Post on 07-Apr-2016
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE1
Síntese: outros métodos
Subtrativa
FM
Amostragem Digital (Sampling)
Modelagem físico-acústica
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE2
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)
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE3
Patch
Um instrumento é produzido através da conexão de MÓDULOS em um Patch
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE4
Síntese Subtrativa Idéia
• Formas de onda complexas moldadas por filtros variantes no tempo
Módulo Principais• Osciladores• Filtros• Amplificadores • Geradores de Envoltória
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE5
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)
osc
Gate
Freq
AmpSaída
Oscilador
Tabela de Forma de onda
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE6
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)
Filtroin out
gate env
amp fc
Filtro
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE7
Amplificador Função
• Amplificar a forma de onda proveniente do Filtro
Controle• ganho
Ampin out
ganho
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE8
LFO
Gate
Waveform
Freq
DelayAmp
Sinc
out
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE9
Noiseosc 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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE10
Síntese Subtrativa:Sintetizador Tradicional Analógico
LFO - Low Frequence OscilatorVCO - Voltage-Controlled OscilatorEnv - Envelop GeneratorVCF - Voltage-Controlled FilterVCA - Voltage-Controlled Amplifier
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE11
Síntese por Modulação em Freqüência
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE12
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE13
Equação Fundamental
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE14
Razão Carrier: Modulator
•C:M = Inteiro Bandas harmônicas•C:M Inteiro Bandas inarmônicas
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE15
Largura de Banda = Índice de Modulação
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE16
Operador A Yamaha chama o oscilador de operador
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE17
Algoritmos Yamaha DX-7 possui 6 operadores em 32 diferentes
configurações
Dx7
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE18
Amostragem Digital e Síntese por Leitura de Tabela
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE19
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE20
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE21
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)
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE22
Decimação e Interpolação
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE23
Síntese por Leitura de Múltiplas Tabelas
Principal técnica utilizada nos atuais sintetizadores
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE24
Modelagem Físico-Acústica
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE25
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE26
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE27
Modelagem da Voz Humana
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE28
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
Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE29
FIM