A-137-1 Wave Multiplier 1


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A-137 ist ein spannungsgesteuerter Wellenform-Vervielfacher (Wave-Mulitiplier). The Grundidee eines Wave-Multipliers ist die Vervielfachung der Wellenform eines eintreffenden Audio-Signals (z.B. Dreieck/Sinus/Sägezahn eines VCOs) innerhalb einer Periode. Dies erzeugt zusätzliche Obertönen (Harmonische) in dem Audio-Signal. Die Periodendauer und damit auch die Tonhöhe des Signals bleiben dabei unverändert - im Gegensatz zu einer Frequenz-Vervielfachung wie etwa mit dem PLL-Modul A-196. Der A-137 arbeitet als eine Art "inverses Tiefpassfilter", d.h. er fügt einem obertonarmen Signal zusätzliche Harmonische hinzu, wohingegen ein Tiefpassfilter (z.B. A-120) aus einem obertonreichen Signal Obertöne ausfiltert. Daher erhält man beim A-137 die besten Resultate in Verbindung mit vergleichsweise obertonarmen Kurvenformen (z.B. Dreieck, Sinus) als Eingangssignal. Bei obertonreichen Eingangssignalen (z.B. Sägezahn) kann der A-137 zwar ebenfalls eingesetzt werden, der Effekt ist dann jedoch nicht so spektakulär wie etwa bei einem Dreiecksignal. Bei Rechtecksignalen ist der Effekt des A-137 kaum spürbar.
Der A-137 ist ein sehr hochentwickelter Wellenform-Vervielfacher, der wesentlich mehr Features, Eingriffsmöglichkeiten und Wellenform-Manipulationen ermöglicht als andere vergleichbare Konzepte. Hinzu kommt, dass alle Parameter manuell einstellbar und zusätzlich spannungsgesteuert sind.
Hier die wichtigsten Eigenschaften des Moduls im Überblick: 

Bedienungselemente:

  • Input Level (um unterschiedliche Eingangspegel für den optimalen Effekt des Moduls anzupassen)

  • Multiples (Zahl der Kurvenvervielfachungen, manuelle Einstellung)

  • Harmonics (Hinzufügen zusätzlicher Harmonische durch einen Effekt ähnlich der Resonanz bei Filtern, manuelle Einstellung))

  • Folding Level (Wert des oberem und unteren Faltungspegels, zur Erklärung siehe untenstehende Skizze, manuelle Einstellung)

  • Symmetry (Symmetrie von oberem und unterem Faltungspegel, zur Erklärung siehe untenstehende Skizze, manuelle Einstellung)

Ein/Ausgänge:

  • Audio In (auch für Steuerspannungen geeignet !)

  • Multiples CV In (Steuerspannungseingang für die Zahl der Kurvenvervielfachungen, mit Abschwächer)

  • Harmonics CV In (Steuerspannungseingang für den Harmonics-Parameter, mit Abschwächer)

  • Folding Level CV In (Steuerspannungseingang für den Faltungspegel, mit Abschwächer))

  • Symmetry CV In (Steuerspannungseingang für die Faltungssymmetrie, mit Abschwächer))

  • Audio Out (Ausgang für das bearbeitete Audio- bzw. Steuersignal)

Der Multiples Parameter (manuell und per Steuerspannung einstellbar) definiert die Anzahl der Wellenform-Vervielfachungen innerhalb einer Periode. Die beiden Parameter Folding Level  und Symmetry (beide manuell und per Steuerspannung einstellbar) legen den oberen und unteren Pegel, bei dem die Faltung des Signals (d.h. das "Umklappen" der Welle) stattfindet. In der untenstehenden Skizze ist die Funktion dieser beiden Parameter grafisch dargestellt. Der Harmonics Parameter (manuell und per Steuerspannung einstellbar) fügt weitere Obertöne hinzu (d.h. zusätzlich zu den durch die Welleform-Vervielfachung entstehenden Harmonischen), und zwar durch Schärfen der Wellenform-Kanten (Verstärkung und Begrenzung) und Hinzufügen von Overshoot Peaks (gedämpfte Wellen an den Kanten). Die untenstehenden Kurvenform-Abbildungen erläutern diese Funktion. Der Effekt ist ähnlich der Resonanz/Emphasis bei einem Filter. Das Modul arbeitet voll gleichspannungsgekoppelt. Dies bedeutet, dass auch Steuersignale bearbeitet werden können.

Da sich die Funktionen des Moduls nur mit Worten schwer beschreiben lassen, finden Sie weiter unten verschiedene Abbildungen, Wellenform-Darstellungen und Klangbeispiele.

Die deutsche Bedienungsanleitung ist als PDF-Datei auf unserer Website verfügbar: A137_Anl.pdf.


