מכללת bpm | סינטזה

באופן כללי סאונד מוסיקלי הוא מאוד מחזורי עובדה הבאה לידי ביטוי בזיהוי הפיצ' והתדר של הסאונד.
כתוצאה מכך ניתן לאחסן בזיכרון המחשב רשימת מספרים המייצגת (באופן דיגיטלי) מחזור גל אחד .
כדי ליצור סאונד מתמשך על המחשב פשוט לקרוא את רשימת המספרים שוב ושוב ולשלוח אותם כסמפלים לממיר הדיגיטל לאנלוג.
כל רשימת מספרים המייצגת גל נקראת Wavetable ואילו הפעולה של סריקת הזיכרון שוב ושוב נקראת
Table look-up synthesis
פעולה זו היא היסודית ביותר ביצירת סאונד סינטטי וזהו בעצם האוסילטור הדיגיטלי.
בסינטזה אנו מסתכלים על פיצ' כתדר בשיטת סינטזה זו התדר המופק תלוי בכמות הסמפלים (מספרים)שברשימה ומהירות סריקתם לדוגמא אם תדירות הקריאה היא 100000 מספרים לשניה וברשימה קיימים כ1000 מספרים אז נקבל גל קול בתדירות של 100 הרץ.
בכדי לשנות את תדירות הגל אפשר באופן מלאכותי לשנות את כמות המספרים שברשימה שלנו לדוגמא אם נסרוק רק את המספרים הזוגיים מהירות סריקת הגל תהיה מהירה פי שניים ותדירות הגל תגדל פי שניים כלומר הפיץ' יעלה באוקטבה.
עד כה יצרנו סאונד בעל תדר קבוע ואמפליטודה(עוצמה) קבועה זה נחמד אבל די משעמם מבחינה מוסיקלית .
המפתח לסאונד יותר מעניין הוא סאונד דינמי המשתנה עם הזמן וזאת נשיג ע"י שינוי של אחד או יותר מהפרמטרים של הסינטזה במהלך התחוללות הגל.
כלי חשוב בשינוי פרמטר כנגד זמן הוא הenvelope שבעזרתו ניתן לשלוט בכל מיני פרמטרים של הסאונד.
דרך כללית לעיצוב כלי נגינה סינטטי הוא לדמינו כמערכת מודולרית של כלים לעיבוד נתונים (כגון הenvelope) שביחד יוצדים סאונד דינמי ומשתנה בזמן.
כלי נוסף לשינוי הסיגנל הוא הunit generator.הUG לוקח סיגנל ומשנה אותו בדרך כלשהיא
לדוגמא-פילטר. 
עד כה עברנו באופן כללי על היסוד של סינטזה במחשב כעת נרחיב לגביי שיטות סינטזה.

Sampling synthesis 

כל הכלים המבוססים סימפול בנויים על אותו עיקרן של ניגון סאונד מוקלט בפיצ' הרצוי.
ההבדל בין סמפלינג לסינטזה של Wavetable הוא בכך שבדגימה אחת סורקת המערכת אלפי מחזורי גל שונים ובד"כ הדגימה היא צליל עשיר ומשתנה בזמן.
בsampler בד"כ נשתמש בlooping כלומר נגדיר למערכת נ"ק התחלה וסוף של הדגימה והמערכת תחזור שוב ושוב על הלופ עד שנשלח פקודת שחרור.
ע"י בחירת נקודות מוצלחת נקבל סאונד רציף.
על מנת ליצור לופ שישמע טיבעי בד"כ נבחר נ"ק בשלב הsustain של המעטפת.
אם גוף הלופ קצר מאוד נקבל צליל סטרילי ללא דינמיקה ולא טיבעי.
אם משאבי המערכת אינם מאפשרים דגימה לכל תו אז על הסמפלר לבצע טרנספורמציה של הדגימה לכמה פיצ'ים שונים וזאת נעשה ע"י כמה שיטות כגון-
1) שינוי קצב קריאת הדגימה ע"י המערכת
2) שינוי מספר הסמפלים של הדגימה הנקראים ע"י המערכת .
אם נרצה להעלות את הפיצ' נדלג כל קריאה על מספר פריימים כלומר נקרא פחות סמפלים פעולה זאת נקראת Downsampling.
אם נרצה להוריד את הפיצ' נוסיף פריימים בין פריימים קיימים ובכך נגדיל את מספר הסמפלים
פעולה זו נקראת Upsampling.
על מנת להגיע לפיצ' הרצוי בד"כ נשתמש בשילוב של שתי הפעולות.

על מנת לשחזר סאונד של כלי מסוים צריך להתחשב במגוון תכונות של הכלי כמו שינויים במעטפות בין תו לתו או שבירת המכניות אבל יש לזכור שאפילו תכנות הכלי שמתחשב בכל המאפיינים של הכלי המקורי לא יצליח לשחזר אחד לאחד את המקור.

