Цифровой синтез позволяет создавать звуки которых не может быть в реальной жизни, с помощью современных технологий возможно получить полный контроль над создаваемым звуковым пространством, реализовывать эффекты и звуки которые игнорируют причинно-следственную связь (вроде возрастающего по амплитуде эха).

Помимо этого спомощью современных технологий инженер может спроектировать и собрать из отдельных виртуальных элементов синтезатор : послушать, оценить, и потом если возникнет потребность - воплотить идею в виде реального устройства. Такие возможности предоставляют, например программы Native Instruments Reaktor и max/msp. Конечно это несколько иной уровень работы, чем использование готовых плагинов.

Цифровой синтез сигналов это уже сложившаяся наука, со вполне наработанной базой, все синтезаторы используют давно известные методы синтеза и их комбинации. Но это не значит, что все синтезаторы одинаковы по звуку, при синтезе используется большое количество “скрытых” параметров, которые были установлены разработчиками (крутишь 1-у ручку, однако внутри движка меняется гораздо большее количесво параметров, которые к томуже могут зависить друг от друга). Есть интересное интервью по этому поводу. Понятно что все синтезаторы звучат различно, в этом можно убедиться записывая и сравнивая в аудиоредакторе простейшие волноформы.

---

В основе всего используются следующие алгоритмы.

• Аддитивный синтез (ADDITIVE).
  Самый древний и элементарный метод синтеза - конечный звук составляется путем сложения различных простейших колебаний генерируемых несколькими оссциляторами. Тут к месту вспомнить дискретное преобразование Фурье – любое колебание может быть представлено как сумма бесконечного числа синусоид с различными начальными фазами и коэффициентами.
• Субтрактивный синтез (SUBTRACTIVE).
  Тут сипользуется другой поход, генерируется сложная волновая форма, которая пропускается через различные виды фильтров т.е. различные виды фильтров – это важный элемент субтрактивного синтеза, и чем фильтры лучше по реализации и чем большее число их вариаций доступно, тем интереснее будет результат. Типичый представитель - FL Studio 3osc.
• Частотная модуляция (FREQUENCY MODULATION – FM).
  С помощью FM синтезатора можно сделать практически любой звук, к тому же доступны предыдущие 2-а метода, но теперь все заметно усложнилось. Выход одного оссцилятора, называемого так же модулятором используется чтобы модулировать (изменять) частоту другого оссцилятора. Эти оссциляторы называются операторами. Чтобы создать действительно сочный тембр используется от 4 и более операторов, взаимосвязанных между собой по любой возможной схеме, которая называется алгоритмом. Полюс для каждого оператора доступны огибающие, фильтры и.т.д. Программирование звука на FM синтезаторах требует некоторого навыка, крутите ручки слушайте, смотрите как сделаны чужие пресеты. Часто проще поправить похожий пресет, только надо знать в какую сторону ручки крутить. Примером качественной реализации FM синтеза может может быть Native Instruments FM7 – что есть немного улучшеная и доработанная эмуляция аналогового синтезатора Yamaha DX7. Звучит, виртуальный аналог качественнее оригинала просто из-за того, что вычисления проводятся с большой точностью, и нет необходимости в аналогово-цифровых преобразованиях.
• Физическое моделирование (PHYSICAL MODELING (PM or PHM)).
  Как ясно из название тут моделируются физические процессы происходящие в реальных аккустических инструментах, или любых других для которых может быть составлена математическая модель. Вычисления должны производиться в реальном времени, поэтому данный вид синтеза требует много ресурсов процессора.
• Линейный арифметический синтез (LINEAR ARITHMETIC SYNTHESIS).
  Этот тип синтеза работает следующим образом – берется короткая сэмплированная волновая форма, называемая PCM или Pulse Code Modulation и комбинируется с синтезированным звуком, который формирует основу нового звука. Путем наложения и комбинирования этого звука с синтезированными отрывками и получаете новый звук. Который затем естественно проходит через цепочку фильтров, генераторов огибающих и.т.д. Это один из самых общих принципов синтеза использовался в 90-ых и по сей день. Позволяет синтезировать довольно простым способом большое количество различных тембров.
• Таблично-волновой синтез (WAVETABLE SYNTHESIS).
  Известный по музыке из 8-битных приствок этот вид синтеза предполагает использование уже оцифрованных волновых форм реальных или синтетических инструментов. Звуковые формы, сохранены в памяти и проигрываются с различными скоростями в зависимости от взятой ноты. Эти волновые формы обычно имеют зацикленный сегмент, для создания сустейна, т.е. для продолжения проигрывания звука пока взята нота. С помощью огибающих и модуляторов эти волновые формы могут быть обработаны эффектами и смешаны с другими с целью получения более интересных результатов. Алгоритмы таблично-волнового синтеза критичны к объему памяти, в которой хранятся волноформы, но менее требовательны к ресурсам процессора.
• Гранулярный синтез (GRANULAR SYNTHESIS).
  Этот метод синтеза звука оперирует с небольшими кусочками волноформ (гранулами), чтобы сформировать новый звук. Используя вариации частот, фазовых сдвигов и амплитуд составных компонентов и составляя меняющиеся последовательности гранул и их продолжительность можно в итоге получить что-либо подходящее.
• Улучшеный векторный синтез (ADVANCED VECTOR SYNTHESIS ( AVS )).
  Этот метод синтеза заключается в комбинировании и обработке цифровых волновых форм. Используя PCM (Pulse Code Modulation) сэмплы, эффекты и фильтрацию этот алгоритм может создать потрясающие звуки, начиная от меняющихся во времени пэдов (Pads) и до странных прерывающихся секвенций.

С тех пор прогресс идет в сторону создания различных вариаций супер-гранулярно-фм+28разныхфильтра (например всем известный синтезатор Sytrus). Действительно новых решений с тех пор не появилось, а все крупные разработчики плагинов занялись эмуляциями классических приборов 80-х годов, которые с переходом на новую платформу приобретают 2-ужизнь в виде VST или DX плагина. Естественно там алгоритмы посложнее, и требуют все больших вычислительных ресурсов для реализации. Однако все эти алгоритмы синтеза звука так или иначе оперируют с базовыми волноформами, используя их для построения более комплексных звуков.

Tags: FM-синтез, Аддитивный, Синтез звуков, Субтрактивный, Сэмплирование, Физическое моделирование

Related Content :

NI Massive по-русски

Синтез Analog Pad’а.

This entry was posted on Tuesday, April 1st, 2008 at 11:05 am and is filed under Статьи. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.