Chikashi Miyama

Software 2 SS 2016 #2

PCM

✤ Was ist PCM?

PCM

✤ PCM = Pulse Code ModulationDie Puls-Code-Modulation (PCM) ist ein Pulsmodulationverfahren, das ein zeit- und wertkontinuierliches analoges Signal in ein zeit- und wertdiskretes digitales Signal umsetzt.

Oszillatoren von Minimoog

✤ Dreieck

✤ Sägezahn

✤ Rechteck

✤ Impulse

Wie kann man Klangfarben wie Flöte, Oboe oder Posaune erzeugen?

Wellentabellen-Synthese

✤ Definition?

Wellentabellen-Synthese

Bei der Wellenform-Synthese ausliest ein Oszillator periodisch eine Wellenform. Normalerweise werden die Zahlenwerte der Wellenform nicht bei jedem Durchgang neu berechnet, sondern die Zahlenwerte werden im voraus bestimmt und in einer Tabelle abgelegt. Die Zahlenwerte der Wellentabelle sind in konstantem zeitlichen Abstand gespeichert und definieren eine Gesamte Periode des Klangs.

Verwirkung der Terminologien

✤ Wellentabellen-Synthese

✤ Sample-based Synthese

✤ Table-lookup Synthese

Wellentabellen-Synthese

Experiment mit Max

Multisampling

✤ Warum ist Multisampling nötig?

Multisampling

✤ Warum ist mehrere Samples (= Multisampling) nötig?

✤ Die Klangfarbe eines Instrumentes ist abhängig von Tonhöhe und Lautstärke

Experiment mit Max

mit Pitch Shift

Resultat

c1 c1

c2c2

Pitch shift

WavetableOriginal

Experiment mit AudioXPlorer

Zusammenhang zwischen Lautstärke und Klangfarbe

Vergleich zwischen

a1 - 440 Hz pp mf f

a2 - 880 Hz pp mf f

a3 - 1760 Hz pp mf f

Lösung?

✤ Wie kann man die Natürlichkeit der Klangfarbe verbessern?

Multisampling

Multisampling

Interpolation zwischen Samples

fffppp mp?

Interpolation

Experiment mit Max

Concatenative Speech Synthesis

“Synthesize” mit CSS

Manipulating PCM

✤ Was ist Problem von PCMs (aufgenommene Klänge)

Manipulating PCM

✤ Was ist Problem von PCMs (aufgenommene Klänge)

✤ unflexibel

✤ unveränderbare Dauer / Tonhöhe

✤ unnatüarlich

✤ jedesmal identisch

Tonhöhenänderung

✤ Was sind Probleme bei der Tonhöhenänderung?

2 Probleme

Tonhöhenänderung

✤ Was sind Probleme bei der Tonhöhenänderung?

✤ die Dauer ist abhängig von der Tonhöhe

✤ munchkinification (seltsame Klangqualität)

hochkurz

tieflang

Tonhöhenänderung

✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”

Tonhöhenänderung

✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”

Unter 30 Hz Wiederholung

Über 30 Hzein stabiles Signal

The 30 Hz. Transition mit Max

Tonhöhenveränderung

✤ Was ist die Lösung für das Problem der Tonhöhenveränderung?

Tonhöhenveränderung

✤ Was ist die Lösung für das Problem der Tonhöhenveränderung?

✤ OLA (Overlap and Add)

OLA

Original

Granulieren

Überlappung

Experiment mit Max

Problem von OLA

✤ OLA ermöglicht die Tonhöhenveränderung ohne Geschwindigkeitsänderung.

✤ Was ist das Problem von OLA?

Problem von OLA

✤ Was ist das weitere Problem von OLA?

✤ Die konstruktive / destruktive Interferenz

Experiment mit Max

Problem von OLA

✤ Was ist die Lösung des Interferenzproblems?

Problem von OLA

✤ Was ist die Lösung des Interferenzproblems?

✤ Randomisierung von “Window-size”

✤ PSOLA … Pitch Synchronous Overlap and Add

✤ “Window-size” abhängig von Tonhöhe

Experiment mit Max

Das weitere Problem

✤ Was ist das weitere Problem von OLA (für den Autor?)

Das weitere Problem

✤ Was ist das weitere Problem von OLA (für den Autor?)

Instrument

atacksustain

attacksustain

OLA

sustain

ideal

attack

zu lang

Spectral Modeling and Additive Synthesis

Additive Synthese

✤ Definition?

Additive Synthese

Die additive Synthese ist eine Methode der synthetischen Klangerzeugung und wird beispielsweise in elektronischen Musikinstrumenten wie Synthesizern und Zugriegelorgeln eingesetzt. Bei der additiven Synthese wird der Klang im Gegensatz zur subtraktiven Synthese nicht dadurch erzeugt, dass man aus einem obertonreichen Spektrum die unerwünschten Bestandteile ausfiltert, sondern indem man den Klang durch Zusammenstellen der gewünschten harmonischen oder inhamonischen Teiltöne erstellt.

Harmonisch / Inharmonish

✤ Was ist Unterschied zwischen ein harmonischer und inharmonischer Klang?

Harmonisch / Inharmonish

Experiment mit Max

Eigenschaft von Spektrum der Stimme

?

?

Eigenschaft von Spektrum der Stimme

✤ FormantAls Formant bezeichnet man in der Akustik oder Phonetik die Konzentration akustischer Energie in einem bestimmten Frequenzbereich. Formanten entstehen beispielsweise in den Resonanzspektren von Musikinstrumenten oder der menschlichen Stimme. Aufgrund der Resonanzeigenschaften eines Instruments (oder des Artikulationsraums) werden bestimmte Frequenzbereiche im Verhältnis zu anderen Frequenzbereichen verstärkt. Formanten sind dabei diejenigen Frequenzbereiche, bei denen die relative Verstärkung am höchsten ist.

Spektrum von Geräusch

??0 Hz 22.1 kHz

Spektrum von Geräusch

Wie ist das Spektrum vom Flüstern?

Experiment mit AudioXPlorer

Spectrum Modeling Synthesis

Spectrum Modeling Synthesis (SMS)

✤ Motivation?

✤ Algorithmus?

Spectrum Modeling Synthesis (SMS)

Ein natürlicher Klang oft beinhaltet beide harmonische Komponenten und Geräusch.

✤ Motivation

Wie kann man die Beiden synthetisieren?

Additive + Subtraktive Synthese

Spectrum Modeling Synthesis (SMS)

✤ Algorithmus

Implementation

Implementation

Sines Plus Noise Plus Transient

Transiente

✤ Was ist eine Transiente?

Transiente

✤ Was ist eine Transiente?

Eine Transiente ist ein Einschwingvorgang oder ein Abschnitt in einem Signal, der von einem solchen instationären Vorgang kündet, siehe auch Sprung- und Impulsantwort.

Sines Plus Noise Plus Transient

Sine

Noise

Transient

+

Ohne Transiente

Original

Transiente

Transiente + Geräusch

Geräusch

Spectra in Time