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FECHA JUNIO 7/2006
NÚMERO RAPROGRAMA Ingeniería de Sonido
AUTOR (ES) ACEVEDO, Ricardo; TORRES, Manuel y OCHOA, Eder.TÍTULO BANCO DE INSTRUMENTOS MUSICALES DE VIENTO COLOMBIANOS
EMULADOS POR SÍNTESIS DE SONIDO
PALABRAS CLAVESSíntesis de sonido, Emulación, Sintetizador, Espectro, Timbre, Análisis Espectral, Algoritmo, Banco,Instrumentos colombianos, Aerofonos, Simples, Análisis de Audio.
DESCRIPCIÓN
Por medio de la tecnología musical se ha observado como se reproducen dentro de un sintetizador variosinstrumentos musicales acústicos; es común encontrar violines, pianos, oboes, trompetas y otrosinstrumentos, que pueden ser generados a partir de circuitos electrónicos, o en un programa decomputador. De esta forma se reconstruye el sonido original mediante la utilización de síntesis desonido. Existen diferentes técnicas para implementar la síntesis de sonido, estas varían en la forma degenerar y en este caso emular un sonido existente. En este proyecto se utilizan varias técnicas de síntesispara emular instrumentos musicales colombianos.
La intención de este proyecto es obtener un sonido que sea lo más parecido posible al original ymediante técnicas de generación de sonido (síntesis musical), recopilar un grupo de instrumentos deviento utilizados en música colombiana dentro de un sintetizador.
Uno de tantos aspectos importantes que motiva realizar un estudio en este campo es profundizar en lageneración de timbres reales con herramientas sencillas, dejar las muestras de las notas pertenecientes acada instrumento emulado y además el proceso detallado de cómo llevar un sonido real a uno emuladopor medio de un sintetizador.
FUENTESBIBLIOGRÁFICAS-Reck Miranda E. “Computer Sound Desing” 2002
-J. M . Chowning “The synthesis of complex audio spectra by means offrecuency modulation” AES.vol.21 1973 septiembre
-http://www.eumus.edu.uy/revista /nro1/jure.html
-http://www.unq.edu.ar/cme /personales/odiliscia/paper/fm-re.htmlJeffrey Rona, “The midi companion” 1994Colección de instrumentos musicales de la biblioteca Luis Ángel Arango.
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NÚMERO RAPROGRAMA Ingeniería de Sonido
CONTENIDOSSelección de Instrumentos: investigación sobre los instrumentos más apropiados y asequibles para unfuturo proceso de Emulación.Captación de las Muestras: Obtención de un registro grabado de los instrumentos para posterior análisisy emulación.Análisis de las Muestras: Análisis de las señales grabadas para determinar las principales característicasy emplear estos datos para su generación virtual.Creación del Algoritmo de Emulación : Elaboración de un algoritmo que sea capaz de generar estossonidos con la mayor fidelidadEmulación: Reconstrucción de los sonidos los Instrumentos por medio del algoritmo para que puedanser interpretados mediante un mecanismo de control.
METODOLOGÍA
Tipo de Investigación: Empírico-analítica
Línea de Investigación: Diseño de sistemas de Sonido
Sub-línea de la facultad: procesamiento de señales digitales y/o analógicas
Técnica de recolección: Para lograr los objetivos, primero se va a investigar sobre los instrumentosmusicales colombianos existentes y hacer un análisis previo de cuales serían los elegidos para laposterior emulación.
Hacer las correspondientes grabaciones de dichos instrumentos con la técnicas de microfonía másadecuadas para tener una captura fiel y lo más aproximado a la realidad evitando las alteraciones quepuedan ocurrir en estos procesos que son más de medición que musicales.
Realizar un análisis de las muestras capturadas en la grabación obteniendo todas aquellaspropiedades de más importancia para poder modelar los sonidos según el comportamiento de laseñal acústica original.
Aplicando las diferentes técnicas de síntesis se construye un algoritmo que emulará los diferentesinstrumentos previamente seleccionados y de esta manera crear un pequeño Banco de instrumentos.
Hipótesis: Mediante la síntesis de sonido es posible emular instrumentos musicales de vientocolombianos.
Variables Independientes:- Las características tímbricas de cada instrumento.- La alteración de la captura debido a características acústicas del recinto de grabación
Variables Dependientes:- Procesos de captura de la señal acústica de los instrumentos.- Tratamiento y procesamiento de la señal captada pera análisis.
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NÚMERO RAPROGRAMA Ingeniería de Sonido
CONCLUSIONES
En la aplicación de la Síntesis Aditiva se corrobora que son requeridos gran número deosciladores, para brindar mayor calidad a un sonido así sea aparentemente sencillo.
Aplicando solamente síntesis aditiva es complicado llegar a una emulación satisfactoria, luegose requiere aplicar otros métodos de síntesis para obtener una emulación aceptable.
La síntesis de sonido es una excelente herramienta para emulación de sonidos reales,lamentablemente presenta inconvenientes y requiere mucho tiempo y dedicación para tenerbuenos resultados
En un analizador FFT podemos visualizar gran cantidad de características de las señales, pero laconfiabilidad de los datos visualizados depende de la calidad del sistema que estemosempleando y de la configuración del mismo analizador.
En el manejo de señales y extracción de datos se debe ser muy cuidadoso con lo que se quiereobtener, para evitar alterar la información y procesar datos erróneos los cuales alterarían elresultad del proceso.
Los instrumentos de viento analizados presentan un contenido tonal soportado en gran parte porruido, por su construcción e interpretación.
En una emulación los efectos más difíciles de lograr son los que son aleatorios tales como elruido y las variaciones de amplitud y frecuencia entre parciales, que están dados básicamentepor la interpretación.
Lograr emular instrumentos folklóricos es muy complejo debido a su construcción artesanal,luego no son instrumentos fabricados bajo patrones preestablecidos por la tradición.
La FFT no es una herramienta óptima para el análisis del decaimiento en la envolvente de lasmuestras.
Al aumentar la frecuencia aumenta el numero de imágenes no armónicas.
Con la repetición en varios de los procesos se adquiere mas exigencia a la hora de emular estootorga evolución en los resultados de la emulación.
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BANCO DE INSTRUMENTOS MUSICALES DE VIENTO COLOMBIANOSEMULADOS POR SÍNTESIS DE SONIDO.
RICARDO ACEVEDO
MANUEL F. TORRES
EDER A. OCHOA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURAINGENIERÍA DE SONIDO
BOGOTÁ D.C.2006
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Dedicado a:
Las familias de cada uno de los integrantes de este proyecto por su apoyo,colaboración y paciencia.
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Agradecimientos
Todas aquellas personas que colaboraron para que este proyecto fuera posible: LuisJorge Herrera, Esperanza Camargo, William Pachulcán, Fabian Torres, Juan PabloUribe, Juan Reyes, Ana María Pardo, nuestros padres y hermanos.
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INTRODUCCION
Por medio de la tecnología musical se ha observado como se reproducen dentro de unsintetizador varios instrumentos musicales acústicos; es común encontrar violines, pianos,oboes, trompetas y otros instrumentos, que pueden ser generados a partir de circuitoselectrónicos, o en un programa de computador. De esta forma se reconstruye el sonidooriginal mediante la utilización de síntesis de sonido. Existen diferentes técnicas paraimplementar la síntesis de sonido, estas varían en la forma de generar y en este caso emularun sonido existente. En este proyecto se utilizan varias técnicas de síntesis para emularinstrumentos musicales colombianos.
La intención de este proyecto es obtener un sonido que sea lo más parecido posible aloriginal y mediante técnicas de generación de sonido (síntesis musical), recopilar un grupode instrumentos de viento utilizados en música colombiana dentro de un sintetizador.
Uno de tantos aspectos importantes que motiva realizar un estudio en este campo esprofundizar en la generación de timbres reales con herramientas sencillas, dejar lasmuestras de las notas pertenecientes a cada instrumento emulado y además el procesodetallado de cómo llevar un sonido real a uno emulado por medio de un sintetizador.
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INTRODUCCION ............................................................................................................... 7
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..................................................................... 11
1.1. ANTECEDENTES................................................................................................... 11
1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................ 12
1.3. JUSTIFICACIÓN.................................................................................................... 12
1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................. 131.4.1. Objetivo general................................................................................................. 131.4.2. Objetivos específicos.......................................................................................... 13
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO ......................................... 131.5.1. Alcances .............................................................................................................. 131.5.2. Limitaciones.................................................................................................... 14
2. MARCO DE REFERENCIA ....................................................................................... 15
2.1 MARCO CONCEPTUAL....................................................................................... 152.1.1 Aerófonos Tradicionales En Colombia............................................................. 152.1.2 Timbre ................................................................................................................. 172.1.3 Ondas periódicas y espectro de Fourier ........................................................... 182.1.4 Series de fourier.............................................................................................. 202.1.4. La DFT y la FFT.............................................................................................. 212.1.5. MIDI ................................................................................................................. 23
2.2 MARCO TEÓRICO................................................................................................. 322.2.1 Partes de los sintetizadores ................................................................................ 322.2.2 Osciladores. ......................................................................................................... 322.2.3 Ruido.................................................................................................................... 352.2.4 Reproducción de muestras. (Sampler) ............................................................. 352.2.5 Filtros ................................................................................................................... 362.2.6 Frecuencia de corte y pendientes ...................................................................... 382.2.7 Resonancia........................................................................................................... 392.2.8 Conexión de filtros.............................................................................................. 402.2.9 Generador de Envolvente (como modulador de amplitud) ............................ 412.2.10 LFO (Osciladores De Baja Frecuencia) (como modulador de frecuencia(vibrato) y modulador de amplitud (tremolo) ) ........................................................ 442.2.11 Métodos de Síntesis........................................................................................... 472.2.12. Síntesis substractiva........................................................................................... 492.2.13 Síntesis por Modulación................................................................................... 502.2.14. Síntesis con Modelos Físicos ........................................................................... 58
3. METODOLOGÍA .......................................................................................................... 60
3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACION................................................................. 60
3.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN .............................................................................. 60
3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN. .................................. 60
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3.5. HIPÒTESIS............................................................................................................. 61
3.6. VARIABLES ............................................................................................................ 613.6.1. Variables independientes. ................................................................................. 613.6.2. Variables dependientes. .................................................................................... 61
4. PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS .............................................. 62
5. DESARROLLO INGENIERIL .................................................................................... 63
5.1 SELECCIÓN DE INSTRUMENTOS..................................................................... 63
5.2 GRABACIÓN............................................................................................................ 65
5.3 ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS GRABADAS. .................................................. 70
5.4 CREACIÓN DEL ALGORITMO DE SÍNTESIS DE SONIDO EN REAKTOR3.0 ..................................................................................................................................... 78
5.4.1 Pequeña introducción a la plataforma Reaktor .............................................. 785.4.2 Diseño del algoritmo detallado. ......................................................................... 82
5.5 EMULACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS. ......................................................... 935.5.1. Análisis detallado de la emulación de los instrumentos.............................. 98
CONCLUSIONES............................................................................................................ 100
RECOMENDACIONES.................................................................................................. 101
BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................. 102
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. ANTECEDENTES
El desarrollo que ha tenido la electrónica en los últimos años ha hecho posible infinidad deavances. La electrónica se ha introducido en todos los ambientes, disciplinas profesionalesy hasta en nuestros hogares. El campo de la tecnología musical no ha sido ajeno a losbeneficios electrónicos entre estos la generación de sonidos (frecuencias audibles), así losinstrumentos tradicionales dieron paso a una nueva línea de generadores de sonido yequipos para su manipulación y grabación entre estos equipos encontramos lossintetizadores.
Los primeros desarrollos electrónicos para crear sonidos eran productos de y paralaboratorios, estos artefactos constaban de complicados circuitos de osciladores trabajandosimultáneamente. Las técnicas de síntesis de sonido han desarrollado distintos tipos desintetizadores capaces de generar sonido y diversos timbres, estos sintetizadores han sidoconstruidos a partir de conceptos basados en circuitos electrónicos y sus aplicaciones entelecomunicaciones y campos afines. La complejidad y la diversidad de la técnica desíntesis radica en la creación de cualquier tipo de sonidos tales como sonidosexperimentales o en la emulación de sonidos de objetos reales (instrumentos musicales).
El primer paso que se dio parea la generación de formas de onda periódicas (como las quecomponen algunos de los instrumentos reales), fue por medio de las Series de Fourier1 quedescompone una forma de onda periódica en la suma formas de ondas mas sencillas,posteriormente esta teoría dio paso a uno de los primeros conceptos de Síntesis aditiva2 .Las primeras emulaciones fieles aparecen tiempo después en el sintetizador llama DX-7basadas en síntesis FM3. Por ultimo uno de los métodos mas recientes para emulación deinstrumentos reales es la síntesis por Modelado Físico4
En la actualidad existe un sinnúmero de fabricantes de sintetizadores (Roland, Korg,Kurzweil, Yamaha, etc.) los cuales por medio de diversas técnicas de síntesis han logradoemular y/o reproducir los instrumentos acústicos mas conocidos a nivel mundial además deuna gran cantidad de nuevos sonidos.
1 Ver Fourier2 Ver. Síntesis Aditiva3 Ver Síntesis FM4 Ver Síntesis por Modelamiento Físico
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1.2.DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Actualmente no existe un banco de instrumentos musicales colombianos en un sintetizador,se pretende mediante técnicas de síntesis musical emular algunos instrumentos de unamanera fiel y aceptable para el uso en un sintetizador, este proyecto pretende resolver:¿Cómo implementar la síntesis de sonido para emular determinados instrumentos musicalesde viento colombianos?
1.3. JUSTIFICACIÓN
A través de la síntesis de sonido se emularán algunos instrumentos musicales colombianosinvolucrándolos dentro de la tecnología musical creando así un pequeño banco que sepueda utilizar dentro de un sampler o sintetizador en general.
Haciendo uso de la síntesis de sonido, que es una técnica que por años ha desarrolladométodos para lograr un gran acercamiento al sonido real de los instrumentos acústicos, sepretende hacer un banco de instrumentos colombianos que actualmente no se conoce y esde gran ayuda para los músicos y productores musicales que deseen tener sonidoscolombianos programados en un sintetizador, además de crear una metodología paraemular y desarrollar este tipo de sonidos.
Esto se logrará a través de la experimentación de los métodos de síntesis existentes para asídeterminar una solución a la creación de un banco de instrumentos en dispositivosmusicales electrónicos, se hará un trabajo de tecnología actual, con recursos matemáticos,físicos, acústicos, electroacústico y de programación, para llegar a la construcción y diseñode un algoritmo capaz de emular los instrumentos musicales colombianos.
Debido a la complejidad del tema y el tiempo que se requiere para dicha construcción, seeligió trabajar con un determinado grupo de instrumentos musicales, que hacen parte de lafamilia de los Instrumentos de viento. De esta manera se experimentará con formastímbricas similares pero nunca iguales, provenientes de la misma familia de instrumentos ycon el mismo funcionamiento acústico.
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1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1. Objetivo general
Desarrollar un banco de instrumentos musicales de viento colombianos emulados pormedio de síntesis musical.
1.4.2. Objetivos específicos
Realizar un estudio a los instrumentos musicales de viento colombianos queactualmente existen y determinar cuales serán los más óptimos para sintetizar.
Obtener la grabación acústica de los instrumentos de viento colombianos lo más fielposible, empleando las técnicas de microfonía mas adecuadas, evitando alterar laseñal original de los instrumentos.
Analizar las características espectrales de los instrumentos de viento colombianosde las muestras grabadas.
Realizar un algoritmo capaz de generar el sonido de los instrumentos de vientocolombianos, por medio del Software “Reaktor”
Diseñar e implementar un banco de sonidos musicales emulados por medio delalgoritmo realizado.
Comparar las características espectrales entre los instrumentos de viento reales y elbanco generado a través de Síntesis Musical de sonido.
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1. Alcances
Con esta investigación se lograrán emular algunos instrumentos musicales colombianos pormedio de software especializado en programación de síntesis, en este caso del programaReaktor con el fin de ser utilizado por cualquier músico e introducirlo en el mundo de lossintetizadores, además de otorgar este banco en el sampler de Reason NN-XT y en elsoftware especializado para reproducción de simples Kontakt.
.
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Además esta investigación servirá como experimentación de los diferentes conceptosadquiridos a lo largo del periodo de estudio universitario y con estas herramientasdesarrollar todo el proceso de emulación de instrumentos musicales.
1.5.2. Limitaciones
La principal limitación es la posible alteración de la señal debido a la interpretación delmúsico, situación acústica de la grabación, las posibles alteraciones de la señal por latransferencia entre diferentes sistemas.La Fabricación de los instrumentos es artesanal por lo tanto cada instrumento es único y laemulación será realizada solamente sobre estos instrumentos, por esta razón pueden existirdiferencias tímbricas entre dos instrumento del mismo tipo.
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2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO CONCEPTUAL
2.1.1 Aerófonos Tradicionales En Colombia
La evolución paralela de una cultura urbana y de una cultura campesina nos permitedeterminar muy claramente la evolución y el origen de los aerófonos en América. Así,mientras que los aerófonos traídos de Europa han hecho mayor presencia en los núcleosurbanos, los instrumentos de origen indígena y los resultantes del mestizaje se encuentranmás frecuentemente en las comunidades campesinas negras y mestizas.
Los aerófonos autóctonos colombianos y en general los suramericanos están representadospor las diferentes flautas de Pan, o conjuntos de tubos cerrados de diferente longitud talescomo la antara del Perú y las distintas variedades presentes en grupos indígenas delCaquetá, Putumayo y Vaupés, así como el pito o capador de los campesinos de Boyacá,Cundinamarca y Santander.
Otro tipo de flautas muy comunes entre los indígenas americanos son aquellas conaeroducto interno similares a la flauta dulce europea. Estas se hallan representadas en la porflautas rituales del Vaupés (de gran importancia cultural) así como por otros ejemplares delCaquetá y del Chocó. Entre aquellas con aeroducto externo se encuentran las gaitas de laCosta Atlántica y otras hechas de arcilla como la ocarina europea o algunos silbatoscolombianos.Las flautas con muesca del tipo de la quena andina tienen gran dispersión no solo enColombia sino en América del Sur. Son interesantes tres ejemplares de hueso animalprovenientes del Vaupés en las que el aeroducto interno esta moldeado con tapones de cerade abeja. Estas flautas tienen un uso universal y un ejemplar muy decorado es usado en lamúsica china.
Los instrumentos de lengüeta libre están representados por algunas flautas dobles delMedio Oriente y el Mediterráneo, al igual que por la caña de millo usada en nuestra costaatlántica, probables versiones americanas de modelos usados en el África Occidental.
