Совет в оцифровке гитарной примочки?

Question

[Александр]

Нужно качественно оцифровать гитарную примочку. Имеется сама педаль, схема0, схема1, схема2, Matlab.

В конце концов нужен метод на C++, занимающийся обработкой сигнала, но для начала хотелось бы понять с чего начать. Я так понимаю для хорошей аппроксимации и возможности крутить "крутилки" нужно аппроксимировать каждую конкретную деталь схемы. Как к этой задаче подступиться?

Нужно подать данные на вход каждой детали и снять выход? Если да, как это сделать? (снять выход самой примочки с помощью daw проблем не вызывает). Или достаточно эмулировать все детали (резисторы и тп) с помощью софта (какого?) и посмотреть что получится? И как эту модель использовать из С++ для преобразования звука?

Сразу скажу - я не спец в схемотехнике, цифровой обработке сигналов и аппроксимации данных. Поэтому рассматриваю возможность нанять за деньги специалиста. Но пока пробую сам разобраться.

Comments

[Юрий Михайлуц]

Что-то задача не совсем понятна. Если Вы собрались оцифровывать аналоговый сигнал, то зачем моделировать всю схему? Если же нет, то, всё же, не понятно чем не устроит написание простого цифрового фильтра, вместо того, что бы извращаться с моделированием работы электронной схемы?

Уточните пожалуйста.

[Александр]

Юрий Михайлуц, есть гитарная примочка. Хочу сделать vst плагин, полностью ее повторяющий.

[Юрий Михайлуц]

Всё ясно. В таком случае Вам не детали надо копировать, а в математике разобраться. Что представляет из себя схема этой примочки? Только те ссылки, что Вы дали не подойдут. Нужна принципиальная схема. Типа такой:
radioair.ru/images/baklan-shema_principialnaya_mod...

По ней я, возможно, смогу понять что по сути представляет собой Ваша примочка.

[Александр]

Юрий Михайлуц, вроде бы вот то что вы просите. Взял отсюда. Хотя не совсем понимаю почему не подходят первые две.

[Юрий Михайлуц]

Спасибо. Это то, что надо. IN и OUT, насколько я понял - это вход и выход аудио сигнала. V+ - напряжение питания. А вот что такое Vr и каково предназначение 6-и пиновой панельки в левом верхнем углу схемы мне не совсем понятно.
А так, вообще, я вижу здесь простенькие фильтры на транзисторах и конденсаторах в начале и в конце схемы, хотя они скорее всего играют роль защиты от помех. Так же на схеме есть два операционных усилителя и на обоих включена отрицательная обратная связь. При чём на первом через переменный резистор и конденсатор, а на втором только через резистор, хотя на его отрицательный вход через переменный резистор и конденсатор замкнуты на землю. По сути, эти операционники в схеме тоже работают фильтрами, но уже более мощными. А смысл этой схемы такой: На положительный вход операционного усилителя входит сигнал и усиливается, но тот же усиленный сигнал снимается с выхода усилителя и через конденсатор поступает на отрицательный вход усилителя, тем самым подавляя в основном сигнале определённые частоты. Но, за счёт того, что сигнал вычитается сам из себя каждая частота, прошедшая через конденсатор, подавляется тем сильнее, чем больше была её изначальная амплитуда. Т.е. формула получается примерно такая:

Aout(w) = K*(Ain(w) - F(Aout(w))/R), где w - частота. Aout(w) и Ain(w) - это выходная и входная амплитуды соответствующей частоты. F(Aout(w)) - функция фильтрации, в соответствии с параметрами установленных конденсаторов выбирающая определённую полосу частот и обнуляющая остальное. R - сопративление, стоящее на пути отрицательной обратной связи.

Так же между Aout и Ain может быть некоторая (небольшая) временная задержка.

[Юрий Михайлуц]

Похоже, что два усилителя тут стоит как раз для обеспечения полосовой фильтрации. Первый усилитель пропускает на обратную связь преимущественно высокие частоты, второй низкие. Получается приведённая мною формула применяется дважды, только в первом случае F(Aout(w)) будет оставлять неизменной амплитуду высоких частот, а низкие подавлять, а во втором наоборот.

