Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из синтеза поиска по таблице )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о синтезе цифрового звука. Для демонстратора физики плоских волн см. Ripple tank .
Не путать с синтезом на основе семплов .

Синтез волновой таблицы - это метод синтеза звука , используемый для создания периодических сигналов . Часто используемый в производстве музыкальных тонов или нот , он был разработан Вольфгангом Палмом из Palm Products GmbH (PPG) в конце 1970-х годов [1] и опубликован в 1979 году [2] и с тех пор используется в качестве основного метода синтеза в синтезаторы, созданные PPG и Waldorf Music, и в качестве вспомогательного метода синтеза Ensoniq и Access. В настоящее время он используется в аппаратных синтезаторах от Waldorf Music и в программных синтезаторах для ПК и планшетов, включая приложения, предлагаемые, среди прочего, PPG и Waldorf.

Он также был независимо разработан в те же временные рамки Майклом Макнаббом, который использовал его в своей композиции 1978 года Dreamsong . [3] [4]

Принцип [ править ]

Синтез волновой таблицы в основном основан на периодическом воспроизведении произвольной формы волны с одним циклом . [5] В синтезе волновой таблицы используется некоторый метод для изменения или модуляции выбранной формы волны в волновой таблице. Положение в волновой таблице выбирает форму волны одного цикла. Цифровая интерполяция между соседними формами волны позволяет динамически и плавно изменять тембр производимого тона. Размахом волновой таблицы в любом направлении можно управлять разными способами, например, с помощью LFO, огибающей, давления или скорости.

Многие волновые таблицы, используемые в синтезаторах PPG и Ensoniq, могут имитировать методы, используемые аналоговыми синтезаторами , такие как широтно-импульсная модуляция, с использованием ряда прямоугольных волн с различными рабочими циклами . Таким образом, когда волновая таблица развернута, рабочий цикл пульсовой волны будет меняться со временем. Поскольку ранние синтезаторы волновых таблиц Ensoniq имели нерезонансные фильтры (в синтезаторах PPG Wave использовались аналоговые резонансные фильтры Кертиса), некоторые волновые таблицы содержали высоко резонансные волновые формы, чтобы преодолеть это ограничение фильтров.

Путаница с синтезом на основе сэмплов (S&S) и синтезом цифровых волн [ править ]

В 1992 году, с появлением Creative Labs Sound Blaster 16, термин «волновая таблица» [6] начал (неправильно) применяться в качестве маркетингового термина к их звуковой карте. Однако эти звуковые карты не использовали какую-либо форму волнового синтеза [7], а скорее использовали сэмплы PCM и FM-синтез .

S&S (Sample and Synthesis) и Digital Wave Synthesis были основным методом синтеза звука, используемым цифровыми синтезаторами, начиная с середины 80-х годов с такими синтезаторами, как Sequential Circuits Prophet VS, Korg DW6000 / 8000 (DW, что означает Digital Wave), Roland D50 и Korg M1 до современных синтезаторов.

Эблетон исправил некоторую путаницу в статье: [8]

«Подождите, а разве это не просто синтез сэмплов? Давайте сделаем паузу, чтобы устранить распространенную путаницу. В то время как синтез сэмплов включает использование статических цифровых сэмплов, синтез волновой таблицы позволяет (необязательно) эволюционировать формы волны; это означает, что , в то время как синтезаторы с волновыми таблицами могут звучать как сэмплированный синтез, развивающаяся опция (которая включена по умолчанию для большинства классических звуков волновых таблиц) отличает это ".

Часто теперь у них есть дисплеи, показывающие в реальном времени трехмерные графики воспроизводимой волновой таблицы с выделенной текущей волновой формой, что является характерной особенностью, характерной для современных синтезаторов волновых таблиц.

Пользовательские волновые таблицы [ править ]

Создание новых волновых таблиц ранее было сложным процессом, если не поддерживалось специализированными средствами редактирования и (почти) воспроизведением отредактированных волновых таблиц в реальном времени на синтезаторе. Такие редакторы часто требовали использования дополнительных аппаратных устройств, таких как PPG Waveterm, или присутствовали только в дорогих моделях, таких как Waldorf WAVE. Чаще всего предварительно вычисленные волновые таблицы могут быть добавлены через карты памяти или отправлены на синтезатор через MIDI. Сегодня волновые таблицы проще создавать с помощью программного обеспечения и прослушивать непосредственно на компьютере. Поскольку все формы сигналов, используемые в синтезе волновых таблиц, являются периодическими, временная и частотная области Представления являются точными эквивалентами друг друга, и оба могут использоваться одновременно для определения форм сигналов и таблиц сигналов.

