Resum del mòdul 3 de l'assignatura de tractament i publicació d'Àudio del Grau Multimèdia de la UOC. Pots veure el projecte complet a www.racovermell.com. Gràcies pel "like" ;-)

1. ÀUDIO
MÒDUL 3 – SÍNTESI DIGITAL DEL SO
Un sintetitzador genera sons a partir d’elements simples, comper exemple, els senyals periòdics.
Un sintetitzador digital, en canvi, utilitza algoritmes matemàtics per a generar sons nous.
Aquests elements, en una primera instància no procedeixen de cap so. Són nombres
emmagatzemats o circuits.
Els sintetitzadors permeten obtenir una infinitat de sons totalment nous i també imitar o
reproduir sons d’instruments ja existents amb més o menys fidelitat. Es poden considerar dos
gran tipus de sintetitzadors: Els analògics i els digitals.
- Analògics
o Són dispositius de maquinari
o Generen el so únicament a partir de circuits electrònics
o Utilitzen ones simples generades per oscil·ladors electrònics, modificades amb
filtres i altres oscil·ladors.
- Digitals
o A més dels circuits necessiten un programari que determini el comportament del
seu maquinari
o Generen so a partir de funcions matemàtiques o d’un conjunt de petits fragments
sonors emmagatzemats en les seves memòries.
o Tipus:
 Sintetitzadors digitals per maquinari
 Es dediquen únicament a la síntesi del so
 Són capaços de dur a terme una infinitat d’instruccions per segon.
 Solen incorporant un teclat musical i diversos controls
 Sintetitzadors digitals per programari
 Es tracta d’un ordinador on corre un programari
 Aprofiten la targeta de so de l’ordinador
Avantatges dels sintetitzadors digitals enfront de sintetitzadors analògics
- Més estabilitat i precisió en el control dels paràmetres
- Algoritmes més flexibles (entre molts altres algoritmes, poden emular fins i tot els utilitzats
en els dispositius analògics)
- Cost menor
- Possibilitat d’emmagatzemar configuracions en memòria, per a accés instantani a diferents
timbres o sons.

2. Sintetitzadors virtuals de programari
Com a sintetitzadors de programari entenem els programes escrits en C o en qualsevol altre
llenguatge que fan tots els càlculs i processos enterament per programari, i que només aprofiten
el convertidor D/A de la targeta de so per a sortir a l’exterior.
- La síntesi de programari permet implementar qualsevol mètode o algoritme que
funcionarà a qualsevol ordinador independentment de la targeta de so que tingui, sempre
que el processador disposi de la potència suficient.
- Els avantatges són:
o Preu
o Versatilitat
o experimentació
- Els inconvenients són:
o demanda de potència
o baixa fiabilitat
o Qualitat del so vinculada al maquinari de l’ordinador
o Consumeixen bastants recursos de l’ordinador i es pengen més que els aparells
dedicats
o La qualitat final del so depèn del s components de la targeta de so instal·lada a
l’ordinador, que sol ser bastant inferior a la dels components utilitzats en els
sintetitzadors dedicats.
TIPUS D’ONES SIMPLES
Els sintetitzadors analògics utilitzen oscil·ladors amb quatre tipus d’ones simples:
- Ona sinusoïdal – És la més simple de totes les ones. És una freqüència pura que no conté
cap harmònic. El seu so és més prim dels quatre.
- Ona quadrada – Ona que té el so més ple de les quatre, a causa del gran nombre
d’harmònics i la intensitat de cada un. El seu so s’apropa al clarinet.
- Ona de dent de serra – Aquesta ona té harmònics de l’ona quadrada, però aquests tenen
menys intensitat. El seu so és ple però menys que la ona quadrada, i s’apropa més al del
saxo o al de l’oboè.
- Ona triangular - Desprès de la sinusoïdal és la que menys harmònics té. Recorda al so de la
flauta.

