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[原创]小论法国追梦(Dream)公司入门和低端硬音源解决方案

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发表于 2016-6-2 23:28:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-6 00:49 编辑

前言:

      大家好,我是cndzq“设备维修与研发”版的版主“华北kingsky”。我写这个帖子目的,是想向工程师同行们介绍一点点关于追梦音源的情况。因为如果有同行想研发一些带有MIDI音源的设备,可选的方案基本上只有追梦,并无其他选项。所以我就把我所接触过的追梦音源方案,拿出来和大家讨论分享一下,为同行们选型提供一些参考意见。

      至2016年6月6日,此帖全部编辑完毕,接下来进入勘误修改阶段。因本人才疏学浅,并且市场方面接触甚少,故此长贴内容可能存在错误或不当之处。诸位读者请酌情参考此帖内容,并在发现错误或不当之处时,烦请告知本人修正。内容的修改将以勘误表形式贴于五楼,而不再修改长贴正文。也请读者朋友们经常光顾此帖,留意勘误表所示内容更正~

      本文首发于“中国电子琴在线论坛(www.cndzq.com/bbs)”,转载与引用请注明出处!关于此帖中所出现的图片、照片、文档、音频等附件,如有侵权,请与中国电子琴在线论坛联系处理相关事项。

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 楼主| 发表于 2016-6-2 23:29:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-2 23:34 编辑

第一章:漫谈追梦

      硬音源设备在三四十年前MIDI技术刚刚起步之时,曾有过一段新品辈出、百花齐放的时代。那时各大音频厂商设计生产出各种型号的硬音源设备,有些是综合硬音源,包含了各种常用音色;有些则是专用的鼓、钢琴、弦乐音源,或是服务于时兴的电子音乐的各种合成音色音源。经过几十年的淘洗,曾经的厂商有的倒闭,有的转型,一些厂商也凭借多年的辛勤耕耘与不停创新,顺利成活并且把牢硬音源市场的一席之地。即使在21世纪,软音源的蓬勃发展虽然在音频工作室等固定场地中替换了硬音源,但硬音源依然应用于一些特定场合,如编曲机、合成器等可移动的专业音频设备,或如卡拉OK系统、智能玩具等娱乐设备。

      最近几年智能硬件领域正在如火如荼地发展着,MIDI技术因其带宽占用小、易控制声音等特点,在低功耗低性能的智能硬件平台上也可能会具有一定的应用潜力,使智能硬件具有一定的产生乐音和音乐的能力。既然使用MIDI技术,就一定离不了硬音源方案。

      目前世界范围内的专业以及准专业MIDI硬音源方案,基本只有如日本雅马哈(Yamaha)、日本罗兰(Roland)、日本Korg、韩国科兹威尔(Kurzweil)、美国Ketron、法国追梦(Dream)、中国得理电子(MEDELI)等公司在研发。除此之外,还有大大小小一众厂商在做玩具硬音源方案或手机和弦铃声音源方案,这类音源不在制作专业或准专业音频设备所需的考虑范围内。只可惜,除法国Dream方案之外,其他厂商的专业硬音源方案概不外售。

      法国Dream(后文均简称“追梦”)公司也具有三十年设计音源系统的技术积累。在早年,个人电脑(PC)由于性能有限而无法根据MIDI信息而实时合成音频,其所使用的声卡广泛采用硬音源方案来进行MIDI至音频的合成工作,即所谓“MIDI子卡”。当时的追梦音源与日系三大厂一样,在MIDI子卡等硬音源市场中分得一分羹。随着个人电脑性能提升,以及所谓软声卡的发展,MIDI子卡甚至其宿主独立声卡的市场渐渐萎缩。

      在约20年前,VCD在国内渐渐走入百姓家。当时VCD厂商想到一个卖点:在VCD机中内嵌一套硬音源方案,并将几万首MIDI乐曲放置于一张专用光盘之上,研发出所谓“万首卡拉OK影碟机”。在九十年代中后期着实火了一阵子,也造就了家庭K歌和小型歌厅。与二十年后的今天一样,当年众VCD厂商也只能从追梦手里得到硬音源方案。现在影碟机市场已萎缩,被更加性能强大且价格便宜的个人电脑和平板电脑所赶超,卡拉OK机更是早已淹没在历史中,歌厅也变成了专业的VOD点播系统。

