. Wygenerowany sygnał elektryczny jest następnie przesyłany do wewnętrznych obwodów EWI w celu dalszego przetwarzania. Transmisja odbywa się zwykle za pośrednictwem połączenia przewodowego, takiego jak mały kabel biegnący wewnątrz korpusu instrumentu do głównej płytki drukowanej.
B. Reed – przetworniki wibracji
Wykrywanie wibracji trzciny
W EWI przetworniki wibracyjne stroikowe odgrywają kluczową rolę w uchwyceniu niuansów gry gracza. Te przetworniki zaprojektowano tak, aby wyczuwały wibracje stroika, podobnie jak mikrofon zbiera fale dźwiękowe. Stroik – przetworniki wibracji są zwykle umieszczane w pobliżu stroika. Wykorzystują różnorodne mechanizmy wykrywania. Jedną z powszechnych metod jest użycie przetworników magnetycznych. W pobliżu stroika umieszcza się mały magnes, a cewkę z drutu ustawia się w taki sposób, że gdy stroik wibruje, zmienia pole magnetyczne wokół cewki.
Przetwarzanie wibracji na sygnały elektryczne
Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, zmieniające się pole magnetyczne przechodzące przez cewkę drutu indukuje siłę elektromotoryczną (EMF), która powoduje powstanie prądu elektrycznego. W przypadku stroika - przetwornik drgań, drgania stroika powodują zmianę pola magnetycznego, a to indukuje sygnał elektryczny w cewce. Częstotliwość i amplituda indukowanego sygnału elektrycznego odpowiadają częstotliwości i amplitudzie drgań stroika. Ten sygnał elektryczny, który zawiera informacje o wysokości i barwie dźwięku wytwarzanego przez stroik, jest następnie przesyłany do wewnętrznego modułu przetwarzającego instrumentu.
III. Przetwarzanie sygnału po odebraniu
A. Wzmocnienie i kondycjonowanie
Wzmocnienie
Po odebraniu sygnałów elektrycznych z przetworników pierwszym krokiem w łańcuchu przetwarzania sygnału jest wzmocnienie. Sygnały z przetworników są zwykle dość słabe, zwłaszcza sygnały z przetworników wrażliwych na nacisk. Wzmocnienie jest konieczne, aby doprowadzić sygnały do poziomu, który można dalej przetwarzać i manipulować. Stopień wzmocnienia wykorzystuje wzmacniacze operacyjne (wzmacniacze operacyjne) lub inne obwody wzmacniające. Obwody te zwiększają napięcie i prąd sygnałów, zachowując ich proporcjonalność do pierwotnego sygnału wejściowego. Na przykład, jeśli oryginalny sygnał z przetwornika czułego na nacisk miał zakres napięcia 0 - 10 mV (miliwolty), po wzmocnieniu może on mieścić się w zakresie 0 - 1 V (wolty), w zależności od ustawienie wzmocnienia wzmacniacza.
Kondycjonowanie sygnału
Kondycjonowanie sygnału jest również ważną częścią procesu. Obejmuje to filtrowanie niepożądanych szumów i zakłóceń. Wewnętrzne obwody EWI wykorzystują filtry dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe lub pasmowoprzepustowe. Filtr dolnoprzepustowy może zostać użyty do usunięcia szumu elektrycznego o wysokiej częstotliwości, który mógł zostać wychwycony podczas procesu generowania sygnału. Filtry pasmowo-przepustowe można wykorzystać do wybrania jedynie częstotliwości istotnych dla nut wytwarzanych przez instrument. Dodatkowo sygnał można dostosować do jego offsetu DC (prądu stałego). Offset DC jest średnią wartością sygnału i jeśli nie zostanie odpowiednio ustawiony, może mieć wpływ na dokładność kolejnych etapów przetwarzania sygnału.
