Синтез звука на основе таблицы волн
При использовании синтеза звука на основе таблицы волн (WТ- синтез) можно получить более реалистичное и качественное звучание, чем при использованииFM- синтеза. ВWT- синтезаторе используются предварительно оцифрованные образы звучания реальных музыкальных инструментов, и других звуков. Каждый образ звучания, называемыйпатчем, или инструмент, включает в себя один или несколькосэмплов, организованных определенным образом. Сэмпл –это оцифрованный фрагмент реального звука, определенный тон музыкального инструмента или, например, звук выстрела.
Как известно, с помощью специальных алгоритмов даже по одному тону музыкального инструмента можно воспроизвести все остальные и таким образом полностью восстановить звучание инструмента во всем рабочем диапазоне частот (Рис. 4.1 .35).
Рис.4.1.35. Синтез звука с помощьюWT- синтезатора
Например, если сэмпл, оцифрованный с частотой 44,1кГц, воспроизвести с удвоенной частотой 88,2кГц (вдвое быстрее), то высота звука возрастет на октаву. Если же воспроизводить сигнал с пониженной частотой, то высота звука уменьшится. Таким образом, путем воспроизведения сэмпла с разной скоростью, в принципе, можно получить звук любой высоты.
Такой принцип генерации звука реализован в так называемых сэмплерах – прообразах WT-синтезаторов.Сэмплер представляет собой устройство, с помощью которого можно записывать звуки реального инструмента с микрофона и затем воспроизводить с разной скоростью. Однако при генерации звука таким способом одновременно с изменением скорости воспроизведения и, соответственно, высоты звука будет изменяться длительность атаки и затухания сигнала, что приведет к искажению тембра синтезируемого инструмента.
Поэтому в WT-синтезаторахприменяется другой способ изменения высоты звука. Оцифровке подвергаются несколько разных по высоте звуков реального музыкального инструмента, перекрывающих весь его рабочий частотный диапазон. Шаг по частоте должен быть достаточно мал, чтобы изменения тембра не были слышны. Для недорогих WT-синтезаторовдостаточной считается оцифровка звучания музыкального инструмента с интервалом пол-октавы.
После оцифровки все сэмплы (или их часть) объединяются в патч, т. е. набор фрагментов звучания реального инструмента во всем рабочем диапазоне частот. Именно поэтому термины патч и инструмент являются синонимами.
При генерации звука определенной высоты WT-синтезаторопределяет, в каком частотном диапазоне находится звук, выбирает сэмплы, частота которых наиболее близка к частоте генерируемого звука, и изменяет частоту основного тона этих сэмплов на конкретную величину.
Кроме того, звучание некоторых музыкальных инструментов становится более реалистичным и выразительным при одновременном воспроизведении нескольких сэмплов, т. е. звучание инструмента (голос) может формироваться путем наложения нескольких сэмплов.
В свою очередь, инструменты объединяются в банки. Банки с инструментами обычно хранятся в специальной ROM, выполненной в виде отдельной микросхемы памяти или интегрированной в микросхемуWT-синтезатора. Кроме того, банки инструментов могут храниться на винчестереPCи перед работой загружаться в оперативную память (обычно располагается на звуковой карте) WT-синтезатора илиRAMPC(технологияDownloadable Sample, DLS).
Поскольку качество звука, синтезируемого WT- синтезатором звуковой карты, непосредственно зависит от качества патчей, желательно иметь сэмплы высокого качества (с высоким разрешением записи), что в свою очередь приводит к росту объема банка инструментов. Однако WT-синтезаторыобычных звуковых карт имеют небольшой объем памяти. Это достигается путем увеличения шага по частоте основного тона при оцифровке звука, уменьшения длительности сэмплов и, наконец, за счет компрессии сэмплов.
Минимальный набор банка инструментов для WT-синтезаторав соответствии со спецификациейGeneralMIDIвключает 128инструментов.