      追梦音源一直在伴随着MIDI设备的发展而发展着。直至今天,追梦音源方案已覆盖高、中、低端产品线。其高端方案品质优良,功能强大;中低端方案也可以在相对低廉的方案成本上,获得不错的声音效果。

      笔者想指出的是,音源最终能出来的声音效果,是受多方面因素综合影响的,其中既有方案上天生的问题,也有工程师后天优化的优劣。作为一个Turn-Key方案,追梦音源的原厂效果当然不会特别好,就像MTK平台的山寨手机都有着千篇一律的操作系统似的。近年来,国内正在风风火火地上演着数码钢琴热,每次乐展都会有一大批国内数码钢琴厂家热火朝天地展示着自家的数码钢琴。笔者也亲自试弹过其中的一些型号,听声音质感就能听得出,音源方案一定是追梦音源,原汁原味。其实追梦音源还有很大的潜力可以挖,甚至音色库和波形采样都可以自己定制,只是不会有人这么做罢了。为什么?Turn-Key方案就是给厂商提供便利的。如果什么东西都需要自己进行二次开发和优化,那还何必用什么追梦音源呢,买两片Analog Device或者Texas Instruments的DSP芯片,从网上找到一些免费的音色库,自己写合成算法好了。但那样就会导致物料和人工成本的急剧增加,产品成本无法妥善控制。

      上面这段话,笔者想表达的意思是:无论高中低端,追梦音源方案还是有一定的,甚至很大的潜力可以挖。请不要因为国内琴厂出产的低端电子琴和数码钢琴效果不佳,就认为追梦音源已无药可救。导致中国制造“低价低质图意省事”而名声败坏的原因,是贪便宜心理和对待产品的态度。如若厂家追求精品,研发态度正,工程人员肯苦心钻研,客户也能接受高价高质的产品的话,追梦音源的效果会有一个不错的提升。据笔者道听途说(没错,笔者并没有很多直接证据,需要慢慢找寻),国内已经有一些公司,研究院,甚至个人,开始使用追梦音源进行二次开发。

      给第一章做一个结束语:可能更多厂商选择追梦音源是因为无可选择的无奈之举,但笔者相信追梦音源还是有潜力可挖。笔者因为没有机会接触高端方案,所以下面笔者介绍两款追梦的中低端音源方案:SAM2195和SAM2635。

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 楼主| 发表于 2016-6-2 23:29:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-5 00:20 编辑

第二章:SAM2195及其升级型号SAM2695单芯片硬音源解决方案分析

2.1 SAM2195初探

      笔者曾与坛友“梁工”闲聊时,得知一款使用SAM2195制作的硬音源。这是国外一帮爱好者(大概是日本技术宅)们的作品,型号为ms-d200。这群爱好者的官方网站已关闭(www.altmustech.com/),官方Twitter也只更新到了2014年。图2-1便是MS-D200的图片。

2-1.jpg
图2-1:altmustech ms-d200音源板,使用SAM2195方案(图片来自于altmustech官方Twitter)

      很难能可贵的是,altmustech也提供了一个使用ms-d200播放MIDI的示范曲,让客户能够有机会听到SAM2195的声音效果。附件2-1便是由ms-d200,也就是SAM2195播放出来的声音实录。

      附件2-1:ms-d200(SAM2195)声音实录,迈克尔•杰克逊《战栗》(Michael Jackson,Thriller)。音频文件来自于altmustech官方网站(现已关闭)。


      附件2-2为来自于altmustech官方网站的ms-d200整机电路原理图。
ms_d200_datasheet.pdf (98.88 KB, 下载次数: 360)
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 楼主| 发表于 2016-6-2 23:29:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-5 00:13 编辑

