Wykład V. Dźwięk cyfrowy. dr inż. Janusz Słupik. Gliwice, Wydział Matematyki Stosowanej Politechniki Śląskiej. c Copyright 2014 Janusz Słupik

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Sławomir Antczak
7 lat temu
Przeglądów:

2 Synteza dźwięku

3 Przegląd urządzeń Minimoog monofoniczny syntezator analogowy skonstruowany przez Davida van Koeveringa i Roberta Mooga. Wypuszczony na rynek w 1970 roku.

4 Przegląd urządzeń (źródło: Wikipedia) Organy Hammonda zostały skonstruowane przez amerykańskiego zegarmistrza Laurensa Hammonda w roku Działanie tych organów opierało się na następującej zasadzie: zespół dyskowych wirników, na których powierzchni nacięte były różnego rodzaju żłobki obracał się w polu magnetycznym generując prąd elektryczny o charakterystyce zawierającej szereg harmonicznych składowych. Pierwotnie, organy Hammonda miały być alternatywą dla organów piszczałkowych w kościołach w USA. Jednakże organy te zyskały wielką popularność w muzyce rockowe i jazzowej lat 60 i 70. Wersja z elektronicznym generatorem produkowana jest do dziś.

5 Przegląd urządzeń Syntezator modularny

6 Przegląd urządzeń Korg Poly-61 programowalny, polifoniczny syntezator, wprowadzony na rynek w 1982 roku.

7 Metody syntezy dźwięku synteza addytywna synteza subtraktywna synteza FM metoda tablicowa (wavetable synthesis)

8 Hybrydowe tory syntezy Hybrydowe tory syntezy - techniki łączące metodę tablicową oraz elementy metody addytywnej i FM. Różnie nazywane: AWM (Advanced Wavetable Memory), VA (Virtual Acoustic) - Yamaha, LA (Linear Arithmetic) - Roland, AI 2 - Korg.

9 Elementy syntezatora analogowego Moduły: VCO Voltage Controlled Oscillator generator sterowany napięciowo VCA Voltage Controlled Amplifier wzmacniacz sterowany napięciowo VCF Voltage Controlled Filter filtr sterowany napięciowo EG Envelope Generator generator obwiedni LFO Low Frequency Oscillator generator niskich częstotliwości Jeden moduł może sterować działaniem innych modułów - modulacja.

10 Obwiednia Obwiednia sygnału - krzywa opisująca zmianę amplitudy generowanego dźwięku, która możliwie jak najbardziej odzwierciedla oryginalne brzmienie prawdziwych instrumentów muzycznych. Obwiednie mają zwykle formę określaną akronimem ADSR : Attack - czas narastania amplitudy od zera do poziomu maksymalnego, po naciśnięciu klawisza, Decay - czas opadania amplitudy od poziomu maksymalnego do poziomu podtrzymania (sustain), Sustain - amplituda, poziom podtrzymania, gdy klawisz jest naciśnięty dłuższy czas, Release - czas opadania amplitudy od poziomu podtrzymania do zera, po zwolnieniu klawisza

11 Obwiednia Generator obwiedni ADSR steruje wzmacniaczem o wzmocnieniu regulowanym napięciem VCA (Voltage Controlled Amplifier) umożliwiającym zmianę amplitudy sygnału. Generator obwiedni ADSR czasami steruje również różnego rodzaju filtrami, np. pasmowo-przepustowym

12 Obwiednia

13 Synteza addytywna Synteza addytywna - opiera się na twierdzeniu Fouriera mówiącym, że każdy sygnał złożony możne być przedstawiony za pomocą elementarnych przebiegów sinusoidalnych. Na postawie widma amplitudowego sygnału rzeczywistego (wzorca) przeprowadza się proces syntezy. Dźwięk wyjściowy jest sumą podstawowych przebiegów sinusoidalnych, z których każdy może być modulowany amplitudowo i fazowo. Podstawowy blok syntezatora addytywnego zbudowany jest z zespołu generatorów sinusoidalnych wraz z modulatorami amplitudy (wzmacniaczami) i fazy (przesuwnikami fazowymi). Przykład. Dźwięki DTMF.

