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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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