Síntese: outros métodos
Subtrativa
FM
Amostragem Digital (Sampling)
Modelagem físico-acústica
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Modularidade
 Conceito fundamental na síntese digital
 Módulos de processamento de sinal
• Geradores
– Osciladores
• Modificadores
– Filtros
– Amplificadores
– Geradores de Envoltória
 Podem ser conectados para a criação de
instrumentos (patches)
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Patch
 Um instrumento é produzido através da
conexão de MÓDULOS em um Patch
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Síntese Subtrativa
 Idéia
• Formas de onda complexas moldadas por filtros
variantes no tempo
 Módulo Principais
•
•
•
•
Osciladores
Filtros
Amplificadores
Geradores de Envoltória
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Oscilador
 Função
• Gerar de sinais de áudio
 Formas de onda padrão utilizadas originalmente
•
•
•
•
Triangular
Dente de serra
Quadrada
Senoidal
Gate
Freq
 Controles
• Frequência (freq)
• Intensidade (amp)
• Sinal de controle (gate)
osc
Amp
Saída
Tabela de
Forma de onda
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Filtro
 Função
• Filtrar forma de onda gerada pelo oscilador de modo a
modelar o espectro desejado
 Tipos
• Passa baixas/altas
• Passa faixa
• Rejeita faixa
 Controles
•
•
•
•
Gate
Envoltória (env)
Frequência de Corte (fc)
Amplitude (amp)
gate env
in
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Filtro
out
amp fc
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Amplificador
 Função
• Amplificar a forma de onda proveniente do Filtro
 Controle
• ganho
in
Amp
out
ganho
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Módulos Adicionais
 Oscilador de Baixas Freqüências (LFO)
• Utilizado para modular:
– Oscilador = Vibrato (freqüência)
– Amplificador = Tremolo (amplitude)
– Filtro = Uaua
Gate Sinc
 Controles
•
•
•
•
•
•
Gate
Forma de onda
Frequência
Retardo
Intensidade
Sincronismo
Waveform
LFO
out
Freq
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Amp Delay
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Módulos Adicionais
 Gerador de Ruído
• Fornece sinal composto por todas as frequências
audíveis
• Tipos:
– Branco: Igual intensidade em todas as frequências
– Rosa: Corte gradual nas altas frequências
 Controles
– Intensidade
Noise
osc
Out
Amp
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Síntese Subtrativa:
Sintetizador Tradicional Analógico
LFO - Low Frequence Oscilator
VCO - Voltage-Controlled Oscilator
Env - Envelop Generator
VCF - Voltage-Controlled Filter
VCA - Voltage-Controlled Amplifier
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Síntese por Modulação em
Freqüência
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Síntese FM
 Modulação  Sinal Portador (carrier) varia sua
freqüência de acordo com Sinal Modulador
(modulator)
 Patente de John Chowning
• Universidade de Stanford no início dos anos 70
• “Descobri que com somente duas ondas senoidais
posso gerar uma enorme gama de sons complexos os
quais, por outros meios exigiriam ferramentas muito
mais poderosas”
 Yamaha adquiriu a licença em 75 e lançou o DX7
em 83
• http://www.youtube.com/watch?v=nmp9yqhsjqg
• http://www.youtube.com/watch?v=0pLQxvTrRdg
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Equação Fundamental
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Razão Carrier: Modulator
•C:M = Inteiro  Bandas harmônicas
•C:M  Inteiro  Bandas inarmônicas
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Largura de Banda = Índice de Modulação
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Operador
 A Yamaha chama o oscilador de operador
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Algoritmos
 Yamaha DX-7 possui 6 operadores em 32 diferentes
configurações
Dx7
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Amostragem Digital e
Síntese por Leitura de Tabela
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Síntese por Amostragem Digital
 Amostragem (sampling) corriqueiramente...
• Digitalização de fragmentos sonoros
 Síntese por Amostragem Digital
• Idéia da wavetable lookup com sons mais longos e não
senoidais (amostra dos verdadeiros instrumentos)
• Logo, sons mais complexos e ricos (envoltória)
 Primeiras Manifestações
• Música Concreta
• Analógico mais famoso: Mellotron (tape-loop)
• Primeiro Sampler Digital: Fairlight
– 8 bits e preço acima de $25.000,00
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Síntese por Amostragem Digital
 Problema 1
• Se o tamanho é fixo e não se trata de uma senóide,
como realmente tocar as notas?
 Solução: execução em Laço
• estende a duração
• a partir da especificação, manual ou automática, de
pontos (início e término) do laço
• Modos: frente, reverso e bidirecional
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Transposição (pitch-shift)
 Problema 2
• O timbre muda ao longo da tessitura e não dá para
gravar uma amostra para cada nota => transposição
 Solução: Conversão da freqüência de amostragem
(resampling)
• Modifica a afinação das amostras com 2 técnicas:
Decimação e Interpolação (como no oscilador por
tabela)
• Além disso, obtém uma amostra para cada intervalo de
terça menor (4/oitava)
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Decimação e Interpolação
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Síntese por Leitura de Múltiplas
Tabelas
 Principal técnica utilizada nos atuais sintetizadores
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Modelagem Físico-Acústica
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Modelagem Físico-Acústica
 Definição
• Modelo matemático descritor das propriedades físicoacústicas do modo de produção do som a partir de uma
fonte sonora
• Equações diferenciais descrevem a mecânica e a
acústica de um instrumento sendo executado
 Princípio Fundamental
• Excitação: causa vibração (arco, dedilhado, bocal,...)
• Ressonância: resposta do corpo do instrumento à
vibração
• Relação excitação-ressonância
– Acoplada (Realimentados). Ex. Saxofone
– Desacoplados (Não realimentados). Ex. síntese subtrativa
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Modelagem Físico-Acústica
 Em detalhe...
• As equações dos instrumentos são submetidas ao
estado inicial e à excitação e resolvidas por um
procedimento iterativo de aproximação sucessiva que
procura os valores simultâneos de diversas variáveis
interdependentes
 Dificuldades
• Ainda custa caro
• Não é simples modelar
• Exemplo trompete
– http://www.youtube.com/watch?v=5tMt7e25rGY
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Modelagem da Voz Humana
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Modelagem Físico-Acústica
 Objetivos Científico:
• Levantar a capacidade de equações matemáticas e
algoritmos simularem os mecanismos produtores de
som dos instrumentos existentes
 Objetivo Artístico:
• Simular instrumentos reais ou virtuais, através da
distorção de parâmetros ou combinação não trivial de
módulos
• Captar não só as a relação nota/timbre como também as
técnicas de execução
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FIM
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