Таблично-волновой синтез — это метод синтеза звука, используемый для создания квазипериодических сигналов, часто используемых при создании музыкальных тонов или нот .
Таблично-волновой синтез был изобретен Максом Мэтьюзом в 1958 году как часть MUSIC II . MUSIC II «имела четырехголосную полифонию и была способна генерировать шестнадцать волновых форм с помощью таблично-волнового генератора». [1]
Хэл Чемберлин обсуждал синтез волновых таблиц в сентябрьском номере журнала Byte за 1977 год. [2] Вольфганг Палм из Palm Products GmbH (PPG) разработал свою версию в конце 1970-х годов [3] и опубликовал ее в 1979 году. [4] С тех пор этот метод используется в качестве основного метода синтеза в синтезаторах, созданных PPG и Waldorf Music. и как вспомогательный метод синтеза от Ensoniq и Access . В настоящее время он используется в аппаратных синтезаторах Waldorf Music и в программных синтезаторах для ПК и планшетов, включая приложения, предлагаемые PPG и Waldorf, среди других.
Он также был независимо разработан Майклом Макнаббом, который использовал его в своей композиции 1978 года Dreamsong . [5] [6]
Синтез волновых таблиц в основном основан на периодическом воспроизведении нескольких произвольных одноцикловых сигналов . [7] При синтезе волновых таблиц используется некоторый метод для изменения или модуляции выбранной формы сигнала в волновой таблице. Позиция в таблице волн выбирает форму сигнала с одним циклом. Цифровая интерполяция между соседними сигналами обеспечивает динамичное и плавное изменение тембра воспроизводимого тона. Размахом волновой таблицы в любом направлении можно управлять несколькими способами, например, с помощью LFO, огибающей, давления или скорости.
Многие волновые таблицы, используемые в синтезаторах PPG и Ensoniq, могут имитировать методы, используемые аналоговыми синтезаторами , такие как широтно-импульсная модуляция, путем использования ряда прямоугольных волн с разными рабочими циклами . Таким образом, при качании волновой таблицы будет казаться, что рабочий цикл пульсовой волны меняется с течением времени. Поскольку ранние таблично-волновые синтезаторы Ensoniq имели нерезонансные фильтры (синтезаторы PPG Wave использовали аналоговые резонансные фильтры Кертиса), некоторые волновые таблицы содержали высокорезонансные сигналы, чтобы преодолеть это ограничение фильтров.
В 1992 году, с появлением Creative Labs Sound Blaster 16, термин «волновая таблица» [8] начал (неправильно) применяться в качестве маркетингового термина к звуковой карте. Однако эти звуковые карты не использовали какую-либо форму синтеза волновых таблиц [9] , а скорее использовали семплы PCM и FM-синтез .
S&S (Sample and Synthesis) и синтез цифровой волны были основным методом синтеза звука, используемым цифровыми синтезаторами, начиная с середины 1980-х годов, такими синтезаторами, как Sequential Circuits Prophet VS, Korg DW6000/8000 (DW означает Digital Wave), Roland D50 и От Korg M1 до современных синтезаторов.
Ableton устранил некоторую путаницу в статье: [10]
Подожди, так это не просто синтез сэмплов? Давайте остановимся здесь, чтобы разобраться с распространенной путаницей. В то время как дискретный синтез предполагает использование статической цифровой выборки, табличный синтез допускает (необязательную) эволюцию формы сигнала; то есть, хотя таблично-волновые синтезаторы могут звучать как семплированный синтез, опция развития (которая включена по умолчанию для большинства классических таблично-волновых звуков) отличает его.
Часто теперь у них есть дисплеи, показывающие в реальном времени 3D-графики воспроизводимой волновой таблицы с выделенной текущей формой волны, что является характерной особенностью современных таблично-волновых синтезаторов.
Создание новых волновых таблиц раньше было трудным процессом, если оно не поддерживалось специализированными средствами редактирования и воспроизведением (почти) в реальном времени отредактированных волновых таблиц на синтезаторе. Такие редакторы часто требовали использования дополнительных аппаратных устройств, таких как PPG Waveterm, или присутствовали только в дорогих моделях, таких как Waldorf WAVE. Чаще всего предварительно рассчитанные волновые таблицы можно добавлять через карты памяти или отправлять на синтезатор через MIDI. Сегодня волновые таблицы можно легко создавать с помощью программного обеспечения и прослушивать непосредственно на компьютере. Поскольку все формы сигналов, используемые при синтезе волновых таблиц, являются периодическими, представление во временной и частотной областях являются точными эквивалентами друг друга, и оба могут использоваться одновременно для определения форм сигналов и волновых таблиц.
Во время воспроизведения производимый звук можно гармонически изменить, переместив его в другую точку волновой таблицы, обычно под управлением генератора огибающей или низкочастотного генератора , но часто с помощью любого количества модуляторов (матричная модуляция). При этом гармонический состав выходной волны изменяется в реальном времени, создавая звуки, которые могут имитировать акустические инструменты или быть полностью абстрактными, и именно в этом метод создания звука превосходит другие. Этот метод особенно полезен для разработки синтезаторных пэдов , где звук со временем меняется медленно.
