Przejdź do treści

Banery wysuwane

Liternicza seryjna okładka w pomarańczowym kolorze
Sound Synthesis for Music Reproduction and Performance

Autor
Kategoria produktu
Nauki techniczne » Wibroakustyka
ISBN
978-83-66016-69-9
ISSN
0867-6631
Typ publikacji
monografia
Format
B5
Oprawa
miękka
Liczba stron
452
Rok wydania
2019
Opis

Sound synthesis has a history dating from the turn of XIX-th and XX-th century. At present, synthesizers are commonly utilised in music, and they surpass traditional instruments in the abilities related to the control over parameters of generated sound. This quality allows to imitate and substitute existing instruments, as well as leads to artistic experiments in the area of new means of expression. At the same time, synthesis techniques remain firmly based on signal processing, and even more so on mechanics. After all, not only methods of synthetic sound generation, but also characteristics and parameters of the effect achieved, have to be considered and studied in a category of physical, mechanical phenomena.
The monograph attempts to present current state of knowledge regarding sound synthesis methods in two main areas of their musical applications: reproduction of music from a symbolic score, and live music performance. The survey of synthesis methods is based on the author’s proposal for their classification, which takes account of the fundamental nature of the sound production principle. Apart from traditional, often studied methods, the monograph presents a number of new or less known methods, hitherto rarely discussed in books, such as concatenative or neural audio synthesis. The objective of the survey was to present the subject in a manner helpful and suitable for a sound engineer that either attempts to use, or to design sound synthesizers. On the basis of this broad survey, the monograph presents two new, author’s methods of sound synthesis. The first one, phrase assembling synthesis, is an attempt aimed towards realistic reproduction of musical scores. It combines selected features of sampling and concatenative synthesis with a score interpreting sequencer supplemented with performance rules simulation algorithms. The second method is based on a certain paradox, i.e. a numerical simulation of infeasible instruments. The key idea is to design a mathematical model of a sound producing object that purposefully breaks selected rules or exceeds feasible ranges of parameters. Instruments created in this manner retain some features of real objects, which facilitates their intuitive control, while the sound they produce manifests new, often complex and interesting properties, which have been presented and analysed in the monograph.


Historia współczesnej syntezy dźwięku sięga przełomu XIX i XX wieku. W tym czasie syntezatory znalazły szerokie zastosowania w muzyce, przewyższając tradycyjne instrumenty w zakresie możliwości kontroli parametrów wytwarzanego dźwięku. Ta cecha pozwoliła im z jednej strony imitować i zastępować istniejące instrumenty, a z drugiej umożliwiła artystyczne eksperymenty w sferze poszukiwań nowych środków wyrazu. Jednocześnie same techniki syntezy pozostają bardzo silnie zakorzenione w takich dziedzinach wiedzy jak przetwarzanie sygnałów, ale przede wszystkim mechanika. To ostatecznie w kategorii fizycznego, mechanicznego zjawiska muszą być rozpatrywane zarówno same metody syntetycznego wytwarzania dźwięku, jak również cechy i parametry osiągniętego efektu.
Monografia przedstawia aktualny stan wiedzy dotyczącej metod syntezy dźwięku wykorzystywanych w dwóch głównych obszarach jej muzycznych zastosowań: do reprodukcji muzyki na podstawie zapisu symbolicznego oraz do wykonywania muzyki na żywo. Przegląd metod syntezy oparto na autorskiej propozycji ich podziału, uwzględniającej istotę zasady wykorzystanej do generowania dźwięku. Poza metodami tradycyjnymi, szeroko opisywanymi w literaturze, praca przybliża także wiele nowych lub mniej znanych metod, do tej pory rzadko omawianych w opracowaniach książkowych, takich jak synteza konkatenacyjna czy też metoda oparta na technikach głębokiego uczenia. Autor monografii skonstruował ją tak, by mogła być użyteczna dla inżynierów dźwięku niezależnie od tego, czy zajmują się jedynie wykorzystaniem czy również projektowaniem i budową syntezatorów.
Na tym szeroko zarysowanym tle zaprezentowane są dwie nowe, autorskie metody syntezy. Pierwsza z nich, metoda montażu frazy, reprezentuje grupę metod przeznaczonych przede wszystkim do realistycznej reprodukcji zapisu nutowego. Łączy ona wybrane cechy metody konkatenacyjnej i samplingowej z elementami sekwencera wspartego algorytmami symulacji technik wykonawczych i interpretacyjnych. Druga z metod opiera się na pewnym paradoksie, czyli numerycznej symulacji instrumentów nierealizowalnych. Polega ona na modelowaniu fizycznym obiektów wytwarzających dźwięk, w których celowo łamie się określone zasady bądź też przekracza możliwe do zaistnienia zakresy parametrów. Powstałe w efekcie instrumenty zachowują pewne cechy obiektów rzeczywistych, co ułatwia ich intuicyjną kontrolę. Jednocześnie jednak wytwarzany przez nie dźwięk ma nowe, często złożone i interesujące właściwości, które zostały zaprezentowane i poddane analizie.