14 Synteza addytywna

15 Synteza subtraktywna Synteza subtraktywna dźwięku - polega na odejmowaniu określonych składowych widma (filtracji) sygnału szerokopasmowego lub szumu. W generatorach stosowanych w syntezie subtraktywnej zwykle wytwarzane są następujące sygnały o szerokopasmowym widmie: trójkątny, piłokształtny, prostokątny, szum biały i różowy. Filtr (najczęściej dolnoprzepustowy) odzwierciedla formanty rezonansowe rezonatorów naturalnych, tzn. symuluje elementy instrumentów.

16 Synteza subtraktywna

17 Synteza subtraktywna Zastosowanie filtra dolnoprzepustowego dla filtracji sygnału prostokątnego:

18 Wavetable Metoda tablicowa (wavetable synthesis) - dźwięk powstaje w przetworniku cyfrowo-analogowym do którego dostarczane są próbki odczytywane z tablicy próbek (wavetable) pojedynczego okresu sygnału i zapętlane. Zmianę wysokości sygnału można uzyskać poprzez zmianę szybkości konwersji w przetworniku cyfrowo-analogowym, lub poprzez pomijanie niektórych próbek z tablicy. Dalsze przetwarzanie (filtracja, modulacja, wzmacnianie) są zazwyczaj analogowe.

19 Wavetable Pamięć jest zorganizowana w wiersze zawierające różne kształty fali. Wybrany wiersz jest odczytywany i zapętlany tworzy jeden okres fali. Możliwość zapisywania różnych kształtów fali. Można odczytać więcej niż jeden wiersz i zapętlić całą sekwencję multi-cycle. Generatory tego typu (multi-cycle) pozwalają wytworzyć sekwencję złożoną z więcej niż jednego okresu składowego. Pojedyncze okresy różnych sygnałów są łączone w sekwencje, które są zapętlane.

20 Wavetable Dla każdej z faz obwiedni ADSR stosuje się inny sygnał z tablicy. W ten sposób można uzyskać zmienność widma. W tablicy zapisane są sygnały o jednej (niskiej) częstotliwości. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie jednego sygnału dla każdej oktawy, a dla dźwięków pośrednich stosowanie interpolacji.

21 Wavetable Syntezator PPG Wave produkowany przez Palm Products GmbH w latach był jedną z pierwszych konstrukcji wykorzystujących syntezę tablicową.

22 Synteza FM Synteza FM (frequency modulation) - polega na zastosowaniu modulacji częstotliwości sygnału w zakresie częstotliwości akustycznych i można opisać ją wzorem ( ) x[n] = A(n) sin 2πf p nt + I (n) sin(2πf m nt ) gdzie: T - okres próbkowania, f p częstotliwość podstawowa (nośna), f m - częstotliwość modulująca. Gdy częstotliwość modulująca f m < 20Hz to otrzymuje się efekt wibrato, natomiast dla f m rzędu setek i tysięcy Hz rezultatem modulacji jest zmiana barwy syntezowanego dźwięku. Synteza FM służy głównie do generowania dźwięków abstrakcyjnych (nieistniejących instrumentów).

23 Sampler Sampler urządzenie (lub program) posiadające następujące możliwości: - wprowadzanie próbek dźwięku z zewnątrz - odtwarzanie zapisanych próbek dźwięku, z możliwością ich przetwarzania. Próbka dźwięku wgrana do samplera wymaga: - ustalenia początku i końca próbki (trimming, przycinanie ) - zapętlania (looping)

24 Oprogramowanie Istnieje wiele emulatorów klasycznych syntezatorów analogowych, ogromna ilość syntezatorów cyfrowych. Często dostępne są one w postaci wtyczek VST.

25 Kamioooka w SAVIHost

26 Koniec

Podobne dokumenty

Elektroniczne instrumenty muzyczne. SYNTEZA TABLICOWA Cyfrowe generatory

Elektroniczne instrumenty muzyczne SYNTEZA TABLICOWA Cyfrowe generatory Analogowe generatory VCO Niedoskonałości analogowych układów w syntezatorach subtraktywnych przyczyniały się do ciekawego, ciepłego