Часто необходимо «прослушивать» каждую позицию в волновой таблице и сканировать ее вперед и назад, чтобы эффективно использовать ее, хотя выбор случайных волновых таблиц, начальных позиций, конечных позиций и направлений сканирования также может дать удовлетворительные результаты. музыкальные результаты. Стоит отметить, что большинство таблично-волновых синтезаторов также используют другие методы синтеза для дальнейшего формирования формы выходного сигнала, такие как субтрактивный синтез (фильтры), фазовая модуляция , частотная модуляция и AM (кольцевая) модуляция .
Синтез с поиском по таблице [12] (или синтез с поиском по волновой таблице [13] ) (Roads 1996) представляет собой класс методов синтеза звука с использованием таблиц формы сигналов посредством поиска по таблицам , называемый методом «генератора с поиском по таблице». Длина сигналов или сэмплов может варьироваться в зависимости от метода синтеза звука: от одного цикла до нескольких минут.
Термин « таблица форм волн » (или « таблица форм волн » как эквивалент) часто сокращается до «таблица волн» [14] , а производный от него термин « таблично-волновой осциллятор » [15] кажется почти тем же, что и « генератор с табличным поиском ». упоминалось выше, хотя слово «волна» (или «форма волны», «форма волны») может, возможно, подразумевать оттенок однопериодной формы волны.
Однако производный термин « волновой табличный синтез » кажется немного запутанным из-за более поздних разработок производного алгоритма.
О четырех вышеупомянутых терминах для классов методов синтеза звука, т.е. (1) Синтез волновых таблиц , (2) Алгоритм модификации волновых таблиц , (3) Синтез множественных волновых таблиц и (4) Синтез на основе сэмплов , если они были соответствующим образом используются для различения друг друга, можно было бы избежать любой путаницы, но, похоже, исторически это не удалось. Не позднее 1990-х годов несколько влиятельных продуктов синтеза на основе сэмплов продавались под торговыми марками, похожими на «таблично-волновой синтез» (включая карту волновых таблиц Gravis Ultrasound , дочернюю плату волновых таблиц Creative Wave Blaster и Microsoft GS Wavetable SW Synth ), и эта путаница еще больше повлияли на отраслевые стандарты (включая алгоритмический и волновой синтез MPEG-4 Structured Audio , [23] и дополнительный аппаратный синтезатор волновых таблиц AC97 с ускорением [24] ). В середине 2000-х годов вновь возникла путаница в терминологии. Подкласс общего волнового табличного синтеза, то есть множественный волновой синтез Макнабба и Палма, имеет тенденцию ошибочно называться исключительно так, как если бы он был общим классом исключительно всего семейства волнового табличного синтеза. [25]
В результате следует отметить сложность поддержания согласованности между концепциями и терминологией во время быстрого технологического развития. По этой причине термин «синтез табличного поиска» подробно объясняется в этой статье.
Отсчеты в
таблице формы волны
...", "РИСУНОК 1...16 K×14 BIT
WAVETABLE
В этом разделе мы познакомимся с методом поиска по таблице для генерации сигналов. Этот метод также называется синтезом волновых таблиц ... / Синтез волновых таблиц — это метод, основанный на чтении данных, которые хранятся в блоках смежных ячеек компьютерной памяти , называемых таблицами . Этот метод синтеза звука был одним из самых первых методов программного синтеза, представленных в языках MUSIC I-MUSIC V, разработанных Максом Мэтьюзом в Bell Labs в конце 1950-х - начале 1960-х годов. ... / При синтезе с поиском по таблице достаточно вычислить только один цикл сигнала, а затем сохранить этот небольшой набор выборок в таблице, где он служит шаблоном. ... »
Примечание : в предыдущей цитате авторы перефразировали название раздела «осцилляторы табличного поиска» следующим образом: «метод табличного поиска», «волновой табличный синтез» и «табличный синтез».
Генератор генерирует цикл некоторой формы сигнала соответствующее количество раз в секунду для желаемой основной частоты. Это называется по-разному: синтезом фиксированной формы сигнала, синтезом с поиском по таблице или синтезом волновой таблицы.
Синтез волновых таблиц.
Одним из стандартных методов синтеза является
алгоритм синтеза волновых таблиц
. ... Техника таблично-волнового синтеза очень проста, но довольно скучна в музыкальном плане, поскольку производит чисто периодические тона. ... Все алгоритмы, описанные в этой статье,
создают изменение звука путем изменения самой волновой таблицы
.
Множественный таблично-волновой синтез
, предмет этой статьи, основан на
сумме фиксированных сигналов или периодических базисных функций с меняющимися во времени весами
.
2.2 Синтез волновых таблиц с помощью SASBF:
Формат банка волновых таблиц
SASBF
имел довольно сложную историю развития. Исходная спецификация была предоставлена E-Mu Systems и основана на их формате SoundFont [15]. После завершения интеграции этого компонента в эталонное программное обеспечение MPEG-4 Ассоциация производителей MIDI (MMA) обратилась к MPEG с просьбой обеспечить совместимость MPEG-4 SASBF с их форматом «Загруженные звуки» [13]. E-Mu согласился, что такая совместимость желательна, и поэтому новый формат был согласован и разработан совместно всеми сторонами.
Рис. 2. Схема системы AC '97:
цифровой контроллер AC '97 / дополнительное аппаратное ускорение / SRC*, микс*, 3D-позиционирование*,
таблично-волновой синтезатор
*