Wydawnictwa nie prowadzą sprzedaży książek z serii "Rozprawy Monografie". Zainteresowanych prosimy o kontakt z ich autorami.

Spis treści

1. Introduction  13
1.1. Definition of Sound Synthesis  13
1.2. Taxonomy of Synthesis Methods  15
1.3. The Purpose and Scope of the Monograph  18
2. Direct Methods  20
2.1. Spectral Methods  20
2.1.1. Modular View on Elements of a Synthesizer  20
2.1.1.1. Voltage Controlled Oscillator  21
2.1.1.2. Voltage Controlled Amplifier  25
2.1.1.3. Voltage Controlled Filter  25
2.1.1.4. Low Frequency Oscillator  25
2.1.1.5. Envelope Generator  26
2.1.2. Additive Synthesis  30
2.1.2.1. Evolution of Spectrum  31
2.1.2.2. Control Data  32
2.1.2.3. Resynthesis  35
2.1.2.4. Control of Pitch, Duration, and Timbre  37
2.1.2.5. Variants of Additive Synthesis  42
2.1.2.6. Implementation Remarks  43
2.1.3. Subtractive Synthesis  45
2.1.3.1. Source-Modifier Principle  46
2.1.3.2. Synthesizer Designs  49
2.1.3.3. Resynthesis  52
2.1.3.4. Control of Pitch, Duration, and Timbre  57
2.1.3.5. Descendants of Subtractive Synthesis  60
2.2. Waveform-Based Methods  61
2.2.1. Wavetable Synthesis  61
2.2.1.1. Single-Cycle and Multi-Cycle Wavetable  63
2.2.1.2. Signal Modification and Evolution  65
2.2.1.3. Resynthesis  68
2.2.1.4. Control of Pitch, Duration, and Timbre  69
2.2.1.5. Multiple Wavetable Synthesis  70 
2.2.1.6. Wave Terrain Synthesis  72
2.2.1.7. Progress of Wavetable  77
2.2.2. Sampling  78
2.2.2.1. Digital Sampling Synthesis Principle  81
2.2.2.2. Control of Pitch  83
2.2.2.3. Control of Timbre  88
2.2.2.4. Control of Duration  89
2.2.2.5. Application of Envelopes and Filters  92
2.2.2.6. Sampler Features and Implementation Remarks  94
2.2.3. Granular Synthesis 97
2.2.3.1. Grains  99
2.2.3.2. Time-Frequency Plane Matrices and Screens  102
2.2.3.3. Pitch-Synchronous Granular Synthesis  103
2.2.3.4. Synchronous and Quasi-Synchronous Granular Synthesis  103
2.2.3.5. Asynchronous Granular Synthesis  105
2.2.3.6. Physical and Algorithmic Models  108
2.2.3.7. Granulation of Sampled Sounds  109
2.2.3.8. Particle Synthesis  110
2.2.4. Concatenative Synthesis  117
2.2.4.1. Segmentation  120
2.2.4.2. Analysis and Descriptors  126
2.2.4.3. Target  126
2.2.4.4. Database  127
2.2.4.5. Selection  128
2.2.4.6. Synthesis  131
2.2.4.7. High Level Instrument Synthesis  132
2.2.4.8. Real-Time Concatenative Synthesis  133
2.2.4.9. Expressive Concatenative Synthesis  135
2.2.4.10. Other Variants of Concatenative Synthesis  141
3. Indirect Methods  147
3.1. Abstract Methods  147
3.1.1. Frequency Modulation  147
3.1.1.1. Frequency and Pitch  149
3.1.1.2. Modulation Index  151
3.1.1.3. Multiple Carriers and Modulators  157
3.1.1.4. Feedback  161
3.1.1.5. Operators and Algorithms  163
3.1.1.6. Simulation of Instruments and Resynthesis  165
3.1.1.7. Variants and Derivatives of FM Synthesis  166
3.1.2. Waveshaping  172
3.1.2.1. Shaping functions  173
3.1.2.2. Amplitude Control  175
3.1.2.3. Variants of Waveshaping  176 