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Aerófonos Indígenas Y Mestizos
La aculturación de grandes sectores indígenas que en su mayoría paulatinamente seconvirtieron en campesinos y tuvieron oportunidad de convivir con campesinos negros ymestizos produjo, por una parte, la conservación de algunos aerófonos indígenas y, porotra, la creación de nuevos instrumentos a través de la adopción de algunos aerófonoseuropeos que se popularizaron en el campo.
La Gaita
Aerófono por insuflación tipo flauta, provisto de un pico y orificios laterales paradeterminar la altura del sonido. Se fabrica con un tallo de cardón y el pico o cabezote conuna mezcla de cera y carbón y un canuto de pluma de pavo.Las gaitas siempre aparecen en parejas de Gaita Hembra -con cinco orificios, comoinstrumento melódico- y Gaita Macho - con dos orificios, como instrumento que hace lasveces de bordón o bajo. Estos aerófonos son muy empleados por las comunidades negras dela Costa Atlántica, quienes los asimilaron de los indígenas de la Sierra Nevada dondeaparecen con los nombres de Kuisis o Suaras.
Quena
Flauta longitudinal con embocadura de muesca. Tubo de caña de totora o Bambú, abiertocon muesca en el extremo superior con cinco orificios digitales frontales y uno posterior.
Este tipo de quena con cinco orificios anteriores y uno posterior es la más usada, se fabricaen varios tamaños pero en general los instrumentos de registro agudo miden entre 25 y 45cms. Quenas similares a esta, pero de mayor longitud o más orificios se usanocasionalmente.
Zampoña
El ejecutante sostiene de manera vertical las cañas (que están unidas entre sí de manerarígida por medio de varas o cuerdas). Coloca el labio inferior contra el borde de uno de lostubos, dirigiendo el golpe de aire hacia delante, de manera perpendicular al eje del tubo. Elsonido se producirá porque el aire que se encuentra dentro de la caña entra en resonanciacon la vibración producida por la fricción del viento contra el borde de la caña. La nota
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musical obtenida estará en relación con la longitud de la columna de aire, y su volumen conel diámetro interno del tubo. Cada ataque es acentuado por medio de un chasquido de lalengua (como si repitiera el fonema «ta» mientras sopla).
Flauta Chamánica
Flauta con aeroducto interno consistente en un tubo de palma con corteza negra con untapón de cera de abejas que conforma un aeroducto interno y una perforación rectangularparcialmente cubierta con dos secciones móviles de una cinta de corteza vegetal.Decoración pintada en el extremo inferior que consiste en líneas anguladas y rectas de colorblanco y puntos amarillos.
Las flautas rituales indígenas de algunas regiones de Amazonas, Orinoco y Vaupésespecialmente son en su mayor parte variantes de este tipo, en las que una columna de airese orienta a través de un aeroducto interno, columna que se bifurca y una parte sale por unaapertura rectangular cuyo tamaño se regula. Se usan en pares, junto con trompetas dediferentes tamaños, asociadas a las voces de los ancestros que presiden los rituales deiniciación.
2.1.2 Timbre
El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir la fuente del mismo, porque, através del timbre somos capaces de diferenciar, dos sonidos de igual frecuencia (tono) eintensidad. Así, el timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir la misma notaproducida por dos instrumentos musicales diferentes.
Un Do emitido por una flauta es distinto al Do que emite de una trompeta, aunque esténtocando la misma nota, porque tienen distintos armónicos. En la flauta, los armónicos sonpequeños en comparación con la fundamental mientras que en la trompeta los armónicosson mucho más marcados, por eso la flauta tiene un sonido suave, mientras que la trompetatiene un sonido estridente.
Físicamente, el timbre es la cualidad que confieren al sonido los armónicos que acompañana la frecuencia fundamental. Estos armónicos generan variaciones en la onda sinusoidalbase.
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Los sonidos simples o tonos puros contienen una sola frecuencia. Es el caso del diapasón dehorquilla, utilizado para afinar instrumentos. Sin embargo, en la naturaleza, no existe esesonido puro, libre de armónicos.
El Teorema de Fourier afirma que cualquier forma de onda periódica puede descomponerseen una serie de ondas (armónicos) que tiene una frecuencia que es múltiplo de la frecuenciade la onda original (frecuencia fundamental). Así, los armónicos son múltiplos de lafrecuencia fundamental, a la que acompañan
El timbre viene determinado por la cantidad e intensidad de estos armónicos. A veces,como en el caso del oboe, estos armónicos pueden ser más a los que la propia notafundamental.
Los armónicos varían según la fuente, según el tipo de instrumento, según el diseño delpropio instrumento, e, incluso, según la forma de tocar este instrumento. En un sentidofigurado, podríamos afirmar que los armónicos son el “ADN” de cada sonido.5
Emulación
En informática, un emulador es un software que permite ejecutar programas de ordenadoren una plataforma (arquitectura hardware o sistema operativo) diferente de la cual fueronescritos originalmente. A diferencia de un simulador, que sólo trata de reproducir elcomportamiento del programa, un emulador trata de modelar de forma precisa eldispositivo que se esta emulando.6
2.1.3 Ondas periódicas y espectro de Fourier
Una onda que repite exactamente el mismo patrón una y otra vez es llamada ondaperiódica; en la que su periodo T es el tiempo que toma en conformar su patrón básico y sufrecuencia f = 1/T es cuantas veces por segundo se repite este patrón.
Si se toman dos ondas sinusoidales con frecuencias diferentes, se generan una onda noperiódica, si la frecuencia f1=243.72Hz y f2=539.08Hz con periodo T1= 4.1ms yT2=1.8ms, dividiendo f1/f2=2.2, es posible darse cuenta que la primera onda cumple unciclo completo mientras la otra completara dos ciclos y un poco mas. Si las dos ondas selanzan juntas en tiempo cero, se podría esperar prácticamente para siempre antes de queestas vuelvan a arrancar el ciclo juntas al mismo tiempo, por esto la onda combinada es noperiódica.
5Sacado de http://es.wikipedia.org/wiki/Timbre_musical6 Sacado de http://es.wikipedia.org/wiki/Emulador
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Pero hay frecuencias que pueden lograr una combinación periódica por ejemplo f1 y f2serán 110 y 440 Hz cada ciclo de la primera va a tomar exactamente el mismo tiempo quecuatro ciclos de la segunda. No es necesario que las dos arranquen desde cero al mismotiempo. Es posible introducir un corrimiento en fase y la onda compleja resultante tendráuna forma diferente pero todavía tendrá la misma periodicidad.
Cualquier conjunto de frecuencias sinusoidales cuyas frecuencias pertenecen a seriesharmónicas combinadas hacen una onda compleja periódica, cuya frecuencia de repeticiónesta dada por la serie fundamental. Los componentes individuales pueden tener cualquieramplitud y cualquier relación de fase, estas determinaran la forma de la onda compleja.Cualquier forma de onda periódica de periodo T puede ser construida por medio de unconjunto de ondas sinusoidales cuyas frecuencias formen una serie harmónica con f1=1/T.Cada onda sinusoidal debe tener la amplitud y la fase relativa correcta y estas pueden serdeterminadas por la forma de la onda compleja.
En el siglo XIX el matemático francés Fourier desarrollo este método. Poner ondassinusoidales juntas para crear ondas complejas, esta es llamado la síntesis de Fourier.Tomar ondas complejas por aparte en sus componentes de onda sinusoidales es llamadoanálisis de Fourier. El involucrar la amplitud en una onda compleja es llamado espectro deFourier, y cada onda sinusoidal individualmente es un componente de Fourier.
Es posible representar ondas no periódicas como sumas de componentes de Fourier.
Cualquier conjunto de ondas cuyas frecuencias no pertenecen a una serie armónica secombinan para hacer una onda compleja no periódica que generalmente sonara impura einestable de una manera u otra.Cualquier forma de onda no periódica puede ser construida por un conjunto de ondassinusoidales pero sus frecuencias no pertenecen a una serie armónica. Cada componentedebe tener la amplitud y la fase relativa correctas las cuales van a ser determinadas por laforma de onda compleja.La utilización de frecuencias que no pertenecen a ningún ciclo armónico tiene dosposibilidades. Una es que pocas frecuencias que no son múltiplos de ningún númeropodrían describir el sonido transciente de un instrumento de percusión, la otra posibilidades un espectro continuo con componentes en todas las frecuencias es generalmente el casode sonidos de ruido continuo.
La amplitud y la fase de las componentes de Fourier pueden ser determinadas utilizandocomplicados cálculos matemáticos, pero esta no es la única forma para determinar elespectro, existe una gran variedad de dispositivos electrónicos llamados analizadores deFourier. Al introducir cualquier forma de onda compleja se obtiene el espectro ya sea por
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medio de una lista de números o en un visualizador. Algunos de estos analizadores sonsimplemente programas de computador que se encargan de desarrollar los voluminososcálculos automáticamente, evitando meses de trabajo con papel y lápiz. Hoy en día en lugarde comprar hardware separado teniendo una buena tarjeta de sonido, para introducir lasseñales con una buena calidad, y un computador personal es posible correr el softwareanalizador de Fourier.Este es el concepto de emulador, en este caso nuestro emulador consiste en hacer unarepresentación lo más real posible por medio de software, de la señal acústica originalobtenida de cada instrumento a emular.
2.1.4 Series de fourier
Las series de Fourier describen señales periódicas como una combinaciónde señales armónicas (sinusoides), con esta herramienta podemos analizaruna señal periódica en términos de su contenido frecuencial o espectroademás nos permitirá establecer la dualidad entre tiempo y frecuencia, deforma que operaciones realizadas en el dominio temporal tienen su dual enel dominio frecuencial.En su forma trigonométrica las series de Fourier describen una función periódica xp (t) deperiodo T Así:
para tiempo continuo:
...)(...)(...)cos(....)cos(2
)( 010010 tksenbtsenbtkata
atx kkp
para tiempo discreto:
1 000 )()cos(
2)(
k kkp tksenbtkaa
tx
Es obvio que la representación de Fourier de una función periódica, representada como lafunción como la suma de componentes sinusoides que tienen diferentes frecuencias. Lacomponente sinusoidal de frecuencia 0 nn se denomina la enésima armónica de la
función periódica. La primera armónica comúnmente se conoce como la componentefundamental porque tiene el mismo período de la función y Tf /22 00 se conoce
como la frecuencia angular fundamental. Los coeficientes 20a se conocen como amplitudarmónica.
En su forma exponencial:
2.1.4.1
2.1.4.2
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Y aplicando Euler
jsene j cos (Ec. Euler)
k skp tjkkxatx )exp()( 0 (Serie de Fourier)
En donde
)(2
1kks jbakX
Para calcular sus coeficientes
T
ps dttjktxT
kX )exp()(1
0
2.1.4. La DFT y la FFT
Las series de Fourier permiten describir señales periódicas mediante espectros discretos,mientras que la DTFT permite por medio de espectros periódicos describir señalesdiscretas. Todo esto es consecuencia de que el muestreo en un dominio implica la extensiónperiódica del otro. De aquí nace la base para la formulación de la “Transformada discretade Fourier” DFT.Existen un sin numero de algoritmos por medio de Hardware y Software muy eficientes quepermiten implementar la DFT, estos algoritmos son conocidos como “TransformadasRápidas de Fourier” FFT.
La Trasformada Rápida de Fourier es ampliamente empleada en tratamiento de la señal yen campos afines para analizar las frecuencias presentes en una señal muestreada, resolverecuaciones diferenciales parciales, y realizar otras operaciones, como convoluciones.
La trasformada Discreta de Fourier DFT con N puntos, XDFT [k ] de una señal con Nmuestras x[n] y la transformada inversa de fourier (IDFT), que transforma XDFT [k ] enx[n] son definidos como:
,1
0
2
N
n
NDFT
nkj
enxkX
k =0,1,2,…., N-1
2.14.3
2.1.4.4
2.1.4.5
2.1.4.6
2.1.4.1
22
,1 1
0
2
N
k
NDFT
nkj
ekXN
nx
n= 0,1,2…., N-1
Esta relación es un conjunto de N ecuaciones, además cada muestra de la DFT es obtenidaa través de una serie de sumas ponderadas de todas las muestra de x[n].
Entre las propiedades mas importantes en la DFT incluida su inversa es la conocida comoperiodicidad implícita, en donde el exponente exp(±j2πnk/N) que aparece en las anterioresdefiniciones es periódico tanto para N, como para k, con periodo:
NNknjNkNnjNnkj eee )(2)(22
Como consecuencia de lo anterior la DFT incluida su inversa son periódicas también conperiodo N, y basta tan solo con ordenar los resultados para un solo periodo (de o a N-1). Elíndice inicial de x[n] y XDFT [k ] es cero.En la siguiente tabla se muestra las propiedades de la DFT, estas incluso que son muysimilares a las propiedades de otras transformadas en el dominio de la frecuencia, pero esnecesario emplearse con la periodicidad implícita (de la DFT y la IDFT) en los dosdominios.
Propiedad Señal DFT Comentarios
Desplazamiento ][ 0nnx NknjDFT ekX 02][
Ningún cambio de magnitud.
Desplazamiento ]5.0[ Nnx ][)1( kX DFTk Desplazamiento de medio periodo para N par.
ModulaciónNnkjenx 02][ ][ 0kkX DFT
Modulación ][)1( nxn ]5.0[ NkX DFT Desplazamiento de medio periodo para N par.
Reflexión ][ nx ][ kX DFT Esta es una reflexión circular.
Producto ][][ nynx ][][1 kYkX DFTDFTN La convolución es periódica.
Convolución ][][ nynx ][][ kYkX DFTDFT La convolución es periódica.
Correlación ][][ nynx ][][ kYkX DFTDFT
La correlación es periódica.
Ordenadascentrales
1
0
][1
]0[N
kDFT kX
Nx
1
0
][]0[N
nDFT nxX
Ordenadascentrales
1
02 )(][)1(
1 N
kDFT
kN parNnXN
x
1
02 )(][)1(
N
n
nNDFT parNnxX
Teorema deparsival
1
0
21
0
2][][
1 N
kDFT
N
n
kXnxN
2.1.4.2
2.1.4.3
Tabla2.1.4.1 Propiedades de la DFT
23
2.1.5. MIDI
El MIDI es creado a raíz del uso de los sintetizadores. A principios de los años 80 latecnología de los sintetizadores había conseguido importantes resultados, desde el lograrimitar a un instrumento acústico, hasta crear sonidos inexistentes y extraños.
Debido a que los sintetizadores de la época solo reproducían una nota a la vez en 1981, loscientíficos Dave Smith y Chet Wood de la empresa Sequential Circuit, se propusieronrealizar un medio de comunicación entre instrumentos musicales que fuese respetado portodos los fabricantes. La idea era hacer sonar más de un aparato a la vez, creando así uninstrumento polifónico y solucionar el problema de la incompatibilidad entre diferentesinstrumentos, inclusive de la misma marca creando así el protocolo MIDI.La palabra MIDI es la abreviatura de "Musical Instrument Digital Interface", en español"Interfaz Digital para instrumentos musicales". El MIDI no es simplemente un interfaz sino que es todo un sistema de interconexión el cual permite a diferentes instrumentosmusicales, de distintos fabricantes, interconectarse y comunicarse entre sí mediante el usode un maestro o secuenciador. A través de los años el protocolo MIDI se ha convertido enun verdadero estándar que aunque todavía tiene algunas diferencias entre los fabricantes,cumple ciertos requisitos mínimos que en general todo aparato que tenga la etiqueta deMIDI debe respetar. El MIDI es utilizado por millones de personas para muchasaplicaciones, tanto en la música como en otros campos como iluminaciones teatrales yautomatizaciones en estudios de grabación.
Componentes básicos de un sistema MIDI
Dos de los dispositivos más utilizados en el mundo del MIDI para crear música son el“secuenciador” y “sintetizador” los cuales se explicarán a continuación.
Sintetizador
Un sintetizador es aquel instrumento capaz de editar, crear y reproducir sonidos;generalmente incluyen teclas para accionar los sonidos, sin embargo existen versiones sinteclas. Es posible realizar una secuencia con dispositivos como el mouse y el teclado de uncomputador normal, pero es mejor utilizar un sintetizador para realizar este tipo tareas. Estecrea un sonido a partir de ondas elementales o de muestras previamente grabadasreproducidas a una velocidad.
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Flujo de información MIDI
El sistema MIDI consiste en un puerto serial parecido al que se encuentra en lascomputadoras, y consta de mensajes formados por 1, 2 o 3 bytes los cuales son transmitidosa una velocidad de 31.25 Kbaudios o KBits/seg. Los mensajes se transmiten bit por bit.Se utiliza un puerto para recibir datos llamado MIDI IN y otro para transmisión llamadoMIDI OUT. Además la mayor parte de los equipos cuentan con una salida llamada MIDITHRU, que retransmite la señal que viene de MIDI IN, lo que hace posible interconectarvarios instrumentos sin que se vean afectados por el proceso del dispositivo que se estautilizando. Con el protocolo MIDI un dispositivo maestro controla a otro esclavo o unconjunto de ellos para que ejecuten una interpretación musical.Eléctricamente es un interfaz de corriente con lógica inversa en donde el cero lógicocorresponde a una intensidad de 5mA entre el equipo trasmisor y el equipo receptor, el unologico (0 mA ) representa un estado inactivo de la interfaz.
Se utiliza un cable DIN de 5 puntas, la punta 3 es tierra, y las puntas 2 y 4 son la señaleléctrica y las otras dos no se utilizan. Teóricamente la conexión a tierra no es necesariapero existen casos en que si lo es.
Definición de Mensaje MIDI.
Un mensaje MIDI es todo aquel evento generado por un controlador, es decir, cada vez quealguien toca una tecla de un piano electrónico, gira la rueda de modulación de unsintetizador o presiona un pedal se genera un mensaje. Éste consta de un comando y ciertosdatos asociados. Como existen diferentes acciones que se pueden realizar sobre uncontrolador MIDI, existirán diferentes tipos de mensaje para describir dichas acciones.
Puertos MIDI IN, MIDI OUT y MIDI THRUFigura 2.1.6.1
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Envío de mensajes MIDI.
