Was ist ein Vocoder (oder: Wozu brauch ich so ein Programm)?
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Angeblich  ist  der  Vocoder ein  Restprodukt  der  Militrischen 
Forschung und wurde entwickelt um die Sprache so zu kodieren, da 
sie fr andere Mithrer unverstndlich wurde.  Die Funktion eines 
Vocoders ist es, ein Sprachsignal (Formant) in Frequenz-Bnder zu 
zerteilen,  und  mit diesen Teilen ein anderes,  auch  in  Bnder 
zerteiltes  Signal (Carrier) zu modulieren.  Kompliziert  gesagt: 
Das Frequenz-Spektrum vom FORMANT-Signal wird dazu  benutzt,  das 
CARRIER-Signal zu formen.
Vertauscht  man  die Frequenzbnder von Formant und  Carrier  und 
moduliert  zum  Beispiel das 500 Hertz-Band der Sprache  mit  dem 
2000 Hertz-Band des Carriers, wird die Sprache unverstndlich, es 
sei  denn,  der Empfnger der Nachricht htten einen Vocoder  mit 
der gleichen Konfiguration.

Spielkinder  und Musikern unter den Militrs fanden aber  schnell 
andere,  interessantere Einsatzgebiete. Nimmt man als Carrier den 
Klang  eines Streichorchesters und singt ins Mikro  des  Formant-
Eingangs - singt das Streichorchester!
Prinzipiell  kann  mit einem Vocoder  jedem  Musikinstrument  das 
"Sprechen" beigebracht werden, man kann aber als Formant auch ein 
Schlagzeug  nehmen,  um  dann zum Beispiel eine Violine  als  Tom 
"zweckzuentfremden".  Durch  das schon angesprochene  Umsortieren 
der  Frequenzbnder  kann  jedes Instrument  dazu  noch  bis  ins 
Extremste verfremdet werden.

Genau  das macht auch VOXX.  Whrend Hardware-Vocoder auch  heute 
noch  eine  schne  Stange  Geld  kosten,  der  im  mehrstelligen 
Kilomark-Bereich  zu finden ist,  erledigt der Atari Falcon  dies 
mit einem kleinen, preiswerten Programm "nebenbei". Alles was Sie 
brauchen  ist ein Mikrofon,  eine Signalquelle fr  das  Carrier-
Signal  (zum Beispiel ein Synthesizer oder  ein  Tonband),  einen 
Falcon und natrlich VOXX.

Das Mikrofonsignal mu auf dem linken Eingangskanal  liegen,  das 
Mono-Carriersignal  auf  dem Rechten.  Sie bentigen  dazu  einen 
Adapter,  der zwei Monoeingnge getrennt auf die beiden Eingangs-
kanle legt.
Das  Ausgangssignal  liegt in Stereo auf der  Ausgangsbuchse  des 
Falcons.

ACHTUNG! WENN SIE EINFACH NUR EIN MIKROFON ANSCHLIEEN UND IN DEN 
VOCODER  HINEINSINGEN,  ODER  EINEN SYNTHESIZER  ANSCHLIEEN  UND 
WARTEN,  DA  VOXX  IRGEND ETWAS SENSATIONELLES  MIT  IHM  MACHT, 
WARTEN SIE VERGEBENS!
VOXX  bentigt  UNBEDINGT  zwei  getrennte  Eingangssignale,   um 
arbeiten zu knnen.