3. MÈTODES ELEMENTALS DE SÍNTESI DE SO
- Síntesi additiva
- Síntesi substractiva
- Síntesi per taula d’ones
SÍNTESI ADDITIVA
La síntesi additiva parteix de les idees expressades en el teorema de Fourier, a partir de les quals
qualsevol so periòdic es pot descompondre en una sèrie d’ones sinusoïdals de diferents
freqüències (múltiples d’una freqüència fonamental)
Si se interpreta el principi a la inversa, en teoria es possible reconstruir qualsevol so periòdic
mitjançant la combinaciócorrecta de diferents ones sinusoïdals.
Es pot construir una ona quadrada utilitzant la síntesi additiva. El principal inconvenient de la
síntesi additiva és que se necessiten un gran nombre d’oscil·ladors necessaris per a obtenir sons
rics (una desena como a mínim) i la complexitat que comporta controlar tots els paràmetres
d’aquests oscil·ladors.
Aquest mètode va ser el primer en utilitzar-se en tota la història de la síntesi musical i va decaure
amb l’aparició dels sintetitzadors analògics. Més tard, va ressorgir amb l’aparició el potents
ordinadors actuals. Això es deu al fet que ja és possible exercir un control automatitzat, basat en
l’anàlisi de Fourier, sobre aquest gran nombre de paràmetres. Aquesta tècnica automatitzada es
denomina anàlisi i resíntesi. El procés és el següent:
- Mitjançant l’anàlisi de Fourier s’estudia la evolució de l’espectre de diversos instants de
temps
- Amb aquesta informació s’obté l’envolupat, que es tracta de l’evolució en el temps del
conjunt de totes les amplituds extretes de cada un dels harmònics
- A partir de la informació se sintetitza un nou so, sumant en cada instant tots els harmònics
amb les seves respectives amplituds
- El resultat és un so pràcticament igual a l’original, l’algoritme del qual és menor que la del
so original, per la qual cosa facilita la transmissió per la xarxa.
La síntesi additiva síntesi/resíntesi només es pot fer per programari.
SÍNTESI SUBSTRACTIVA
Donat un so d’espectre molt ric, es poden obtenir molts sons nous per mitjà de la sostracció de
part de l’energia que caracteritza el seu espectre.
Necessita menys oscil·ladors que la síntesi additiva. La síntesi substractiva parteix del soroll blanc,
ja que aquest té components en totes les freqüències, però en els sintetitzadors analògics s’aplica
també amb qualsevol tipus d’ona que disposes d’alguns harmònics (ones quadrades, triangulars o
de dent de serra)

4. SÍNTESI PER TAULA D’ONA
És la més utilitzada pels sintetitzadors digitals moderns. Les anteriors es van implementar en un
gran nombre de dispositius analògics, mentre que la síntesi per taula d’ona és un mètode
genuïnament digital. Els mètodes anteriors poden generar sons espectaculars, però no imiten
molt bé els instruments acústics o els sons reals.
La síntesi per taula d’ona substitueix els oscil·ladors de forma d’ona simples (quadrada,
triangular, etc) per petits fragments d’àudio digital, extrets de sons reals i emmagatzemats
posteriorment en la memòria del sintetitzador. El sintetitzador s’encarrega de repetir-los
periòdicament. Per a enriquir el so s’utilitzen altres mecanismes: envolupants, filtres i moduladors.
ESTRUCTURA D’UN SINTETITZADOR MODERN
ENVOLUPANTS - FASES:
- Atac / Attac – És el so d’un instrument que es produeix en el moment de començar o
atacar la nota. La majoria dels instruments assoleix durant l’atac el seu màxim nivell.
- Decaïment / Decay – Després de l’atac es produeix una atenuació del so. El decaïment és
la transició entre l’atac i el manteniment.
- Manteniment / Sustain – Correspon a la zona estable del so. Durant el manteniment el
timbre i el volum del so romanen constants.
- Extinció o alliberament / Release – Es produeix quan desapareix el so de la nota.
Per a allargar la forma d’ona cal fer la repetició d’un conjunt de mostres intentant que no sigui
evident. Per a aconseguir-ho cal cercar la part de manteniment i buscar un punt d’inici i un punt
final per a fer el bucle o loop.

