Кіріспе
Цифрлық аудио синтез техникасы
цифрлық аудио синтез
digital audio synthesis
Толқындық синтез – музыкалық дыбыстар немесе ноталар жасауда жиі қолданылатын жартылай периодтық толқын формаларын құруға арналған дыбыс синтезі техникасы.
Даму
Толқынды синтезді 1958 жылы Макс Мэтьюс MUSIC II бағдарламасының аясында ойлап тапты. MUSIC II төрт дауысты полифонияға ие болды және толқындық осцилляторын пайдалану арқылы он алты түрлі толқынды форманы жасауға қабілетті болды. Хал Чемберлин 1977 жылғы қыркүйек айындағы Byte журналында толқынды синтез туралы айтты. Palm Products GmbH (PPG) компаниясының Вольфганг Палм 1970 жылдардың соңында осы техниканың өзіндік нұсқасын жасап, 1979 жылы жариялады. Содан бері бұл техника PPG және Waldorf Music компаниялары жасаған синтезаторларда негізгі синтез әдісі ретінде, ал Ensoniq және Access компанияларында қосымша синтез әдісі ретінде қолданылып келеді. Қазіргі таңда Waldorf Music компаниясының аппараттық синтезаторларында және PC мен планшеттерге арналған бағдарламалық синтезаторларда, оның ішінде PPG және Waldorf ұсынатын қосымшаларда қолданылуда. Бұл техниканы Майкл МакНабб та тәуелсіз түрде әзірледі және оны 1978 жылғы "Dreamsong" шығармасында пайдаланды.
Hal Chamberlin discussed wavetable synthesis in Byte's September 1977 issue. Wolfgang Palm of Palm Products GmbH (PPG) developed his version in the late 1970s and published it in 1979. The technique has since been used as the primary synthesis method in synthesizers built by PPG and Waldorf Music and as an auxiliary synthesis method by Ensoniq and Access. It is currently used in hardware synthesizers from Waldorf Music and in software synthesizers for PCs and tablets, including apps offered by PPG and Waldorf, among others. It was also independently developed by Michael McNabb, who used it in his 1978 composition Dreamsong.
Принцип
Толқындық синтез негізінен бірнеше кездейсоқ, бір циклдық толқын формаларының периодты қайталауына негізделген. Толқындық синтезде таңдалған толқын пішінін өзгерту немесе модуляциялау үшін әлдебір әдіс қолданылады. Толқындық кестедегі позиция бір циклдық толқын пішінін таңдайды. Жақын орналасқан толқын формалары арасындағы сандық интерполяция тудырылған дыбыстың тембрын динамикалық және тегіс түрде өзгертуге мүмкіндік береді. Толқынды кез келген бағытта жылжытуды бірнеше тәсілмен басқаруға болады, мысалы, LFO, конверт, қысым немесе жылдамдық арқылы. PPG және Ensoniq синтезаторларында қолданылатын көптеген толқындық кестелер, әртүрлі жұмыс циклдары бар бірнеше тіктөртбұрышты толқындарды пайдалану арқылы импульс енін модуляциялау сияқты аналогтық синтезаторларда қолданылатын әдістерді имитациялай алады. Осылайша, толқынды жылжыту кезінде импульстік толқынның жұмыс циклі уақыт өте келе өзгеретіндей болады. Ensoniq-тің алғашқы толқындық синтезаторларында резонанстық емес сүзгілер болғандықтан (ал PPG Wave синтезаторлары аналогтық Curtis резонанстық сүзгілерін қолданған), кейбір толқындық кестелер осы сүзгілердің шектеулерін жеңу үшін жоғары резонанстық толқын формаларын қамтыды.
Пайдаланушының толқындық кестелері
Жаңа толқындық кестелерді жасау бұрын, егер арнайы өңдеу құралдарымен және синтезаторда өңделген толқындық кестелерді (шамалы) нақты уақытта ойнату мүмкіндігі болмаса, қиын процесс болатын. Мұндай өңдеушілер көбінесе PPG Waveterm сияқты қосымша аппараттық құрылғыларды қажет етті немесе Waldorf WAVE сияқты қымбат модельдерде ғана қол жетімді болды. Көбінесе, алдын ала есептелген толқындық кестелерді жад карталары арқылы қосуға немесе MIDI арқылы синтезаторға жіберуге болатын. Бүгінде, толқындық кестелерді бағдарламалық жасақтама арқылы оңай жасауға болады және компьютерде тікелей тыңдап тексеруге болады. Толқындық синтезде қолданылатын барлық толқындық формалар периодты болғандықтан, уақыт домені мен жиілік доменінің көрсетілуі бір-біріне толық сәйкес келеді және екеуі де толқындық формалар мен толқындық кестелерді анықтау үшін бірдей қолданылуы мүмкін.
