TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 LJUDSYNTES

Relevanta dokument
Ljudsyntes. TNMK054 - Ljudteknik 1

Lab lanserade R.A. Moog Inc. en ny synt: Minimoog. Den var designad av Bill Hemsath och Robert Moog och kom att revolutionera musikhistorien.

Elektronisk ljudalstring. Synthesizers. Workstations, arbetsstationer & MIDI

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 FILTER OCH VCF

Lab skapades Ove (Orator Verbis Electris) av Gunnar Fant, KTH.

Grundläggande signalbehandling

Elektronisk ljudalstring. Ljudalstring. Subtraktiv syntes & MIDI. Subtraktiv syntes Additiv syntes

Ulrik Söderström 20 Jan Signaler & Signalanalys

Ulrik Söderström 19 Jan Signalanalys

Ljud i rum. Akustik. Reverb. Modell över rumsklang. Reverb är samlingsnamnet

Elektronik 2018 EITA35

Musik finns överallt omkring

Vocoding och frekvensskiftningsexperiment inom det audiologiska forskningsfältet Av Morgan Karlsson

Filter, dynamik, mix. TNMK054 - Ljudteknik 1

Kompletterande räkneuppgifter i Spektrala Transformer Komplex analys, sampling, kvantisering, serier och filter Laura Enflo & Giampiero Salvi

Tentamen ssy080 Transformer, Signaler och System, D3

DT1130 Spektrala transformer Tentamen

Vågfysik. Superpositionsprincipen

2F1120 Spektrala transformer för Media Tentamen

Frekvensplanet och Bode-diagram. Frekvensanalys

Csound. Csound exempel

SIGNALANALYS I FREKVENSRUMMET

Spektrala Transformer

Digital signalbehandling Digitalt Ljud

Grundläggande ljud- och musikteori

Signaler & Signalanalys

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 RUM, REVERB,

i(t) C i(t) = dq(t) dt = C dy(t) dt y(t) + (4)

MEDIESIGNALER INTRODUKTION

Samtidig visning av alla storheter på 3-fas elnät

Spektrala Transformer

Laborationsprojekt i digital ljudsyntes

Vågrörelselära och optik

Ljudteknik. Digital representation. Vad är ljud?

Hur skapar man ljud på en synthesizer? Så undviker du presets 101

Kom igång med DSO-X 2014A

Tentamen i TMA 982 Linjära System och Transformer VV-salar, 27 aug 2013, kl

Ljudlära. Ljud är Periodicitet. Introduktion. Ljudlära viktigt ur två aspekter:

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Signal- och Bildbehandling FÖRELÄSNING 4. Multiplikationsteoremet. Derivatateoremet

Effekter och ljudprocessorer

Kandidatarbete. VST-Synthesizer. Lukas Rahmn, Anton Fredriksson, Sarosh Nasir, Stanisław Zwierzchowski, Klas Ludvigsson, Andreas Kuszli

Attila Szabo Niclas Larson Gunilla Viklund Mikael Marklund Daniel Dufåker. GeoGebraexempel

elektronisk ljudalstring & Midi - En kort introduktion till ljudalstring och midi-standarden.

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

OLOP II Obligatorisk LAB operationsförstärkare Analog elektronik 2

Virtuell Analog Synt. Examensarbete i Datateknik MIKAEL BERGSTRÖM VICTOR LÓPEZ

Apparater på labbet. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Elektronik/JH. Personalia: Namn: Kurs: Datum:

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 INTRODUKTION

Elektronik. Dataomvandlare

5B1134 Matematik och modeller

Upp gifter. c. Hjälp Bengt att förklara varför det uppstår en stående våg.

Ljudteknik 5p tch Hz from Scra

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 4 Operationsförstärkare

Elektronik Elektronik 2019

Spektrala Transformer

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Ville Jalkanen mfl Laboration Tema OP. Analog elektronik för Elkraft 7.