סינטזה חיבורית

אחת משיטות הסינטזה הוותיקות ביותר ובמרכזה עומד הרעיון של יצירת סאונד מורכב מחיבור של סאונדים יסודיים (גלים סינוסואידים)
כוחה של שיטה זו נובע מהעובדה שבאופן תאורטי ניתן לשחזר בקירוב כל סאונד קיים ע"י חיבור גלי קול פשוטים.
לדוגמא ננתח סאונד של כינור ואז נשחזרו בערת גלי סינוס בתדריויות ,פאסות ואמפליטודות שונות .
כל פעולה המחברת גלי קול פשוטים ליצירת גל קול יותר מורכב מסווגת תחת סינטזה חיבורית.
כשעוסקים בסינתזה חיבורית חשוב מאוד להכיר את המושגים הבאים הקשורים לאנליזה של תדרים
הרמוניה-כפולה של תדר היסוד במספר שלם לדוגמא אם תדר היסוד הוא 80 הרץ אז 160 הרץ ,240 הרץ וכו יהיו הרמוניות של תדר היסוד.
Partials-רכיב באנליזה של הספקטרום אשר יכול להיות הרמוני או אהרמוני.
תמיד יש לזכור שעל מנת לשחזר צליל אקוסטי או על מנת ליצור צליל מעניין על הצליל להיות דינמי גם בתכולת תדריו כלומר יש לשנות את המיקס של הסינוסים במהלך הזמן ביחוד בattack הראשוני המתאפיין בדינמיות וכאוס מבחינת תדרים.
על מנת ליצור את השינויים בספקטרום על התדר והאמפליטודה שלו להיות לא יציבים ומשתנים עם הזמן.
יישומים של סינטזה חיבורית הם בשיחזור צליל קיים אך עם טוויסט מסוים על מנת לעשותו מעניין לדוגמא-
*)הכפלת כל הpartials במשתנה מסוים וע"י כך שינוי אופי הכלי או הווקל.
*)הפיכת הספקטרום.
*)מיזוג בין כלים.
ועוד ועוד ועוד…..

סינטזה גרנולרית

כמו אנרגית האור שיכולה להיות מפורשת הן כגל והן כחלקיקי אור (פוטונים) כך גם סאונד אפשר לנתח ברמת הגל וברמת "גרעיני" הסאונד.
סינטזה גרנולרית בונה ארועי סאונד מאלפי גרעיני סאונד.
משך כל גרעין הוא בין 1 ל 100 מילישניות הזמן המינימלי לקליטת אינפורמציה כמו תדר ואמפליטודה.
מעטפת אמפליטודה מעצבת כל גרעין סאונד כשכל סוג של מעטפה גורם לשינויים דרסטים בגוון הסאונד
הכללי.
אורך כל גרעין יכול להיות קבוע ,רנדומלי או משתנה בהתאם לתדרו.
צורת הגל בכל גרעין יכולה להיות סינטטית או מסומפלת ,משתנה מגרעין לגרעין.
מיקום כל גרעין במרחב יכול להשתנות כמו כן גם מרווח הזמן מגרעין לגרעין יכול להשתנות.
עם מגוון תכונות אלו אפשר להגיע לדינמיות שתוביל ליצירת אפקטים ייחודיים לסינטזה הגרנולרית.
בשיטת סינטזה זו כמות האינפורמציה המחושבת בכל שניה היא אדירה (n משתנים לכל גרעין כפול d גרעינים בשניה) לכן לאמן שרוצה להשתמש בשיטה זו קיימים כלים (תוכנות) לאפיין פרמטרים גלובלים לכמות גדולה של גרעיני סאונד.

סינטזה חיסורית

עיקרון הסינטזה החיסורית הוא שימוש בפילטרים לשם עיצוב הספקטרום של הסאונד.
כשהסאונד עובר דרך הפילטר, הפילטר מגביר או מחליש חלקים מספקטרום התדרים .

אם מקור הסאונד עשיר בתדרים וברשותנו פילטר גמיש ניתן בעזרת הסינטזה החיסורית לעצב את הספקטרום כרצוננו וע"י כך ניתן לדמות צלילים רבים כמו-דיבור,כלי נגינה,או צלילים לא מוגדרים.
כדי לעסוק בסוג זה של סינטזה כדאי לשלוט בסוגי הפילטרים הקיימים.
כמו בסינתזה חיבורית כוחה של הסינתזה החיסורית בא לידי ביטוי אם קודם לה שלב של אנליזה של סאונד כלשהוא כיוון שניתן לדמות בדיוק גבוהה כמעט כל סאונד בעזרת סינתזה זו.
דוגמא קלאסית לסינטזה חיסורית הוא הווקודר שבשלב הראשון מפרש את תדריו של סיגנל מסוים 
ע"י שורת Bandpass filters המחוברים במקביל ובשלב השני מעצב ספקטרום של סיגנל אחר בצורת הספקטרום של הסיגנל הראשון.

במאמר הבא נעסוק בסוגי סינטזה נוספים כמו FM,AM יש למה לחכות…..