Todos los instrumentos y dispositivos MIDI utilizan mensajes de bytes compuestos porocho bits para enviar y procesar los datos MIDI, precedidos por un bit de arranque quesiempre es cero y terminados con un bit de parada que siempre es uno completando 10 bits.Los bits de arranque y de parada permiten al microprocesador del instrumento receptordiferenciar el final de un byte del comienzo del siguiente.Los bytes de datos MIDI se combinan en mensajes, que consisten en un byte de estadoseguido de uno o varios bytes de datos
Codificación De Mensajes MIDI
Teniendo en cuenta la clasificación de las comunicaciones digitales y que el MIDI como sunombre lo indica es una forma de comunicación digital la transmisión de los mensajesMIDI se realiza de forma serial teniendo en cuenta que no usa solamente 2 cables debido aque la transmisión se debe hacer bit a bit, y asincrónica en la que se establece un bit decomienzo activo 0 y un bit de parada lógico activo 1, Formato de transmisión serialasincrónica
Degradación MIDI
Es un efecto presentado en las señales MIDI al pasar por varios instrumentos, mediante elcual pierden definición de los estados cero y uno lógico a causa de la deformaciónpresentada al acumular tiempos de transición elevados
Byte De Estado
Este describe el tipo de información que esta siendo enviada ya sea un encendido de nota,un cambio de instrumento, una variación de pitch bend, etc. Este especifica también elcanal por el cual se enviará la información y su primer bit siempre es "1" lo cual quieredecir que es un byte de estado
Codificación MIDI Figura 2.1.5.1
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Byte De Datos
Este contiene la información específica respecto del comando que indique el byte de estado.Por ejemplo si el byte de estado indica un encendido de nota o sea que una tecla ha sidopresionada, el byte de datos indicara que nota fue presionada y con que dinámica (velocity)fue presionada. Su primer bit siempre es "0" lo que indica que es un byte de datos. Por lotanto un mensaje de encendido de nota esta compuesto por un byte de estado y dos dedatos.
SSS define el tipo de mensaje, NNN el numero de canal y los bits X y Y valores en el rangode 0 a 127.
TIPOS DE MENSAJES MIDI
Existen diferentes tipos de mensajes para manejar los datos MIDI dependiendo del tipo deinformación que se enviara, cada tipo de mensaje tiene un formato único el cual es comúnen todos los instrumentos y dispositivos que utilizan el lenguaje MIDI. Estos son losdiferentes tipos de mensajes MIDI:
Mensaje De Voz De Canal
Estos mensajes son los más básicos en MIDI, comunican los eventos de interpretaciónutilizados más frecuentemente enviados de un instrumento a otro a través se cualquier canalMIDI .
Codificación de mensajes de voz de canal
Formato # de Bytes de datos Descripción8n,kk,vv 2 Note off:desactivación de la nota co numero kk y
velocidad vv9n,kk,vv 2 Note on: activación de la nota co numero kk y velocidad
vvAn,kk,vv 2 Postpulsación de la nota kk con valor de presión vvBn,cc,vv 1 Cambio de controlador lógico cc con valor vvCn,pp 1 Cambio de programaDn,vv 1 Postpulsación de canal con valor de presión vv
1SSS NNN 0XXXXXXX 0YYYYYYYByte de estado Byte de datos 1 Byte de datos 2
Tabla 2.1.5.2
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NOTAS: 1- Tener presente que kk, cc, pp y vv son bytes de datos y por tanto llevan el bitmas significativo en cero (0), es decir, 0kkkkkk
2- n es el número de canal mida.
Estos son algunos de los mensajes de voz de canal más comunes:
Note On (encendido de nota): La actividad principal de una interpretación musical es tocarlas notas, MIDI utiliza dos mensajes diferentes para representar la pulsación de una notaque son: note on (encendido de nota) y note off (apagado de nota). Cada vez que sepresiona una tecla en un controlador MIDI o en un teclado MIDI , el instrumento enviaráun mensaje de encendido de nota lo que quiere decir que cualquier instrumento conectadoal dispositivo que está enviando el mensaje, sonará con la misma nota que se tocó pero conlos sonidos propios del dispositivo receptor.
Note off (apagado de nota): Este consiste en enviar un mensaje de note on, pero con unvolumen (velocity) con el valor de cero, cuando se deja de presionar la tecla.Los mensajes note on y note off están compuestos por un byte de estado que indica que esun note on y dos de datos que indican que nota es y con que velocity fue tocado.Los 128 números de nota MIDI y sus equivalentes se encuentran relacionados de formamatemática conforme a la siguiente expresión: # de nota MIDI/12En donde el cociente menos1 es el número de la octava y el residuo determina el nombre dela nota.Dependiendo de cómo del residuo el nombre de la nota será el siguiente:
Residuo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Nota C C# D D# E F F# G G# A A# B
Cambio de programa
Los sonidos programados en la memoria de un instrumento electrónico son llamadosprogramas. Un cambio de programa significa un cambio de sonido de los programados enel dispositivo que se esta utilizando, por ejemplo si en un sintetizador se esta ejecutandouna melodía con sonido de piano y se hace un cambio de programa y el sintetizadorcambiará de sonido dependiendo del número de programa al que se le especifique, porejemplo una guitarra.Un cambio de programa está compuesto por un byte de estado que específica que es uncambio de programa y uno de datos que específica el número de instrumento que se va aelegir.
Tabla 2.1.5.3
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Controladores MIDI
Existen una serie de dispositivos tales como pedales, ruedas de modulación y niveladoresutilizados para controlar elementos de expresión en el sonido de un sintetizador comosonoridad, paneos, vibrado, etc. Cada controlador causa que el sonido del sintetizador varíede alguna manera. Al mover el controlador la información MIDI es enviada por el puertoMIDI OUT y modificará el sonido de cualquier dispositivo que esté conectado y recibiendopor el mismo canal que el dispositivo que envió la información.Los mensajes de controladores están compuestos por un byte de estado que especifica uncambio de control y dos de datos que especifican el número de controlador y el valor delcambio del controlador elegido. Existen 127 controladores MIDI.
Unos de los controladores más comunes son:
Selección de banco
Debido a que un cambio de programa permite elegir solamente 128 sonidos cambiados víaMIDI. La mayoría de instrumentos ofrecen muchos más sonidos en memoria, para poderacceder a los demás sonidos por medio del MIDI se distribuyen en diferentes bancos de 128sonidos cada uno los cuales funcionan como una extensión del cambio de programa.Dependiendo del dispositivo que se este utilizando existen cinco esquemas dedireccionamiento de banco en los cuales se incluyen 2 mensajes que son cambios de controlen los que se introduce la información de que es un cambio de banco, que son el cambio decontrol (CC) #0 que indica el MSB (byte mas significativo) y el #32 (byte menossignificativo).
1) Direcciona máximo 128 bancos.
CC#0(MSB) con el valor del banco.CC#32(LSB) siempre va en cero.
2) Direcciona máximo 128 bancos.
CC#0(MSB) siempre va en cero.CC#32(LSB) con el valor del banco.
3) Direcciona máximo128 bancos.
CC#0(MSB) con el valor del banco.CC#32(LSB) no se utiliza.
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4) Direcciona máximo128 bancos.
CC#0(MSB) no se utiliza.CC#32(LSB) con el valor del banco.
5) Direcciona máximo16384 bancos
CC#0(MSB) con el valor correspondienteCC#32(LSB) con el valor correspondiente.
Para entender como se codifica un mensaje MIDI se programara un mensaje en el cual serealizara un cambio de programa que será, el programa # 85 del banco 48 en el esquema 2de selección de banco, por el canal 7; en este se hará uso de la tabla de codificación demensajes de voz de canal.
Los valores de programación están en sistema decimal, la codificación se realizara enbinario, para esto se realizara la conversión de decimal a hexadecimal y de hexadecimal abinario. Para programar esto es necesario crear 3 mensajes, el primero con el byte massignificativo de la selección de banco, el segundo con el menos significativo y el tercero elde cambio de programa.
Byte de estado CC#0 Valor del CCHexadecimal B6 00 00Binario 1011 0110 0000 0000 00
La B indica que es un cambio de controlador, el 6 indica que es el canal 7, esto se debe aque programando en MIDI siempre se utiliza el numero del canal menos uno por queempieza a contar desde cero, el controlador es el cero para indicar que es el byte massignificativo de la selección de banco y el valor de la selección de banco es cero por que seesta utilizando el esquema dos de selección de banco.
Byte de estado CC#0 Valor del CCHexadecimal B6 20 30Binario 1011 0110 0010 0000 0011 0000
Tabla 2.1.5.3
Tabla 2.1.5.4
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El byte de estado es el mismo, el cambio de controlador es el 32 que corresponde a 20hexadecimal e indica que es el byte menos significativo de la selección de banco y el valores 30 que equivale al banco 48 en decimal.
Byte de estado Byte de datosHexadecimal C6 55Binario 1100 0110 0101 0101
En este mensaje el byte de estado cambio por que ahora esta indicando un cambio deprograma y no de controlador como en los anteriores, pero el canal siguió siendo el mismoy el byte de datos indica el número de programa 85 que es 55 en hexadecimal.
Estándares MIDI.
Como ya se mencionó, el protocolo MIDI fue creado para unificar los diferentes criteriosestablecidos por los fabricantes de los instrumentos musicales electrónicos. Sin embargo,existe cierta flexibilidad en el manejo de datos, haciéndolo útil para controlar característicasespeciales que contienen los instrumentos de cada marca específica, pero menos útil encuanto a la unificación, esto significa que cualquier empresa que se dedique a laconstrucción de dispositivos MIDI puede crear un almacenamiento de datos de tal maneraque sea reconocible únicamente por su sistema aunque se siga el protocolo MIDI.
El estándar General MIDI (GM) tiene como propósito unificar todos los criteriosestablecidos por los fabricantes, por causas determinadas por el fabricante los sintetizadoresorganizan sus bancos de sonidos de forma diferente. Por ejemplo, es posible que el usuarioactive el sonido de piano digitando el número 1 y sin embargo este mismo número podríaser una guitarra en otro dispositivo.
El mapeo de los sonidos era diferente en cada sintetizador, lo que ocasionaba que lasecuencia o melodía grabada se escuchara completamente distinta entre un dispositivo yotro. Para solucionar este problema, los fabricantes de sintetizadores decidieron adoptar unestándar que consistía en que todos los sintetizadores fabricados bajo el sello General MIDIusaran un conjunto común de 128 sonidos, organizados en 16 grupos de 8: pianos yórganos, guitarras, percusión, cuerdas, viento madera, viento de metal, sintéticos, efectosespeciales, etc. De la misma forma se crea un mapa de batería en el cual las percusionesestán enumeradas de igual forma en todos los dispositivos que ostentaban el logotipo GM,utilizando el canal 10 para su ejecución.
Tabla 2.1.5.5
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De esta forma, un compositor que usa el banco de sonidos General MIDI, puede estarseguro de que su creación sonará correctamente en cualquier equipo GM.
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2.2 MARCO TEÓRICO
2.2.1 Partes de los sintetizadores
Existen varios diagramas para la operación de los sintetizadores, estos diagramas dependende la cantidad de partes que tengan con sus diversas funciones o por diferencias debidas almétodo de síntesis que se aplique. Todos los diagramas parten de uno en especial queconsta de tan sólo tres partes (Oscilador, Filtro y Amplificador) que son indispensables parala generación y control del sonido, también existen otras funciones que son utilizadasprincipalmente para modificar cualquiera de las partes antes nombradas, también paracontrolar o alterar de alguna manera la señal sonora, dependiendo del algoritmo deoperación según el método. Sin embargo todos los métodos tiene las mismas partes, lo quelos diferencia es la manera como se aplica cada función y su forma de operación. En estecapítulo se explicarán dichas partes o funciones para entender bien las herramientas para eldiseño de algoritmos de síntesis.
2.2.2 Osciladores.
El oscilador es el dispositivo más importante en los programas de síntesis musical, porquees el que se encarga de originar el sonido, luego son dispositivos diseñados para generar oreproducir funciones o señales en rangos de frecuencia audibles para el hombre. Esta señalgenerada luego es procesada por otros dispositivos como, filtros, moduladores, envolventes,efectos especiales y muchos otros, para así diseñar un programa de síntesis que genere unsonido.
Existen varios tipos de osciladores dependiendo del diseño de cada sintetizador, y seclasifican de la siguiente manera; los osciladores de tipo análogo (son los másconvencionales) que son diseñados con circuitería análoga. También existen los osciladoresdigitales que funcionan similar a los osciladores análogos, la diferencia es la misma quehay entre el audio análogo y digital luego se asume que ambos funcionan similarmente.
Por otro lado están los osciladores basados en reproducción de muestras que consiste engrabar un sonido de muestra y reproducirlo como forma de onda, y usar esa forma de ondacomo la de un oscilador análogo o digital.
Osciladores de tipo análogo.
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Los primeros sintetizadores con modelo análogo construidos con circuitos análogos reales apartir de resistencias, condensadores, bobinas y muchos otros elementos. Con estatecnología es posible tener un generador de tonos controlado con voltaje por medio de unteclado musical.
Por lo general estos osciladores generan señales periódicas que son controladas pordiferentes parámetros, estas señales siguen un patrón en el tiempo que se repite dichopatrón es llamado forma de onda y la velocidad con la que se repite este patrón es lafrecuencia. Luego los parámetros más importantes de los osciladores son la forma de ondaque determina el timbre y la riqueza armónica del sonido y la frecuencia que define laaltura musical.
En casi todos los sintetizadores análogos y digitales existe un control para seleccionar laforma de onda. En algunos casos el control es discreto luego tiene un determinado númerode formas de onda. En otros sintetizadores el control de forma de onda es continuo y asícambia suavemente entre una forma de onda y otra, dando la opción de tener mejorvariedad tímbrica.
En los osciladores análogos convencionales existen las principales formas de onda, que hoyen día se encuentran en cualquier sintetizador. Estas formas de onda son: senoidal,triangular, diente de sierra y cuadrada o pulso.
La onda senoidal es la señal más simple que hay, tiene la característica de no tenersobretonos, es un tono porque se compone únicamente de la frecuencia fundamental, notiene frecuencias armónicas. Esta señal sola no tiene mucha utilidad pues su timbre es muysimple, opaco, vacío, que no es muy agradable, es más útil mezclar esta onda con otrasformas de onda para producir sonidos con timbres diferentes, por ejemplo así ocurre en lasíntesis aditiva donde se suman varias ondas sinusoidales cada una con una frecuenciadistinta, o también es aplicable para reforzar frecuencias determinadas, de todos modostiene muchas aplicaciones.
La onda triangular es muy similar a la onda senoidal pero esta si contiene unos pocosarmónicos esto hace que tenga un timbre un poco más agradable y cálido. Al igual que laonda senoidal no es muy útil sola es mejor mezclada con otras ondas.
La onda siente de sierra contiene todas las frecuencias armónicas, pero estos armónicos vandisminuyendo su amplitud a medida que van aumentando los armónicos, esta onda tiene eltimbre más cálido, vivo, brillante, debido a su riqueza armónica. Es usualmente
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implementado con un filtro pasabajos con el objeto de poder controlar dichos armónicosque componen la señal.
La onda cuadrada o pulso es similar a la diente de sierra, la diferencia es que la ondacuadrada contiene sólo armónicos impares, mientras que la onda diente de sierra contienetodos los armónicos pares e impares. Esto teniendo en cuenta que los armónicos sonmúltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Esta onda también tiene mejor riquezatímbrica que la senoidal y la triangular, pero al ser componentes armónicas impares eltimbre es distinto al de la onda diente sierra.
Esta onda cuadrada tiene una característica especial, al tener sólo dos estados uno bajo yotro alto, y ser una señal periódica se comporta como un pulso por eso también es llamadaonda de pulso. Dicha característica consiste en variar el ancho del pulso, que en la ondacuadrada convencional es igual para ambos estados y se dice que es simétrico. Cambiandoel ancho de pulso, ya sea más largo el estado alto que el bajo o viceversa, cambia lacaracterística tímbrica del sonido sin afectar la frecuencia fundamental.
Formas de onda: a) onda senoidal, b) ondatriangular, c) onda diente de sierra, d) onda
cuadrada o pulso.Figura 2.2.21
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2.2.3 Ruido.
En la gran mayoría de sintetizadores hay funciones de ruido, en algunos casos lososciladores tiene una señal de ruido, en otros casos el generador de ruido es independientepara ser mezclado con otros osciladores o hacer modulaciones. Sin embargo, como el ruidoes una señal generada hace parte de los osciladores. Esta señal se diferencia de las demásprincipalmente por ser de origen aleatorio, y no es una señal periódica, esto hace que seauna onda desconocida pero tiene la característica de contener todas las frecuencias conigual energía.
El ruido es usado principalmente para diseñar programas de síntesis como tambores,vientos, disparos, mar y muchos otros sonidos de efectos especiales, además decomplementar la construcción de instrumentos musicales convencionales. El control defrecuencia para el ruido no es muy útil, luego contiene todas las frecuencias y distinguir unafrecuencia determinada es complicado, lo más usual es aplicar filtros sobre el ruido paratener control sobre determinadas bandas de frecuencia.
2.2.4 Reproducción de muestras. (Sampler)
En la década de 1980 se empezó a implementar con gran auge otro forma de generarsonidos con dispositivos basados en reproducir muestras previamente grabadas en lugar degenerar sonidos con osciladores convencionales, esto permite controlar por medio de unteclado dicho sonido como en un sintetizador común, con la gran ventaja que se puedereproducir cualquier sonido que sea previamente grabado.
Los sintetizadores basados en reproducción de muestras hoy en día usan tecnología digital,los sonidos grabados son digitalizados y estas muestras son almacenadas en la memoriapara asignarlas al teclado, así cuando se pulsa una tecla la muestra es reproducida, en estecaso el oscilador lee la muestra de la memoria y la envía al resto del sintetizador. Este tipode oscilador tiene una ventaja ante la síntesis con formas d onda análogas, y es el realismoy complejidad de los sonidos luego son de origen real, pero no todo puede ser perfecto, laejecución de muestras a través del teclado hacia octavas mayores o menores de la notaasignada a la muestra se verán seriamente afectadas.
Se dice que es posible cambiar la frecuencia de la muestra alterando la velocidad dereproducción, si se reproduce más rápido sonará con frecuencia más alta, y si se reproducemás lento sonará con frecuencia más baja. Así como ocurre con dispositivos dereproducción análoga como la cinta y el disco de vinilo, en un principio los dispositivosalteraban la muestra variando su velocidad y así cambiaban la frecuencia de la muestra.
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Pero esto no tenia muy buenos resultados porque cambiando la velocidad de reproducciónla forma de onda altera y en consecuencia el timbre termina siendo muy distinto en notasmusicales distintas a la asignada a la muestra original.
Actualmente esto no es muy usado los sintetizadores usan muestras digitales y tienen unafrecuencia de muestreo para la reproducción de muestras digitales, por ejemplo 44,1kHzque es la frecuencia de muestreo para calidad audio CD. En este caso todos los sonidos sonreproducidos con la misma frecuencia de muestreo. Para dar la sensación de alteración defrecuencia hacia arriba o hacia abajo los osciladores de reproducción de muestras usaninterpolación.