Практическое использование [ править ]

Во время воспроизведения производимый звук можно гармонично изменить, переместившись в другую точку волновой таблицы, обычно под управлением генератора огибающей или низкочастотного генератора, но часто с помощью любого количества модуляторов (матричная модуляция). Это изменяет гармонический состав выходной волны в реальном времени, создавая звуки, которые могут имитировать акустические инструменты или быть полностью абстрактными, в чем этот метод создания звука превосходит другие. Эта техника особенно полезна для развивающихся пэдов синтезатора , где звук медленно меняется с течением времени.

Часто необходимо «прослушивать» каждую позицию в волновой таблице и сканировать ее вперед и назад, чтобы эффективно использовать ее, хотя выбор случайных волновых таблиц, начальных положений, конечных положений и направлений сканирования также может дать удовлетворительные результаты. музыкальные результаты. Стоит отметить, что большинство синтезаторов таблиц также используют другие методы синтеза для дальнейшего формирования формы выходного сигнала, такие как субтрактивный синтез (фильтры), фазовая модуляция , частотная модуляция и AM (кольцевая) модуляция .

Синтез поиска по таблице [ править ]

Наглядно показан пример содержимого f-таблицы : однотактная синусоидальная волна .

Табличный синтез [10] (или синтез Wavetable-поиск [11] ) ( Дороги 1996 ) представляет собой класс синтеза звука методов с использованием формы сигнала таблицы с помощью таблицы-поиск , называемого методом «табличного генератора». Длина форм волны или сэмплов может варьироваться в зависимости от метода синтеза звука от одного цикла до нескольких минут.

Терминология [ править ]

Термин « таблица формы волны » (или « таблица формы волны » как эквивалент) часто сокращается до « таблица сигналов » [12], а производный от него термин « осциллятор с таблицей сигналов » [13] кажется почти таким же, как « осциллятор поиска по таблице». упоминалось выше, хотя слово «волна» (или «форма волны», «форма волны») может подразумевать нюанс однотактной формы волны.

Однако производный термин « волновой синтез » кажется немного сбивающим с толку. При естественном использовании слов его исходное значение в основном такое же, как « синтез поиска по таблице », [14] [15] [13] и, возможно, можно ожидать несколько действий с формой (ами) сигнала [16], как показано на статья о синтезе струн Карплюса – Стронга [17] (простейший класс « алгоритма модификации волновой таблицы », известный как синтез цифровых волноводов [18] ). Затем в конце 1970-х Майкл Макнабб [3] [4] и Вольфганг Палм [2]независимо разработать расширение множественных волновых таблиц для синтеза поиска по таблицам [примечание 1], которое обычно использовалось в PPG Wave и известно как волновая таблица свипирования , [19] и позже было названо « синтезом множественных волновых таблиц » Хорнером, Бошамом и Хакеном 1993 . [20] Одновременно, с конца 1970-х годов, также влияние на синтез на основе сэмплов с использованием относительно длинных сэмплов вместо однотактных сигналов стало благодаря появлению Fairlight CMI и E-mu Emulator .

Фон [ править ]

На этих четыре терминологий для классов методов синтеза звука, то есть ,

  1. Синтез волновых таблиц [13] - оригинальное, общее значение (т.е. синтез с поиском по таблице за один цикл).
  2. Синтез множественных волновых таблиц [20] - разработан McNabb и Palm, обычно используется в PPG Waves .
  3. Алгоритм модификации волновой таблицы [18] - включая цифровой волноводный синтез .
  4. Синтез на основе образцов

