Компьютерный синтез звука.

Компьютер способен не только воспроизводить звук от внешнего устройства, но и сам синтезировать «электронную музыку», для чего существует специальное аппаратное и программное обеспечение.

Электронная музыка первоначально может быть создана на специальной MIDI-клавиатуре. Стандарт MIDI (Musical Instruments Digital Interface) предусматривает передачу данных только о высоте звука. Вся остальная обработка возлагается на MIDI-синтезатор звука, который может использовать различные описанные ниже методы. Причем синтезатор звука конструктивно может составлять одно устройство с клавиатурой, а может находиться на звуковой карте.

При синтезе звука используются следующие методы.

А) Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза, наилучшим образом отвечает современному уровню развития техники.

В заранее подготовленных таблицах – базах данных хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (и не только для инструментов). В технике такие образцы называют семплами, существуют также более сложные фрагменты, мультисемплы. Сэмплы могут храниться как в синтезаторе, так и в памяти компьютера (тогда это виртуальный синтезатор). В первом случае в компьютер будет поступать уже обработанный звук. Во втором в аудиоокарту поступает только номер ноты, а обработка звука происходит с помощью аудиокарты и центрального процессора.

Числовые коды синтезированного звука выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звучания, полученное в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Б) Метод FM (Frequency Modulation)основан на преобразовании простых звуковых волн, обычно синусоидальной формы, что можно легко описать числовым кодом.

Обычно используется комбинация из двух методов: суммирование и собственно частотная модуляция. В суммирующем методе происходит наложение друг на друга нескольких синусоидальных волн с различными частотами и амплитудами. Частотная модуляция представляет собой изменение частоты сигнала по некоторому алгоритму, который задается так называемым информационным сигналом.

Качество FM звука обычно получается не очень высоким и соответствует звучанию электромузыкальных инструментов (органа, гитары) с окрасом, характерным для электронной музыки. Но данный метод обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были невелики. И в наше время FM-звук имеет значительное распространение. Например, в виде разнообразных сигналов, используемых в телефонах, дверных звонках, на транспорте и т.д.

В) Физический метод.Осуществляется моделирование физических процессов, протекающих в музыкальных инструментах того или иного типа. Например, для духовых инструментов задаются длина, профиль и диаметр трубы, скорость потока воздуха, материал корпуса. Для струнных инструментов – размер корпуса, материал, длина и натяжение струн. Сейчас имеет ограниченное применение.

Г) Вычитающий метод.Здесь исходная волна проходит через набор разнообразных фильтров, генераторов различных эффектов и пр. Изменяется тембральная окраска звука, различные интересные конфигурации. Метод используется практически во всех синтезаторах, но не как самостоятельный, а в качестве добавления к вышеописанным способам создания звука.