Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Síntese: outros métodos Subtrativa FM Amostragem Digital (Sampling) Modelagem físico-acústica.

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1 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Síntese: outros métodos Subtrativa FM Amostragem Digital (Sampling) Modelagem físico-acústica

2 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 2 Modularidade nConceito fundamental na síntese digital nMódulos de processamento de sinal Geradores –Osciladores Modificadores –Filtros –Amplificadores –Geradores de Envoltória nPodem ser conectados para a criação de instrumentos (patches)

3 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 3 Patch nUm instrumento é produzido através da conexão de MÓDULOS em um Patch

4 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 4 Síntese Subtrativa nIdéia Formas de onda complexas moldadas por filtros variantes no tempo nMódulo Principais Osciladores Filtros Amplificadores Geradores de Envoltória

5 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 5 nFunção Gerar de sinais de áudio nFormas de onda padrão utilizadas originalmente Triangular Dente de serra Quadrada Senoidal nControles Frequência (freq) Intensidade (amp) Sinal de controle (gate) osc Gate Freq Amp Saída Oscilador Tabela de Forma de onda

6 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 6 nFunção Filtrar forma de onda gerada pelo oscilador de modo a modelar o espectro desejado nTipos Passa baixas/altas Passa faixa Rejeita faixa nControles Gate Envoltória (env) Frequência de Corte (fc) Amplitude (amp) Filtro in out gateenv amp fc Filtro

7 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 7 Amplificador nFunção Amplificar a forma de onda proveniente do Filtro nControle ganho Amp inout ganho

8 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 8 LFO Gate Waveform Freq DelayAmp Sinc out Módulos Adicionais nOscilador de Baixas Freqüências (LFO) Utilizado para modular: –Oscilador = Vibrato (freqüência) –Amplificador = Tremolo (amplitude) –Filtro = Uaua nControles Gate Forma de onda Frequência Retardo Intensidade Sincronismo

9 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 9 Noise osc Out Amp Módulos Adicionais nGerador de Ruído Fornece sinal composto por todas as frequências audíveis Tipos: –Branco: Igual intensidade em todas as frequências –Rosa: Corte gradual nas altas frequências nControles –Intensidade

10 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 10 Síntese Subtrativa: Sintetizador Tradicional Analógico LFO - Low Frequence Oscilator VCO - Voltage-Controlled Oscilator Env - Envelop Generator VCF - Voltage-Controlled Filter VCA - Voltage-Controlled Amplifier

11 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 11 Síntese por Modulação em Freqüência

12 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 12 Síntese FM nModulação  Sinal Portador (carrier) varia sua freqüência de acordo com Sinal Modulador (modulator) nPatente 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” nYamaha adquiriu a licença em 75 e lançou o DX7 em 83 http://www.youtube.com/watch?v=nmp9yqhsjqg http://www.youtube.com/watch?v=0pLQxvTrRdg

13 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 13 Equação Fundamental

14 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 14 Razão Carrier: Modulator C:M = Inteiro  Bandas harmônicas C:M  Inteiro  Bandas inarmônicas

15 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 15 Largura de Banda = Índice de Modulação

16 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 16 Operador nA Yamaha chama o oscilador de operador

17 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 17 Algoritmos nYamaha DX-7 possui 6 operadores em 32 diferentes configurações Dx7

18 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 18 Amostragem Digital e Síntese por Leitura de Tabela

19 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 19 Síntese por Amostragem Digital nAmostragem (sampling) corriqueiramente... Digitalização de fragmentos sonoros nSíntese 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) nPrimeiras Manifestações Música Concreta Analógico mais famoso: Mellotron (tape-loop)Mellotron Primeiro Sampler Digital: Fairlight –8 bits e preço acima de $25.000,00

20 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 20 Síntese por Amostragem Digital nProblema 1 Se o tamanho é fixo e não se trata de uma senóide, como realmente tocar as notas? nSolução: execução em Laço estende a duração a partir da especificação, manual ou automática, de pontos (início e término) do laço Modos: frente, reverso e bidirecional

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

22 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 22 Decimação e Interpolação

23 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 23 Síntese por Leitura de Múltiplas Tabelas nPrincipal técnica utilizada nos atuais sintetizadores

24 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 24 Modelagem Físico-Acústica

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

26 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 26 Modelagem Físico-Acústica nEm 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 nDificuldades Ainda custa caro Não é simples modelar Exemplo trompete –http://www.youtube.com/watch?v=5tMt7e25rGY

27 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 27 Modelagem da Voz Humana

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

29 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 29 FIM