Lathund för Bose T1 ToneMatch engine

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 6 mars 2006 SVAR

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Idag. Tillägg i schemat. Segmenteringsproblemet. Transkription

Komponenter i ett PA-system (Ludwig Ronquist, Grupp 1)

Laboration 3 Sampling, samplingsteoremet och frekvensanalys

Projekt 6. Fourieroptik Av Eva Danielsson och Carl-Martin Sikström

Spektrala Transformer

Laboration i tidsdiskreta system

Introduktion. TNMK054 - Ljudteknik 1

Den moderna synthen. Institutionen för kultur och medier Ljudproduktion, fördjupningskurs 30 hp Ht 2007

Att fånga den akustiska energin

Problem Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november Givet:

GRUNDKURS I SIGNALBEHANDLING (454300), 5sp Tentamen

IE1206 Inbyggd Elektronik

Signalanalys med snabb Fouriertransform

1.3 Uppkomsten av mekanisk vågrörelse

Föreläsning: Digitalt Ljud. signalbehandling. Elektronik - digital signalbehandling. Signal och spektrum. PC-ljud. Ton från telefonen.

Elektronik. Viktor Öwall, Digital ASIC Group, Dept. of Electroscience, Lund University, Sweden-

Elektronik 2017 EITA35

Exempelsamling Grundläggande systemmodeller. Klas Nordberg Computer Vision Laboratory Department of Electrical Engineering Linköping University

DIGITALA FILTER. Tillämpad Fysik Och Elektronik 1. Frekvensfunktioner FREKVENSSVAR FÖR ETT TIDSDISKRET SYSTEM. x(n)= Asin(Ωn)

ECS Elektronik, dator och programvarusystem Kista, Forum, hiss C, plan 8

Granska befintlig kod och kommentarer Testa loopbackfunktionen

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Digital Signalbehandling i Audio/Video

Laboration i Fourieranalys, TMA132 Signalanalys med snabb Fouriertransform

Produktblad KORG Kaoss Pad KP3+

Produktblad KORG Kaossilator-2-PW. Produktblad KORG mini KAOSS PAD 2

Tentamen i Signaler och kommunikation, ETT080

SIMULINK. En kort introduktion till. Polplacerad regulator sid 8 Appendix Symboler/block sid 10. Institutionen för Tillämpad Fysik och elektronik

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet KÅRA T1 T2 U2 U4

Laplace, Fourier och resten varför alla dessa transformer?

Signal- och bildbehandling TSBB03, TSBB14

A/D D/A omvandling. Lars Wallman. Lunds Universitet / LTH / Institutionen för Mätteknik och Industriell Elektroteknik

Elektronik Dataomvandlare

TSBB16 Datorövning A Samplade signaler Faltning

DT1130 Spektrala transformer Tentamen

DT1130 Spektrala transformer Tentamen

Lokaloscillator för FM-rundradiobandet 98,7-118,7 MHz

B R U K S A N V I S N I N G. Elgitarrförstärkare 30W RMS Black Line FX30 Artikelnummer

Kom igång med DSO-X 2014A

Resttentamen i Signaler och System Måndagen den 11.januari 2010, kl 14-19

Transkript:

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 LJUDSYNTES

KORT HISTORIA 1870 s - Elisha Gray Music Telegraph 1917 - Léon Theremin 1935 - Laurens Hammond 1939-40 - Homer Dudley Vocoder and Voder 1942 - Harold Rhodes 1950 s - RCA Synthesiser

KORT HISTORIA 1963 - Moog Synthesizers 1963 - Buchla Syntesizers 1963 - The Synket 1970 - MiniMoog 1974 - Oberheim 4-voice 1977 - Sequential Circuits Prophet 5

KORT HISTORIA 1979 - Fairlight CMI 1982 - Roland TB-303 1983 - Yamaha DX7 1987 - Roland D-50 1988 - Korg M1 VSTi Analogue revival

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 SUBTRAKTIV LJUDSYNTES

SUBTRAKTIV LJUDSYNTES Enklare att åstadkomma med analog elektronik jämfört mot additiv ljudsyntes. Grundtanken är att ta en tämligen komplex vågform och sedan ta bort harmonin till önskat ljud uppnås.