Si un sonido necesita ser reproducido lento para su frecuencia sea más baja, el osciladoradhiere nuevas muestras a la conjunto de muestras del sonido original, por otro lado si sequiere subir la frecuencia, el oscilador retirará algunas muestras del conjunto de muestrasdel sonido original. La interpolación altera algunas veces la forma de onda introduciendouna distorsión, aunque algunos ingenieros hallan desarrollado algoritmos para mejorar ladistorsión debida a la interpolación esta sigue siendo un problema. Pero esto sólo ocurrecuando se ejecuta una nota que esté varias octavas arriba o debajo de la nota donde esta lamuestra original. Todos los sonidos son alterados críticamente cundo son ejecutados variasoctavas arriba o abajo.
A pesar de todo una interpolación aceptable es capaz de dar una característica agradable ala muestra siempre y cuando esté dentro de un rango que no altere considerablemente lamuestra original. Y debido a limitaciones técnicas de los algoritmos de interpolación, cadainstrumento tiene un límite de transportación de muestras hacia arriba y hacia abajo dondeel cambio de frecuencia en la muestra es aceptable, pero una vez pasado dicho límiteempiezan los problemas de distorsión por interpolación.
2.2.5 Filtros
Una vez generada una señal se puede hacer varias cosas, crear nuevas componentes defrecuencia que es posible por medio de procesamiento de señal o técnicas de cómo lasíntesis FM, por otro lado se puede modificar el espectro si agregar nuevas componentes defrecuencia, esto es posible por medio de los filtros.
Los filtros son dispositivos que permiten modificar la señal retirando contenido espectral oalterando las frecuencias en amplitud dando ganancia o atenuación. Es posible reducir lacantidad de energía en cualquier parte del espectro, incrementar la energía de alguna
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sección del espectro, o simplemente dejando parte del espectro intacto. Es bueno tener encuenta que los filtros no generan señal así mismos, simplemente modifican la amplitud dealgunas regiones del espectro.
Los filtros son especialmente diseñados para modificar la amplitud la frecuencia delespectro, pero debido a que estos dispositivos no funcionan de manera lineal y porcondiciones de construcción y/o diseño, es alterada la fase sobre todo en regiones próximasa la frecuencia de corte del filtro.
Tipos de Filtros
Existen varios tipos de filtros dependiendo de la región del espectro donde actúan. Entreestos está el filtro pasa bajos, pasa altos, pasa banda y rechaza banda.
Los filtros pasa bajos permiten el paso de frecuencias bajas y atenúan las frecuencia altasgradualmente hasta impedir su paso. Por el contrario esta el filtro pasa altos que permite elpaso de frecuencias altas y atenúa las frecuencias bajas gradualmente hasta eliminarlas. Elfiltro pasa banda es un conjunto de un filtro pasa bajos y un filtro pasa altos, permitiendo elpaso a una banda de frecuencias y eliminando la frecuencias laterales de la banda de paso.Y por último e l filtro rechaza banda también conocido como filtro notch, funciona demanera inversa al filtro pasa banda, luego elimina frecuencias de una banda determinada ydeja pasar frecuencias laterales a la banda de rechazo.
El la gráfica se muestran los distintos tipos de filtro. a) filtro pasa bajos, b) filtro pasabanda, c) filtro pasa altos y d)filtro rechaza banda o notch. (figura 2.2.5.1)
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2.2.6 Frecuencia de corte y pendientes
Quizás el parámetro más importante de los filtros es la frecuencia de corte. Esta frecuenciadefine el punto del espectro en el cual a un lado va a tener una porción del espectro que noes alterado por el filtro, y al otro lado de la frecuencia de corte esta la porción del espectroque va a ser afectada por el filtro, luego este parámetro determina la porción de frecuenciasalteradas y no alteradas dependiendo del tipo del filtro.
Otro parámetro importante es la inclinación de la pendiente del filtro. En el caso de un filtropasa bajos, las frecuencias que son inferiores a la frecuencia de corte no se van a verafectadas, mientras que las frecuencia superiores ala frecuencia de corte se atenúan amedida que aumenta la frecuencia en el espectro.
La inclinación de la pendiente puede variar y hacer que la atenuación de frecuencias seasuave o con poca inclinación, o por otro lado con más inclinación, esto permite mejorar elcontrol del espectro haciendo que el espectro tenga una porción de acción más definida oque abarque una porción más grande de atenuación dependiendo de la necesidad.
Estas pendientes son descritas en términos de polos, siendo estos una herramienta básica dediseño de filtros. Tenemos que cada polo va a aportar una atenuación de 3dB por octava.Entonces un filtro de dos polos corresponde a una caída de 6dB por octava, y con 4 polostenemos 12dB por octava y así sucesivamente.
Filtro pasa bajos de primer y segundo orden con su respectiva pendiente.(Figura 2.2.6.1)
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En el caso particular de los filtros pasa banda se obtiene de de dos filtros un pasa altos y unpasa bajos, y se definen dos frecuencias de corte para cada filtro y una frecuencia central dela banda de frecuencia que pasa y sale por el filtro. Otro parámetro es el ancho de banda delfiltro que define la porción de frecuencias que van a pasar por el filtro.
Es bueno tener en cuenta que la frecuencia de corte tiene una atenuación de 3dB y de ahí enadelante la atenuación está dada por la inclinación de la pendiente. Si tenemos unapendiente de 6dB por octava la atenuación en la octava siguiente a la frecuencia de corte es9dB y si la pendiente es 12 dB por octava, tendríamos 15dB de atenuación en la octavasiguiente a la frecuencia de corte.
2.2.7 Resonancia.
La gráfica muestra un filtro pasa bajos de segundo orden con la respuesta según elvalor de Q.(Figura 2.1.1.2.3)
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Otro parámetro de los filtros es la resonancia o Q, también llamado factor de calidad, esteparámetro altera la composición del filtro en frecuencias cercanas a la frecuencia de corte,esta región depende de los valores de Q que se deseen, si el Q tiene un valor alto porencima de 1 va a tener ganancia sobre la región de la frecuencia de corte acentuandoconsiderablemente esa región, esto permite dar aún más control sobre la frecuencia. Enocasiones el sobre impulso generado por valores de Q altos hace que el filtro oscile por simismo. Por el contrario para valores pequeños de Q la banda de resonancia se hace másancha.
La resonancia hace que la frecuencia de corte tenga una amplitud variable y no constantecomo ocurre con los filtros de un polos, donde la frecuencia de corte esta 3 dB atenuada.
Los filtros de segundo orden en adelante, tienen resonancia llevando el nivel de lafrecuencia de corte y las frecuencias cercanas a un nivel deseado. En el caso de u filtro pasabanda el Q es muy importante porque este está en función de la frecuencia central y elancho de banda, y así se define si el filtro va a ser de banda ancha o angosta.
2.2.8 Conexión de filtros.
Conexión en serie y en paralelo de un filtro pasa altos y un filtro pasa bajos, dando comoresultado un filtro pasa banda y un filtro notch respectivamente. .(Figura 2.1.1.2.4)
41
En ocasiones se usa más de un filtro para procesar la señal, existen principalmente dosformas de conectar filtros que es en serie y en paralelo. En la conexión en serie de filtrosque es la más común, la señal pasa por el prime filtro y la salida de este filtro entra en otrofiltro, luego el segundo filtro está enlazado con la salida del primer filtro. Mientras que enla conexión en paralelo la señal entra simultáneamente a los dos filtros y luego la salida decada filtro es mezclada.
Ambas configuraciones son muy útiles y el resultado cambia de acuerdo al tipo de conexiónempleado. Si se tienen dos filtros un pasa bajos y un pasa altos y se conectan en serie seobtiene un filtro pasa banda. Si se conectan en paralelo el resultado es un filtro notch.
Para que estas configuraciones funcionen correctamente tiene que ajustarse las frecuenciasde corte de los filtros apropiadamente.En el caso de la conexión en serie, la frecuencia de corte del filtro pasa altos debe sermenor que la frecuencia de corte del filtro pasa bajos, de no ser así las bandas de rechazo deambos filtros cubrirían todo el espectro y la señal resulta totalmente filtrada y no producesonido alguno. Por otro lado en el caso de la conexión en paralelo la frecuencia de corte delfiltro pasa altos debe ser mayor que la frecuencia de corte del filtro pasa bajos, de no ser asícomo resultado la señal no se filtrará y pasara igual.
Otra aplicación de la conexión en serie de filtros, es tener do filtros pasa bajos o pasa altosy al estar conectados en serie se incrementa la inclinación de la pendiente estando ambosfiltros configurados con la misma frecuencia de corte, donde si cada filtro tiene unapendiente de 12dB por octava como resultado se obtiene una pendiente de 24dB por octava.
2.2.9 Generador de Envolvente (como modulador de amplitud)
Un sonido cualquiera que sea posee unos atributos que lo diferencian de los otros sonidosexistentes, entre esas características encontramos la forma en que el sonido mismotranscurre su variación de nivel a lo largo que el tiempo transcurre. Como en un cuento elsonido tienen inicio, transcurso y final.Un generador de envolvente no crea sonidos, se trata de un dispositivo de control de señal,esa señal luego es rutiada hacia otros módulos como procesadores o filtros.
Una señal proveniente de un generador de señal es conocida como “Envolvente” o contornoy consiste una línea que representa los máximos de amplitud.Generalmente la señal proveniente de un generador de envolvente en algún momento esunidimensional es decir puede ser alta o baja aunque existen generadores los cualespermiten modelar envolventes de dos dimensiones o XY.
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Como la señal envolvente unidimensional cambia con el pasar del tiempo podemosgraficarla en dos dimensiones como se presenta en la figura 2.2.8.1
El primer teórico moderno que describió la envolvente de sonido fue Hermann vonHelmholtz en los años 70 donde describió que todos lo sonidos poseían un contornoconsistente en tres segmentos, un “Ataque” durante el cual la amplitud varia desde cerohasta su amplitud pico, seguido por un tiempo de “Estabilidad” y finalizando con unperiodo definido como “Decaimiento” tiempo en el cual el sonido decae hasta sudesaparición total.
Como primera descripción es bastante buena acerca del comportamiento de los sonidospero no todos los instrumentos describen las mismas características, pues existen casos enlos cuales se incrementa su nivel bruscamente y luego decae hasta cero de forma constante,estos casos como el piano o la guitarra. En este caso coexiste un periodo de Estabilidad.
Gracias a las investigaciones y los diversos avances tecnológicos por parte de Bob Moog yVladimir Ussachevsky se sugirió un módulo en el Cual se empleaba un esquema de realcede Helmholtz, el cual permitía generar envolventes similares u las de los instrumentos demadera y de percusión.
El generador de control de voltaje de Ussachevsky constaba de cuatro parámetros “Ataque,Decaimiento, Sostenimiento y Desaparición” ahí empieza lo que hoy en día conocemoscomo ADSR.
Tiempo
Amplitud
Envolvente. (Figura 2.2.8.1)
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1. El tiempo transcurrido entre el inicio de un sonido y el instante en que éste alcanza sunivel máximo, se denomina “ataque.”
2. El tiempo del primer descenso recibe el nombre de “decaimiento.”
3. El nivel al que se mantiene la amplitud, después de este decaimiento, se llamasostenimiento.
4. Finalmente, el tiempo empleado por el sonido en extinguirse hasta el silencio, se llamaDesaparición.
Otro tipo de dispositivos o mejor de envolvente y nuevos diseños los cuales incluyennuevos segmentos tales como:
Delay: Nuevo segmento con el cual recibió el nombre de DADSR con lo cual sepuede crear envolventes con dos ataques. Este tipo de envolvente es muy usadocuando esta dirigido a controlar un LFO.
Start Level: En algunos generadores de envolvente se puede personalizar en algúnlugar un nivel de de inicio diferente de cero.
Tiempo
Amplitud
Ataque Decaimiento Sostenimiento Desaparición
Envolvente: Ataque, Decaimiento, Sostenimiento yDesaparición.”ADSR” (Figura 2.2.8.2)
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Break Point: Este parámetro permite incluir nuevas etapas o segmentos entre elataque y el sostenimiento, con esto se asemeja más a la realidad permitiéndonosgenerar sonidos que no presentan el mismo comportamiento que el descrito con lasenvolventes ADSR.
Aunque la envolvente en un principio se empleo como herramienta de control de amplitud,esta es aplicable para controlar LFO’s y filtros de igual manera.
2.2.10 LFO (Osciladores De Baja Frecuencia) (como modulador de frecuencia(vibrato) y modulador de amplitud (tremolo) )
Un LFO es una fuente para controlar señales, la cual adhiere una modulación cíclica altono. Para entender el funcionamiento de un LFO se asume que este esta generando unaonda sinusoidal. Cuando esta onda es rutiada para modular el pitch de un oscilador, el pitchse incrementara y decrecerá de una forma suave, regular y repetitiva. Lo que producirá unefecto de vibrato. Cuando la onda sinusoidal del LFO esta modulando en amplitud seproduce un sonido revoloteante e inconstante llamado tremolo. Cuando el LFO estamodulando el corte del filtro y la modulación se torna arriba lo suficiente para barrer elcorte a través de todo el espectro de frecuencia afectara la amplitud de todas lascomponentes de frecuencia del espectro.
Un LFO puede ser utilizado para muchos otros tipos de modulación, como cambiar laposición del paneo, la modulación del ancho de pulso, el monto de modulación FM, cambiael tiempo de retardo de un modulo de flanger o de chorus o cambiar el rango de otro LFO.
Formas de onda
En un LFO es posible elegir diferentes formas de onda. Estas formas de onda son idealespara producir una gran variedad de efectos. En los últimos años han sido incluidascomplejas para efectos especiales pero las que generalmente son utilizadas son:
Sinusoidal: Una onda sinusoidal cambia suavemente por todo su ciclo. Generalmente esutilizado para vibratos o cualquier otro tipo de modulación en la que no se produzcandiscontinuidades abruptas en el sonido.Triangular: Una onda triangular de un LFO es similar en forma y en función a su ondasinusoidal. La diferencia es que una onda triangular tiene esquinas arriba y abajo durante sudesarrollo. Esta es utilizada t para efectos como vibratos y paneos.
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Cuadrada o de pulso: Cuando una onda cuadrada de un oscilador es utilizada para modularel pitch de un oscilador el resultado es similar al canto de un pájaro, el pitch alterna entrevalores mas altos y mas bajos. Dependiendo del diseño del sintetizador será más fácil o másdifícil darle un sentido musical a este efecto.La forma de onda cuadrada y la diente de sierra tienen discontinuidades abruptas en susformas de onda. A menos que el instrumento ahogue esta transición de alguna manera,modular amplitud y corte con alguna de estas ondas es bastante probable que se produzcanclips en los bordes verticales de la forma de onda.
Diente de sierra: La modulación de onda de diente de sierra no tiene representación endiseño y desempeño de instrumentos acústicos pero se ha convertido en estándar de losefectos especiales de los sintetizadores. Cuando el pitch esta siendo modulado por una ondadiente de sierra, este se incrementa suavemente por un periodo de tiempo, saltarasúbitamente a al extremo contrario y después se incrementara de nuevo suavemente.
Algunos sintetizadores que ondas de diente de sierra incrementan y que disminuyen porseparado. Otros instrumentos solo proveen una onda de diente de sierra, pero este pude serutilizado como una onda que aumenta y disminuye cambiando el monto de modulación depositivo a negativo.
Monto de LFO.
El monto del efecto que el LFO tendrá en la señal emergiendo desde el destino de lamodulación, en algunos sintetizadores es manejado desde adentro del modulo de LFO porsi mismo, en otros se maneja desde adentro del modulo de destino y en otros casosmediante una matriz multipropósito. Sin importar desde donde sea manejado siempre seencontrara un parámetro con el cual controlar el monto de modulación del LFO. Encualquier sintetizador se encuentra la perilla de monto de LFO y algunos switches loscuales determinan si el LFO modulara el pitch del oscilador, la amplitud, el corte del filtrou otros parámetros.
La mayoría de las formas de onda son inherentemente bidireccionales, esto quiere decir queuna porción de la forma de onda representara un incremento en la presión de aire sobre elnivel de fondo, mientras otra porción representa una disminución de la presión por debajodel nivel de fondo.
Un problema muy común ocurre cuando un LFO de onda cuadrada es aplicado al pitch deloscilador esto crea un efecto similar al del silbido de un pájaro. Cuando este efecto se crea
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en un instrumento acústico el pitch varía en una sola dirección. El músico reproduce unanota que provee la base del pitch y rápidamente la alterna con otra nota.
Para recrear este efecto en un sintetizador, es necesario tener un LFO capaz de realizarmodulación unidireccional en vez de bidireccional. Por ejemplo, con una onda cuadrada, senecesita que una pequeña porción de la onda este en el punto cero, a medida que el montode modulación se incremente, la porción superior de la onda cuadrada debe modular elpitch hacia arriba, mientras que la porción inferior de la onda debe retornar el pitch a sunivel original.
Rata de LFO
El nombre de oscilador de baja frecuencia significa que un LFO tiene frecuenciasinfrasónicas, lo que quiere decir que esta por debajo de los 20 Hz. De allí viene su utilidadpara tipos de modulación en las cuales se supone que se escuchara perfectamente lascaracterísticas del sonido, por ejemplo en un vibrato se espera percibir la fronteras defrecuencia superiores e inferiores, como también las transiciones entre ellas. Cuando la ratade modulación excede los 20 Hz, la modulación ya no es percibida como cambios discretossi no más bien como un cambio continúo de timbre.
Algunos LFO pueden ser programados para generar señales cuyas frecuencias,permitiéndoles ser utilizadas para efectos de zumbido en FM y AM.
Fase
Los LFO tienen un parámetro de cambio de fase. Con este parámetro es posible controlar elpunto en el cual la forma de onda del LFO inicia su ciclo cada vez que se interprete unanota. La fase se describe en términos de arco de ciclo como un ciclo de forma de ondacompleto circunda 360 grados de fase. Si una forma de onda sinusoidal que proviene de unLFO, configurando el parámetro de inicio de fase en cero grados causara que la ondasinusoidal inicie en el punto cero sobre el eje Y, y después se incrementara hacia sumáximo nivel. Si el parámetro de fase se pone en 180 grados, el LFO iniciara en el punto oy después decaerá, si la fase es puesta a 90 grados, el LFO empezara en su máximo nivel desalida y después decaerá.
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2.2.11 Métodos de Síntesis
Síntesis Aditiva
El primer concepto o acercamiento de Síntesis Aditiva apareció aproximadamente en laedad media, aplicado en los órganos los cuales poseían una serie de tubos para cada una delas alturas, muchos años más tarde se emplearía esta síntesis en la elaboración de MúsicaEléctrica y Electrónica.
La Síntesis Aditiva proviene estrechamente del teorema de Fourier, quien demostró quecualquier sonido si importar su complejidad puede ser descrito como una suma desinusoidales de diferentes amplitudes y relaciones de fase. La ecuación que puede dividiruna onda sonora en sus componentes sinusoidales se llama Transformada de Fourier yposee la siguiente forma:
1
0
2_1 N
n
N
jn
enaN
kA
La Transformada de Fourier convierte la función que está en el dominio del tiempo en unafunción del dominio de la frecuencia, la Transformada rápida de Fourier (FFT) que es unaversión similar de la Transformada discreta de Fourier en donde la integración se realiza através de un intervalo finito de tiempo, mediante un computador o un circuito integradorcomo un puente de diodos.
