Синтез фазовых искажений ( PD ) — это метод синтеза, представленный в 1984 году компанией Casio в ее линейке синтезаторов CZ . В общих чертах он похож на синтез фазовой модуляции , продвигаемый корпорацией Yamaha (под названием частотная модуляция ), в том смысле, что оба метода динамически изменяют гармоническое содержание несущей формы волны путем воздействия другой формы волны (модулятора) во временной области. Однако применение и результаты этих двух методов совершенно различны.
Casio сделала пять различных синтезаторов , используя свою оригинальную концепцию синтеза PD (с вариациями). Более поздний метод синтеза VZ-1 и co Интерактивное фазовое искажение гораздо больше похоже на вышеупомянутую фазовую модуляцию, а не на прямую эволюцию фазового искажения; см. ниже.
Реализация PD от Casio использовала осцилляторы, генерируемые модулятором и несущей волновыми формами, синхронизированными друг с другом за цикл. Модуляторы представляли собой различные угловые волны, которые могли «искажать» синус несущей в другие формы, в некоторой степени полученные из огибающей «DCW». При этом на выходе создавалось много гармоник. Поскольку модуляторы были богаты гармоническим содержимым, они могли создавать спектры более линейные, т. е. более похожие на традиционные субтрактивные спектры, чем синтез фазовой модуляции (PM/FM) Yamaha. PM не требует синхронизации осцилляторов, но долгое время ограничивался синусоидальными волнами, что означало, что выходные спектры имели нелинейный признак функций Бесселя . PD — это другой тип PM, чьи очень разные модуляторы вызывали значительную разницу в работе и звуке между PD и PM. Таким образом, эти два понятия не являются напрямую эквивалентными.
Фазовые преобразования все собраны из кусочно-линейных функций под управлением двоичной логики и показывают характерные острые колена (а для некоторых преобразований даже внезапные скачки) по мере их движения от минимума к максимуму, где аккумулятор счетчика частоты заворачивается и начинает заново. Острые колена сглажены округлостью модулированной синусоиды и не слишком заметны в результирующем сигнале.
Помимо того, что синтезаторы CZ способны генерировать традиционные линейные спектры, они также могут эмулировать резонансные фильтровые развертки. Это было сделано с использованием синусоидальных волн на резонансной частоте, синхронизированных и оконных на основной частоте. Частоты можно было контролировать, но не величину резонанса.
На рисунке 19 из патента серии CZ 1985 года показано, как эмулировать переменный резонанс, обнаруженный в аналоговых фильтрах, управляемых напряжением :
Подводя итог другими словами: резонанс — это форма цифровой жесткой синхронизации , состоящая из синусоидальной волны на резонансной частоте, амплитуда которой огибает и жестко синхронизируется с оконной функцией на основной частоте. Оконная функция может принимать различные формы, включая пилообразную и треугольную, тем самым определяя «базовый» спектр, на который накладывается резонансный эффект. Поскольку амплитуда всех доступных оконных функций заканчивается на нуле, это устраняет резкие разрывы в синхронизированной синусоидальной волне, что является хорошо известным способом уменьшения наложения спектров в цифровой синхронизации. Однако некоторое наложение спектров все еще присутствует из-за разрывов в производных функции [ необходимо разъяснение ] . Таким образом, эффекты развертки фильтра генерируются так же, как и эффекты синхронизации: путем модуляции частоты резонанса (огибающей DCW) тембр изменяется, добавляя и вычитая гармоники в/из выбранного основного спектра вокруг выбранной резонансной частоты.
Как указано выше, фазовое искажение широко применяет схожие математические концепции к синтезу фазовой модуляции , но их реализация и результаты не эквивалентны. В то время как PM - впервые разработанный Джоном Чоунингом и коммерчески используемый Yamaha - использует колебательный модулятор, который может иметь свой собственный период, PD применяет угловой модулятор прямолинейных сегментов, жестко синхронизированных с тем же периодом, что и его соответствующая несущая, т. е. модулируя каждый цикл одинаково. PM/FM производит спектры, полученные с помощью функции Бесселя , если они не линеаризованы применением обратной связи, тогда как PD производит более линейные спектры. Это проявляется в репутации синтезаторов PD как более простых для создания традиционных субтрактивных звуков, таких как те, которые обычно ассоциируются с аналоговыми синтезаторами, которые характеризуются линейными спектрами. Эти факты показывают, что, хотя общая концепция - изменение фазы - одинакова, реализация и результаты сильно различаются.
Собственный более поздний движок Casio под названием Interactive Phase Distortion (iPD) , который присутствовал в их синтезаторах VZ (VZ-1, VZ-10M и VZ-8M; первые два также были переименованы Hohner в HS-2 соответственно HS-2/E), на самом деле имеет очень мало общего с «реальным» PD, поскольку основан на своеобразном типе PM. В iPD несколько осцилляторов объединены в различные настраиваемые маршрутизации (похожие на «алгоритмы» Yamaha) и могут модулировать друг друга с помощью PM или кольцевой модуляции (последняя недоступна в системе Yamaha). Возможности Casio по объединению и маршрутизации осцилляторов более гибкие, чем у Yamaha. Например, VZ10-M способен на 90 уникальных комбинаций осцилляторов и модуляций по сравнению с 32 алгоритмами DX7. Кроме того, генераторы VZ-10M предлагают 8 различных форм волн, что позволяет генерировать более сложный звук, чем DX7, который использует только синусоидальные волны.