Modelovanie zvuku - Supersaw

(Sound Modelling - Supersaw)

© Ing. Radovan Konečný - radkon, 2012

O projekte

Cieľom projektu bolo vytvoriť zaujímavé a praktické zvuky pomocou metódy sčítania viacerých pílovitých signálov a navyše tak, aby sa z nich dala vytvoriť slučka (loop) - t.j. aby koniec dokonale nadväzoval na začiatok - aby bol zvuk cyklický.

Princíp takejto tvorby zvuku (ale nie cyklického) sa v minulosti objavil v analógových syntezátoroch výrobcu Roland pod názvom Supersaw (super-píla). Vtedy sa to realizovalo pomocou 7 (alebo menej alebo viac) generátorov pílovitého priebehu, ktorých frekvencie boli jemne posunuté, takže vznikol zvuk trochu podobný sláčikovému zboru a v tej dobe to bol prevrat v tvorbe zvuku pomocou analógových syntezátorov. Pílovitý priebeh bol zvolený preto, lebo je farbou najviac podobný sláčikovým hudobným nástrojom. Jednoduchý pílovitý priebeh má však frekvenčné spektrum príliš jednoduché a nenapodobňuje hranie sláčikom, ktoré vytvára bohatšie spektrum. Zloženie viacerých pílovitých priebehov (frekvenčne trochu posunutých) tak vytvorí bohatšie spektrum, ktoré sa už sláčikovým nástrojom oveľa viac podobá.

Porovnanie zvuku píly (saw) a Supersaw:

(pozn.: ukážky nemusia fungovať v prehliadači Internet Explorer)

- jednoduchý pílovitý priebeh

- Supersaw (7 generátorov)

- Supersaw (14 generátorov)

(Tieto a ďalšie zvukové ukážky sú ukážky „surového“ zvuku - bez filtra, preto sa v takejto podobe sláčikovým nástrojom veľmi nepodobajú.)

Frekvenčné spektrum pílovitého signálu:

Frekvenčné spektrum Supersaw (7) signálu:

Takýto zvuk som zakomponoval aj do môjho Virtuálneho analógového syntezátora - tam je zvuk realizovaný pomocou 7 alebo 14 pílovitých generátorov a ich rozladenie sa dá nastavovať (dá sa rozťahovať postranné pásmo).

Frekvenčný posun (rozladenie) jednotlivých pílovitých generátorov je výhodné urobiť tak, aby v rozladení neboli pravidelnosti, ktoré by potom viedli k vzniku pravidelných a výrazných rázov vo farbe zvuku. Inými slovami - moment, kedy sa generátory dostanú do bodu, v ktorom už boli, má byť čo najneskôr.
Príklad: dva generátory tvoria zvuk, prvý má frekvenciu 1000 Hz, druhý 1001 Hz. Vzniknú rázy (zázneje), ktoré sa budú opakovať každú sekundu (rozdiel frekvencií 1001 - 1000 = 1 Hz, čo zodpovedá perióde 1 sekunda).
V prípade troch generátorov: prvý má frekvenciu 1000 Hz, druhý 1001 Hz, tretí 1002 Hz. Vzniknú rázy (zázneje) - jedny s periódou 1 sekunda (1001 - 1000 = 1 Hz) a druhé s periódou 0.5 sekundy (1002 - 1000 = 2 Hz). Signál sa však bude opakovať s periódou 1 sekunda (a v rámci tejto 1 sekundy sa dvakrát vyskytnú rázy s periódou 0.5 sekundy).
V prípade vhodnej voľby rozladenia (nepravidelnej), vznikne zložitejší signál, ktorý sa bude opakovať aj za veľmi dlhý čas.

V prípade analógového alebo virtuálneho analógového syntezátora je jedno, že sa signál bude opakovať za veľmi dlhý čas (a môžu to byť roky!), avšak cieľom tohto projektu je vytvoriť Supersaw tak, aby sa signál opakoval po danej dobe. Potom je možné tento zvuk prehrávať dokola a koniec bude dokonale nadväzovať na začiatok (nebude počuť žiaden rušivý zvuk pri prechode z konca na začiatok).

Vytvorenie Supersaw pre KORG M1

Prvým dôvodom pre vytvorenie takýchto zvukov (slučiek) bol prerobený syntezátor KORG M1, do ktorého som chcel vytvoriť zvuk Supersaw. Trochu nepríjemným limitom je tu obmedzenie dĺžky zvuku (slučky) na zhruba 2 sekundy. Čiže bolo treba vytvoriť zvuk zložený z množstva pílovitých priebehov, ktorý by sa opakoval za najviac 2 sekundy.

Príklady vytvorenej slučky Supersaw pre KORG M1:

(pozn.: ukážky nemusia fungovať v prehliadači Internet Explorer)

- Supersaw (1024 generátorov) - nižší tón

- Supersaw (1024 generátorov) - vyšší tón

Frekvenčné spektrum Supersaw slučky pre KORG M1:

Tieto ukážky sú už dokonalými slučkami a boli vypočítané tak, aby koniec dokonale nadväzoval na začiatok. Nie je to ani náhoda, ani dodatočná úprava signálu Supersaw, ale už samotný výpočet je navrhnutý a robený tak, aby vznikol cyklický zvuk (slučka) s vopred danou dĺžkou. Je tu použitých 1024 generátorov pílovitého priebehu a frekvenčné spektrum je medzi jednotlivými harmonickými zložkami vyplnené pílovitými signálmi s nižšou amplitúdou. Frekvenčné spektrum a teda amplitúdy jednotlivých generátorov sú vhodne navrhnuté a vôbec nie sú rovnaké.

- Supersaw (1024 generátorov) - zvuk vložený do prerobeného KORG M1 a hraný na ňom

Vytvorenie Supersaw pre samplér

Druhým využitím takýchto zvukov (slučiek) je Samplér. Tu už obmedzenie dĺžky slučky nie je také prísne, preto treba použiť trochu iné výpočty, avšak princíp je rovnaký. Rovnako však bolo treba nájsť a stanoviť dĺžky slučiek, aby bol zvuk dokonale cyklický.

Tu som zvuk obohatil ešte amplitúdovou moduláciou každého generátora náhodným signálom. Tento náhodný signál je filtrovaný šum (medzná frekvencia je 5 Hz) a je takisto cyklický (koniec dokonale nadväzuje na začiatok). Zvuku to dodáva prirodzenejší charakter.

Príklady vytvoreného zvuku Supersaw pre samplér (nie sú tu celé slučky):

(pozn.: ukážky nemusia fungovať v prehliadači Internet Explorer)

- Supersaw (1024 generátorov)

- Supersaw (10000 generátorov)

- porovnanie 1024 a 10000 generátorov (najprv 1024, potom 10000)

Frekvenčné spektrum Supersaw (1024) pre samplér:

Na nízkych tónoch je dĺžka slučky aj niekoľko minút. Stereo je robené tak, že sú pílovité generátory rozdelené striedavo medzi ľavý a pravý kanál.

Niekoľko ďalších zvukových ukážok je na stránke projektu Samplér.

Podobný projekt, avšak založený na odlišnom algoritme, je Modelovanie zvuku - NoiseSaw.