Una onda cuadrada puede ser descrita de la siguiente manera:
n N
knsen
nkf
2
14 Para n= 1, 3, 5, 7, 9
La calidad espectral del sonido conocida musicalmente como timbre, se encuentradeterminada por las relaciones de fase y nivel de las diferentes componentes sinusoidalesque la componen.
2.2.11.1
2.2.11.2
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Los sonidos que se diferencian por su contenido tonal, se componen de su respectiva ondafundamental, sumada a ondas sinusoidales (Sonidos periódicos) cuyas frecuencias sonmúltiplos enteros de la fundamental (Armónicos).
En la figura2.2.2 se observa que para una onda sinusoidal de 50Hz y sus Armónicos paran=1, 3, 5, 7, 9.
En la siguiente grafica se observa la suma de ambas señales y su respectiva Transformadade Fourier.
Como vemos esta técnica es relativamente sencilla, por lo que es de suponer que fue uno delos métodos pioneros empleados en síntesis de sonido brindando sonidos ricosespectralmente los cuales se asemejaran mas a los sonidos reales.
Los sonidos que encontramos en la naturaleza no son del todo periódicos, y los sonidosperiódicos tienden a ser aburridos y carentes de interés esto se entiende al aplicar diferentesenvolventes a los armónicos, para obtener una riqueza sonora aceptable se hace necesaria laimplementación de muchos armónicos lo cual hace que eleve el requerimiento del sistemagenerador, haciéndolo casi implementable por hardware e implementable medianamentepor software.
Onda cuadrada a partir de la suma de frecuencias armónicas impares.(Figura 2.2.11.1)
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2.2.12. Síntesis substractiva
Técnica empleada por ciertos sintetizadores, que permite generar gamas de sonidosmediante el filtrado de una señal.
La señal u onda parte inicialmente de un oscilador que suele generar una forma de ondabásica como seno, triángulo, diente de sierra, cuadrada o pulso. A la señal emitida por eloscilador se le aplica un filtro para eliminar (substraer) cierta gama de frecuencias y lograrasí sonidos diferentes. Dependiendo de la sofisticación del sintetizador, puede incorporaruno o más filtros; que pueden ser de varios tipos: paso bajo (el más usual), paso alto y pasobanda.7
El tipo de filtro a aplicar, si hay más de uno, y la frecuencia de corte que determina labanda de frecuencias a filtrar, suelen ser controlables por el usuario mediante selectores ypotenciómetros situados en el panel del sintetizador.
En la práctica, para poder conseguir gamas más o menos amplias de sonidos mediante lavariación del filtrado, es necesario que la onda de base sea rica en armónicos. En el caso delas formas de onda mencionadas, la que contiene más armónicos es la cuadrada, por lo quesuele ser la más empleada en este tipo de síntesis. Las ondas cuadradas y diente de sierraproducen sonidos ásperos y agresivos, pero la aplicación de un filtro paso bajo consiguesonidos más suaves y aplicables musicalmente. La mayoría de los sonidos electrónicos queimitan conjuntos de metales o cuerdas son generados mediante este método, variando,según el caso, la frecuencia de corte del filtro para conseguir sonidos con más o menosbrillo.
La síntesis substractiva ha sido tradicionalmente asociada a los sintetizadores analógicos,llegando incluso a asociarse al término "síntesis analógica", ya que estos sintetizadoresemplean mayoritariamente esta técnica. Sin embargo, aunque la expresión "síntesissubstractiva" se aplica generalmente a sintetizadores con formas de onda limitadas y quebasan su capacidad de generar sonidos en esta técnica; es igualmente utilizada como unamás de las posibilidades de sintetizadores más evolucionados, capaces de generar formas deonda complejas mediante algoritmos o a partir de muestras de sonidos reales almacenadasen su memoria.
7 Extraído de http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntesis_substractiva
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2.2.13 Síntesis por Modulación.
Modulación en Amplitud.
Existe modulación cuando algún parámetro de una señal originada por un oscilador llamadocarrier o portador es controlado por otro oscilador llamado modulador. La modulación enamplitud ocurre cuando el oscilador modulador controla la amplitud del oscilador portador.
El efecto tremolo es la forma más básica de aplicación de la modulación en amplitud ytiene como condición que el oscilador modulador debe estar en frecuencias subsónicas pordebajo de 18Hz (en este caso se usa un LFO8 como oscilador modulador), de no ser así lafrecuencia de oscilador modulador se incrementa a alguna banda audible, van a aparecerbandas las laterales de frecuencia a la frecuencia portadora dentro del espectro audibleincrementando el contenido espectral.
En la implementación de la modulación en amplitud existen dos formas: la modulación enamplitud clásica (AM) y la modulación en anillo (RM).La modulación en amplitud clásica.
En este caso tenemos dos osciladores senoidales, la salida del oscilador modulador essumada a la amplitud del oscilador portador. Luego la amplitud del modulador seria lacantidad de desviación de amplitud en relación con un índice de modulación.
Para expresar el oscilador portador tenemos:
)()( ccc tsenate
8 LFO (Oscilador de baja frecuencia) ver
En AM clásico, la salida del oscilador modulador es sumada a laamplitud del oscilador portador. Figura (2.2.13.1)
2.2.13.1
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Donde:ac: amplitud de la señal portadora.ωc: Frecuencia angular de la señal portadora.θc: Angulo inicial de la señal portadora.
Y para el oscilador modulador:
)cos( mmmcc taaa
donde:am: amplitud de la señal moduladora.ωm: frecuencia de la señal moduladora.θm: angulo inicial de la señal moduladora.La señal resultante de la modulación en amplitud es la siguiente:
)()cos()( ccmmmcAM tsentaate
y después de simplificar la expresión se obtiene:
))(5.0)(5.0()( ttsenimtsenae mcmcccAM
Si el índice de modulación cm aaim es igual a cero no habrá modulación, pero si el
índice es mayor que cero la portadora tomara una envolvente de amplitud en formasinusoidal controlada por el oscilador modulador.
En AM simple, el espectro resultante contiene energía en lafrecuencia portadora y sus dos bandas laterales. Figura (2.2.13.2)
2.2.13.2
2.2.13.3
2.2.13.4
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En este caso de AM simple el espectro resultante tiene tres componentes de frecuencia, lafrecuencia portadora y dos imágenes como resultado de la suma de la frecuencia portadoray la moduladora, y la resta de la frecuencia portadora y la moduladora. La amplitud de laportadora permanece igual, mientras que la amplitud de las imágenes paralelas es calculadaal multiplicar la amplitud de la portadora por la mitad del valor del índice de modulación.Para un im=1, las imágenes tendrán un 50% de la energía de la amplitud de la portadora.
Modulación en anillo.
En la modulación en anillo (RM) la amplitud del portador es determinada solamente por laseñal moduladora. Luego si no hay modulación, no hay sonido. El la modulación en anillosimple (teniendo dos osciladores sinusoidales), el espectro resultante va estar conformadoúnicamente por las bandas laterales (fc-fm y fc+fm), la frecuencia de la señal portadora noestará presente.
En la RM la amplitud de la señal portadora es determinadasolamente por la señal moduladora. Figura (2.2.13.3)
En RM, la frecuencia de la portadora no está presente y la amplitud de laseñal moduladora es dividida entre las dos resultantes. Figura (2.2.13.4)
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La modulación en anillo distorsiona el tono de la señal portadora, si tenemos fc = 440Hz yfm = 110Hz, el espectro tendrá las dos bandas laterales de 330Hz y 550Hz, respectivamente.En RM La energía del la señal moduladora es dividida entre la dos resultantes. Debido a laausencia de la fundamental en el espectro el sonido producido no tiene una fuerte presenciade tono.
Modulación en frecuencia.
La síntesis FM fue creada por el músico e investigador de la universidad de Stanford, JohnChowning en la década de los 60’s. Basado en los principios de telecomunicaciones pormedio de FM, Chowning aplicó esta técnica con frecuencias audibles, y controlando losdiferentes parámetros como frecuencia portadora y moduladora o el índice de modulación,es posible crear espectros armónicos o inarmónicos de acuerdo a la forma deimplementación de los osciladores.
La forma más básica de modulación en frecuencia es para dar efecto de vibrado a la señalportadora. La condición para que sea vibrato es que la frecuencia de modulación debe estarpor debajo de las frecuencia audibles (por debajo de 18Hz, algunos recomiendan de 12Hzpara abajo.) En este caso el resultado de este efecto es percibir la variación del tono comoocurre con una sirena de ambulancia. Cuando la frecuencia del la señal moduladora esta enfrecuencias audibles, un numero de frecuencia aparecen a los lados de la frecuenciaportadora.
Existen varias configuraciones bajo esta técnica según su diseño, la más básica y común esla FM simple que consta de dos osciladores uno modulador y uno portador, con estaconfiguración tan sencilla se pueden lograr una cantidad de timbres sorprendente. Tambiénexisten configuraciones más complejas que implican varios moduladores o portadores yaplicación de otros tipos de control como envolventes para dar una implementación muycompleta.
FM simple
En esta configuración la salida del modulador aplica una desviación a la frecuenciaportadora en forma senoidal. Si la amplitud del modulador es cero no habrá modulación,por el contrario si la amplitud del modulador es mayor que cero ha y modulación y la salidadel oscilador portador habrá una señal cuya frecuencia esta desviada proporcionalmente a la‘amplitud’ del modulador. El término amplitud en este caso es discutido luego esteparámetro del oscilador modulador lo que hace es determinar la cantidad de frecuencias que
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la frecuencia portadora se va a desplazar a lado y lado con la velocidad dada por lafrecuencia de modulación, luego la amplitud del oscilador modulador va a ser tambiénllamado desviación de frecuencia.
El Oscilador portador va estar dado por:
)()( ccc tsenEte
Donde,Ec: Amplitud de la señal portadora.ωc: Frecuencia angular de la señal portadora.θ : Fase inicial de la señal portadora.
La forma general de la señal portadora con modulación es:
tisentsenEte mccFM )(
Donde,Ec: Amplitud envolvente de toda la señal.ωc: frecuencia central de la portadora.ωm: Frecuencia moduladora.i: índice de modulación mc fkfi
En la modulación de frecuencia la señal moduladora controlala frecuencia de la portadora. Figura (2.2.13.5)
2.2.13.5
2.2.13.6
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El espectro de un sonido generado por FM esta compuesto por la frecuencia portadora y unnumero de parciales a cada lado de la portadora, estos parciales están espaciados entre si auna distancia igual a la frecuencia de modulación. Estas parciales también son llamadasbandas laterales o paralelas, y estos pares de bandas laterales son calculadas de la siguientemanera: mc kff y mc kff donde k es un múltiplo entero mayor que cero que
corresponde al orden del parcial contado desde la frecuencia portadora.
La amplitud de los parciales esta determinado por la frecuencia de desviación. Cuando nohay modulación la energía de la señal esta enteramente en la frecuencia portadora,incrementando el valor de desviación de frecuencia produce bandas laterales comoproducto de la distribución de energía proveniente de la frecuencia portadora. Entre másgrande el valor de desviación, más bandas laterales serán generadas y más grande ladistribución de energía entre las bandas.
La teoría FM tiene una herramienta muy útil para el control de las bandas laterales audiblesy sus respectivas amplitudes, este parámetro es el índice de modulación. Este índicerepresenta la relación entre la frecuencia de desviación y la frecuencia de modulación.
Mientras el índice de modulación es incrementado desde cero, el número de parcialestambién se incrementa y la energía de la frecuencia portadora es distribuida sobre losparciales. El número de imágenes pares laterales con amplitud significante puede serestimado como i+1. Por ejemplo, si i=3, habrán cuatro pares de bandas laterales.
EL espectro de un sonido FM está compuesto por la frecuencia portadora y unnúmero de parciales en ambos lados ésta estos parciales tienen una distancia entre si
igual a la frecuencia de modulación. Figura (2.2.13.6),
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Relaciones de frecuencia e implementación en diseño de sonido.
EL control del timbre en FM depende de dos relaciones entre parámetros de FM. Una de lasrelaciones es la que hay entre la frecuencia de desviación y la frecuencia de modulaciónque es definido como índice de modulación. La otra relación es la que hay entre lafrecuencia de la señal portadora y la frecuencia de la señal moduladora, que es llamadarelación de frecuencia y representada como fc:fm o C:M. La relación de frecuencia estambién una herramienta muy útil para la implementación de esta técnica y es usado en los
Así como el índice de modulación se incrementa, el número de parciales audiblestambién se incrementa y la energía de la desviación de la frecuencia portadora es
distribuida en los parciales. Figura (2.2.13.7)
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instrumentos convencionales y da la posibilidad de hacer variación de tono manteniendo eltimbre virtualmente inmodificado.
Si la relación de frecuencia y el índice de modulación en una configuración de FM simpleson mantenidos como valores constantes y lo único que varía es la frecuencia de la señalportadora, el sonido cambia de tono, pero el timbre permanece igual. En este caso enmucho más versátil manejar relaciones de frecuencia que pensar en valores para lafrecuencia portadora y moduladora por separado. Por ejemplo es claro entender sifc=220Hz y fm=440Hz tienen una relación 1:2, pero si tenemos fc=465.96Hz yfm=931.92Hz, no es tan fácil de manejar.Las relaciones de frecuencia deben ser reducidas a la mínima expresión, por ejemplo 4:2,3:1.5 y 15:7.5 son equivalentes a la relación 2:1. Las formas más básicas de diseño entérminos de relaciones simples son explicadas a continuación:
Caso 1: Si C es igual a cualquier entero y M es igual a 1, 2, 3 o 4, el timbre resultantetendrá un tono distinguible, debido a que la frecuencia portadora permanecerá siempreprominente.
Caso 2: SI C es igual a cualquier entero y M es igual a cualquier entero mayor que 4, lamodulación produce armónicos parciales, pero la fundamental no será prominente.
Caso 3: Si C es igual a cualquier entero y M es igual a 1, la modulación produce unespectro compuesto por armónicos parciales, por ejemplo una relación 1:1 genera una ondadiente de sierra.
Caso 4: Si C es igual a cualquier entero y M es igual a cualquier entero par, la modulaciónproduce un espectro con parciales armónicos impares, por ejemplo la relación 1:2 generauna onda cuadrada.
Caso 5: Si C es igual a cualquier entero y M es igual a 3, ocurre que los armónico múltiplosde 3 no aparecerán en el espectro, pro ejemplo la relación 1:3 genera una onda de pulsoangosto.
Caso 6: Si C es igual a cualquier entero y M no es igual a un entero, la modulación produceun espectro de parciales inarmónicos, por ejemplo una relación de 2:1.29 produce unsonido metálico de campana.
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2.2.14. Síntesis con Modelos Físicos
Este método consiste en generar sonidos a través de la descripción de los elementos quecomponen un instrumento musical, en nuestro caso lengüetas, labios o tubos. Estoselementos al ser excitados de forma mecánica, vibran y producen perturbaciones en el aireen su mayoría periódicas, las cuales son percibidas en el oído como sonido.
La acústica se ha encargado de encontrar modelos y relaciones matemáticas para describirestos sistemas vibratorios. Estos modelos se han utilizado principalmente para entenderfenómenos físicos concretos, pero desde 1971 a raíz del trabajo de Hiller y Ruíz se hanutilizado para la síntesis. Lo primero que se debe tener en cuenta para implementar estosmodelos consiste en definir y medir las características físicas del objeto a reproducir. Porejemplo, para generar un sonido de cuerda hemos de considerar su longitud, grosor,densidad, etc. Al introducir estas medidas, el modelo nos permite reproducir el movimientode cuerda dentro del computador y a su vez convertir este movimiento en sonido.
Todos los modelos instrumentales están compuestos generalmente por dos tipos deelementos: excitadores y resonadores. Los excitadores son los elementos que causan ymantienen el fenómeno vibratorio y los resonadores son donde se producen las vibracionesde interés musical. Por ejemplo en un violín el arco es el elemento excitador y las cuerdascombinadas con la caja de madera constituyen el elemento resonador. Es posible introduciren el computador modelos de diferentes elementos que combinándolos y especificando suscaracterísticas físicas sea viable crear un instrumento musical. Es posible crearinstrumentos que físicamente son imposibles de construir, Por ejemplo, acoplando unmodelo de una lengüeta de caña para crear una excitación, con un modelo de membrana depiel de ternero para hacer de resonador.
El control de estos métodos de síntesis se hace a través de los controles mecánicos quetendría un instrumento acústico con las mismas características. A un modelo de instrumentode viento, se le deben especificar las características de la excitación producida por loslabios y los diferentes tamaños de los tubos y cavidades que componen el instrumento.
Un tubo acústico puede muestrearse en el espacio de la misma forma que los sonidos. Eltubo muestreado puede convertirse directamente en un filtro digital.
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A través del tiempo los modelos físicos han sido implementados con algoritmos muycomplejos los cuales generan tiempos de calculo muy largos que difícilmente puedenfuncionar en tiempo real con la tecnología existente hoy en día. Estas implementaciones sehan basado en la integración numérica de la ecuación que describe la propagación de ondasen un fluido (Fletcher y Rossing, 1991). Recientemente se han encontrado soluciones máseficientes para este problema y han comenzado a aparecer sistemas con utilidades para losmúsicos, ya que su utilización no es demasiado compleja.
Estos modelos físicos pueden ser considerados como generadores de realidad, no solamenteen el sentido de imitar los instrumentos tradicionales sino también para ayudar a obtener unconcepto de la realidad y a partir de esto crear estructuras que no tienen por qué tener unainterpretación física. En este caso la realidad física es utilizada como fuente de inspiracióny no como una referencia de calidad del sonido producido.
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3. METODOLOGÍA
3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACION
Esta investigación tiene un enfoque empírico analítico, debido a que se basa en laextracción de datos, análisis y su interpretación. Por otro lado con base en estainterpretación se realizan pruebas para obtener los resultados deseados.
3.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
La línea de investigación del proyecto es el de diseño de sistemas de sonido debido a queen este se realizan procesos con señales sonoras, tales como captación, análisisprocesamiento y emulación, la realización de este proyecto requiere conocimientos enoscilaciones y ondas, programación, señales y sistemas ya que la señal captada se analiza seprograma y se procesa la señal, esto es aplicable al diseño de software para sonido ya que elalgoritmo programado es una base para realizar futuras manipulaciones de los sonidosemulados, para este proyecto se utilizaron equipos de computo, software y bibliografíaespecializada.