3.1.3. Non-Standard Methods  177
3.1.3.1. Waveform Segment  177
3.1.3.2. Graphics Synthesis  178
3.1.3.3. Motion-Driven Synthesis  180
3.1.3.4. Noise Modulation  182
3.1.3.5. Stochastic Waveform Synthesis  185
3.1.3.6. Cellular Automata Synthesis  186
3.1.3.7. Waveset Distortion  192
3.1.3.8. Sequential Waveform Composition  192
3.1.3.9. Neural Audio Synthesis  194
3.2. Physical Modelling Methods 196
3.2.1. Finite Difference Approximation  198
3.2.1.1. Temporal Operators  199
3.2.1.2. Spatial Operators  200
3.2.1.3. Input and Output Operators  207
3.2.1.5. Damped Stiff String  218
3.2.1.6. String Excitation  222
3.2.1.7. String Model Refinements  226
3.2.1.8. Bar  234
3.2.1.9. Acoustic Tube  237
3.2.1.10. Reed Excitation Mechanism  239
3.2.1.11. Toneholes in Acoustic Tube  242
3.2.1.12. Other Wind Instruments  245
3.2.1.13. Membrane  245
3.2.1.14. Plate  248
3.2.2. Networks of Lumped Elements  253
3.2.2.1. Lumped Elements  253
3.2.2.2. Operation  254
3.2.3. Modal Synthesis  254
3.2.3.1. Model Data  255
3.2.3.2. Synthesis Process  255
3.2.3.3. Output  256
3.2.4. Karplus–Strong Synthesis  256
3.2.4.1. Basic Control  257
3.2.4.2. Plucked Strings and Drums  257
3.2.4.3. Decay Stretching  258
3.2.5. Waveguide Synthesis  258
3.2.5.1. Digital Waveguide  258
3.2.5.2. Dispersion, Damping, and Other Effects  260
3.2.5.3. Scattering Junction  260
3.2.5.4. Examples of Waveguide Configurations  261
3.2.5.5. Applications  263
3.2.6. Other Physical Modelling Methods  263 
4. Phrase Assembling Synthesis: a New Approach to Music Reproduction  265
4.1. Sound Synthesis in Music Reproduction  265
4.1.1. Shortcomings of Sample-Based Methods  266
4.1.2. Issues of Concatenative Method  268
4.2. The Concept  271
4.2.1. Motivation  271
4.2.2. Key Ideas  272
4.2.3. Method Outline  274
4.2.4. Phrase  275
4.2.5. Signal Processing of Samples  276
4.2.6. Musical Expression  277
4.3. The Design  278
4.3.1. Input and Output  278
4.3.2. Samples and Descriptions  279
4.3.3. The Principle of Operation  281
4.4. The Corpus  283
4.4.1. Instruments  283
4.4.2. Structure  284
4.4.3. Contents  286
4.4.3.1. Units  286
4.4.3.2. Multisampling  289
4.4.4. Recordings  289
4.4.5. Analysis and Preparation of Samples  290
4.5. Applied Techniques  294
4.5.1. Musical Score Analysis  295
4.5.1.1. Score Segmentation Algorithm  295
4.5.1.2. Phrase Matching Algorithm  295
4.5.2. Sound Samples Processing  300
4.5.2.1. Concatenation  300
4.5.2.2. Control of Duration  302
4.5.2.3. Tempo and Rhythm  304
4.5.3. Performance Rules  305
4.5.4. Phrase Envelopes  308
4.5.4.1. Dynamics Envelope  308
4.5.4.2. Tempo Envelope  310
4.6. Implementation  311
4.6.1. Overall Program Design  312
4.6.2. Modules  313
4.6.2.1. Score Analysis Module  313
4.6.2.2. Figure Matching Module  314
4.6.2.3. Waveform Generator Module  315
4.6.2.4. Management Module  316

Spis treści
Cena
0,00
In order to arrange international shipping details and cost please contact wydawnictwa@agh.edu.pl