B. Konwersja analogowo-cyfrowa (ADC)
Potrzeba ADC
Po wzmocnieniu i kondycjonowaniu sygnału kolejnym krokiem jest konwersja sygnału analogowego na cyfrowy. Sygnały elektryczne z przetworników mają początkowo charakter analogowy, co oznacza, że są ciągłe w czasie i amplitudzie. Jednakże w celu dalszego przetwarzania cyfrowego, takiego jak generowanie tonów, przetwarzanie efektów i kształtowanie dźwięku, sygnały te muszą zostać przekształcone do domeny cyfrowej. Cyfrowe przetwarzanie zapewnia bardziej precyzyjną kontrolę i szerszy zakres możliwości manipulacji.
Proces i rozdzielczość ADC
Proces konwersji sygnału analogowego na cyfrowy próbkuje sygnał analogowy z określoną częstotliwością (częstotliwością próbkowania) i przekształca każdą próbkę na wartość cyfrową. Częstotliwość próbkowania jest zwykle dość wysoka w EWI, aby dokładnie uchwycić szybko zmieniające się sygnały muzyczne. Na przykład typowa częstotliwość próbkowania może wynosić 44,1 kHz (kiloherców), co oznacza, że sygnał analogowy jest próbkowany 44 100 razy na sekundę. Ważna jest także uchwała ADC. Wyższa rozdzielczość bitowa (np. 16 - bit lub 24 - bit) pozwala na dokładniejsze odwzorowanie amplitudy sygnału analogowego. Przekonwertowane sygnały cyfrowe są następnie zapisywane w pamięci lub buforze przyrządu w celu dalszego przetwarzania.
IV. Integracja z generatorem dźwięku i efektami
A. Algorytmy generowania dźwięku
Mapowanie i synteza tonów
Sygnały cyfrowe z przetworników po konwersji wykorzystywane są w algorytmach generowania dźwięku. Jedną z głównych funkcji jest mapowanie tonów. W oparciu o charakterystykę sygnałów wejściowych (takich jak częstotliwość i amplituda) wewnętrzne oprogramowanie instrumentu odwzorowuje te sygnały na określone tony muzyczne. Na przykład określony zakres częstotliwości można przypisać do konkretnej nuty na skali tradycyjnego instrumentu dętego. Dodatkowo stosowane są techniki syntezy. EWI może wykorzystywać techniki takie jak synteza modulacji częstotliwości (FM) lub synteza falowa. W syntezie FM sygnały wejściowe mogą modulować częstotliwość jednego lub większej liczby oscylatorów, tworząc złożone i bogato brzmiące dźwięki. Synteza Wavetable wykorzystuje wstępnie zapisane kształty fal (wavetables) i modyfikuje je w oparciu o sygnały wejściowe w celu wygenerowania dźwięków.
Dynamiczna reakcja i artykulacja
Algorytmy generowania dźwięku uwzględniają także dynamiczną reakcję instrumentu. Amplituda i szybkość zmian sygnałów wejściowych z przetworników służą do określenia dynamiki dźwięku, takiej jak głośność i atak nuty. Symulowana jest także artykulacja, taka jak gra staccato lub legato. W przypadku nut staccato szybkie zmiany sygnałów wejściowych mogą wywołać krótkotrwały dźwięk z ostrym atakiem. W przypadku gry legato płynne przejścia sygnałów skutkują płynnym połączeniem nut, naśladując sposób gry na tradycyjnym instrumencie dętym.
B. Przetwarzanie efektów
Typowe efekty i ich zastosowanie
Sygnały przetwornika EWI po wygenerowaniu dźwięku można dalej przetwarzać z różnymi efektami. Jednym z najczęstszych efektów jest pogłos. Pogłos tworzy iluzję dźwięku odtwarzanego w określonej przestrzeni akustycznej, takiej jak sala koncertowa lub mały pokój. Cyfrowe algorytmy pogłosu w EWI wykorzystują sygnały wejściowe do generowania serii opóźnionych i osłabionych ech, które są następnie mieszane z oryginalnym dźwiękiem. Kolejnym skutkiem jest opóźnienie. Opóźnienie powtarza sygnał wejściowy po pewnym czasie, tworząc efekt podobny do echa. Stosowany jest również chorus, który zagęszcza dźwięk poprzez dodanie lekko przestrojonych i opóźnionych kopii oryginalnego sygnału.