La Sublínea de investigación de la facultad en la cual se centra este proyecto esprocesamiento de señales digitales y/o analógicas porque en el se realizan procesos comofiltrado, transmisión, análisis, síntesis, registro y reproducción de señales en los dominiosde tiempo y frecuencia.
En cuanto a las líneas de Investigación de la USB este proyecto gira en torno a la línea de“Tecnologías actuales y Sociedad “pues pretende brindar tanto una base cultural, Social ytecnológica, pensando en dar a conocer la manera correcta emular sonidos reales partiendode que estos sonidos no han sido casi emulados y además porque son colombianos, o deuso habitual en nuestro Folclor.
3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN.
Para lograr los objetivos, primero se va a investigar sobre los instrumentos musicalescolombianos existentes y hacer un análisis previo de cuales serían los elegidos para laposterior emulación.
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Hacer las correspondientes grabaciones de dichos instrumentos con la técnicas demicrofonía más adecuadas para tener una captura fiel y lo más aproximado a la realidadevitando las alteraciones que puedan ocurrir en estos procesos que son más de mediciónque musicales.
Realizar un análisis de las muestras capturadas en la grabación obteniendo todas aquellaspropiedades de más importancia para poder modelar los sonidos según el comportamientode la señal acústica original.
Aplicando las diferentes técnicas de síntesis se construye un algoritmo que emulará losdiferentes instrumentos previamente seleccionados y de esta manera crear un pequeñoBanco de instrumentos.
3.5. HIPÒTESIS
Mediante la síntesis de sonido es posible emular instrumentos musicales de vientocolombianos.
3.6. VARIABLES
3.6.1. Variables independientes.
Las características tímbricas de cada instrumento. La alteración de la captura debido a características acústicas del recinto de
grabación.
3.6.2. Variables dependientes.
Procesos de captura de la señal acústica de los instrumentos. Tratamiento y procesamiento de la señal captada pera análisis.
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4. PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS
El producto final de este proyecto trata de una serie de sonidos emulados por medio deciertas técnicas de síntesis, que no sólo hará que instrumentos colombianos de viento seansintetizados, además de desarrollar un proceso complejo de emulación en el cualintervienen el conocimiento de los sonidos a emular, desde su grabación y manipulación deseñal original, análisis de esta señal de tal manera que conozcamos e identifiquemos lascondiciones espectrales del sonido a emular, y la posterior creación de un algoritmo capazde generar lo mas fiel posible un sonido complejo.
Esta investigación deja como resultado las voces de Cinco Instrumentos de VientoColombianos (Quena, Zampoña, Flauta Chamanica (en madera), Flauta Chamanica (enhueso), Gaita), los cuales pueden ser ejecutados vía MIDI directamente desde el softwareREAKTOR 3 donde fue creado el algoritmo. Sin embargo, esta no es la mejor opción parasu uso por la complejidad del manejo desde REAKTOR 3 por este motivo se deja un bancoarchivos de audio(.wav) para su libre utilización, y se creo una sesión en el softwareespecializado en sampleo como es el caso de Kontakt y otra en el sampler de Reason NN-XT,.
Para el caso practico el análisis de resultados, por medio del proceso descrito en eldesarrollo ingenieril, obtuvimos un producto el cual se acerca mucho al sonido real. Comose ha mencionado ningún método de síntesis hace una emulación perfecta, aunque se puedellegar a resultados muy interesantes.Por esta razòn no se obtuvieron resultados 100% satisfactorios, luego llegar a un sonidoexactamente igual al real es bastante complicado.
En el proceso de emulación de cada nota, se hacen evidentes varias características que noconvencen el resultado esperado. Debido a estos errores es necesario retomar procesosanteriores y reevaluar lo que esta mal.
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5. DESARROLLO INGENIERIL
5.1 Selección de instrumentos.
Después de haber realizado la investigación de los tipos de instrumentos colombianos outilizados en la música colombiana, se observo una gran variedad de instrumentos conaplicaciones en diferentes ritmos, con diferentes construcciones, con comportamientosacústicos distintos y que además cubren el largo y ancho nuestra geografía.
Inicialmente se realiza una clasificación teniendo en cuenta el origen, debido a que variosinstrumentos son provenientes de otras culturas como ya se ha dicho anteriormente y seoptó por trabajar con base en los instrumentos tradicionales y autóctonos de nuestra región.
Entre estos instrumentos autóctonos encontramos varias familias y al igual que otrosinstrumentos su construcción es realizada de diversas maneras, para el proceso deemulación es necesario empezar con los timbres mas armónicos que además tengan uncomportamiento espectral más predecible y menos caótico. Luego para entender formascomplejas como ocurre con señales no periódicas (Idiófonos) figura 5.1.1 es buenoempezar con formas más sencillas (Cuerdas y Vientos) figura 5.1.2 y figura 5.1.3.
Se decidió trabajar con instrumentos de viento para centrar el estudio en un solo tipo deinstrumentos con diversas formas tímbricas y un solo principio de funcionamiento. Otroaspecto por el cual se tomaron los instrumentos de viento, es que comparando los espectrosde cada familia y sus comportamiento en el tiempo, los instrumentos de viento presentanespectros menos dinámicos en el tiempo y con menos contenido armónico, esto hace mássencilla la emulación sin que sea fácil, es importante empezar por lo más sencillo parapoder entender el proceso y algún día realizarlo con instrumentos más complejos.
Espectro de un Instrumento de percusión (Idiofono)Figura 5.1.1.
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Teniendo en cuenta estas características se eligieron instrumentos de la familia de losAerófonos. Después se realizo la búsqueda de un interprete que contara no sòlo consuficiente experiencia en su instrumento sino con un excelente nivel musical para que cadauna de las notas fueran ejecutadas con un grado de interpretación para tener la toma demuestra lo mas fiel posible y aprovechando al máximo las cualidades del instrumento. Enrespuesta a todo esto hallamos un músico que además de contar con los atributosrequeridos, fabrica sus propios instrumentos con muy buena calidad en sonido y afinación,el Señor William Pachulcan gran colaborador que además hizo un papel importante en laselección de los instrumentos. El recomendó algunos instrumentos que eran los que mejorinterpretaba y que mejor tenía construidos, además de tener la recomendación de que fueraninstrumentos empleados en la música hecha en Colombia, y así junto con el señor Williamse tomo la determinación de emular los siguientes instrumentos:
Los Instrumentos seleccionados fueron:
Gaita Hembra, Zampoña, Quena, Flauta Chamánica y Flauta Chamánica de hueso (Fémur de cóndor).
Espectro de una Guitarra (Cordofono) Figura 5.1.2.
Espectro de un Instrumento de viento (Aerofono) Figura 5.1.3.
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5.2 GRABACIÓN
Uno de los procesos de vital importancia en este proyecto posterior al proceso de seleccióninstrumentos en el cual se determino cuantos y cuales instrumentos musicales iban a formarparte del proceso de emulación, consiste en conseguir las muestras grabando los sonidos aemular por medio de síntesis de sonido. Surgen dos alternativas para obtener dichasmuestras, realizar el respectivo análisis espectral usando muestras grabadas pertenecientes aproducciones musicales realizadas por diversos autores ya sean musicales o de caráctereducativo. Por otro lado, realizar la toma de muestras por medio de grabación directa a lafuente o instrumento.
Se eligió la segunda opción debido a que no se conoce la técnica de grabación y elprocesamiento empleado en dichas grabaciones ya existentes, luego las muestras que serequieren deben ser de la mayor calidad posible y además con la mayor pureza, es decir sinprocesamiento alguno.
Para realizar una grabación de este tipo es necesario que se efectué en un ambiente acústicolo mas anecóico (en ausencias de reflexiones) posible, dicho propósito no es posible debidoa que no contamos con un recinto con estas características. Por este motivo es necesariorealizar la grabación en los estudios de la universidad de San Buenaventura y adaptar lascondiciones acústicas existentes en los estudios para poder obtener una grabación que sealo más parecida a la señal original evitando cargar con los posibles atributos que la sala leadicione a la señal grabada.
con base a análisis hechos previamente, encontramos que la sala de grabación digital de launiversidad cuenta con bajos niveles de reverberación aproximadamente 0.3 segundos, ycuenta con buenos niveles de claridad musical. para empezar se removieron todas lassuperficies que podrían causar reflexiones, contando con esto realizamos un apilamiento depaneles acústicos absorbentes alrededor del músico, estos fueron ubicados apropiadamentepara absorber la mayor parte de las reflexiones que puedan alterar la grabación aportandoinformación de la señal en tiempos distintos al de origen provocando pequeñasreverberaciones que perturban la información en el tiempo, frecuencia, amplitud y fase,
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La ubicación del músico se hizo de tal forma que se dejo lo más lejos de las esquinas ysuperficies reflejantes de la sala tales como los vidrios que se comunican con la sala decontrol.
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En la configuración realizada con los paneles se tuvo en cuenta que al estar ubicados cercade la fuente se aumenta la posibilidad que se generen reflexiones cercanas, este problemase minimizo por las propiedades absorbentes de los paneles. Otro posible problema con laubicación de los paneles seria la presencia de modos de resonancia pero como se puedeobservar no se encuentra acoplamiento alguno pues el nuevo recinto no es unparalelepípedo.
La selección de los micrófonos a utilizar respondió nuestra necesidad primordial de altasensibilidad y linealidad, por tal motivo se decide usar dos micrófonos, uno de ellos unmicrófono de medición Behringer ECM 8000 de alta calidad con una sensibilidad de – 60dB con respuesta en frecuencia desde 15hz hasta 20Kh, plana hasta 2Khz y de ahí hasta20Khz con una variación no mayor a 3dB,con patrón polar omnidireccional aprovechandoque los micrófonos con este patrón no son propensos al efecto de proximidad. El segundomicrófono fue un audio-technica AT-4040 de condensador, con patrón direccionalcardioide, con espectro de 20hz a 20Khz, plano entre 200hz y 3Khz y sensibilidad de -32dB/Pa. Se eligieron estos dos micrófonos con el fin de realizar una comparación entre uno yotro teniendo en cuenta que son utilizados para diferentes aplicaciones.
Respuesta en frecuencia y patrón polar del micrófono demedición Behringer ECM-8000
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La técnica de microfonía empleada fue microfoneo cercano (close miking), que consiste enubicar el micrófono a pocos centímetros de la fuente, teniendo en cuenta que no este tancerca como para que se encuentren en campo reactivo, lo cual afectaría la calidad de latoma, a raíz de analizar la direccionalidad de los instrumentos aerófonos y en su mayoría dealta frecuencia o con tesituras alojadas en la parte alta del espectro hecho que los hace muydireccionales, en el caso de la zampoña y la gaita que tienen una tesitura baja similar a unsaxo bajo entonces alejamos el micrófono un poco de la fuente para evitar efectos adversosen este caso como proximidad. Otra razón por la cual se eligio esta técnica es que minimizael ambiente de la pista y porque es más fácil volver al mismo sonido si el ambiente esdiferente, por ejemplo si es reproducido en diferentes recintos.
Se utilizaron cables balanceados debido a que este cable elimina interferencia y tiene unadegradación mínima con cables largos.
En la grabación de las muestras se tuvieron en cuenta dos tipos de interpretación unarealizada con efectos y otra sin efectos de la siguiente manera: 1) Grabación sin efectoalguno es decir tono constante, 2) Grabación de la nota musical con vibrato9, 3) Grabaciónde la nota musical con tremolo10, cada una de estas muestra se realizo para todas las notas
9 Ver Marco Teórico (FM)10 Ver Marco Teórico (AM)
Respuesta en frecuencia y patrón polar del micrófono decondensador audio-technica AT-4040
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posibles de cada una de las tesituras de los instrumentos y para un lapso de tiempo entre 1.5y 3 segundos.
5.2.1 Diagrama de Bloque de la configuración usaba paragrabación
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Espectro de un Oboe (Aerofono). Figura 5.3.1
5.3 Análisis de las muestras grabadas.
Una vez realizadas las grabaciones necesarias para obtener muestras con el mejor registroposible, se procede a analizar las muestras detalladamente por medio de software basado enFFT 11 que permita el análisis en los rangos de frecuencia de la señal de audio, y modificarlos diferentes parámetros de ejecución del algoritmo para poder observar en el display delsoftware los aspectos de la señal que se requiere de FFT.
Teniendo en cuenta las condiciones que son requeridas para el análisis detallado de lasmuestras se opto por usar el programa SpectraLab. Este programa es un analizador deespectro a dos canales, que además de funcionar en tiempo real, permite grabar, reproducir,y post procesar todo tipo de señal de audio, brindando la opción de realizar diferentesmediciones como, respuesta en frecuencia, distorsión y funciones de transferencia entreotras. Esto es basado en el algoritmo FFT con la opción de variar diferentes parámetros deconfiguración dependiendo del caso a analizar, entre estos parámetros está: tamaño de laventana, tipo de ventana, premediación de muestras, solapamiento de las ventanas, entreotros, que nos permite analizar las muestras de audio de manera detallada sobre cadavariable de la señal.
Una vez es claro el funcionamiento del programa, se empieza por importar la muestra aanalizar en el modo de post procesamiento de señal en el programa. Se configura la FFTpara observar la respuesta en frecuencia a lo largo del espectro para determinar la zona defrecuencia sobre la cual esta el instrumento, En este mismo análisis podemos determinar lafrecuencia fundamental del espectro y las demás componentes de frecuencia queconstituyen el sonido y así conocer si la relación de frecuencia de las parciales es armónicao inarmónica, y otras características de la señal como la cantidad de parciales, si el espectrotiene predominancia par o impar. Para esto se empleo una ventana hanning, un
11 Ver Marco Teórico.
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tamaño de FFT de 16384 muestras, 10 premediaciones por ventana, y una resolución enfrecuencia de 2.692 Hz, con la anterior descripción podemos observar definidamente lafrecuencia, sacrificando el resultado de amplitud que es analizado posteriormente, ademásel ventaneo empleado brinda una buena supresión del Leakage dando mas precisión alinterfaz grafico de lo que esta sucediendo en realidad. Este análisis es sólo para determinarlas componentes de frecuencia.
Una vez detectadas las componentes de frecuencia se puede determinar la relaciónarmónica. Pero es necesario determinar el comportamiento en amplitud de cadacomponente del espectro y así hallar la distribución de energía en el espectro. Además esindispensable conocer las variaciones de amplitud en el tiempo y así predecir lasenvolventes de amplitud que hay en cada parcial de frecuencia.
Para hacer este análisis hay que configurar la FFT para dar prioridad a la observación enamplitud y tiempo sacrificando la respuesta en frecuencia. Es válido discriminar lafrecuencia, luego este análisis ya se hizo y se determinó el espectro para trabajar.
Ventana de configuración del Software de análisis Figura 5.3.2
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La forma más adecuada para determinar la amplitud en el tiempo, consiste en hacerventaneos con tamaños de FFT pequeños (4096) y con solapamiento de ventanas de altoporcentaje(80%), de esta manera se hace un análisis detallado, pues describen la señal enpartes pequeñas dando información de lo que ocurre en el espectro a través del tiempo enintervalos definidos.
La configuración implementada fue ventaneo hanning, con un tamaño de la ventana de4096 muestras, un porcentaje elevado de solapamiento aproximadamente de 80%, entérminos de tiempo 18.58mS, además una resolución en frecuencia de 10.767 Hz.
La forma de extraer los datos provenientes del análisis, es por medio de una función propiadel programa, llamada Data Logging donde a través de un archivo de texto son compiladoslos datos del análisis. En esta función brinda la opción de especificar el tipo de datossalientes en el respectivo archivo de texto. Aquí también se especifica el rango de amplituddeterminado por un umbral y el rango de frecuencia sobre el cual se realiza el envió dedatos.
Ventana de configuración del Software de análisis Figura5.3.3
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Este tipo de análisis es realizado para cada componente de frecuencia armónica con elobjeto de observar el comportamiento de la amplitud en el tiempo de cada parcial, estosdatos luego son tabulados en una hoja de cálculo de Excel de manera que sus amplitudessean normalizadas llevando la amplitud más alta a cero decibeles (0dB) y dejando todos losvalores de amplitud entre cero y uno. Es valido aclarar que hay que determinar la diferenciaque existe entre el nivel mas alto del parcial con mayor magnitud y el tope máximo deexcusión que pueda tener la señal, esta diferencia es sumada por igual a todos los parciales.
Ventana de configuración del Registro de Datos (Data Logging) Figura 5.3.4
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Para explicar esto de mejor manera se explica a continuación, en este caso tomaremoscomo ejemplo el análisis de la nota C#7 de la Flauta Chamánica:
1. Los Datos de cada parcial ya sea Armónico o Inarmónico son extraídos en unarchivo de texto (figura 5.3.5) proveniente de la función “data logging” delprograma SpectraLab.
2. Los Datos son tabulados por medio de una hoja de cálculo de Excel.3.
Espectro de la muestra extraida de SpectraLabFrecuencia (Hz) 2205 4415 6630 8858 11076 13288 15496 17752 19933
Nº de parcial 1 2 3 4 5 6 7 8 9Tiempo (s) Amplitud de cada parcial en el tiempo (dB)
2,416 -20,71 -46,66 -48,64 -51,37 -61,27 -67,05 -74,15 -66,60 -75,172,436 -20,69 -46,61 -48,75 -51,38 -61,26 -66,92 -74,34 -66,77 -75,162,457 -20,69 -46,55 -48,83 -51,29 -61,16 -66,83 -74,45 -66,76 -74,842,477 -20,69 -46,53 -48,83 -51,15 -61,04 -66,80 -74,56 -66,53 -74,502,498 -20,70 -46,65 -48,73 -51,16 -61,20 -67,00 -74,70 -66,58 -74,56
Datos provenientes de SpectraLab, son organizados en una hoja de excel. La marca roja indica el datocon el valor de amplitud más cerca de cero. Tabla 5.3.1
Datos provenientes de software de análisis espectral figura 5.3.5
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Aquí es posible observar los datos arrojados por el analizador de espectro de 9 parciales defrecuencia, con los valores de frecuencia de cada parcial y los niveles de amplitud conrespecto al tiempo. En rojo tenemos el valor de amplitud más alto entre todas las parciales ylo encontramos en la segunda parcial, este valor es el que se le sumará a todos los datos deamplitud y de esta forma aumentar el nivel hasta el tope máximo sin alterar la distribuciónde energía en las frecuencias.
4. En la hoja de cálculo los datos son compensados
En esta tabla se observan los datos compensados, por esta razón el valor mayor de amplitudahora es cero, siendo este el de máximo nivel.