если бы они были надлежащим образом использованы для различения друг друга, можно было бы избежать путаницы, но исторически это кажется неудачным. На последней в 1990 - х годах, несколько влиятельных образцы на основе синтеза продуктов , выпускаемые под торговыми названиями , похожих на «табличный синтез» ( в том числе Gravis Ultrasound табличных карт, Creative Wave Blaster табличных дочерней платы , и Microsoft GS табличного SW Synth ), и эти неурядицы имеют дополнительно повлиял на несколько отраслевых стандартов (включая алгоритмический синтез структурированного звука MPEG-4 и синтез волновых таблиц , [21] и AC97 необязательный синтезатор волновой таблицы ускорения hw [22] ). В результате их отскока, самое позднее с середины 2000-х годов, похоже, начало процветать новое замешательство. Просто подкласс обобщенного синтеза волновых таблиц, то есть синтез множественных волновых таблиц Макнабба и Палма, имеет тенденцию ошибочно упоминаться, как если бы это был общий класс исключительно всего семейства волновых таблиц. [23]

На фоне этих недоразумений могут быть значительные трудности с поддержанием согласованности между концепциями и терминологией во время быстрого развития технологий. И это причина, по которой здесь объясняется эта слегка классическая терминология «синтез поиска по таблице».

См. Также [ править ]

  • HuC6280A
  • МУЗЫКА-N
  • Прямой цифровой синтезатор
  • Синтез на основе образцов

Заметки [ править ]

  1. ^ "Множественный синтез волновых таблиц" ( Хорнер, Бошам и Хакен, 1993 ), разработанный Майклом Макнаббом и Вольфгангом Палмом в конце 1970-х годов, является всего лишь одним из эффективных методов реализации для реализации динамически изменяющихся волновых форм с использованием массива однотактных волновых форм. по синтезу поиска по таблице. В этом методе синтеза форма волны может быть анимирована таким же образом, как в книжке-книжке .