ANALOGSYNTEN Oscillatorer, spänningsstyrda (VCO) Filter, spänningsstyrda (VCF) Förstärkare/Attenuatorer, spänningsstyrda (VCA) Envelopegenerator (EG) Lågfrekvensoscillator (LFO) SUB NOISE LFO / S&H Mixer VCO1 MIXER VCF VCA DIST VCO2 RM EG EG...

OSCILLATORN, VCO Additiv/subtraktiv syntes Spänningsstyrd... - V/Oct (log) - V/Hz (lin) - MIDI Olika vågformer Grundfrekvens Övertoner, harmonik

VÅGFORMER Inverterare Integrator Integrator Astabil multivibrator

GRUNDVÅGFORMER Sinus Fyrkant (puls) Triangel Sågtand (fallande/stigande)

SINUS Inga övertoner eller harmonik y(t) = A sin(ωt + φ) Amplitud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 Frekvens Okarina, trumljud, låga basljud, mjuka ljud

SINUS Användbar för kontrollspänningar Sinusvågen kan användas som byggblock... (additiv ljudsyntes, FM-syntes) Matlab: Fs = 44100; % Samplingsfrekvensen freq = 440; % Frekvensen på ljudet i Hz soundlength = 2; % Längden på ljudet i sekunder t = (0:(1/Fs):1/soundLength); % Tidsvektor sinesound = sin(2*pi*freq.*t); % Skapa sinusvågen

TRIANGEL Udda övertoner, snabb roll-off 8 χ triangle(t) = (-1) sin((1k + 1)ωt) k π 2 (2k + 1) 2 k=0 Amplitud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 Frekvens Flöjt, låga basljud, tämligen mjuka ljud

TRIANGEL Användbar som kontrollspänning Matlab: dutyc = 0.5; % Sätt duty cycle till 50% för ren triangel % Skapa triangelvågen trisound = sawtooth(2*pi*freq.*t,dutyc);

FYRKANT Udda övertoner med mindre brant roll-off 2 χ square(t) = π k=1 sin(2π(2k - 1)ft) (2k - 1) Amplitud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 Frekvens Träblås, basljud, syntljud, chiptune, vassare ljud

FYRKANT Digitala signaler/klocksignaler Synka oscillatorer/resetta en annan oscillator Variabel pulsbredd Matlab: pulsew = 0.5; % Sätt pulsbredden till 50% för fyrkantsvåg % Skapa fyrkantsvågen sqrsound = square(2*pi*freq.*t,pulsew);

FYRKANT Frekvenssyntes (Fourierserier) n=5; wavevector = zeros([1,1000]); 1 0.8 0.6 for i= 1:2:2*n wavevector = wavevector + 1/ i*sin(i*0.01*(1:1000)); end 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 plot(wavevector);

PULS Fyrkantsvåg med annan pulsbredd än 50% Pulsbredden ändrar övertonsserien Max och min ger inga ljud τ 2 πnτ f(t) = + sin( ) T nπ T n=1 2πn cos( t) T Basljud, chiptune, vassare ljud än fyrkantsvåg

PULS Digitala signaler/klocksignaler Matlab: pulsew = 0.1; % Sätt pulsbredden % Skapa fyrkantsvågen sqrsound = square(2*pi*freq.*t,pulsew);

SÅGTAND Både jämna och udda övertoner 2 χ sawtooth(t) = π k=1 (-1) k sin(2π k f t) k Amplitud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 Frekvens Stråkljud, basljud, allt

SÅGTAND Sågtanden kan vara stigande och fallande Ställbar stig-/falltid Eftersom den innehåller flest övertoner, kan den ses som den bästa byggstenen i subtraktiv ljudsyntes. Matlab: dutyc = 0; % Sätt duty cycle/stig-/falltid % Skapa triangelvågen sawsound = sawtooth(2*pi*freq.*t,dutyc);

SÅGTAND Frekvenssyntes (Fourierserier) n=5; wavevector = zeros([1,1000]); for i= 1:n wavevector = wavevector + 1/ i*sin(i*0.01*(1:1000)); end 2 1.5 1 0.5 0-0.5-1 -1.5-2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 plot(wavevector);

ANALOGSYNTEN Oscillatorer, spänningsstyrda (VCO) Filter, spänningsstyrda (VCF) Förstärkare/Attenuatorer, spänningsstyrda (VCA) Envelopegenerator (EG) Lågfrekvensoscillator (LFO) SUB NOISE LFO / S&H Mixer VCO1 MIXER VCF VCA DIST VCO2 RM EG EG...