Espectro de la muestra extraída de SpectraLab, llevando el valor más alto a 0 dBFrecuencia (Hz) 2205 4415 6630 8858 11076 13288 15496 17752 19933
Nº de parcial 1 2 3 4 5 6 7 8 9Tiempo (s) Amplitud de cada parcial en el tiempo (dB)
2,416 -0,02 -25,97 -27,95 -30,68 -40,58 -46,36 -53,46 -45,91 -54,492,436 0,00 -25,92 -28,06 -30,69 -40,58 -46,23 -53,65 -46,09 -54,472,457 0,00 -25,87 -28,14 -30,60 -40,47 -46,14 -53,76 -46,07 -54,162,477 0,00 -25,84 -28,14 -30,46 -40,35 -46,11 -53,88 -45,84 -53,812,498 -0,01 -25,96 -28,04 -30,48 -40,51 -46,31 -54,01 -45,89 -53,87
5. Valores compensados ahora son normalizados
En la normalización los valores de dB son cambiados a valores de energía introduciéndolosen la siguiente ecuación
)10*20(10 320/ dBP
El valor )10*20( 3 queda suprimido por normalización, luego la referencia ahora va a ser0dB y así dejando la expresión:
20/10dBP
Y ahora todos los valores de amplitud se encuentran en un rango entre 0 y 1 donde 1 será elde mayor y amplitud. De esta manera podemos ingresar los datos en el programa donde secreará el sintetizador.
En esta tabla los datos son compensados de manera que el valor máximo de amplitud es llevado a 0dBTabla 4.3.2
4.3.1
4.3.2
76
.Espectro de la muestra extraída de SpectraLab, normalizando los valores entre 0 y 1
Frecuencia (Hz) 1765 3527 5307 7047 8849 10572 12339 14114 15886Nº de parcial 1 2 3 4 5 6 7 8 9Tiempo (s) Amplitud de cada parcial en el tiempo (dB)
2,416 0,9976 0,0503 0,0400 0,0292 0,0094 0,0048 0,0021 0,0051 0,00192,436 0,9995 0,0506 0,0395 0,0292 0,0094 0,0049 0,0021 0,0050 0,00192,457 1,0000 0,0509 0,0392 0,0295 0,0095 0,0049 0,0021 0,0050 0,00202,477 0,9999 0,0510 0,0392 0,0300 0,0096 0,0049 0,0020 0,0051 0,00202,498 0,9992 0,0503 0,0396 0,0299 0,0094 0,0048 0,0020 0,0051 0,0020
6. Los valores normalizados se grafican.
En este gráfico se observan las envolventes de amplitud de cada parcial. Es claro observarque las envolventes son similares pero no iguales esto muestra un espectro que varia suamplitud en el tiempo, esto es muy común en instrumentos reales y es de los aspectos máscomplicados de controlar.
Tabla de Normalización de Amplitudes cambiando el valor de dB a energía. Tabla 4.3.3
Gráfica que muestra la envolvente de amplitud de cada parcial en el tiempo. Figura 5.3.6
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En la gráfica anterior se observa la distribución espectral de cada parcial a raíz de los datosdel SpectraLab y el posterior proceso de normalización, se aprecia que los niveles soncoincidentes con el espectro original.Una vez extraídos los datos y pasados a valores óptimos, se toman y se pueden ingresar aun sintetizador aditivo en el cual se realizara el proceso e emulación.
Figura de Distribución espectral de las Parciales Figura 4.3.7
78
5.4 Creación del algoritmo de síntesis de sonido en Reaktor 3.0
5.4.1 Pequeña introducción a la plataforma Reaktor
Para realizar un algoritmo de síntesis de sonido por medio de software, se puede hacer usode varios programas que permiten manipular señales de audio como: Csound, MatLab,Reaktor, etcétera. Reaktor es una plataforma diseñada especialmente para generación yprocesamiento de audio, permite construir sintetizadores a partir de diagramas de bloque.Programas como MatLab o Csound son plataformas que funcionan a partir de lenguajes deprogramación que también son herramientas muy completas para realizar este tipo dealgoritmos. En cualquiera de estas plataformas es posible hacer cualquier tipo de síntesiscon buenos resultados.
El algoritmo va a ser creado en Reaktor, pues este programa a diferencia de los otros tieneun interfaz grafico de control, que lo hace más versátil. Además es un programa máscomercial y creado tanto para diseño y procesamiento de señal sonora, como paraimplementación musical debido a que puede ser cargado como un VST desde cualquiersecuenciador. Los otros programas son implementados a partir de funciones y lenguajes deprogramación, también son muy buenos para hacer instrumentos virtuales, sin embargo,sólo usaremos la plataforma de Reaktor con el objeto de centrarnos en un solo programa,sin desconocer la existencia y eficiencia de muchos otros programas.
Es bueno aclarar que Reaktor trabaja con dos ventanas, una es donde se crea el diagrama debloque, a partir de módulos como osciladores, filtros, operadores, controles etcétera. Enesta ventana se crean diagramas de bloque que hacen una función específica. Esta ventanaes llamada “estructura” (structure). Ver (Figura 5.4.1.1)
A la izquierda se muestra la ventana de estructura donde se arma un diagrama de bloquecorrespondiente a un proceso determinado, y a la derecha aparece la ventana del panel, que muestra
los controles respectivos de una envolvente y la visualización de esta. Figura 5.4.1.1
79
La otra ventana (panel), es donde va a estar el interfaz gráfico, aquí sólo aparecen loscontroles de operación que permiten variar los diferentes parámetros para modificar elsonido resultante, estos controles son creados en la ventana de estructura y se muestran enesta ventana, aquí solo se muestran controles como: fader, knobs, swiches, visualizacionesde envolvente u osciloscopios entre otros. La variación apropiada de estos parámetrosbasados en análisis y mediciones permite generar programas que emulen diferentesinstrumentos bajo un mismo algoritmo. Esta ventana funciona análogamente como el panelde control de un sintetizador hecho en hardware ya sea análogo o digital y es llamada“panel”. Ver (Figura 5.4.1.1)
Otro aspecto muy importante de la plataforma Reaktor, es que los diagramas de bloquetienen distintas jerarquías. Estos niveles están determinados por su nivel de complejidad ensu determinada función y son: El ensamble, los instrumentos, los macros y los módulos.
El ensamble es el nivel más importante de todos porque desde aquí se comunica el softwarecon la entrada y la salida de la tarjeta de audio, este nivel posee los dos tipos de ventanas(estructura y panel), en la ventana de estructura aparecen los puertos de la tarjeta de audio yse pueden crear todo tipo de elementos (instrumentos, macros y módulos), para serconectados a la salida de la tarjeta, y así reproducir cualquier proceso. En la ventana depanel del ensamble es posible visualizar cualquier control que se cree desde cualquier partedel ensamble, es decir que un control creado en un macro o en un instrumento se puedevisualizar en el panel del ensamble.
En esta figura se muestra las ventanas del ensamble, se observa como aparece un control en la estructuray en el panel, también se muestra el bloque de instrumento que se identifica por tener dos fader y dos
knobs. 1) Puerto de la salida de la tarjeta de audio (aquí se conecta la salida del diagrama creado paraser reproducido), 2) Puerto de entrada de la tarjeta de audio, 3) Ventana de estructura del ensamble, 4)
Ventana de panel del ensamble, donde se visualizan los controles. 5) sección de visualización de loscontroles que están en el ensamble. 6) sección de visualización del instrumento en el panel del ensamble.
Figura 5.4.1.2
80
Los instrumentos son elementos que a diferencia de los macros y los módulos, tiene unaventana de estructura y de panel propios del instrumento, así como el ensamble. Loscontroles que estén dentro del instrumento pueden ser visualizados en la ventana de paneldel instrumento o en la del ensamble. Los controles que estén en un instrumento y sedeseen visualizar en el panel del ensamble aparecen en una sección independiente con elnombre del instrumento. Los instrumentos pueden llevar adentro módulos y macros, por logeneral hacen procesos complejos, con varios controles, casi siempre son sintetizadores,samplers y procesadores avanzados.
Los macros son elementos que encierran diagramas que pueden tener módulos y otrosmacros, estos no poseen ventana de panel, la visualización de los controles que estén dentrode un macro se puede hacer en el ensamble directamente si el macro esta en este, tambiénse puede visualizar en la venta de un instrumento si el macro esta dentro de él. Lavisualización de los controles del macro se muestran en el panel dentro de un cuadro quetiene el nombre del macro. Estos elementos son utilizados principalmente para encerrardiagramas de bloque con procesos específicos y poder simplificar la cantidad de elementosque se empleen en todo el programa.
En esta figura se muestran las ventanas correspondientes al instrumento. 1) Ventana de estructura delinstrumento, muestra el diagrama interno, donde hay módulos y un macro que en este caso es un
generador de envolvente ADSR. 2) Venta de panel del instrumento, muestra los controles que hay en elinstrumento y son visualizados en este, aquí se observa como el macro aparece encerrado en un cuadro
dentro del instrumento, y el control de amplitud fuera del macro pero dentro del instrumento. 3)instrumento, haciendo doble click sobre este bloque aparecen las ventanas del instrumento. Figura
5.4.1.3
81
Los módulos son los elementos mas simples que hay, estos no tienen ninguna ventana,simplemente se crean dentro de la estructura de un macro, instrumento o el ensamble. En lalista de módulos se encuentran los controles que son los únicos módulos que se puedenvisualizar en cualquier venta de panel, estos generan datos variables con los cuales secontrolan los procesos que hay dentro del diagrama de bloque, estos controles pueden serelementos como: faders, knobs y swiches entre otros.
1) El bloque de Macro que se diferencia por tener como icono un diagrama de bloque, haciendodoble click sobre este se abre la ventana de estructura del macro. 2) En este caso el macro poseesólo módulos que son la salida del macro, y el generador de envolvente ADSR con sus respectivos
controles. La visualización de los controles se puede hacer en la venta de panel del instrumento en elque esta el macro como ocurre en la figura 5.4.3, o también es posible visualizar los controles en la
ventana de panel del ensamble como se muestra en la figura 5.4.2. Figura 5.4.1.4
Aquí se muestra el menú de creación de elementos, en este caso se observan elmenú de los diferentes módulos que se pueden crear. Figura 5.4.1.5
82
5.4.2 Diseño del algoritmo detallado.
Para diseñar el algoritmo que va a emular los instrumentos analizados es necesario primerorevisar que es lo que se nenecita generar y/o procesar. Para generar el espectro deseado sedeben crear varios osciladores senoidales para sumarlos y formar un espectro armónico oinarmónico, el número de osciladores debe satisfacer la cantidad de armónicos que tienenlos instrumentos reales en este caso se crean 24 osciladores para crear dichos espectros. Porotro lado se requiere generar bandas de ruido, pues en el análisis de los instrumentos realesse observó una importante región del espectro que contiene bandas de ruido centradas enlas mismas frecuencias de los parciales armónicos, y alguna bandas de ruido confrecuencias centradas en parciales no armónicos. Para resolver esta nesecidad se crean 24generadores de ruido que pasan por un filtro pasabanda de cuatro polos con pendientes de12dB por octava.
Los osciladores deben tener un generador de envolvente, un modulador de amplitud (LFOtremolo), un contro de amplitud, un control de frecuencia, y un control que activa laamplitud con determinada nota MIDI que entra. Los generadores de ruido tiene los mismoscontroles que los osciladores, la única diferencia es que los filtros tiene un control de Qpara controlar el ancho de banda de cada ruido.
Esto es una vista general de lo que se va a hacer, a medida que se explica el diseño delsintetizador se especificara en detalle la construcción de cada parte y su aplicación para laemulación.
Para empezar a describir el algoritmo se tomara desde el ensamble hacia los nivelesinferiores de construcción. En la estructura del ensamble se crearan seis instrumentos quesumados generan todo el espectro requerido para emular los instrumentos reales, estos estandistribuidos de la siguiente manera: El instrumento 1 y 4 son iguales en construcción, perogeneran diferentes regiones de frecuencias, el instrumento 1 generara los primeros 12 tonosque emularan las amplitudes de los primeros 12 parciales de del espectro, y el instrumento4 genera los 12 parciales restantes completando el espectro en caso de que el espectrorequerido tenga mas de 12 armónicos de no ser así se utilizaran para generar parciales noarmónicos si los hay.
Es importante tener en cuenta que este sintetizador esta diseñado de manera que sólo seactivan las notas de la tesitura que tiene cada instrumento real, luego si se toca una nota queno pertenezca a las notas que genera el instrumento real no sonará. Esto es debido a quecada nota de cada instrumento genera un espectro distinto y el diseño esta hecho para queun mismo algoritmo genere un espectro distinto en cada nota de cada uno de los diferentesinstrumentos reales, esto con el objeto de emular los sonidos con la mayor fidelidadposible. Para hacer esto posible se creo un macro que controla la amplitud de cada osciladorpor aparte, este macro define la nota MIDI y el valor de amplitud que va a tener eseoscilador, este bloque permite generar 15 amplitudes distintas para cada nota MIDI, elmacro se aplica a cada oscilador y así se puede generar un espectro distinto para cada nota
83
dentro de un mismo programa o patch que corresponde al instrumento emulado. Este macroserá explicado más adelante en detalle.
Los instrumentos 2 y 3 generan las primeras 12 bandas de ruido estos instrumento tiene dosmacros de control de nota MIDI como los instrumentos de los osciladores (1 y 4) que seaplican a la amplitud de la banda de ruido y al Q del filtro, para que también se puede crearespectros diferentes en cada nota de cada instrumento real. Los instrumento 5 y 6 soniguales en contrucción a los instrumentos 2 y 3 y al igual que el instrumento 4 complementael espectro y generan bandas de ruido con frecuencias centradas en parciales no armónicos.
A continuación se explicará el diagrama interno del instrumento 1 y 4 que corresponde alos a los generadores de parciales armónicos, este proceso se comenta basado en la figura5.4.2.2. en el número (1) del gráfico se observa un sumador de eventos que suma lainformación proveniente de nota MIDI (Note Pitch), que ingresa los mesanjes de activaciónde nota (Note on) de 0 a 127 que corresponden a las notas musicales, es un control defrecuencia logaritmico. El sumador suma estos datos de nota MIDI a un LFO (vibrato) quearroja valores de -1 a 1 y esto hace que module la frecuencia y la desvie un semitono hacia
Esta es la ventana de la estructura del ensamble del algoritmo que va a emular los instrumentosmusicales previamente analizados. 1,2,3,4,5,6) Muestra seis instrumentos, los instrumentos 1 y 4generan 24 frecuencias cada uno genera 12. Los instrumentos 2, 3, 5 y 6 generan 24 bandas de
ruido. 7) Mezclador de seis canales dobles (estereo) para cada instrumento. 8) Finalmente la salidadel mezclador es conectada a la salida de la tarjeta de audio para reproducir los sonidos emulados.
Figura 5.4.2.1
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arriba y un semitono hacia abajo. Este vibrato modula la frecuencia en todos los osciladorespor igual, luego el análisis de los instrumentos indica que hay un vibrato muy sutil quedesvía todos los parciales simultáneamente y no de manera independiente.
Estos datos salen del sumador y entran en cada uno de los doce macros (2) que generan 12parciales y luego la salida de cada macro es sumada (3) y luego sale del instrumento unconjunto de frecuencias parciales sumadas y generando así parte del espectro.
A continuación se describe el macro donde esta el oscilador 1 (Osc Spec 1) que es igual atodos los 12 macros que generan frecuencias parciales como se muestra en la figura 5.4.2.2.Esta sección se explicará basándose en la figura 5.4.2.3.
Primero esta la entrada del macro que recibe los datos del sumador (ver (1) en la figura5.4.2.2) luego se ingresan los datos a un módulo (1) que cambia el dominio de la frecuenciade logarítmico a lineal, para poder multiplicar este valor de frecuencia por un control (2)que determina la relación de los parciales armónicos (valores enteros) y no armónicos(valores no enteros) con la frecuencia fundamental. Este control de frecuencia (2) apareceen la ventana de panel del ensamble, que se mostrará más adelante.
Esta es la ventana de estructura del instrumento 1, aquí se generan 12 frecuencias parciales, cadauna con su propio, generador de envolvente, tremolo y control de amplitud para cada nota. El
instrumento 4 está construido igual a este. Figura 5.4.2.2
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Después del multiplicador los eventos ingresan a un módulo (3) que convierte el dominiode la frecuencia de lineal a logarítmico y entra a un módulo oscilador senoidal que recibe elvalor de frecuencia en forma de nota MIDI.
Por otro lado el macro de control de amplitud (4) se suma con el macro tremolo (5) quemodula la amplitud de la señal. El macro (4) es el encargado de dar un valor de amplituddiferente para cada nota del instrumento esto ocurre con cada parcial y asi es como segeneran espectros únicos para cada nota y no para cada instrumento. Más adelante seexplicará en detalladamente este macro, la visualización de los controles de este macroestán en la ventana de panel del instrumento en que esta. El macro (5) es un LFO que tienedos formas de onda una senoidal y una aleatoria que modula la amplitud de la señal, loscontroles de este macro se visualizan en la ventana de panel del ensamble. La suma delmacro (4) y el (5), entra a controlar la amplitud del oscilador.La salida del oscilador es multiplicada con un generador de envolvente ADSR (7) quecontrola la evolución de la amplitud en el tiempo, desde que la nota es activada, hasta quees apagada. La visualización de los controles de este macro esta en la ventana de panel delensamble.Al final esta señal sale del macro por un Terminal, para luego ser sumada con las señalesprovenientes de los otros macros. (ver (3) de la figura 5.4.2.2)
Ahora se comentará la construcción de los macros (4) (5) y (7) de la figura 5.4.2.3 y elmacro vibrato (1) de la figura 5.4.2.2.
El macro tremolo (ver (5) figura 5.4.2.3) y el macro vibrato (ver (1) figura 5.4.2.2) sonexactamente iguales, la diferencia radica en la aplicación del LFO en el caso del vibrato demodula la frecuencia y en el caso del tremolo se modula la amplitud. Por ser iguales los dosmacros sólo se explicará uno en este caso, el vibrato.
Estructura del macro Osc Spec 1 Figura 5.4.2.3
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El vibrato esta compuesto por Los controles: Vib rate, Vib amount y gate. El gate activa elLFO (Oscilador de baja frecuencia) cuando recibe un mensaje de activar nota sin importarcual sea. El Vib rate controla la frecuencia de oscilación del modulo (2) y (3) de la figura5.4.2.5 esta frecuencia va de 0.1 a 12 Hz. El Vib amount controla la amplitud del macro (2)y (3) de la figura 5.4.2.5. En los modulos (2) y (3) se genera el LFO senoidal y el aleatorio,que luego entran en un swiche que define el tipo de onda o si el vibrato esta apagado.