Die Technik oder: Was steckt dahinter?
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Der Vocoder ist ein Modell oder Nachbau unseres Sprachorgans  und 
bekanntlich besteht dies aus:

a. Stimmbnder:     Sind die Tonerzeuger (Oszillator)
b. Mund:            Macht   die  Vokalisierung   (Filterung   und 
                    Gerusche)

Die Stimmbnder erzeugen einen Ton (Stimme) und sind in der  Lage 
die  Tonhhe  zu verndern,  aber  nicht  die  Toncharakteristik. 
Dieser Ton gleicht ziemlich einer Pulswellenform,  ist also  sehr 
reich an Obertnen.  Die Toncharakteristik (Klang, Vokalisierung) 
wird  durch  die Mundformung gegeben.  Die Form und  das  Volumen 
unserer  Mundhhle,  so  wie  auch die Lage  der  Zunge  und  die 
Mundffnung,  erzeugen einen Resonanzkrper,  der als Filter  auf 
die  Stimme  wirkt.  Jede Vernderung in unserem  Mund  ist  eine 
Vernderung der Filterparameter,  so da wir es als zeitvariablen 
Filter  bezeichnen knnen,  hnlich dem eines  Synthesizers,  nur 
etwas  komplexer.  Dazu kommt noch,  da  die  Luftstrmung,  die 
unsere  Stimmbnder in Bewegung bringt,  auch noch  dazu  benutzt 
wird,  um  zustzliche Gerusche zu erzeugen (s,r,t,  usw.)  wenn 
diese durch Hals,  Zunge und Zhne zischt. Diese werden ebenfalls 
gefiltert.

Ein Vocoder besteht mehr oder weniger aus folgenden Hauptteilen:
Der  Analyseteil,  der  die Spektrum Vernderungen  des  FORMANT-
Signals (Sprache,  Schlagzeug usw.) extrahiert,  der Stimmenteil, 
in  dem  diese  Vernderungen  das  CARRIER-Signal  (Instrumente, 
Klnge  usw.) spektralmig modulieren,  etwas was  diese  beiden 
Teile  verbindet  (MATRIX)  und sonstige Teile  wie  zur  Signal-
Konditionierung und Pegelsteuerung (GAIN,  MIX,  PAN, VU-Anheigen 
usw.)


Formant (Analyse) Teil eines Vocoders
Dieser Teil besteht aus 16 Bandpass Filter (BPF) fr  verschieden 
Frequenzen (wie in einem Equalizer),  die das gewnschte Spektrum 
fllen  und 16  Hllkurven-Generatoren  (Envelope-Generators=EG). 
Jeder BPF lt vom Signal den Anteil durch, der frequenzmig mit 
der  Mittenfrequenz  (Fc) des BPF bereinstimmt.  Der  Rest  wird 
abgeschwcht,  je  weiter  von  Fc  entfernt,  desto  grer  die 
Abschwchung. Anders gesagt: das FORMANT-Signal wird in Frequenz-
Scheiben  geteilt.  Je mehr Bnder (BPF) ein Vocoder hat,  um  so 
besser ist die Frequenz-Analyse, die man bekommt, aber auch um so 
besser und schmler (steilflankiger) mssen die Filter sein!

Der  Ausgang  jeder dieser Filter wird anschlieen  dazu  benutzt 
eine Hllkurve zu erzeugen (EG).  Dies wird erreicht, indem jeder 
Filterausgang  gleichgerichtet wird,  und dann durch einen  Tief-
passfilter  luft.  Hierdurch entstehen dann Signale,  die  nicht 
mehr  die  einzelnen  Schwingungen vom FORMANT  in  jeder  dieser 
Frequenzen enthalten,  sondern eher dessen Amplitudenverlufe. Da 
bei  Sprache die Vokalisierung relativ langsam  ist,  entsprechen 
diese Hlllkurven mehr oder weniger dem  Vokalisierungs-Spektrum. 
Jeder der Tiefpassfilter in Voxx ist durch die  ENV-Schieberegler 
in der Anstieg/Abklingzeit einstellbar,  um verschiedene  Vokali-
sierungseffekte zu erzielen.