Практикалық қолдану
Ойнату кезінде шығарылған дыбыстың гармониялық құрамын толқындық кестедегі басқа нүктеге жылжу арқылы өзгертуге болады, әдетте конверт генераторының немесе төмен жиілікті осциллятордың бақылауымен, бірақ көбінесе әртүрлі модуляторлардың (матрицалық модуляция) көмегімен. Бұл шығыс толқынының гармониялық мазмұнын нақты уақытта өзгертіп, акустикалық аспаптардың дыбыстарын имитациялауға немесе толығымен абстрактілі дыбыстар жасауға мүмкіндік береді, және осы дыбыс жасау әдісі осындай мүмкіндіктерімен ерекшеленеді. Бұл техника, әсіресе, дамитын синтезаторлық дыбыстар үшін өте пайдалы, себебі дыбыс уақыт өте келе біртіндеп өзгереді. Толқындық кестедегі әрбір позицияны тыңдап, оны тиімді пайдалану үшін алға және артқа қарай қарап шығу қажет, алайда кездейсоқ толқындық кестелерді, бастапқы және соңғы позицияларды, сондай-ақ сканерлеу бағытын таңдау арқылы да жағымды музыкалық нәтижелерге қол жеткізуге болады. Көптеген толқындық синтезаторлар шығыс толқын пішінін одан әрі қалыптастыру үшін басқа синтез әдістерін де қолданатынын ескеру керек, мысалы, субтрактивті синтез (фильтрлер), фазалық модуляция, жиіліктік модуляция және AM (сақиналық) модуляция.
Кестелік іздеу синтезі
Кестелік іздеу синтезі (немесе толқындық кестелік синтез) – "кестелік іздеу осцилляторы" техникасы деп аталатын кестелер арқылы толқын формаларын іздеуді пайдаланатын дыбыс синтезі әдістерінің класы. Толқын формаларының немесе үлгілердің ұзындығы әрбір дыбыс синтезі әдісіне қарай, бір циклден бірнеше минутқа дейін өзгеріп отыруы мүмкін.
Терминологиялар
"Толқын формасы кестесі" (немесе "толқын пішіні кестесі" деген мағынада) жиі "толқын кестесі" деп қысқартылады, сондай-ақ одан туындаған "толқын кестесі осцилляторы" термині және толқын формаларымен бірнеше амалдар күтілуі мүмкін. ⇒Қараңыз (2), (3)
(2) Толқын кестесін өзгерту алгоритмі – бұл "толқын кестесін өзгерту алгоритмінің" қарапайым класы, ол цифрлық толқын жетектері синтезі деп белгілі. (3) Көп толқын кестесі синтезі, ол әдетте PPG Wave құралында қолданылып, толқынды сыпыру деп аталды. Кейіннен бұл "көп толқын кестесі синтезі" деп аталды. (4) Ұлгіге негізделген синтез. Сонымен қатар, 1970 жылдардың соңынан бастап, бір циклді толқын формаларының орнына салыстырмалы түрде ұзақ үлгілерді пайдаланатын Ұлгіге негізделген синтез, Fairlight CMI және E mu Emulator құралдарының енгізілуіне байланысты кеңінен таралды.
(4) Sample based synthesisSimultaneously, since the late 1970s, sample based synthesis using relatively long samples instead of single cycle waveforms has become pervasive due to the introduction of the Fairlight CMI and E mu Emulator.
Өмірбаян
Жоғарыда аталған дыбыс синтезі әдістерінің кластары үшін – яғни (1) толқындық синтез, (2) толқындық модификация алгоритмі, (3) көп толқындық синтез және (4) үлгіге негізделген синтез – егер олар бір-бірін дұрыс ажырату үшін қолданылғанда, қандай да бір шатасулардың алдын алуға болар еді, бірақ тарихта осыған қол жеткізілмеді. 1990 жылдардың басында немесе одан да ертерек, бірнеше ықпалды үлгіге негізделген синтез өнімдері «толқындық синтез» сияқты саудалық атаулармен сатылды (мысалы, Gravis Ultrasound толқындық картасы, Creative Wave Blaster толқындық қосымша тақтасы және Microsoft GS Wavetable SW Synth), және осы шатасулар индустрия стандарттарына одан әрі әсер етті (мысалы, MPEG 4 Structured Audio алгоритмдік және толқындық синтезі, сондай-ақ AC97 аппараттық үдеткішінің опциялық толқындық синтезі). 2000 жылдардың ортасында терминологиядағы шатасу қайтадан орын алды. Жалпы толқындық синтездің кіші класы, атап айтқанда МакНабб пен Палмның көп толқындық синтезі, қате түрде жалпы толқындық синтез отбасының жалпы класы ретінде қарастырылады. Нәтижесінде, қарқынды технологиялық даму кезінде түсініктер мен терминология арасындағы тұрақтылықты сақтаудың қиындығы айқын көрінеді. Осы себепті, осы мақалада «Кестелік іздеу синтезі» термині кеңінен түсіндіріледі.
if these had been appropriately used to distinguish each other, any confusions could be avoided, but it seems failed historically. In the 1990s at the latest, several influential sample based synthesis products were marketed under the trade names similar to "wavetable synthesis" (including Gravis Ultrasound wavetable card, Creative Wave Blaster wavetable daughterboard, and Microsoft GS Wavetable SW Synth), and these confusions have further affected industry standards (including MPEG 4 Structured Audio algorithmic and wavetable synthesis, and AC97 optional hw acceleration wavetable synth). In the mid 2000s, confusion in terminology cropped up yet again. A subclass of generic wavetable synthesis, i. e. McNabb and Palm's multiple wavetable synthesis, tends to be erroneously referred as if it was a generic class of whole wavetable synthesis family, exclusively. As a result, the difficulty of maintaining consistency between concepts and terminology during rapid technological development is noteworthy. For this reason the term "Table lookup synthesis" is explained at length in this article.