 

 

A-137 is a voltage controlled Wave Multiplier. The basic idea of a wave multiplier is to multiply the waveform of an incoming signal (e.g. triangle/saw/sine from a VCO) within one period of the waveform. This leads to additional harmonics of the incoming signal. The period and consequently the pitch of the signals remains unchanged (in contrast to frequency multiplication e.g. with the PLL module A-196). The A-137 works as a kind of "inverse low pass filter", i.e. it adds a lot of harmonics to a signal that contains none or only a few harmonics (e.g. sine or triangle waveform). In contrast to that a low pass filter (e.g. A-120) removes harmonics from a signal that contains a lot of harmonics (e.g. saw or rectangle waveform). Consequently the best results are obtained in combination with input signals poor in harmonics (e.g. sine or triangle). The A-137 can be used with signals rich in harmonics too (e.g. saw) but the effect is not as remarkable as for triangle or sine waves. For rectangle signals none or only little effects are obtained.
The A-137 is a very sophisticated wave multiplier that offers much more features, more controls and more waveform manipulations than other wave multipliers available so far. In addition all parameters are both manually adjusted and controlled by external voltages. These are the features of the module:

Controls:

  • Input Level (to adjust the input level for best effect of the succeeding controls)

  • Multiples (number of waveform multiplications, manual control)

  • Harmonics (additional effect that adds more harmonics similar to the resonance/emphasis control of filters, manual control)

  • Folding Level (controls upper and lower folding level, manual control)

  • Symmetry (controls symmetry between upper and lower folding level, manual control)

Inputs/Outputs:

  • Audio In (also suitable for control signals)

  • Multiples CV In (with attenuator)

  • Harmonics CV In (with attenuator)

  • Folding Level CV In (with attenuator)

  • Symmetry CV In (with attenuator)

  • Audio Out (resp. processed control signal output)

The Multiples parameter (manual and ext. CV) defines the number of basic wave multiplications within one period. With the Folding Level  and Symmetry parameter (both manual and ext. CV) the upper and lower clipping levels of the wave folder units are controlled. The Harmonics parameter (manual and ext. CV) adds some harmonic content by sharpening the waveform edges and adding overshoot peaks. It works a little bit like the resonance control of a VCF. The module is fully DC coupled, i.e. even control signal can be processed with the modules.

As it is a little bit difficult to describe the parameters only by words we have some pictures and audio examples available that explain the function of the module and its parameters.

For more detailed information please look at the English user's manual A137_man.pdf


Blockschaltbild des A-137-Moduls / Sketch of the A-137 module
Mit dem Level-Regler wird das Eingangssignal (Audio oder Steuerspannung) so einjustiert, dass sich bei späterer Änderung der 4 Modul-Parameter optimale Effekte ergeben. Das Signal wird von einem VCA und vier sogenannten Kurvenform-Faltungsstufen weiterverarbeitet. Aus den beiden Parametern Folding Level und Symmetry wird für jede der 4 Faltungsstufen ein oberer und unterer Begrenzungswert (upper/lower clipping level) abgeleitet, bei denen die Kurvenform jeweils "umklappt". Die untenstehende Grafik erläutert diese Funktion an Hand der ersten Faltungsstufe. Den nachfolgenden Faltungsstufen wird jeweils das bereits von der vorhergenden Stufe gefaltete Signal zugeführt. Auf diese Weise sind bis zu 8 Faltungen (je 4 am oberen und unteren Begrenzungspunkt) möglich.    The level control is used to adjust the the input signal (audio or control signal) to a level that creates the best effects when the 4 parameters of the module are altered. The signal is processed by a VCA and 4 so-called wave folding stages. From the parameters Folding Level and Symmetry the upper and folding level is derived for each stage. At the clipping levels the signal is "folded back", i.e. the direction is inverted or the signal is "reflected" at the clipping line. The working principle of the first folding stage is shown in the next picture. As the module contains 4 folding stages up to 8 foldings are possible (4 at the upper and 4 at the lower clipping level).

Das eingehende Signal jeder Stufe wird gespiegelt oder gefaltet, sobald der betreffende Begrenzungswert (clipping level) erreicht wird. A-136-Benutzer werden diese Funktion kennen. Tatsächlich beinhaltet der A-137 vier Stufen, die ähnlich zum A-136 arbeiten. Wie bereits oben erwähnt werden die Begrenzungswerte (clipping levels) aus den beiden Parametern Folding Level und Symmetry abgeleitet (jeweils manuell und per Steuerspannung). Aus musikalischer Sicht sind unserer Meinung nach diese Parameter einfacher zu handhaben als der obere und untere Begrenzungswert. Die Werte für den oberen und unteren Grenzwert entstehen durch Addition bzw. Subtraktion der Parameter Folding Level und Symmetry. Die Einstellung des VCAs (Multiples Regler bzw. CV) bestimmt die Zahl der Wellen-Vervielfachungen, da diese vom Pegel abhängen, den die erste Stufe erhält. Ein höherer Pegel führt zu mehr Vervielfachungen, da in diesem Fall das gefaltete Ausgangssignal genügend Pegel für weitere Vervielfachungen in den nachfolgenden Stufen besitzt.
Der Harmonics Parameter macht die Flanken des Signals steiler und fügt an den Kanten sog. Überschwinger hinzu, was weitere Obertöne erzeugt. Intern ist diese Funktion mit einem weiteren VCA in jeder Stufe realisiert.