ATT PÅVERKA HARMONIKEN En oscillator - Pulsbreddsmodulation - Distortion Två oscillatorer - Summering/mix av två vågformer - Synk mellan två oscillatorer - Frekvensmodulation - Ringmodulation Filter

PULSBREDDSMODULATION Lägger till och tar bort övertoner LFO (sinus/triangel?) Förändringen i frekvensspektra över tid, låter ungefär som när två instrument spelar unisont och nästan perfekt stämmer

DISTORSION Deformerar en vågform mot fyrkantsvåg

DISTORSION Deformerar en vågform mot fyrkantsvåg Genererar nya övertoner

MIX AV VÅGFORMER Passiv / aktiv mixning

MIX AV VÅGFORMER Passiv / aktiv mixning

MIX AV VÅGFORMER Passiv / aktiv mixning Saturation / distorsion Fasutsläckning Förändrar harmoniken sumsound = (soundwave1 + soundwave2)/2; + =

SYNK MELLAN TVÅ OSCILLATORER Hard sync Masteroscillatorn tvingar slavoscillatorn att starta om sin cykel. Frekvensen hos masteroscillatorn är frekvensen på vågformen.

HARD OCH SOFT SYNC Soft sync gör detta mjukare, och slavoscillatorn låser mot mästeroscillatorns frekvens fast utan att skapa asymmetriska vågformer. Detta sker när de båda vågformerna har liknande fas. PLL (Phase-locked loop)

SUBOKTAVGENERATOR Suboktavgenerator fyrkantsvåg + logikkrets SUB NOISE LFO / S&H VCO1 MIXER VCF VCA DIST VCO2 RM EG EG 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 00 11 00 11 00 11 00 11 0000 1111 0000 1111

RINGMODULATION Multiplikation av två frekvenser, f1 * f2 = (f1 + f2) & (f2 - f1) Summan och skillnaden mellan två frekvenser 440 Hz & 660 Hz = 1000 Hz & 220 Hz Analog, semianalog, eller digitalt rmsound = soundwave1.*soundwave2;

FREKVENSMODULATION Mix av två frekvenser Två typer av FM: - linjär, påverkar upplevelsen av grundtonens frekvens - exponentiell, bibehåller grundtonens frekvens

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 ADDITIV LJUDSYNTES

ADDITIV LJUDSYNTES Additiv ljudsyntes skapar komplexa toner genom summering, eller addition, av enklare vågformer. Detta görs genom frekvensmix (inte vågforms-mix). Detta gick inte att göra (så bra) med analoga oscillatorer.

ADDITIV LJUDSYNTES Varje frekvenskomponent (partial) kan ha sin egen amplitudenvelop. Detta skapar på ett enkelt sätt föränderliga ljud med oberoende kontroll av ljudförändringar och övertonsserier. FM-syntes, PD-syntes John Chowning Stanford University 1967-68.

FM-SYNTES FM-syntes skapar både harmoniska och oharmoniska ljud på ett bra sätt. För att göra harmoniska ljud, behöver modulationssignalen ha en harmonisk koppling till originalsignalen (carrier). Större modulationsdjup ger mer komplexa vågformer. Om modulatorerna inte är harmoniska, dvs heltalsmultiplar av carriers skapas disonanta, icke harmoniska, klocklika och percussiva ljud.

