Синхронизация осциллятора

Синхронизация осцилляторов — это функция некоторых синтезаторов с двумя или более VCO , DCO или «виртуальными» осцилляторами. Когда один осциллятор заканчивает цикл, он сбрасывает период другого осциллятора, заставляя последний иметь ту же базовую частоту . Это может производить гармонически богатый звук, тембр которого может быть изменен путем изменения частоты синхронизированного осциллятора. Синхронизированный осциллятор, который сбрасывает другой осциллятор(ы), называется ведущим; осцилляторы, которые он сбрасывает, называются ведомыми. Существуют две общие формы синхронизации осцилляторов, которые появляются в синтезаторах: жесткая синхронизация и мягкая синхронизация. По словам журналиста Sound on Sound Гордона Рида, синхронизация осцилляторов — «одна из наименее понятных возможностей любого синтезатора». ^[1]

Высота ведущего генератора генерируется вводом пользователя (обычно клавиатурой синтезатора ) и является произвольной. Высота ведомого генератора может быть настроена на эту частоту (или отстроена от нее) или может оставаться постоянной. Каждый раз, когда цикл ведущего генератора повторяется, ведомый перезапускается независимо от его положения. Если ведомый настроен на более низкую частоту, чем ведущий, он будет вынужден повторить до того, как завершит весь цикл, а если он настроен на более высокую частоту, он будет вынужден повторить половину второго или третьего цикла. Этот метод гарантирует, что генераторы технически играют на одной частоте, но нерегулярный цикл ведомого генератора часто вызывает сложные тембры и впечатление гармонии . Если настройка ведомого генератора меняется, можно различить гармоническую последовательность . ^[2]

Этот эффект может быть достигнут путем измерения пересечений нулевой оси ведущим генератором и повторного запуска ведомого генератора после каждого второго пересечения.

Такая форма синхронизации генератора более распространена, чем мягкая синхронизация, но склонна к возникновению наложения спектров в простых цифровых реализациях.

Существует несколько других видов синхронизации, которые также можно назвать мягкой синхронизацией. В настройке жесткой синхронизации ведомый генератор вынужден сбрасываться на определенный уровень и фазу (например, ноль) с каждым циклом лидера независимо от положения или направления формы волны ведомого , что часто создает асимметричные формы.

В некоторых случаях ^{[3] [4]} мягкая синхронизация относится к процессу, предназначенному для подталкивания и блокировки ведомого генератора на той же частоте или на целочисленном или дробном кратном частоте ведущего генератора, когда они оба имеют схожие фазы, аналогично фазовой автоподстройке частоты .

Эта форма синхронизации осцилляторов встречается реже. Эта форма очень похожа на Hard Sync, с одним небольшим отличием. В Reversing Soft Sync вместо сброса в ноль волна инвертируется, то есть ее направление меняется на противоположное. Reversing Soft Sync больше ассоциируется с аналоговыми треугольными сердечниками, чем с аналоговыми пилообразными сердечниками.

Несколько видов Soft Sync используют пороговые значения сравнения:

• Жесткая синхронизация отключается, когда частота или амплитуда следящего устройства превышает заданный пользователем порог.
• Жесткая синхронизация отключается, когда частота ведомого устройства слишком сильно превышает или слишком сильно отстает от частоты ведущего устройства.
• Жесткая синхронизация, которая отключается, когда частота ведомого ниже частоты ведущего.

Soft Sync может точно относиться к любому из них, в зависимости от рассматриваемого синтезатора или производителя.

Фаза последователя продвигается на некоторое количество вперед, когда уровень ведущего осциллятора пересекает некоторый порог. При использовании для аудиосинтеза это может дать слышимый эффект, похожий на Soft Sync.

Когда ведущий осциллятор пересекает некоторый порог, нормальный сброс ведомого отключается: он застрянет на своем конечном уровне, положительном или отрицательном. Когда лидер пересекает обратно некоторый порог, ведомый сбрасывается.

В этом методе текущая волна завершается, но новая волна генерируется на синхроимпульсе. Хвост старой волны и новая волна выводятся суммированными, если они перекрываются.

Наивные подходы к синхронизации в цифровых генераторах приведут к наложению спектров . Чтобы предотвратить это, необходимо использовать методы с ограниченной полосой частот , такие как аддитивный синтез , BLIT (Band-Limited Impulse Train) ^[5] или BLEP (Band-Limited Step), чтобы избежать наложения спектров. ^[6]

В цифровом генераторе наилучшей практикой является то, что последовательный генератор не будет сбрасываться на идентичную фазу каждый цикл, а на фазу, опережающую на эквивалентное время фазу лидера при сбросе. Это предотвращает дрожание частоты последователя и обеспечивает более точную синхронизацию. ^{[ необходима цитата ]}

Для цифровых осцилляторов обратная синхронизация может реже приводить к возникновению наложения спектров . ^{[ необходима ссылка ]} Этот эффект можно реализовать простым способом, измеряя пересечения нулевой оси ведущим осциллятором и обращая наклон ведомого осциллятора после каждого второго пересечения.

При цифровой реализации следует отметить, что ни один из методов пороговой или слабой синхронизации на самом деле не синтезирует форму волны иным способом, чем жесткая синхронизация (скорее, они выборочно деактивируют ее).

Синхронизация с перекрытием — это в первую очередь цифровая технология с простой реализацией, например, используемая в FOF; ^[7] аналоговая реализация может представлять собой сильно затухающий синусоидальный генератор, возбуждаемый импульсом сброса.

Разнообразные архитектуры синтеза основаны на синхронизации, часто используемой в сочетании с амплитудной , частотной или фазовой модуляцией . Такие архитектуры включают VOSIM и синтез физического моделирования .