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V.4.2.
Tecniche di sintesi del suono mediante elaboratore
Una tecnica di sintesi e' un procedimento che consente di generare il
suono artificialmente.
I parametri con cui si determina il timbro del suono differiscono a secondo
del tipo di sintesi adoperata per la generazione, e possono essere forniti
direttamente dal compositore o con azioni su opportuni dispositivi di
ingresso, oppure derivare dall'analisi di suoni preesistenti.
Nel primo
caso si ha la sintesi diretta, nel secondo caso sintesi basata sull'analisi.
Per la rappresentazione delle tecniche di sintesi si usano generalmente
i diagrammi a moduli in cui le azioni sono rappresentati da blocchi o
moduli di varie forme, mentre segmenti di retta con freccia indicano la
direzione del flusso del segnale tra i vari moduli (fig 21).
Sintesi mediante forma d'onda fissa
La caratteristica
di molti suoni musicali e' di essere quasi-periodici o armonici.
Il più semplice metodo di sintesi consiste nel produrre un segnale
periodico mediante la ripetizione continua di una certa forma d'onda.
Questo metodo viene chiamato sintesi con forma d'onda fissa, e il modulo
che la realizza si chiama oscillatore digitale, che contiene la forma
d'onda memorizzata in una tabella.
Il parametro fondamentale e' il periodo di una forma d'onda, che può
essere scelta tra un'insieme di onde prefissate, o costruita tramite elaboratore,
fornendo alla macchina i valori di ampiezza voluti associati al livello
di ogni armonica del suono dato.
L'inconveniente di questa tecnica deriva
dal fatto che una tabella d'onda rappresenta lo spettro per un'altezza
data ed in un istante dato nel tempo, per cui i parziali sono rigorosamente
multipli della fondamentale e variano tutti con lo stesso andamento.
I risultati della sintesi a forma fissa non sono particolarmente soddisfacenti
proprio perché il suono non ha nessuna variazione nel corso della
sua durata, assumendo quindi un carattere poco naturale e meccanico che
affatica abbastanza presto l'ascoltatore.
Modulazione
di frequenza
La modulazione
di frequenza (fm) e' una tecnica classica dell'elettronica e del trattamento
del segnale.
La modulazione di frequenza come tecnica di sintesi per elaboratore e'
stata sviluppata essenzialmente da John Chowning al Center computer research
in music and acustic dell'università' di Stanford.
Questa tecnica permette di ottenere un gran numero di timbri complessi
in maniera relativamente economica in termini di quantità di calcolo
e in semplicità d'utilizzo.
Il principio fondamentale consiste nel modulare con una frequenza (detta
modulante) una frequenza di base (detta portante) che definisce la fondamentale
del suono da sintetizzare, un indice permette di controllare la profondità
della modulazione.
Se le due grandezze sono in rapporto intero gli spettri ottenuti sono
armonici, altrimenti si ottengono delle famiglie di spettri inarmonici.
E' possibile modulare più portanti con una sola modulante in modo
da ottenere delle zone formantiche nello spettro, oppure modulare con
più modulanti una portante, in modo da arricchire lo spettro con
le componenti prodotte dalla modulazione di ciascuna modulante.
Inoltre
la tecnica della modulante modulata (o modulazione in serie), che consiste
nel modulare l'onda modulante con un'altra modulante, offre la possibilità
di ottenere spettri irregolari, più ricchi di componenti armoniche
di frequenza elevata.
Sintesi additiva
Nella sintesi
additiva si può produrre un suono complesso mediante la sovrapposizione
di suoni sinusoidali (teorema di Fourier).
Questa tecnica consiste essenzialmente nel descrivere un suono facendo
corrispondere a ogni parziale o armonica, una frequenza un' ampiezza e
una fase controllate dinamicamente e separatamente dall'elaboratore.
Il problema che si pone nell'uso di questa tecnica e' la grande quantità
di dati che bisogna fornire per una singola nota, che fanno della sintesi
additiva una tecnica di sintesi inglobante e generale, ma costosa in termini
di calcolo e di messa a punto.
Per le sue qualità e' la tecnica privilegiata per tutta una parte
di utilizzazione scientifica della sintesi, in special modo nella psicoacustica.
La sintesi additiva risulta utile dal punto di vista didattico, permettendo
al musicista di familiarizzare con le caratteristiche del suono e della
sua rappresentazione.
Sintesi sottrattiva
La sintesi
sottrattiva si realizza mediante il filtraggio di una forma d'onda complessa.
Si genera prima un segnale periodico ricco di armoniche, poi da questo
mediante uno o più filtri vengono attenuate (sottratte) le componenti
indesiderate.
Sintesi incrociata
Oltre a tutte
le tecniche di filtraggio classiche possibili con comuni mezzi analogici
tradizionali, l'elaboratore permette dei trattamenti del suono molto più
fini, che possono applicarsi a le varie dimensioni di un suono.
La sintesi incrociata e' una tra le tecniche di sintesi più spettacolari;
un primo suono e' analizzato in modo da estrarre la sua dimensione temporale
per una qualsiasi dimensione temporale, in seguito i valori raccolti vengono
applicati ad un secondo suono.
Per esempio, si "demodulera'" l'ampiezza e/o la frequenza per
applicarli ad un altro suono. presto si potrà applicare ad un suono
un'evoluzione non proveniente da un suono naturale, ma da un suono sintetizzato.
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