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Chikashi Miyama
Software 2 SS 2016 #2
PCM
✤ Was ist PCM?
PCM
✤ PCM = Pulse Code Modulation
Die 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 derTerminologien
✤ 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)
hoch
kurz
tief
lang
Tonhöhenänderung
✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”
Tonhöhenänderung
✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”
Unter 30 Hz Wiederholung
Über 30 Hz
ein 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
atack
sustain
attack
sustain
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
✤ Formant
Als 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 PlusTransient
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 PlusTransient
Sine
Noise
Transient
+
Ohne Transiente
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Transiente
Transiente + Geräusch
Geräusch
Spectra inTime

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