Sintesi additiva (cont.) Elaborazione digitale della musica lati positivi: 10/05/04 (lezione V)

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1 (cont.) Andrea Valle Elaborazione digitale della musica 10/05/04 (lezione V) lati positivi: - facilità concettuale e implementativa - ottimi risultati con suoni di natura armonica Caratteristiche del modello vocale (cfr. Liberman e la sintesi dei tre formanti). Prof. Vincenzo Lombardo Elaborazione digitale dell audio e della musica II modulo Lati negativi: 1. carico computazionale elevatissimo - Numero segnali componenti (a-rate) - Numero segnali di controllo (k-rate) - necessità di approssimazione (cfr. inviluppi spezzati e primi 7-13 armonici) Lati negativi: 2. scarsi risultati sulle distribuzioni di energia rapide e sui suoni nodali. Due infiniti nel teorema di Fourier: - numero di componenti - tempo Ogni segnale completamente periodico è infinito. Vedere il suono Segnale Visualizzazione Visualizzazione Segnale Disegnare il sonogramma sintetizzare UPIC (Unité Polyagogique Informatique de CEMAMu), Xenakis 1977 (Rutmann 1940) Tratti positivi: 1. Immediatezza compositiva 2. Controllo sull insieme Tratti negativi: 1. Ogni passaggio implica una mediazione tecnologica forte 2. Possibile eccesso di influenza del visibile sull udibile 1

2 HyperUPIC (MetaSynth, Coagula, etc.) - scansione dell immagine - Ogni linea (o blocco di linee) controlla un oscillatore - RGB controlla l intensità (bianco=0 intensità e nero=massima intensità) in cui si controllano graficamente i parametri. 2

3 Filtro: ogni operazione condotta sul segnale (Rabiner cit. in Roads 1996) Più specificamente: un dispositivo che attenua o aumenta alcune regioni dello spettro Risintesi a partire dal sonogramma di audio digitale Risposta ampiezza vs frequenza: Ideale nei dispositivi: Piatta (no filtro) Tipo Reale: Non lineare (piccolo altoparlante-->). Filtro ideale (stopband: -3dB) Ripidità del filtro: Filtro reale (transition band: Passaggio a -3dB) Es. Butterworth: Maggiore ripidità -3dB: half-power point Riduzione a del valore massismo 3

4 Cfr.filtro1.cps Cfr.filtro3.cps Guadagno (Gain): Aumento/attenuazione della banda passante (passabanda/eliminabanda) In generale: ogni filtraggio modifica consistentemente l ampiezza del segnale --> compensazione (balance) Q: Intuitivamente: grado di risonanza di un filtro Precisamente (passabanda): Q = fcentrale/larghezza di banda Q alto = risposta più stretta (fig: stessa freq, stesso gain, Q crescente) Stesso Q per due f centrali diverse: (Filtro passabanda a Q costante) Lineare. Logaritmico Equalizzatore grafico a 30 bande: risposta complessiva del filtraggio Cfr.filtro2.cps : addizione di segnali semplici segnale complesso : segnale molto complesso segnale complesso Si parte da un segnale spettralmente denso: - rumore bianco (o colorato) - sequenza di impulsi Banco di filtri: in serie / in parallelo Filtraggio progressivo da un rumore bianco a 4 f Armoniche (400/800/12000/1600 Hz) 4

5 Cfr. 3filtri.cps Durata unitaria Osc2: controlla l inviluppo amp Freq centr Osc1: controlla l inviluppo di Q Ogni ParamFilter: come es. prec. Banco di filtri intonabili con Q parametrizzabile Seg. impulsivo Qfisso Freq moltiplicata Tunico Inviluppi ampiezza Volume generale Phase Vocoder: STFT: 1. segnale scomposto in frame 2. Ogni frame passa per un banco di filtri passabanda equispaziati Risultato: per ogni filtro si ricava l andamento di una componente sinusoidale di frequenza pari alla f centrale del filtro 1. Si scompone ogni frame in un insieme di componenti di cui si hanno amp e freq 2. Interpolando tra componenti si ricostruiscono gli inviluppi Risset e Mathews Studio sulla tromba. Prime 13 armomiche funzioni di inviluppo MusicV (risultati ottimi) Cfr. studi di Grey e Moorer Tecnica di analisi e risintesi 1. Analisi del segnale 2. Data reduction 3. File di analisi come controller del dispositivo di sintesi - Es. banco di oscillatori 5

6 Teoricamente: Data un analisi PV, La sintesi dovrebbe riprodurre esattamente il segnale originale. (Non è esattamente così) Più interessante: modifica del file d analisi. - Dissociazione tempo/frequenza - Risintesi soltanto di alcune componenti PV Controllo inviluppi --> controllo trasformazioni timbriche Risset: trasformazione timbrica via trasformazione degli inviluppi dei componenti (Inharmonique) Segnale originale [a] Risintesi di 3 componenti: 1. Inalterata; modificata via oscillatore sinusoidale; 3. Glissata (incremento lineare) - Tecnica di analisi e risintesi via sintesi sottrattiva. - Usata per la speech synthesis. Assunto: Il tratto vocale è un filtro dotato di un particolare inviluppo. Analisi 1. Determinazione inviluppo spettrale 2. Rilevazione frequenza 3. Rilevazione ampiezza 4. Sceltra tra eccitazione armonica e inarmonica che presuppone un modello fisico della produzione. 6

7 Analisi 1. Il valore di ogni campione è stimato estrapolando il valore del campione X[n] sulla base del valore di uno o più precedenti (di qui il nome: Linear Predictive Coding). Risultato: determinazione dei coefficienti di un filtro inverso (inviluppo al negativo) Applicando il filtro inverso al segnale dovrei ottenere la sorgente (segnale glottidale). Analisi 2. e 3. Non particolarmente problematici. 4. Importante e critico: determinazione se la sorgente è armonica (vocali) o inarmonica (consonanti). Viene effettuata in base all errore di predizione. Infatti: - in [s], essendo un rumore bianco, la predizione sarà erronea con alta probabilità --> è una consonante; - In [a], essendo un segnale periodico, la predizione sarà corretta con alta probabilità --> è una vocale Sintesi Inversione del filtro inverso (semplice): inviluppo spettrale del segnale. Controlla un banco di filtri applicato ad un segnale spettralmente denso che modellizza la fonte di eccitazione. Sintesi Eccitazione Rumore bianco: contoidi; Treno di impulsi:vocoidi Come nel PV: manipolabilità dein dati ottenuti dall analisi P. Lansky: More idle chatter 7