Carrier Teil
Dieser  Teil besteht auch aus 16 BPF mit den gleichen Fc  wie  im 
Formant  Teil,  um das CARRIER (Trger) Signal ebenfalls im  Fre-
quenzscheiben zu teilen.  Im Gegensatz zum FORMANT-Teil wird hier 
jeder der Filterausgnge zu einem regelbaren Verstrker (VCA  wie 
bei einem Synthesizer, nur da hier keine Volts sondern Werte als 
Regler dienen) gefhrt.
Die Regelwerte fr diese Verstrker sind die vom Formant erzeugte 
Hllkurven.  Das Ergebnis ist,  da jeder Carrier-Band-Anteil von 
einem  Formant-Band-Zeitverlauf in der Amplitude moduliert  wird. 
Wenn  alle diese Ergebnisse anschlieend zusammengemischt  werden 
(MIX),  ist  das Resultat  eine "Symbiose" von der "Sprache"  des 
Formant-Signals mit der "Stimme" des Carrier-Signals. Das ist das 
Prinzip der "Sprechenden (singenden?) Instrumente".

Die Matrix
Am Anfang wurde der militrische Zweck des Vocoders  erwhnt,  wo 
es darum ging die Sprache zu verschlsseln. Dies sollte geschehen 
indem  die  Zuordnung  von den Formant  Bndern  zu  den  Carrier 
Bndern vertauscht,  gekreuzt oder was auch immer werden  sollte, 
so  da  z.B.  die hohen Frequenzanteile vom Formant  die  tiefen 
Frequenzanteile  von einem Trger modulierten und  umgekehrt.  So 
wre es nur mglich,  das Vo-codierte Signal zu verstehen,  indem 
dieses wieder als Formant in einem Vocoder,  mit der  umgekehrten 
Bandzuordnung eingespeist wrde.
In Voxx ist es mglich, die Zuordnungen von Formant Hllkurven zu 
den  Carrier Verstrker,  flexibel zu gestalten via  dem  MATRIX-
Teil.
Diese Vernderungen der Filterparameter, relativ langsam in Bezug 
zur  Stimmen-Periode,  sind Frequenz-Spektrum  Vernderungen  der 
Stimme.  Wenn  diese  Vernderungen extrahiert und  dazu  benutzt 
werden,  das Spektrum eines anderen Signals,  hnlich der unserer 
Stimme,  zu  beeinflussen,  dann ist das Resultat  eine  Synthese 
unserer "Stimme" (mit Stimme ist die Kombination Stimme +   Voka-
lisierung gemeint) oder Sprache.
Diese  Synthese  ist so gut wie es eben die  Spektrumanalyse  des 
FORMANT  Signals  und die Rckverwendung der  Parameter  auf  dem 
CARRIER Signal sind.


Zustzliche Komponenten
Ein/Ausgabe (I/O)Teil:   Hier ist es mglich,  die Ein- und  Aus-
                         gangssignale  im  Pegel  anzupassen  und 
                         ber eine Pegelanzeige zu berwachen.
SPECTRUM & Tasten:       Dieses Teil zeigt die Formant-Hllkurven 
                         Pegel und beinhaltet ein Tastenfeld  zum 
                         Abrufen und zur Abspeicherung  verschie-
                         dener  Einstellprogramme,  wie auch  fr 
                         globale Hllkurven Einstellungen
MIX/PAN Teil:            Dient  zur  Stereo Abmischung  der  ver-
                         schiedenen   Vo-Kodierten  Bnder   ber 
                         Schiebe und Drehregler,  hnlich wie bei 
                         einem Equalizer

Technische Daten
Hier ein paar technische Daten von Voxx:

Anzahl der Bnder:       16 FORMANT Filter und
                         16 CARRIER Filter
Filter Typ:              Digital-IIR, 4-Pol Band-Pass

Band Frequenzen:         125,  160, 210, 275, 360, 460, 600, 780, 
                         1020,  1325,  1725,  2250,  2900,  3800, 
                         5000 und 6400 Hz

Abtastrate:              20.77 kHz, 16 Bit Stereo

DSP Benutzung:           100%

Mae (Pixels):           630 x 460 x 1 Pixels (B x H x T)
                         630 x 400 x 1 Pixels (Monochrome)

Speicherverbrauch:       ca 512 kB