第三章:SAM2635硬音源方案分析及声音效果

3.1 SAM2635初探


      笔者最近接到一个有关MIDI设备的项目,项目组的同志便入手了一块由广州迪美音响出品的MIDIPLUS牌miniengine型硬音源,便于调试MIDI设备。笔者所拿到的这个版本的硬音源,使用的是追梦公司的入门级音源方案SAM2635。

3-1.jpg
图3-1:miniengine所使用的SAM2635音源片,以及STM32F105R8T6辅助MCU
图片为笔者手里的miniengine拆机照。笔者仅以此图作为本贴举例之用,并无他意。若有侵权,烦请告知本人处理。

3-2.jpg
图3-2:miniengine所使用的音色库闪存,MX29LV640EBTI-70G,容量为8M字节
图片为笔者手里的miniengine拆机照。笔者仅以此图作为本贴举例之用,并无他意。若有侵权,烦请告知本人处理。

      为了便于后续行文方便,这里笔者也上传SAM2635音源片的相关文档:

      附件3-1为SAM2635音源片的芯片手册。此文档来自追梦官网,主要描述了SAM2635芯片的主要架构,典型应用场景,引脚定义,机械尺寸,电气和时序参数等芯片特征;
      附件3-1: SAM2635.pdf (243.87 KB, 下载次数: 422)
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 楼主| 发表于 2016-6-2 23:30:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-5 00:32 编辑

第四章:追梦音源还有什么高级货?

      笔者在此当一回搬运工,将追梦官网截止到2016年6月的在售产品方案,编译至此。

      追梦音源分为三个产品系列。最高性能多功能的产品系列为SAM5000系列。追梦官网对SAM5000系列的介绍如下:

            • 芯片内建有增强型的16位CPU核(P16XT)和一组可配置的24位DSP核阵列。
            • 芯片增加了一系列复杂的机制(如采样缓存机制、多通道音频DMA等),可以完成高性能高品质的声音合成、处理和效果器实现。
            • 芯片可支持多种类型的存储器(如SLC NAND闪存,并行或Quad-SPI串行NOR闪存,SRAM或SDR/DDR SDRAM)。
            • 芯片内含1Kbits可一次性编程的熔丝位,以长久保存配置参数、序列号或加密密钥等。
            • 芯片具有全面的接口支持,包括USB 2.0高速接口,10/100Mbps以太网MAC接口,S/PDIF数字接口等。
            • 完整的官方固件开发工具、音色包及采样开发工具、驱动库、软件包等的支持。

      根据官网资料,笔者大胆推测SAM5000系列型号的命名规则:SAM5xyy,x=5/7/8/9,yy=04/08/16。x代表了芯片功能上的区别(如支持的存储器类型和大小,支持的外设和接口等),yy代表了内含DSP核的数量,这将影响最大复音数。所以在SAM5000系列方案中,复音数分成81复音、189复音、256复音三种,分别对应SAM5x04,SAM5x08和SAM5x16。而且SAM5000系列的效果器运算并不占用复音数,所以这三种复音数支持都是实际可达到的复音数。

      在SAM5000系列芯片中,当属SAM5916B方案性能和功能最为强悍。SAM5916芯片架构为1 CPU + 16 DSP,使用效果器时亦可实现最大256复音数,外扩存储器支持闪存与SDRAM,端口涵盖USB2.0主从设备,以太网,SPDIF,MIDI,外部控制器并行接口,SPI,ADC等,音频输入输出通路也达到了16输入、16输出。同时这款芯片还可以直接外接12864单色液晶屏,面板按键与指示灯扫描,甚至FATAR 88键键盘!

      之后是SAM3000系列。SAM3000也属于高档方案,但即将被SAM5000系列所取代。追梦官网不再推荐使用这一系列的方案设计新产品。

      最后就是这篇帖子所介绍的SAM2000系列,也就是低档及入门方案了。这一系列的芯片架构基本就是1 CPU + 1 DSP,提供最大64复音数,而效果器的使用会适当减少复音数。而除开第二章所介绍的SAM2695这个全整合SoC之外,其他芯片之间的区别,只有外部接口和额外功能的不同(比如是否有液晶接口、是否具有内置模数转换器等)。