FREKVENSMODULATION

FREKVENSMODULATION Frekvens- mix Vågformsmix

FREKVENSMODULATION Frekvens- mix Vågformsmix

FREKVENSMODULATION Frekvens- mix Vågformsmix sinesound = sin(2*pi*freq.*t); sinesound2 = sin(2*pi*freq2.*t); outputsine = sinesound + sinesound2;

FREKVENSMODULATION Frekvens- mix Vågformsmix sinesound = sin(2*pi*freq.*t); sinesound2 = sin(2*pi*freq2.*t); outputsine = sinesound + sinesound2; outputsine = sin(2*pi*t.*freq+fmdepth*sin(2*pi*t.*freq));

FREKVENSMODULATION Ny harmonik skapas ovanför och under fundamental frekvensen Source (fundamental) = 950Hz Source + Modulator = 1050Hz Source Modulator = 850Hz Source + 2Modulator = 1150Hz Source 2Modulator = 750Hz Source + 3Modulator = 1250Hz Source 3Modulator = 650Hz e = A{J 0 sinαt +J 1 [sin(α + β)t sin(α β)t] +J 2 [sin(α + 2β)t sin(α 2β)t] +J 3 [sin(α + 3β)t sin(α 3β)t]...}

FREKVENSMODULATION Ny harmonik skapas ovanför och under fundamental frekvensen Source (fundamental) = 950Hz Source + Modulator = 1050Hz Source Modulator = 850Hz Source + 2Modulator = 1150Hz Source 2Modulator = 750Hz Source + 3Modulator = 1250Hz Source 3Modulator = 650Hz e = A{J 0 sinαt +J 1 [sin(α + β)t sin(α β)t] +J 2 [sin(α + 2β)t sin(α 2β)t] +J 3 [sin(α + 3β)t sin(α 3β)t]...}

FM-SYNTES Många carriers - En modulator som moduleror två eller flera carriers samtidigt. Många modulationer - Två eller flera oscillatorer som moduleras av en modulator samtidigt. Återkoppling - En oscillator som modulerar sig själv. OPERATOR1 OPERATOR2 OPERATOR3 OPERATOR2 OPERATOR3 OPERATOR1 OPERATOR1 MULTIPLE

YAMAHA DX7, ALGORITMER

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 SYNTEN, RESTEN

ENVELOPGENERATORN Statisk VCF och VCA är stelt och tråkigt Envelopegenerator (EG) SUB NOISE LFO / S&H VCO1 MIXER VCF VCA DIST Transientgenerator, konturgenerator VCO2 RM EG EG Attack, Decay, Sustain, Release Tidsparametrar, RC Dynamikprocessorer Amplitude Key press Gate time A D S R Time

FÖRSTÄRKAREN, VCA VCAn är en spänningsstyrd förstärkare SUB NOISE LFO / S&H eller dämpare VCO1 MIXER VCF VCA DIST VCO2 RM EG EG Kan överstyras för att ge andra övertonsserier

LÅGFREKVENSOSCILLATOR Statisk VCO, VCF och VCA är tråkiga SUB NOISE LFO / S&H Lågfrekvensoscillator (LFO) - sinus - triangel - puls VCO1 VCO2 MIXER RM VCF EG VCA EG DIST Signal in Sample-and-hold (S/H) - bruskälla - klockkälla Clock pulse in CV out

BRUSGENERATOR Brusgenerator - diod / transistor - digitaltbrus SUB NOISE LFO / S&H Vad använder vi brus till? VCO1 MIXER VCF VCA DIST VCO2 RM EG EG Effekter Lägga till attack- eller transientljud Analoga trumljud Seeda om minnet i Matlab RandStream.setGlobalStream(RandStream('mt19937ar','seed',sum(100*clock)));

KEYBOARDS Elorglar Till exampel: - Vox Continental - Gibson (G-101 Kalamazoo) - Farfisa (Compact/Combo) - Hammond (B3 ) Elpianon Till exampel: - Hohner Clavinet - Wurlitzer Electric Piano 200 A - Rhodes (Fender/Roland)

OUTBOARDS & FX Ofta används effekter av olika slag för att ytterligare förstärka och framhäva syntljud. Reverb eller delay kan få ett tämligen tråkigt synoljud att låta bra. Distortion kan också lyfta fram övertoner och skapa mer intressanta ljud.

INSPELNING AV EN SYNT Line cable VSTi och exportering av spår En gitarr- eller elbasförstärkare Att ta upp vanliga högtalare med mikrofon