Kontrola i dostosowywanie w czasie rzeczywistym
Gracz może zazwyczaj kontrolować te efekty w czasie rzeczywistym za pośrednictwem interfejsu sterowania EWI. Na przykład gracz może regulować wielkość pogłosu, czas opóźnienia lub głębokość refrenu za pomocą przycisków, pokręteł lub dotykowych elementów sterujących na instrumencie. Pozwala to na wysoki stopień personalizacji i twórczej ekspresji podczas występu. Możliwość manipulowania efektami w czasie rzeczywistym w oparciu o sygnały wejściowe z przetworników daje graczowi możliwość kształtowania ogólnego brzmienia EWI zgodnie z jego muzyczną wizją.
V. Kalibracja i optymalizacja wydajności przetwornika
A. Kalibracja wstępna
Kalibracja fabryczna
Po wyprodukowaniu EWI przetworniki przechodzą fabryczny proces kalibracji. Gwarantuje to, że przetworniki są ustawione tak, aby optymalnie współpracowały z ogólną konstrukcją instrumentu i zamierzoną charakterystyką dźwięku. Kalibracja fabryczna obejmuje dostosowanie czułości przetworników, wzmocnienia obwodów wzmacniających i odwzorowanie sygnałów wejściowych na odpowiednie tony muzyczne. Na przykład przetworniki wrażliwe na nacisk są kalibrowane w celu zapewnienia, że określony zakres ciśnień powietrza odpowiada pożądanej dynamice muzycznej, od pianissimo do fortissimo.
Użytkownik - Rozpoczęto kalibrację
Niektóre modele EWI umożliwiają także użytkownikowi wykonanie kalibracji. Jest to przydatne w sytuacjach, gdy wydajność instrumentu wymaga dostosowania ze względu na zmiany w stylu gry, warunkach środowiskowych lub osobistych preferencjach. Kalibracja inicjowana przez użytkownika może obejmować dostosowanie czułości przetworników, aby lepiej odpowiadała kontroli oddechu gracza. Na przykład gracz, który ma silniejszą technikę dmuchania, może chcieć zmniejszyć czułość przetwornika, aby uniknąć przeciążenia obwodów przetwarzających sygnał.
B. Optymalizacja dla różnych stylów i gatunków gry
Style jazzowe i klasyczne
W przypadku odtwarzania jazzu na EWI może zaistnieć potrzeba optymalizacji wydajności przetwornika, aby uchwycić niuanse improwizacji i ciepłe, łagodne tony charakterystyczne dla jazzu. Przetworniki wibracyjne stroika można regulować, aby lepiej uchwycić subtelności wibracji stroika, które są kluczowe dla uzyskania wyrazistych i często bogatych w vibrato dźwięków jazzu. W muzyce klasycznej niezbędna jest precyzja w produkcji brzmień i kontrola dynamiki. Przetworniki wrażliwe na nacisk można skalibrować, aby zapewnić bardziej liniową reakcję na ciśnienie powietrza, umożliwiając dokładną kontrolę dynamiki od najcichszego pianissimo do najgłośniejszego fortissimo.
Style elektroniczne i współczesne
W stylach muzyki elektronicznej i współczesnej nacisk można położyć na tworzenie unikalnych i eksperymentalnych dźwięków. Przetworniki można zoptymalizować do współpracy z wbudowanymi w instrument możliwościami generowania dźwięku i przetwarzania efektów. Na przykład sygnały przetwornika można dostosować w celu wyzwalania określonych tonów syntetycznych lub efektywniejszej interakcji z efektami opóźnienia i pogłosu. Pozwala to graczowi tworzyć dźwięki od nieziemskich i ambientowych po wysokoenergetyczne i perkusyjne, w zależności od wymagań gatunku muzycznego.
Elektroniczny instrument dęty SUNRISE MELODY M1
. Powróć do pasji i marzeń młodości
. Elektryczny instrument dęty do klarnetu M1 -- Dobra wiadomość dla początkujących
. Bogate i różnorodne barwy
. Zaawansowane funkcje i łatwa obsługa
. Doskonała obsługa posprzedażna