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Palm 2009 .
  2. ^ а б Андресен 1979 .
  3. ^ a b Смит III, Джулиус О. «Точки зрения на историю цифрового синтеза: систематика методов цифрового синтеза» . Стэнфорд, Калифорния: Стэнфордский университет . Проверено 24 февраля 2015 года .
  4. ^ а б Макнабб, Майкл. "Песня снов: Композиция" (PDF) . Компьютерный музыкальный журнал . 5 (4) . Проверено 24 февраля 2015 года .
  5. ↑ Бристоу-Джонсон, 1996 .
  6. ^ «Карты Sound Blaster ISA - Информация и устранение неисправностей» . Творческая поддержка по всему миру . Архивировано из оригинала на 2012-02-02.
  7. ^ "Синтез волновой таблицы" . WikiAudio . 2018-04-05.
  8. ^ "Новая волна: подробный взгляд на волновую таблицу Live 10" . Ableton . 29 ноя 2017.
  9. ^ Нельсон, Джон Кристофер (2000). «2. Понимание и использование процедур Csound's GEN» . Книга Csound . Кембридж, Массачусетс, США: MIT Press . С. 65–97. ISBN 0-262-52261-6.« Csound использует справочные таблицы для музыкальных приложений, таких как синтез волновых таблиц, формирование волн, отображение номеров MIDI-нот и хранение упорядоченных наборов классов высоты звука. Эти функциональные таблицы (f-таблицы) содержат все, от периодических форм волны до произвольных полиномов и случайно сгенерированных значений. конкретные данные создаются с помощью подпрограмм Csound'а генератора f-таблиц или подпрограмм GEN . ... "
  10. Перейти ↑ Roads 1996 , p. 87 , Введение в синтез цифрового звука, «В этой главе описываются фундаментальные методы производства цифрового звука. После краткого исторического обзора мы представляем теорию синтеза с поиском по таблицам - ядро ​​большинства алгоритмов синтеза ... »
  11. Перейти ↑ Roads 1996 , p. 125 , Sampling Synthesis, « Техника изменения высоты тона ..., используемая в синтезе волновых таблиц, описанном в главе 3 ».
  12. ^ Alles, HG ; Джуньо, Пепино ди (ноябрь 1977 г.). «Однокартовый 64-канальный цифровой синтезатор». Компьютерный музыкальный журнал . 1 (4): 7–9. JSTOR 40731292 . Образцы в таблице формы волны ... "," РИСУНОК 1 ... 16 K × 14 BIT WAVETABLE 
  13. ^ a b c Пакетт, Миллер (2002). «Макс в семнадцать» (перепечатка) . Компьютерный музыкальный журнал . 26 (4): 31–43. DOI : 10.1162 / 014892602320991356 . ( Доступна HTML- версия) « Например, генератор волновой таблицы , показанный на рис. 1, впервые появился в« Музыке II » Мэтьюза (две, а не одиннадцать) в конце 1950-х годов .« Музыка II »была лишь одной из длинной последовательности программ MUSIC N, но идея синтеза волновых таблиц повлияла на всю дисциплину компьютерной музыки ".
  14. ^ Буланже, Ричард ; Лаццарини, Виктор , ред. (2010-10-22). «3.2.3 Осцилляторы поиска в таблице» . Книга по звуковому программированию . Предисловие Макса Мэтьюза . MIT Press. п. 335 –336. ISBN 978-0-262-28860-6.
    « В этом разделе ... мы познакомимся с методом поиска по таблице для генерации сигналов. Этот метод также называется синтезом волновых таблиц ... / Синтез волновых таблиц - это метод, основанный на чтении данных, которые были сохранены в блоках смежных компьютеров. ячейки памяти , называемые таблицами . Этот метод синтеза звука был одним из самых первых методов синтеза программного обеспечения, представленных в языках MUSIC I-MUSIC V, разработанных Максом Мэтьюзом из Bell Labs в конце 1950-х - начале 1960-х годов. ... / С Для синтеза с поиском по таблице достаточно вычислить только один цикл формы сигнала, а затем сохранить этот небольшой набор выборок в таблице, где он служит шаблоном ... "
    Примечание: в приведенной выше цитате авторы перефразировали заголовок раздела "генераторы поиска по таблице" следующим образом: "метод поиска по таблице", "синтез волновой таблицы" и "синтез поиска по таблице".
  15. ^ Хоскен, Дэн (2012). «Осциллятор» . Музыкальные технологии и проектная студия: синтез и семплирование . Рутледж. п. 72 –73. ISBN 978-1-136-64435-1.
    « Генератор генерирует цикл некоторого сигнала соответствующее число раз в секунду в течение желаемого основной частоты. Это называется синтез - разному как фиксированной формы волны, табличный синтез, или Wavetable синтеза. »
  16. ^ Каллен, Майкл. «В. Можете ли вы объяснить происхождение волновых таблиц, S&S и векторного синтеза?» . Sound on Sound (февраль 2006 г.). Участник SOS Стив Хауэлл отвечает: Синтез волновых таблиц на самом деле довольно легко понять. На заре синтеза (аналоговые) генераторы обеспечивали ограниченный диапазон форм сигналов, таких как синусоидальный, треугольный, пилообразный и прямоугольный / импульсный, обычно выбираемый с помощью поворотного переключателя. Это дало пользователю удивительно широкий спектр основных звуков, с которыми можно было поиграть, особенно когда разные формы волны комбинируются по-разному .
  17. ^ Карплюс, Кевин ; Сильный, Алекс (лето 1983). "Цифровой синтез тембров щипковых струн и ударных" (PDF) . Компьютерный музыкальный журнал . 7 (2): 45–55. DOI : 10.2307 / 3680062 . JSTOR 3680062 . Синтез волновой таблицы: одним из стандартных методов синтеза является алгоритм синтеза волновой таблицы . ... Техника волнового синтеза очень проста, но в музыкальном плане довольно скучна, поскольку она производит чисто периодические тона. ... Все алгоритмы, описанные в этой статье , изменяют звук путем изменения самой волновой таблицы .  
  18. ^ a b Заявка США 5212334 , Джулиус О. Смит III , « Цифровая обработка сигналов с использованием закрытых волноводных сетей », опубликованная 18 мая 1993 г., принадлежащая Yamaha Corporation . (См. Также статью в Википедии « Цифровой волноводный синтез» : « Термин« цифровой волноводный синтез »был придуман Джулиусом О. Смитом III, который помогал в его разработке и в конечном итоге подал патент. Он представляет собой расширение алгоритма Карплюса – Стронга . Стэнфордский университет владеет патентные права на синтез цифровых волноводов и подписали в 1989 г. соглашение о разработке технологии с 
    Ямаха . ”)
  19. ^ Sound on Sound & (февраль 2006 г.) : « Однако в конце 70-х Вольфганг Палм использовал цифровые осцилляторы 'wavetable' в своих новаторских синтезаторах PPG Wave. Вместо трех или четырех форм волны осциллятор wavetable может иметь намного больше - скажем, 64 - потому что они создаются в цифровом виде и хранятся в «справочной таблице» ... Теперь, если формы волны разумно организованы, мы можем начать создавать гармоническое движение в звуке ... вы приближаетесь к чему-то, чего нет в отличие от традиционной развертки фильтра ... "
  20. ^ a b Хорнер, Эндрю; Beauchamp, Джеймс; Хакен, Липпольд (1993). «Методы множественного волнового синтеза звуков музыкальных инструментов» (PDF) . J. Audio Eng. Soc. (опубликовано в мае 1993 г.). 41 (5): 336–356. Синтез множественных волновых таблиц , являющийся предметом данной статьи, основан на сумме фиксированных форм сигналов или периодических базисных функций с изменяющимися во времени весами .
  21. ^ Шайрер, Эрик Д. (Медиа-лаборатория Массачусетского технологического института); Рэй, Ли (Joint E-Mu / Creative Technology Center) (1998). «Алгоритмический синтез и синтез волновых таблиц в стандарте мультимедиа MPEG-4». 105-я конференция Общества инженеров аудио (AES) (Сан-Франциско, Калифорния) . CiteSeerX 10.1.1.35.2773 . 2.2 Синтез волновой таблицы с SASBF: формат банка волновой таблицы SASBF имел довольно сложную историю развития. Первоначальная спецификация была предоставлена ​​E-Mu Systems и основана на их формате «SoundFont» [15]. После завершения интеграции этого компонента в эталонное программное обеспечение MPEG-4 Ассоциация производителей MIDI (MMA) обратилась к MPEG с просьбой, чтобы MPEG-4 SASBF был совместим с их форматом «Загруженные звуки» [13]. E-Mu согласился, что такая совместимость желательна, и поэтому все стороны согласовали и разработали новый формат.
  22. ^ «1.4 Интеграция AC '97 в систему» (PDF) . Спецификация компонентов AC '97 Версия 2.3 Версия 1.0 . Корпорация Intel. Апрель 2002. с.  11 . Рис. 2. Схема системы AC '97: цифровой контроллер AC '97 / дополнительное ускорение hw / SRC *, микширование *, трехмерное позиционирование *, синтезатор волновой таблицы *
  23. ^ Звук на Sound & (февраль 2006 г.) , « Другие синтезаторы использовали табличный синтез в той или иной личине с тех пор , и есть несколько синтезаторов программного обеспечения , доступные сегодня , которые включают табличные возможности синтеза. » Примечание : на приведенной выше цитату, специфический табличный синтез разработанный Вольфгангом Пальмом, известный как «синтез множественных волновых таблиц», неоднозначно называется «синтезом волновых таблиц».