      追梦公司针对自己的音源方案,不只提供了如GM或GS等的MIDI标准支持,而且也针对如数码钢琴、电鼓等特定乐器,提供了定制方案,包括专门添加的乐器采样等。客户也可以将追梦方案,快速地应用于一些特定的数码乐器中。这可能也是导致大量低端数码钢琴和电鼓泛滥的原因之一吧(笑)。

      关于SAM5000系列,笔者了解到国内已经有一些公司或个人(走公司名义)采购到了这一套方案,并正在进行固件甚至音色库的定制开发。笔者想对这些伟大的公司和工程师同行们道一声“加油”。希望追梦音源能在诸位的手里焕发奇异之光,一扫追梦音源低端、鸡肋的地位,在硬音源和实体电子乐器领域把得住一席之地。

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 楼主| 发表于 2016-6-2 23:30:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 华北kingsky 于 2016-6-6 00:34 编辑

后记

      现在是2016年6月5日,22:48分。笔者刚刚使用手里的miniengine,实践出了一个Part对应多个MIDI通道的功能,将一个大钢琴、电钢琴、弦乐的三个通道的三种音色,叠加到一个Part中,这样子实现了三重音色同时发声。

      其实大多数音乐家和软、硬音源的使用者并不需要这么详细地掌握一个音源的功能。充分挖掘音源潜力,榨干音源的最后一滴油水这种事,本应是产品设计工程师或者音色工程师该做的事。音乐家应该是富有创造力和想象力的,他需要设想一个可以表达创作想法的声音的样子,然后由工程师实现它。而工程师应该是对工程细节了如指掌的人,他应非常清楚使用一种技术可以达到什么样的功能和效果,并且使用技术手段实现它。所以无论是音乐家还是工程师,如若不懂对方领域,其实并无大碍——当然,如果可以在精通个人专业的前提下,也对对方的领域有所了解,那就是更好了。并不是说自己能在对方领域有多高的建树,而是在交流与合作时会更加方便。毕竟现在这个时代,已经很难有人可以同时精通多种行业知识了,团队合作比单打独斗更加重要。

      音源技术并不像曾经的个人电脑行业,或者像现在的手机行业那样,是一门“天下武功唯快不破”的高速发展的技术。音源市场也并不是一个需要竞争到你死我活的市场。音乐本身就具有极强的主观性,并没有唯一的评价声音好坏的标准。一个音频设备和电子乐器厂家所要做的,就是尽可能地凸显产品的个性,以个性的产品来满足用户的个性需求。

      在个性化开发的这个角度上,如雅马哈等的国际大厂可以做到很完美——既然在产品中使用自家的音源方案,那么为了让产品卖得更好,而做出漂亮的二次开发,这是比较容易的事情。大厂也确实这么做的。尤其在最近的产品中,大厂的研发部门终于转变了观念——音乐家不是工程师。所以新型电子乐器正在弱化或隐藏一些编辑功能,而大量增加预置资源。

      但对于使用追梦这种第三方Turn-Key方案的国内数码乐器厂商,二次开发做得就没那么容易,而且也没那么好了。首先,方案不是自主方案,开放程度不高,很多功能和效果当然没办法方便地实现;其次,笔者作为同样从业于电子技术行业的工程师,深深理解厂商们的苦衷——制造业大环境不好,电子乐器又不是个热门行业或民生行业,也不是很容易拿补贴的行业,全靠自己闯,能半死不活地撑下去,这就已经很不错了,根本没精力去进一步尝试。

      虽然有着种种困难,但做出国产精品的希望还是有的。我们很高兴能看到有国内厂商和个人,在以各种方式向音源技术发起冲锋。这就像一个小火苗,只要没有熄灭,总有燎原的希望。因为人们对精神世界,对艺术,对音乐,总是有需求的。随着国人生活水平的逐步提高,这种需求正渐渐复苏,这一块的市场也在增长。电子乐器在培养音乐艺术基础方面有着独特的一面,这种独特甚至是任何一种传统乐器都无法超越的。而音源技术作为电子乐器的核心技术,其应用也会慢慢就势而发展。