En esta figura se muestra una parte de la sección del instrumento 1 que esta visualizado en laventana de panel del ensamble, se puede observar los ultimos cuatro macros del instrumento. 1)
Macro vibrato. (ver (1) figura 5.4.2.2) 2) Control de frecuencia del oscilador (ver (2) figura5.4.2.3). 3) macro del tremolo. (ver (5) figura 5.4.2.3) 4) macro de el generador de envolvente
ADSR (ver (7) figura 5.4.2.3). Figura 5.4.2.4
Estructura del macro vibrato. 1) controles de los LFO’s. 2) LFO. 3) show random. 4)swich. Figura 5.4.2.5
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El generador de envolvente ADSR (ver (4) figura 5.4.2.4)
Este generador consta de un gate que activa la envolvente en el momento que recibe unmensaje MIDI de note on y se apaga cuando recibe el mensaje MIDI de note off. Tambiénestan los controles de la envolvente que son: Ataque, Decaimiento, Sostenimiento yApagado. Estos controles son visualizados en el panel de ensamble en la sección delinstrumento (ver (4) de la figura 5.4.2.4) al que pertenece, cada oscilador tiene ungenerador de envolvente propio para dar distinta envolvente a cada frecuencia parcial asicomo ocurre en la realidad.
Macro (control de Amplitud) (ver (4) figura 5.4.2.3)
Este macro es uno de los más importantes de todo el instrumento. Tiene la función deseleccionar las notas de la tesitura que tiene el instrumento real, y controla la amplitud decada una de estas notas en el oscilador 1 (ver (3) figura 5.4.2.3), y esto ocurre en los 12osciladores del instrumento 1 (ver figura 5.4.2.3).
Ocurre que en un instrumento real cada nota tiene una distribución armónica distinta a la decualquier otra nota del mismo instrumento. El macro de control de amplitud hace que estesintetizador genere un espectro distinto para cada nota como ocurre en la realidad, paraobtener una emulación más fiel del instrumento real. Si no esta este macro en elsintetizador, solo se podría crear una distribución espectral para todo el instrumento y nopara cada nota y eso no ocurre en la realidad, luego haría la emulación poco acertada.
Otra función de este macro es desactivar todas las notas que no sean de la tesitura real delinstrumento real, es decir que si se activa cualquier nota que no este en el instrumento real,el sintetizador no genera sonido.
Para explicar como funciona este macro se tomará como referencia la figura 5.4.2.7.Primero esta el módulo de (NotePitch) (1) que ingresa datos de nota MIDI de 0 a 127 queson generados por un controlador MIDI. Estos datos de nota MIDI ingresan en un mòduloque se llama “Value” (3) que es un interruptor que envía un valor de nota MIDIdeterminado que se define con un controlador “knob” (2), este interruptor se activa cuando
Estructura del generador de envolvente ADSR. Figura 5.4.2.6
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recibe cualquier mensaje de nota MIDI que venga del módulo (1) y se desactiva cuando nohay mensajes de nota MIDI. Por ejemplo, si se define en el knob (2) el valor de nota MIDI60 que corresponde a la nota musical C4, el moduló value (3) cuando reciba cualquiermensaje de activación de nota MIDI entre 0 y 127, provenientes del módulo (1), siempreemitirá el valor de nota MIDI 60 que fue definido en el knob (2). Y a su vez cuando elmódulo (3) no reciba ningún mensaje de nota MIDI, no emitirá nada.
La parte A muestra la ventana de estructura del macro de control de amplitud. La parte B muestra lavisualización de este macro que está en la ventana de panel del instrumento 1, nótese que en la parte B se
encuentran los controles de amplitud de las primeras cuatro frecuencias parciales con el control deselección de nota MIDI y su respectiva amplitud, para las primeras cuatro notas. (este macro solopermite 15 notas por instrumento. Las flechas rojas indican los controles del macro vistos desde laventana de estructura del macro A y desde la ventana de panel del instrumento B . Figura 5.4.2.7
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El módulo (4) que se llama “compare”, actúa como un gate que emite datos (0 o 1), estemòdulo tiene dos entrada de eventos (A y B) que son comparados y tiene cuatro opcionesde salida: mayor que, menor que, igual a y diferente a. Para este caso la entrada A recibelos eventos de que vienen del módulo (1), la entrada B recibe los eventos que vienen delmódulo (3) y la salida del módulo (4) se define como igual a. Esto hará que cuando elmensaje de nota MIDI que viene del módulo (1) es igual al número de nota MIDI que vienedel mòdulo (3), el comparador (4) emite el valor 1 y cuando lo datos de entrada sondiferentes, el comparador (4) emite el valor 0.
Estos valores que salen del módulo comparador (4) son multiplicados por un controladorknob de amplitud (5) que define valores entre 0 y 1. Luego si las notas del módulo (1) y (3)son iguales, del multiplicador (5) sale el valor de amplitud de esa nota.
Después del multiplicador los datos entran a un sumador (6) y luego salen del macro, esteproceso del macro de control de amplitud es el mismo para 15 notas distintas para un solooscilador, de esta manera cada uno de los 12 osciladores del instrumento 1 (ver figura5.4.2.3) generan 15 diferentes amplitudes para cada una de las 15 notas y asi se logra tenerespectros diferentes para cada nota musical y MIDI de un mismo instrumento real yemulado.
Es importante aclarar que este macro solo puede emitir una nota a la vez siempre y cuandoeste definida en alguno de los controles de nota MIDI (2), luego cuando una nota esactivada todas las demás son bloqueadas, de esta manera el sintetizador no puedereproducir dos notas al tiempo, así como ocurre con los instrumento de viento.
Una vez detallada la construcción de los instrumento (ver (1 y 4) figura 5.4.2.1) quegeneran la frecuencias parciales, se explicará la construcción de los instrumentos quegeneran las bandas de ruido (ver (2, 3, 5 y 6) figura 5.4.2.1). Todos estos instrumentos sonexactamente iguales, pero actúan en diferentes regiones del espectro a emular, cada unogenera 6 bandas de ruido, para un total de 24 bandas de ruido. La mayoría de los módulos ymacros que hay en estos instrumentos, están en el instrumento ya explicado, luego solo seexplicaran en detalle los módulos o macros que no estén anteriormente.
Par explicar el instrumento 2 se toma como referencia la figura 5.4.2.8
En la estructura (A), primero esta la entrada de nota MIDI, que se suma con un LFO quemodula el pitch (1), la construcción del vibrato se explica en la Figura 4.4.2.5. El pitchmodulado entra en a los seis macros generadores de bandas de ruido (2) (3) (4) (5) (6) y (7),que luego son sumados, y la señal sale del instrumento.
En el Panel (B), se muestran los seis macros generadores de bandas de ruido, cada uno deestos muestra el control de frecuencia, los controles del macro del tremolo y los de elgenerador de envolvente. Y por otro lado se muestra el macro del vibrato (1).
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La sección A muestra la estructura del instrumento 2. La sección B muestra la venta de panel delinstrumento 2 en el ensamble. Nótese que ambas ventanas son muy similares a las ventanas del
instrumento 1, las flechas muestran como se ven visualizados los macros de la estructura en el panel y loscontroles que se muestran. Figura 5.4.2.8
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A continuación se comenta el macro generador de banda de ruido, que es igual para los seismacros generadores, esto se explica basado en la Figura 5.4.2.9.
Los valores de nota MIDI entran al módulo (1) que cambia el dominio de la frecuencia delogarítmico a lineal, luego entra en un multiplicador de eventos de eventos, para multiplicarla frecuencia por valores que son definidos por el módulo (2) que en un control knob. Asíse define la relación de las frecuencias parciales con la fundamental. Los datos que salendel multiplicador entran al módulo (3), que cambia el dominio de la frecuencia de lineal alogarítmico en forma de nota MIDI Es importante aclarar que este valor de nota MIDI eneste caso controla la frecuencia central de la banda de ruido.
El macro (4) es exactamente igual al que se explica en la figura 5.4.2.7, la diferencia radicaen que en este caso el macro (4) va a controlar los anchos de banda de los ruidos, otorgandovalores de Q distintos para cada nota. Este macro entra en el control de Q del filtro (8). Locontroles de este macro se visualizan en la ventana de panel del instrumento 2.
El macro (5) es igual al que se explica en la figura 5.4.2.7, la diferencia radica en que estemacro (5) controla las amplitudes de las bandas de ruido par cada nota.
El macro (5) y el (6) entran a un sumador de eventos para modulas las amplitudes de lasbandas de ruido, y luego estos datos de amplitud entran a controlar de amplitud del módulogenerado de ruido (4).
Esta es la ventana de la estructura del generador de banda de ruido 1. Esto aparece al hacer dobleclick sobre él (ver (2) de la figura 5.4.2.8). El control (2), y los que están dentro de (9) y (6), se
visualizan en la ventana de panel del instrumento en el ensamble. Y los controles que están dentrode (4) y (5) se visualizan en la ventana de panel del instrumento (no aparecen en el ensamble).
Figura 5.4.2.9.
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El módulo (8) es un filtro pasabanda de cuatro polos con pendiente de 12dB por octava, porencima y por debajo de la frecuencia central de la banda. Este filtro tiene tres entradas queson: la entrada de la frecuencia central del filtro (P) que ingresa valores de frecuencia enforma de nota MIDI, la entrada de Q del filtro (Res) define el ancho de banda del filtro, y laentrada de la señal que se va a filtrar (In). Entonces del módulo (3) salen los datos de notaMIDI que entran en el filtro y se encargan de definir la frecuencia centran de la banda afiltrar, el módulo (4) envía los datos de Q que definen el ancho de banda del filtro, y porultimo el módulo (7) introduce en el filtro la señal de ruido que va a ser filtrada.
La salida del filtro (8) entra a un multiplicador de audio, y se multiplica con un generadorde envolvente ADSR (9) y luego la señal sale (10).
Por último se explica los Snapshot que son la manera como podemos hacer que elsintetizador tenga varios instrumentos emulados y se almacenen dentro de un banco. Estoparte de los controles variables como faders y Knobs que están en las ventas de panel delensamble o de los instrumentos, cuando se emulan los instrumentos se definen valores enlos distintos controles generando los espectros de cada nota. Se toma una foto de laposición de todos los controles que existen, esta foto es un snapshot, y el snapshotcorresponde a lo que se conoce como programa o patch MIDI. Cada uno de estosprogramas o snapshots corresponde a cada instrumento emulado que en este caso son:
1- Reset (todos los controles en cero)2- Flauta Chamanica3- Flauta Chamanica (Hueso)4- Quena5- Gaita Hembra6- Zampoña
Y estos programas son los que conforman el banco de instrumentos colombianos de vientoemulados por síntesis de sonido. Así concluyendo este capitulo de creación del algoritmode síntesis de sonido. Este sintetizador está construido a partir de varios métodos de síntesisde sonido, que son: Síntesis aditiva, sustractiva y modulada.
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5.5 Emulación de los instrumentos.
Después de haber obtenido los datos de las parciales y su respectiva amplitud de excel serealizo la emulación de la siguiente forma:
Para entender mejor el procedimiento de emulación se mostrara un ejemplo con la nota G3(Sol 3) de la gaita:
Los datos de la fundamental de cada nota y sus respectivos armónicos fueron configuradosen la ventana de visualización del ensamble.
Así mismo se configuraron los números de nota MIDI y los valores de amplitud de cadaparcial en la ventana panel de los instrumentos que genera las frecuencias correspondientesa la fundamental y sus armónicos.
Después de esto se realizo una comparación en el analizador de espectros entre el sonidooriginal de la nota y lo que se genera en el programa (Reaktor), que en este caso serian lafundamental y sus parciales generadas. Se observa el contenido de ruido del espectro que lehace falta al sonido generado para asemejarlo al espectro proveniente de la señal original
Ventana de visualización del ensambleFigura 5.5.1
Ventana de panel del instrumento que genera las frecuencias correspondientes a la fundamental ysus armónicos.Figura 5.5.2
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Figura 5.5.3 Emulación de las parciales de la nota G3 de la gaita.
Figura 5.5.4 Espectro original de la nota G3 de la gaita.
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Teniendo en cuenta que los instrumentos de viento escogidos tienen gran contenido deruido en su espectro se utilizan los generadores de ruido filtrados por bandas para cada
Espectro emulado de la nota G3 de la gaitaFigura 5.5.5
Comparación entre el espectro original (en color verde) y el emulado (en color rojo)Figura 5.5.6
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parcial, los datos de la fundamental y su relación armónica con la misma son configuradosen la ventana de visualización del ensamble.
Los instrumentos que generan los ruidos aparte de tener control de amplitud y número denota MIDI, tienen control de ancho de banda (Q), estos controles se configuran con el finde igualar los espectros de las dos señales, la configuración se realiza en la ventana panelde los instrumentos que generan los ruidos.
Con el fin de realizar una emulación mas fiel se realiza una verificación para encontrar elcontenido del espectro que no tiene relación armónica con la fundamental, se aprovechanlos osciladores y generadores de ruido que no se están utilizando para generar dichocontenido faltante.
Como sabemos el espectro de un sonido real presenta variaciones de amplitud a traves deltiempo por esta razón tomamos los valores de amplitud de la señal en los distintos instantesde tiempo y realizamos un grafico que nos permita identificar dichas transiciones de
Figura 4.5.7 Ventana de panel de los instrumentos que generan el ruido
Figura 5.5.8 Grafico de envolvente de cada parcial de de la nota G3 de la gaita.
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amplitud, las conclusiones provenientes de las graficas de las hojas de calculo de Excel,servirán de pauta para generar una envolvente adecuada que sea coherente con el cambioreal de amplitud de la señal original.
Teniendo en cuenta efectos de interpretación como Trémolos y Vibratos que ocasionanvariaciones de amplitud y frecuencia a raíz de cambios en el caudal de viento, seimplementaron Moduladores de Frecuencia y Amplitud por medio de LFO`s. Según datosprovenientes del análisis encontramos que las variaciones de frecuencia son mínimas poreste motivo empleamos un solo modulador de frecuencia para cada instrumento emulado,por otra parte las variaciones de Amplitud son más notorias, para este caso usamos unmodulador por cada parcial. Esta configuración es realizada en la ventana Ensamble.
Figura 5.5.9Control de envolvente en la ventana de visualización del ensamble
Figura 5.5.10 Control de tremolo para la fundamental de la nota G3 de la gaita.
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Este procedimiento es realizado de igual manera para cada una de las notas existentes en latesitura de los respectivos instrumentos.
5.5.1. Análisis detallado de la emulación de los instrumentos
Instrumento # de notas Afinación # de parciales ObservacionesFlauta chamanica
de hueso7 SOL (G), 8 -12 Este instrumento es el que
presenta menor número deparciales y tiene el espectromenos complejo de todos losinstrumentos emulados, esto sedebe a que es un instrumentopequeño y maneja frecuenciasaltas, como es posible observardentro de mayor es la frecuenciamenor es el numero dearmónicos.
Gaita 15 SOL (G), 13-20 Este instrumento posee grannumero de armónicos cubriendoasí buena parte del espectro, estoes producto de su gran tamaño ysu compleja construccióncomparándolo con los demásinstrumentos emulados.
Quena 8 SOL (G), 10-18 Este instrumento a diferencia deotros presenta un patrón en todassus notas compuesto por unsubarmonico el que se encuentraantes de la frecuenciafundamental acompañado de otrafrecuencia entre la 1ra y 2daparcial. En este instrumento deemularon ocho notasfundamentales correspondientes ala primera octava de su tesitura
Figura 5.5.11 Control general de vibrato para la gaita
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Flauta Chamanica 6 LA (A5), 6-15 Este instrumento es muy similara la flauta chamanica de hueso sediferencia en su construcciónporque están hechas en diferentematerial y esta es mas grande,razón por la que esta tiene mayorcantidad de armónicos. En esteinstrumento se presenta unespectro inarmónico el cual serepite en todas las notas
Zampoña 15 SOL (G), 18-24 Posee gran cantidad dearmónicos y notas su timbre estadefinido por el tercer armónicodebido a que le da grancoloración al sonido, tiene unapredominancia impar lo quequiere decir que los armónicosimpares tienen mayor amplitud.
Tabla 5.6.1 Tabla de análisis y comparación de la emulación de los instrumentos
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CONCLUSIONES
En la aplicación de la Síntesis Aditiva se corrobora que son requeridos gran númerode osciladores, para brindar mayor calidad a un sonido así sea aparentementesencillo.
Aplicando solamente síntesis aditiva es complicado llegar a una emulaciónsatisfactoria, luego se requiere aplicar otros métodos de síntesis para obtener unaemulación aceptable.
La síntesis de sonido es una excelente herramienta para emulación de sonidosreales, lamentablemente presenta inconvenientes y requiere mucho tiempo ydedicación para tener buenos resultados
En un analizador FFT podemos visualizar gran cantidad de características de lasseñales, pero la confiabilidad de los datos visualizados depende de la calidad delsistema que estemos empleando y de la configuración del mismo analizador.
En el manejo de señales y extracción de datos se debe ser muy cuidadoso con lo quese quiere obtener, para evitar alterar la información y procesar datos erróneos loscuales alterarían el resultad del proceso.
Los instrumentos de viento analizados presentan un contenido tonal soportado engran parte por ruido, por su construcción e interpretación.
En una emulación los efectos más difíciles de lograr son los que son aleatorios talescomo el ruido y las variaciones de amplitud y frecuencia entre parciales, que estándados básicamente por la interpretación.
Lograr emular instrumentos folklóricos es muy complejo debido a su construcciónartesanal, luego no son instrumentos fabricados bajo patrones preestablecidos por latradición.
La FFT no es una herramienta óptima para el análisis del decaimiento en laenvolvente de las muestras.
Al aumentar la frecuencia aumenta el numero de imágenes no armónicas.
Con la repetición en varios de los procesos se adquiere mas exigencia a la hora deemular esto otorga evolución en los resultados de la emulación.
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RECOMENDACIONES
Si el programa se va a ejecutar directamente desde el software utilizado es importante norealizar ninguna modificación en éste debido a que cualquier cambio ocasionarávariaciones en la emulación.
En tal caso que el sistema utilizado para ejecutar el programa no sea óptimo es posiblesamplear las señales emuladas o programar los osciladores para que no generen ondassenoidales que cargan más el sistema de procesos por ondas parabólicas que son menoscomplejas.
Este proyecto abre la posibilidad de generar estos instrumentos empleando otros Métodosde Síntesis para llegar a iguales o mejores emulaciones, o haciendo que este mismoalgoritmo sea autónomo, dicho en otros términos que no requiera la utilización de otroSoftware para su ejecución y funcionamiento.
El banco de instrumentos se va a dejar en archivos anexos para el sampler Kontakt y para elsampler de Reason NN-XT.
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BIBLIOGRAFIA
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modulation” AES.vol.21 1973 septiembre3. http://www.eumus.edu.uy/revista /nro1/jure.html4. http://www.unq.edu.ar/cme /personales/odiliscia/paper/fm-re.html5. Jeffrey Rona, “The midi companion” 19946. Colección de instrumentos musicales de la biblioteca Luis Ángel