Библиография [ править ]

  • Андресен, Уве (1979), A New Way in Sound Synthesis , 62-я конвенция AES (Брюссель, Бельгия), Audio Engineering Society (AES)
  • Бристоу-Джонсон, Роберт (1996), Wavetable Synthesis 101, A Fundamental Perspective , 101-я конвенция AES (Лос-Анджелес, Калифорния), Audio Engineering Society (AES) Копировать на MusicDSP
  • Манчли, Дж. Уильям; Шарпантье, Альберт Дж. (1987), Практические соображения в проектировании музыкальных систем с использованием СБИС , 5-я международная конференция AES: Музыка и цифровые технологии, Общество звукорежиссеров (AES)
  • Пальма, Вольфганг (2009), История PPG, часть 4
  • Дороги, Кертис (1996). Учебник компьютерной музыки . MIT Press. ISBN 978-0-262-68082-0.
  • Руководство пользователя PPG Wave 2.2 (на английском языке) (PDF) , Palm Productions GmbH

Внешние ссылки [ править ]

  • "Волновая плита" . Архивировано из оригинала на 3 февраля 2014 года.Приложение GPL с графическим интерфейсом, написанное на языке C Камиллой Бассуэл, реализующее несколько инструментов DSP , включая DFT для создания набора волновых таблиц.
  • Герман Зейб (07.01.2011). «PPG Wave 2.2 / 2.3 / EVU Simulator» .( VSTi plugin) вместе с новыми Wavetables '08 от Wolfgang Palm и "WaveSim Demo" .(автономная версия) работала с "Waveterm C" . Авторы: Герман Зейб, Пол Мэддокс и Дэйв Форвард.