      全文完。

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发表于 2016-6-3 04:23:34 | 显示全部楼层
支持。我拆过吟飞RS400双排键,用的就追梦方案。
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 楼主| 发表于 2016-6-3 08:02:19 | 显示全部楼层
jamesl181 发表于 2016-6-3 04:23
支持。我拆过吟飞RS400双排键,用的就追梦方案。

      支持j版~!那看来传说中吟飞在自己开发音源,应该指的是使用追梦音源进行二次开发咯~?
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发表于 2016-6-3 09:55:21 | 显示全部楼层
华北kingsky 发表于 2016-6-3 08:02
支持j版~!那看来传说中吟飞在自己开发音源,应该指的是使用追梦音源进行二次开发咯~?

K版很专业!吟飞双排键其他型号没拆,以前的型号数据都能共用,应该都是追梦的方案做的二次开发。新的RS1000和RS1000E据说更换了音源,所以以前型号的数据文件通通用不了了,需要重新再制作。是否还用追梦的方案不得而知,有这台琴的人可以拆开看看。
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发表于 2016-6-3 10:37:38 | 显示全部楼层
深度好文
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发表于 2016-6-3 10:56:53 | 显示全部楼层
了不起,太伟大啦
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发表于 2016-6-4 06:19:41 使用第一键盘发送 | 显示全部楼层
dream芯片也挺缺德的,我看datasheet系统基本都是从片内启动的吧,坏了只能返厂,
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 楼主| 发表于 2016-6-4 11:05:57 | 显示全部楼层

感谢为版支持~
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 楼主| 发表于 2016-6-4 11:06:52 | 显示全部楼层

感谢Only版支持~发挥专长嘛,搞技术的电子键盘爱好者,就只能做些这类的事情,服务开发者了~
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 楼主| 发表于 2016-6-4 11:10:20 | 显示全部楼层
DAIPEI 发表于 2016-6-4 06:19
dream芯片也挺缺德的,我看datasheet系统基本都是从片内启动的吧,坏了只能返厂,

全集成的SAM2195和SAM2695可能换不了。但是我看SAM2635的datasheet里讲,它的固件好象是和波表存在一起的,都放在外挂的NOR flash里了。但是我没有实际测试过(有机会俺买来件,自己画个板子试试),所以只能说“据笔者推测”了……
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发表于 2016-6-4 11:20:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 ______0nly、 于 2016-6-4 11:22 编辑
华北kingsky 发表于 2016-6-4 11:06
感谢Only版支持~发挥专长嘛,搞技术的电子键盘爱好者,就只能做些这类的事情,服务开发者了~


是啊!像我嘛,别的又干不来,就只有尽力而为弄点节奏~教程之类的小贡献。心里面觉得你们才是技术大师啊
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发表于 2016-6-4 19:17:08 使用第一键盘发送 | 显示全部楼层
有个顾客拿来一台吟飞什么型号忘了,键盘扫描不正常,有口线损坏,查datasheet芯片内带flash的,
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 楼主| 发表于 2016-6-5 00:39:59 | 显示全部楼层
DAIPEI 发表于 2016-6-4 19:17
有个顾客拿来一台吟飞什么型号忘了,键盘扫描不正常,有口线损坏,查datasheet芯片内带flash的,

那估计就是第二章里说的那种全集成的方案了……吟飞居然用这种全集成方案做电子琴,啊哈哈,还真是省钱省到家了……
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 楼主| 发表于 2016-6-6 00:55:22 | 显示全部楼层
啊……终于写完这个长贴了……花费了三天晚间时间,以及两天周末时间。好处就是——把这几种追梦音源片的手册通读了n遍,理解得差不多了……之后可以亲自实验挖掘一下追梦音源的潜力了哈哈~

PS:就凭咱这免费给追梦做评测,追梦也不说给咱赞助一个电风扇……闷热的夏季开始了,俺的好日子也到头了T_T……
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发表于 2016-6-6 06:39:36 使用第一键盘发送 | 显示全部楼层
道也不是全集成,外面有系统存储器和波表,音色说得过去,但是程序应该从片内启动的,就像老雅马哈550一样,
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