Software2 SS2016 2

1. Chikashi Miyama
Software 2 SS 2016 #2

2. PCM
✤ Was ist PCM?

3. 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.

4. Oszillatoren von Minimoog
✤ Dreieck
✤ Sägezahn
✤ Rechteck
✤ Impulse
Wie kann man
Klangfarben wie Flöte, Oboe oder
Posaune erzeugen?

5. Wellentabellen-Synthese
✤ Definition?

6. 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.

7. Verwirkung derTerminologien
✤ Wellentabellen-Synthese
✤ Sample-based Synthese
✤ Table-lookup Synthese

8. Wellentabellen-Synthese

9. Experiment mit Max

10. Multisampling
✤ Warum ist Multisampling nötig?

11. Multisampling
✤ Warum ist mehrere Samples (= Multisampling) nötig?
✤ Die Klangfarbe eines Instrumentes ist abhängig von
Tonhöhe und Lautstärke

12. Experiment mit Max
mit Pitch Shift

13. Resultat
c1 c1
c2c2
Pitch shift
WavetableOriginal

14. 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

15. Lösung?
✤ Wie kann man die Natürlichkeit der Klangfarbe
verbessern?
Multisampling

16. Multisampling

17. Interpolation zwischen Samples
fffppp mp?
Interpolation

18. Experiment mit Max

19. Concatenative Speech Synthesis
“Synthesize” mit CSS

20. Manipulating PCM
✤ Was ist Problem von PCMs (aufgenommene Klänge)

21. Manipulating PCM
✤ Was ist Problem von PCMs (aufgenommene Klänge)
✤ unflexibel
✤ unveränderbare Dauer / Tonhöhe
✤ unnatüarlich
✤ jedesmal identisch

22. Tonhöhenänderung
✤ Was sind Probleme bei der Tonhöhenänderung?
2 Probleme

23. Tonhöhenänderung
✤ Was sind Probleme bei der Tonhöhenänderung?
✤ die Dauer ist abhängig von der Tonhöhe
✤ munchkinification (seltsame Klangqualität)
hoch
kurz
tief
lang

24. Tonhöhenänderung
✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”

25. Tonhöhenänderung
✤ Was ist “the 30 Hz Transition?”
Unter 30 Hz Wiederholung
Über 30 Hz
ein stabiles Signal

26. The 30 Hz.Transition mit Max

27. Tonhöhenveränderung
✤ Was ist die Lösung für das Problem der
Tonhöhenveränderung?

28. Tonhöhenveränderung
✤ Was ist die Lösung für das Problem der
Tonhöhenveränderung?
✤ OLA (Overlap and Add)

29. OLA
Original
Granulieren
Überlappung

30. Experiment mit Max

31. Problem von OLA
✤ OLA ermöglicht die Tonhöhenveränderung ohne
Geschwindigkeitsänderung.
✤ Was ist das Problem von OLA?

32. Problem von OLA
✤ Was ist das weitere Problem von OLA?
✤ Die konstruktive / destruktive Interferenz

33. Experiment mit Max

34. Problem von OLA
✤ Was ist die Lösung des Interferenzproblems?

35. Problem von OLA
✤ Was ist die Lösung des Interferenzproblems?
✤ Randomisierung von “Window-size”
✤ PSOLA … Pitch Synchronous Overlap and Add
✤ “Window-size” abhängig von Tonhöhe

36. Experiment mit Max

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

38. Das weitere Problem
✤ Was ist das weitere Problem von OLA (für den Autor?)
Instrument
atack
sustain
attack
sustain
OLA
sustain
ideal
attack
zu lang

39. Spectral Modeling and Additive
Synthesis

40. Additive Synthese
✤ Definition?

41. 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.

42. Harmonisch / Inharmonish
✤ Was ist Unterschied zwischen ein harmonischer und
inharmonischer Klang?

43. Harmonisch / Inharmonish

44. Experiment mit Max

45. Eigenschaft von Spektrum der
Stimme
?
?

46. 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.

47. Spektrum von Geräusch
??
0 Hz 22.1 kHz

48. Spektrum von Geräusch
Wie ist das Spektrum
vom Flüstern?

49. Experiment mit AudioXPlorer

50. Spectrum Modeling Synthesis

51. Spectrum Modeling Synthesis
(SMS)
✤ Motivation?
✤ Algorithmus?

52. Spectrum Modeling Synthesis
(SMS)
Ein natürlicher Klang oft
beinhaltet beide
harmonische
Komponenten und
Geräusch.
✤ Motivation
Wie kann man die
Beiden synthetisieren?
Additive + Subtraktive
Synthese

53. Spectrum Modeling Synthesis
(SMS)
✤ Algorithmus

54. Implementation

55. Implementation

56. Sines Plus Noise PlusTransient

57. Transiente
✤ Was ist eine Transiente?

58. 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.

59. Sines Plus Noise PlusTransient
Sine
Noise
Transient
+

60. Ohne Transiente
Original
Transiente
Transiente + Geräusch
Geräusch

61. Spectra inTime