Die nachfolgenden Bilder zeigen verschiedene Wellenformen, die bei Änderung der oben beschriebenen Parameter entstehen. Um die Vorgänge überschaubar zu halten wird innerhalb einer Gruppe immer nur ein Parameter geändert und die anderen Parameter bleiben konstant. Man kann natürlich alle Parameter gleichzeitig manuell oder per Steuerspannung verändern. Für alle Bilder wurde eine Sinuswelle als Eingangssignal verwendet. Das erste Bild (links oben) zeigt annähernd das Sinus-Eingangssignal, das jedoch wegen der Einstellung des Folding Levels bereits etwas geclippt ist.

The incoming signal of each stage is folded back as soon as the signal level goes beyond the upper clipping level resp. is folded up as soon is goes below the lower clipping level (A-136 users will know this function, indeed the A-137 includes 4 stages similar to A-136 but with some fixed settings)). As mentioned above upper and lower clipping level are controlled by the Folding Level and Symmetry controls (both manual and CV controlled). From our point of view these parameters are easier to use than upper and lower clipping level. The internal upper and lower clipping levels are derived by adding resp. subtracting the Folding Level and Symmetry voltages. The VCA setting (Multiples control) defines the number of wave multiplications or foldings as the multiplications depend upon the level that appears at the folding stages. Smaller levels lead to less multiples, higher levels cause more multiples as the folded output signal of the preceeding stage has sufficient level for a subsequent folding in the next stage.
The harmonics control sharpens the waveform slopes and adds some overshoot at the edges  - a little bit like the resonance control of a filter. Internally the harmonics feature is realized by an additional VCA for each folding stage.

The following pictures show the output waveforms that result by changing the parameters mentioned above. To simplify matters the waveform below pictures show only the variation of one parameter while the others remain unchanged (remember: all parameters can be modified at the same time with 4 different control voltages)! For all pictures as input a sine wave was used and can be recognized best in the upper left picture (the original sine wave is only a little bit clipped in this picture).


Hinweis: Der A-137 wird in A-137-1 umbenannt, um ihn von dem zweiten Wave-Multiplier A-137-2 besser unterscheiden zu können.
Remark: The A-137 will be renamed to A-137-1 to distinguish it better from the second wave multiplier A-137-2.

Breite/Width: 14 TE / 14 HP / 70.8 mm
Tiefe/Depth: 65 mm (gemessen an Rückseite der Frontplatte / measured from the rear side of the front panel)
Strombedarf/Current: 40 mA

Preis/price: Euro 110.00
The price in US$ depends upon the exchange rate between Euro and US$ at the payment day. Free currency converter:

Bei der untenstehenden Serie von Kurvenform-Abbildungen wird der Multiples-Parameter von links nach rechts immer weiter erhöht (manuell oder mit Hilfe einer Steuerspannung). Alle anderen Parameter bleiben unverändert. Changing the Multiples parameter from low (left picture) to high (right picture), manually or with an external control voltage, the other parameters remain unchanged.
Bei nächsten Serie wird nur der Harmonics-Parameter von links nach rechts erhöht (manuell oder mit Hilfe einer Steuerspannung). Alle anderen Parameter bleiben unverändert. Changing the Harmonics parameter from low (left picture) to high (right picture), manually or with an external control voltage, the other parameters remain unchanged.
Nun wird nur der Symmetry-Parameter von links nach rechts erhöht (manuell oder mit Hilfe einer Steuerspannung). Alle anderen Parameter bleiben unverändert. Changing the Symmetry parameter from negative (left picture) via zero (middle picture) to positive (right picture), manually or with an external control voltage, the other parameters remain unchanged

Klangbeispiele / Audio Examples:

Alle 3 Beispiele sind mit dem linksstehenden Patch erstellt worden (keine zusätzlichen Effekte, Nachbearbeitungen o.ä.). Als Audio-Eingang für den A-137 dient der Dreickausgang eines VCOs (A-110). Der Multiples-Parameter wird von einem ADSR (A-140) gesteuert, der von einem LFO (A-145) zyklisch getriggert wird. Im ersten Beispiel sind die Hüllkurve und LFO-Frequenz kurz, im zweiten Beispiel etwas länger. Im dritten Beispiel sind Hüllkurve und LFO-Frequenz schneller und die drei anderen Parameter (Folding Level, Symmetry, Harmonics) werden von jeweils einem A-145 LFO langsam moduliert (im Patch nicht zu sehen)..
The three examples are made with the patch shown on the left side (no additional effects / modules / processing). The triangle output of a VCO (A-110) is used as audio input for the A-137. The Multiples parameter is controlled by an ADSR (A-140) that is triggered by a LFO (A-145). In the first example envelope time and LFO period are short, in the second example a bit longer. In the third example envelope time and LFO period are faster again and the remaining three parameters (Folding Level, Symmetry, Harmonics) are modulated slowly by three additional A-145 LFOs (not shown in the patch).
A137_1.mp3 A137_2.mp3 A137_3.mp3

Klangbeispiel unseres Kunden Andreas Krebs / sound example by our customer Andreas Krebs:
http://blog.andreaskrebs.de/2010/06/03/doepfer-a-137-1-wave-multiplier-i-example/