[Юрий Михайлуц]

Если надо, то я могу более точно расписать эту математику.

[Юрий Михайлуц]

Хотя и этого может быть достаточно для того, что бы запрограммировать что-то напоминающее Вашу примочку.

[Александр]

Юрий Михайлуц, вот скорей всего более точная схема (именно от той педали). Хотелось бы конечно это как то подтвердить.

Вид снаружи и внутри.

Моя цель - сделать максимально точную модель, был бы очень признателен за расписанную математику. Степень благодарности можно обсудить в лс : ). У меня есть звуковая дорожка чистого звука и перегруженного этой педалькой, в принципе я смогу любую формулу быстренько реализовать на матлабе и проверить точность данной модели (сумма квадратов отклонений). Параметры я так понимаю это: Крутилка громкости (0-1); крутилка тона (0-1); переключатель Comp cut F/Comp cut M/Vintage (0,1,2); крутилка Overdrive(0-1); Переключатель Mosfet/Standart(0,1); крутилка Boost (0-1); так же две нижних кнопки: Вкл-Выкл(0,1); Boost (0,1).

[Юрий Михайлуц]

Боюсь, что сумма квадратов отклонений не очень хороший способ для такой проверки. Разве что сумма квадратов отклонений вейвлет спектров сигналов. Потому как даже очень точная и не отлочимая на слух копия Вашей примочки может запросто разойтись по фазе с оригиналом.

А сделать точную модель этой схемы не сложно, но затратно по времени. По сути Вам надо найти ВАХ (Вольт-амперная характеристика) всех приборов на схеме после объеденить по следующему принципу:
Функция, описывающая одну радио-деталь, будет аргументом для другой, если выход первой детали соединён со входом второй.

Я подумаю, что тут можно сделать, но, боюсь, что самым сложным моментом будет поиск ВАХ всех деталей схемы. При чём в некоторых случаях ВАХ будет ещё и от частоты зависеть. Копаться в справочниках в поисках этих характеристик у меня нет ни времени ни желания, а если их найти, то и Вы легко справитесь с задачей: тупо подставить их друг в друга.

[Александр]

Юрий Михайлуц, можно ли попробовать построить эту схему в симулинке и каким то образом достать оттуда математическую модель? По поводу ВАХ - если это все что надо попробую достать, спасибо. В принципе педалька у меня есть, может и измерить как то можно, вот только непонятно что делать с зависимостью от частоты.

Вообще первую версию хотелось бы сделать совсем простой, я так понимаю можно выкинуть из схемы Boost, Mosfet, Comp cut (M, F), то есть оставить только крутилки volume, tone, overdrive и переключатели в режимах vintage и standart.

PS. ВАХ диодов нашел.

[Юрий Михайлуц]

в Симулинке может и получиться. А по поводу зависимости от частоты, так у соответствующих деталей, таких как конденсаторы и ОУ, должны быть в справочниках графики и от частоты тоже. Если хотите попробовать, для начала, самую простую модель, то попробуйте ту формулу, которую я кидал выше. Насколько она отличается?

[Александр]

Юрий Михайлуц, я не совсем понимаю как применить вашу форулу, тк не знаю что делать когда сигнал на схеме раздваивается, потом опять сходится и так далее. Если бы была просто прямая с определенной последовательностью деталей, я бы осилил : )

Также я не совсем понимаю как выкинуть из схемы лишние (без которых можно пока обойтись - boost, mosfet, comp cut) детали.

[Юрий Михайлуц]

Александр, Смотрите, у Вас есть Выход - OUT. соответственно формула выглядит так: OUT = f(...). Далее если в одну точку приходит сигнал от двух источников, то формула выглядит так: OUT = f(g(...), h(...)). И так далее, пока не доберётесь до IN и констант, обозначающих различные ручки переменных резисторов и переключателей. А функции, типа f(...), g(...), h(...) - это как раз и есть характеристики деталей, говорящие о том, как напряжение и ток на выходе детали зависит от напряжения и тока на её входе. Для резистора это будет просто деление, поскольку резистор - это сопротивление. Транзистор будет умножать входной сигнал на коэффициент усиления. Конденсатор будет делать частотную фильтрацию. И так далее.