5. VARIACIONS TEMPORALS I PARÀMETRES VARIABLES
LFO
És un oscil·lador de baixa freqüència que controla diferents paràmetres variables sobre un so. El
LFO genera una ona de molt baixa freqüència respecte a l’ona del so, que no és audible, però que
els sintetitzadors utilitzen per a modificar els paràmetres.
- Control d’afinació o pitch – Amb ‘objectiu de simplificar el mostreig i estalviar memòria, el
sintetitzador pot generar diverses notes a partir d’un únic fragment utilitzant diverses
tècniques de modificació de freqüència que distorsionaran el timbre original.
Mitjançant una ona de baixa freqüència generada per un LFO modifiquem l’afinació del so
que cal reproduir. És produeix l’efecte vibrato. Si s’exagera la profunditat de la modulació
es pot simular tot tipus de sirenes.
- TVF o filtre variable en el temps – Controla el timbre a través d’un passabaix. Aquest filtre
eliminarà els harmònics de les freqüències més altes produint un so més opac.
Si es varia la freqüència de tall del TVF de manera proporcional a l’ona de baixa freqüència
de l’LFO, es produeix un efecte de sordina o wah-wah.
- TVA o amplificador variable en el temps – Permet variar el volum del so. Si es fa de
manera proporcional a les variacions d’amplitud d l’ona de l’LFO es produeix l’efecte
trèmolo. Si exagerem l’amplitud es produeix un efecte irreal.
- Balanceig – El control de panorama permet variar la quantitat de so que enviem a cada un
dels dos canals de sortida per a aconseguir un so estereofònic. Si es fa de manera
proporcional a les variacions d’amplitud de l’ona de baixa freqüència del VCO, podem
passar el so d’un altaveu a l’altre de manera periòdica.
GENERADORS D’ENVOLUPANTS
Permeten definir una corba de variació dels paràmetres de pitch, TVF, TVA, o balanceig.
- Envolupant d’afinació – Es fa possible desafinar una nota al nostre gust.
- Envolupant de filtratge (TVF envelope) – Permet canviar la freqüència de tall directament
des d’una corba definida per l’usuari.
- Envolupant d’amplitud (TVA envelope) – Permet canviar el guany de TVA segons una
corba definida per l’usuari.
EL MOSTREJADOR
Un sampler és un mostrejador. Utilitza més quantitat de memòria que el sintetitzador. El
sintetitzador té un nombre finit de formes d’ona de so emmagatzemades en una memòria ROM.
En canvi el mostrejador no té cap forma preemmagatzemada. L’usuari pot introduir qualsevol
forma d’ona i usar-la com a so d’un instrument musical. El mostrejador, en canvi, si permet
carregar biblioteques de són que a més de les formes d’ona contenen tots els paràmetres de
programació del mostrejador.
Amb un mostrejador es pot convertir qualsevol so en un instrument musical.

6. Utilitzen dues estratègies per a estalviar memòria:
- Modificació de la freqüència de sortida
- Conversió de la freqüència de mostreig per interpolació
ELS BUCLES – S’utilitzen quan es vol que un instrument soni mentre es manté una tecla activada.
És necessari definir dos punts: inici i final del bucle.
Una altra possibilitat és de crear fragments rítmics repetitius. En aquests casos, el punt inicial i
final coincidiran amb l’inici i final del fitxer de so.
SÍNTESI PER MODULACIÓ DE FREQÜÈNCIA
Si la síntesi additiva es resumeix en la suma de funcions sinus o cosinus, la síntesi de so per
modulació de freqüència es du a terme per l’alteració de la freqüència instantània d’una funció
segons el comportament instantani d’una altra funcióperiòdica de freqüència.
No depèn que el sintetitzador sigui digital o analògic.
Els dispositius digitals (de maquinari o programari) de generació de so per modulació de
freqüència se denominen operadors.
Comportaments dels operadors:
Dos operadors se sumen: cap no influeix en el
comportament de l’altre.
L’operador superior modula l’inferior: Un sol
senyal a la sortida.
Els operadors superiors modulen l’inferior:
sumant les seves influències.
Dos operadors modulen el comportament d’un
tercer i un quart operador modula el
comportament d’un altre: els dos senyals
obtinguts se sumen a la sortida.
L’operador superior modula l’intermedi que al
seu torn modula l’inferior, responsable directe
de l’única sortida.

7. Harmonicitat – Està determinada per la relació entre les freqüències del senyal portador i el
modulant. Determina el valor relatiu de les freqüències del senyal de sortida i si està en relació
harmònica (si el senyal de sortida és un nombre enter) o inharmònica (no és un nombre enter).
Els sons de les campanes són inharmònics.
SÍNTESI GRANULAR
Segons Dennis Gabor, qualsevol so pot ser sintetitzat per mitjà de la combinació correcta d’un
conjunt enorme de sons de curta durada (entre 40 ms i 100 ms) anomenats grans de so. Aquesta
operació s’acostuma a dur a terme paral·lelament en diferents dispositius granuladors, de manera
que s’obté una trama de so de gran complexitat.
Paràmetres de la síntesi granular:
- Velocitat de reproducció del gra
- Longitud inicial del gra
- Durada del gra en reproducció
- Afinació relativa del gra
- Aleatorietat de l’altura dels grans sumats a la sortida
- Quantificació de les altures dels grans
La síntesi granular pot ser implementada permitjans analògics. Tampoc cal que els gran de so
siguin generats pe l’aplicació de manera automàtica. Es poden col·locar un per un manualment en
un dispositiu multipista, analògic o digital i llegir-se posteriorment.