Síntese: outros métodos

1. Síntese: outros métodos Subtrativa FM Amostragem Digital (Sampling) Modelagem físico-acústica

2. Modularidade • Conceito fundamental na síntese digital • Módulos de processamento de sinal • Geradores • Osciladores • Modificadores • Filtros • Amplificadores • Geradores de Envoltória • Podem ser conectados para a criação de instrumentos (patches)

3. Patch • Um instrumento é produzido através da conexão de MÓDULOS em um Patch

4. Síntese Subtrativa • Idéia • Formas de onda complexas moldadas por filtros variantes no tempo • Módulo Principais • Osciladores • Filtros • Amplificadores • Geradores de Envoltória

5. Oscilador • Função • Gerar de sinais de áudio • Formas de onda padrão utilizadas originalmente • Triangular • Dente de serra • Quadrada • Senoidal • Controles • Frequência (freq) • Intensidade (amp) • Sinal de controle (gate) Gate Freq osc Saída Amp Tabela de Forma de onda

6. Filtro • Função • Filtrar forma de onda gerada pelo oscilador de modo a modelar o espectro desejado • Tipos • Passa baixas/altas • Passa faixa • Rejeita faixa • Controles • Gate • Envoltória (env) • Frequência de Corte (fc) • Amplitude (amp) gate env Filtro out in amp fc

7. Amplificador • Função • Amplificar a forma de onda proveniente do Filtro • Controle • ganho Amp in out ganho

8. Módulos Adicionais • Oscilador de Baixas Freqüências (LFO) • Utilizado para modular: • Oscilador = Vibrato (freqüência) • Amplificador = Tremolo (amplitude) • Filtro = Uaua • Controles • Gate • Forma de onda • Frequência • Retardo • Intensidade • Sincronismo Gate Sinc LFO Waveform out Freq Amp Delay

9. Noise osc Out Amp Módulos Adicionais • Gerador de Ruído • Fornece sinal composto por todas as frequências audíveis • Tipos: • Branco: Igual intensidade em todas as frequências • Rosa: Corte gradual nas altas frequências • Controles • Intensidade

10. Síntese Subtrativa:Sintetizador Tradicional Analógico LFO - Low Frequence Oscilator VCO - Voltage-Controlled Oscilator Env - Envelop Generator VCF -Voltage-Controlled Filter VCA - Voltage-Controlled Amplifier

11. Síntese por Modulação em Freqüência

12. Síntese FM • Modulação  Sinal Portador (carrier) varia sua freqüência de acordo com Sinal Modulador (modulator) • Patente de John Chowning • Universidade de Stanford no início dos anos 70 • “Descobri que com somente duas ondas senoidais posso gerar uma enorme gama de sons complexos os quais, por outros meios exigiriam ferramentas muito mais poderosas” • Yamaha adquiriu a licença em 75 e lançou o DX7 em 83 • http://www.youtube.com/watch?v=nmp9yqhsjqg • http://www.youtube.com/watch?v=0pLQxvTrRdg

13. Equação Fundamental

14. Razão Carrier: Modulator • C:M = Inteiro  Bandas harmônicas • C:M  Inteiro  Bandas inarmônicas

15. Largura de Banda = Índice de Modulação

16. Operador • A Yamaha chama o oscilador de operador

17. Algoritmos • Yamaha DX-7 possui 6 operadores em 32 diferentes configurações Dx7

18. Amostragem Digital e Síntese por Leitura de Tabela

19. Síntese por Amostragem Digital • Amostragem (sampling) corriqueiramente... • Digitalização de fragmentos sonoros • Síntese por Amostragem Digital • Idéia da wavetable lookup com sons mais longos e não senoidais (amostra dos verdadeiros instrumentos) • Logo, sons mais complexos e ricos (envoltória) • Primeiras Manifestações • Música Concreta • Analógico mais famoso: Mellotron (tape-loop) • Primeiro Sampler Digital: Fairlight • 8 bits e preço acima de $25.000,00

20. Síntese por Amostragem Digital • Problema 1 • Se o tamanho é fixo e não se trata de uma senóide, como realmente tocar as notas? • Solução: execução em Laço • estende a duração • a partir da especificação, manual ou automática, de pontos (início e término) do laço • Modos: frente, reverso e bidirecional

21. Transposição (pitch-shift) • Problema 2 • O timbre muda ao longo da tessitura e não dá para gravar uma amostra para cada nota => transposição • Solução: Conversão da freqüência de amostragem (resampling) • Modifica a afinação das amostras com 2 técnicas: Decimação e Interpolação (como no oscilador por tabela) • Além disso, obtém uma amostra para cada intervalo de terça menor (4/oitava)

22. Decimação e Interpolação

23. Síntese por Leitura de Múltiplas Tabelas • Principal técnica utilizada nos atuais sintetizadores

24. Modelagem Físico-Acústica

25. Modelagem Físico-Acústica • Definição • Modelo matemático descritor das propriedades físico-acústicas do modo de produção do som a partir de uma fonte sonora • Equações diferenciais descrevem a mecânica e a acústica de um instrumento sendo executado • Princípio Fundamental • Excitação: causa vibração (arco, dedilhado, bocal,...) • Ressonância: resposta do corpo do instrumento à vibração • Relação excitação-ressonância • Acoplada (Realimentados). Ex. Saxofone • Desacoplados (Não realimentados). Ex. síntese subtrativa

26. Modelagem Físico-Acústica • Em detalhe... • As equações dos instrumentos são submetidas ao estado inicial e à excitação e resolvidas por um procedimento iterativo de aproximação sucessiva que procura os valores simultâneos de diversas variáveis interdependentes • Dificuldades • Ainda custa caro • Não é simples modelar • Exemplo trompete • http://www.youtube.com/watch?v=5tMt7e25rGY

27. Modelagem da Voz Humana

28. Modelagem Físico-Acústica • Objetivos Científico: • Levantar a capacidade de equações matemáticas e algoritmos simularem os mecanismos produtores de som dos instrumentos existentes • Objetivo Artístico: • Simular instrumentos reais ou virtuais, através da distorção de parâmetros ou combinação não trivial de módulos • Captar não só as a relação nota/timbre como também as técnicas de execução

29. FIM