Синтез на основе сэмплов — это форма аудиосинтеза, которую можно противопоставить либо субтрактивному синтезу , либо аддитивному синтезу . Принципиальное отличие синтеза на основе сэмплов заключается в том, что исходные формы волн представляют собой сэмплированные звуки или инструменты, а не фундаментальные формы волн, такие как синусоидальные и пилообразные волны, используемые в других типах синтеза. [1]
До того, как цифровая запись стала практической, такие инструменты, как Welte Lichttonorgel (1930-е годы), phonogene (1950-е годы) и Mellotron (1960-е годы), использовали аналоговые оптические диски или аналоговые кассетные деки для воспроизведения сэмплированных звуков.
Когда впервые был разработан синтез на основе сэмплов, [ когда? ] [ кто? ] большинство доступных потребительских синтезаторов [ требуется разъяснение ] не могли записывать произвольные сэмплы, а вместо этого формировали тембры , объединяя предварительно записанные сэмплы из ROM [ требуется цитата ] перед маршрутизацией результата через аналоговые или цифровые фильтры . Эти синтезаторы и их более сложные потомки часто называют ROMplers .
Инструменты на основе сэмплов использовались со времен Computer Music Melodian , Fairlight CMI и NED Synclavier . Эти инструменты намного опередили свое время и были соответственно дорогими. Первой записью с использованием синтезатора сэмплов была " Stevie Wonder's Journey Through "The Secret Life of Plants" " (1979) [ нужна цитата ] , в которой Computer Music Melodian использовался для создания сложных мелодий и ритмов [ нужна цитата ] из сэмплированных звуков природы. Первой мелодией, записанной Уандером, была "The First Garden", в которой он использовал сэмплированное щебетание птиц в качестве ведущего звука в песне. Более доступные [ павлинья проза ] синтезаторы на основе сэмплов стали доступны массам с появлением Ensoniq Mirage (1984), Roland D-50 (1987) и Korg M1 (1988), которые появились в конце восьмидесятых. M1 также представил [ нужна цитата ] концепцию музыкальной рабочей станции .
Эта концепция нашла применение в звуковых картах для мультимедийных ПК под такими названиями, как wavetable card или wavetable daughterboard . [ требуется ссылка ] (См. Wavetable synthesis#Background )
Главное преимущество синтеза на основе сэмплов перед другими методами цифрового синтеза, такими как синтез физического моделирования или аддитивный синтез, заключается в том, что требования к вычислительной мощности намного ниже. Это связано с тем, что большинство нюансов звуковых моделей содержатся в предварительно записанных сэмплах, а не рассчитываются в реальном времени.
В отличие от аналоговых синтезаторов, схема не должна дублироваться, чтобы позволить воспроизводить больше голосов одновременно. Поэтому полифония машин на основе сэмплов, как правило, намного выше. Однако недостатком является то, что для включения большего количества деталей может потребоваться одновременное воспроизведение нескольких сэмплов (труба может включать шум дыхания, рычание и зацикленную звуковую волну, используемую для непрерывного воспроизведения). Это снова снижает полифонию, поскольку синтезаторы на основе сэмплов оценивают свою полифонию на основе количества мультисэмплов, которые могут воспроизводиться одновременно.
Способность синтезатора на основе сэмплов воспроизводить нюансы натуральных инструментов определяется в первую очередь его библиотекой сэмплированных звуков. На заре синтеза на основе сэмплов компьютерная память была дорогой, а сэмплы должны были быть как можно короче и как можно меньше. Это достигалось путем зацикливания части сэмпла (часто одной волны) и последующего использования огибающей громкости для затухания звука. Усилительный каскад преобразовывал скорость нажатия клавиши в усиление , так что более жесткая игра преобразовывалась в более громкое воспроизведение. В некоторых случаях скорость нажатия клавиши также модулирует время атаки инструмента, что приводит к более быстрой атаке для громких пассажей.
По мере удешевления памяти стало возможным использовать мультисэмплинг; вместо одной записи инструмента, воспроизводимой быстрее или медленнее для воспроизведения других тонов, исходный инструмент можно было сэмплировать через регулярные интервалы, чтобы охватить области нескольких соседних нот ( разделов ) или для каждой ноты. Это обеспечивает более естественный переход от нижних к верхним регистрам ; нижние ноты не звучат скучно, а верхние ноты не звучат неестественно ярко. Также можно сэмплировать одну и ту же ноту на нескольких разных уровнях интенсивности, отражая тот факт, что и громкость, и тембр меняются в зависимости от стиля игры. Например, при сэмплировании фортепиано можно сделать 3 сэмпла на клавишу: мягкий, средний и с силой. Любую возможную громкость между ними можно сделать путем усиления и смешивания сэмплов.
Для моделей инструментов на основе сэмплов, таких как пианино Rhodes , этот мультисэмплинг очень важен. Тембр Rhodes резко меняется слева направо на клавиатуре, и он сильно варьируется в зависимости от силы удара по клавише. Нижние регистры лают , в то время как верхний диапазон имеет более колокольчатый звук. Лай будет более отчетливым, если ударять по клавишам с силой. Поэтому для того, чтобы модель была достаточно выразительной, необходимо, чтобы мультисэмплы были сделаны как по высоте тона, так и по силе игры.
Более гибкая конструкция синтеза на основе сэмплов, позволяющая пользователю записывать произвольные формы волн для формирования основного тембра звука, называется сэмплером . Ранние сэмплеры были очень дорогими и, как правило, имели низкую частоту дискретизации и битовую глубину , что приводило к зернистому и искаженному звуку. Однако с конца 1980-х годов сэмплеры имели характеристики, по крайней мере, не хуже, чем у компакт-дисков . К концу 1990-х годов огромный рост скорости процессора компьютера позволил широко распространить разработку программных синтезаторов и программных сэмплеров . Огромная емкость современных компьютеров идеально подходила для синтеза на основе сэмплов, и поэтому многие сэмплеры перешли на программные реализации или были заменены новыми программными сэмплерами.