ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Synth challange 2016 Komentář k práci Jan Dvořák
OBSAH ÚVOD... 2 1 Syntéza orchestrálních nástrojů pro symfonickou báseň B. Smetany "Vltava"... 3 1.1 Analýza nástrojů... 3 1.2 Syntéza nástrojů... 5 2 Tři oktávy durové stupnice... 6 3 Syntéza dle vlastní volby... 7 5 Závěr... 8 LITERATURA... 9 OBSAH DATOVÉ PŘÍLOHY... 10
ÚVOD Tento dokument stručně popisuje mou práci na projektu Synth challange 2016. Zadání práce bylo složené ze tří částí. První část se zabývá syntézou nástrojů pro symfonickou báseň Bedřicha Smetany Vltava. Ve druhé části se všechny vytvořené nástroje střídají ve třech oktávách stupnice C dur. Téma třetí části bylo volné k výběru a pro tuto práci jsem vybral skladbu Intro od britské indie-elektronické kapely The XX.
1 Syntéza orchestrálních nástrojů pro symfonickou báseň B. Smetany "Vltava" V této části jsou popsány použité způsoby analýzy potřebných nástrojů pro zadanou skladbu. Dále jejich syntéza v prostředí Matlab a použití dodaného nástroje MIDI Toolbox. 1.1 Analýza nástrojů Jako první úkon je třeba analyzovat dodaný MIDI soubor pomocí skriptu main.m. Toolboxu. Skript je navržen tak aby vypsal MIDI indexy všech obsažených nástrojů. Zjištěné indexy se dále porovnají s dodanou tabulkou [2] takto získáme všechny nástroje, které je třeba syntetizovat: Flétna Klarinet Fagot Hoboj Žesťová sekce Lesní roh Tuba 2 smyčcové soubory Tympány Harfa Housle pizzicato Činel Při dalším kroku je třeba najít ukázky zvuku jednotlivých nástrojů k analýze. Vzorky jsem čerpal z internetu. [3]
Každý vzorek je poté analyzován v Matlabu. Pomocí Fourierovy transformace se získá spektrum, ze kterého získáme hodnoty amplitud jednotlivých harmonických. Obrázek 1: Ukázka analýzy spektra nástroje Získané hodnoty jsou dále normovány tak aby největší amplituda každého nástroje měla hodnotu 1. Tento krok je vhodný z důvodu srovnání hlasitostí a byl proveden v sešitu aplikace MS Excel.
1.2 Syntéza nástrojů K syntéze jednotlivých nástrojů jsem použil metodu součtové syntézy, která vytváří požadovanou barvu zvuku pomocí sčítání jednotlivých harmonických v daném poměru. Dále byl zvuk každého nástroje násoben komplexní obálkou, aby co nejlépe reprezentoval dynamiku reálného nástroje. Obrázek 2: Ukázka algoritmu aditivní syntézy Výjimku tvořil perkusní nástroj Činel, který byl realizován pomocí tvarovací syntézy. Potřebné hodnoty jsem získal z poznámek ze cvičení [5], ppřednášek na stránkách předmětu [1] a metodou pokus omyl.
2 Tři oktávy durové stupnice Druhým úkolem bylo sestavení durové stupnice, zahrané pomocí všech vytvořených nástrojů. Zvolil jsem tři oktávy stupnice C dur. Frekvence jednotlivých jsem získal ze serveru [4], který je zmíněn v odkazech na stránkách předmětu[1]. Pro sestavení stupnice jsem použil funkci synth.m. Funkce je postupně volána pomocí cyklu for postupně s parametry jednotlivých tónů a nástrojů. Výsledná posloupnost je poté normována a převedena na zvuk formátu wave. Obrázek 4: Ukázka požitého cyklu
3 Syntéza dle vlastní volby Jako volné téma jsem vybral skladbu Intro od britské indie-elektronické kapely The XX. Při syntéze této skladby jsem postupoval obdobným způsobem jako při tvorbě nástrojů pro symfonickou báseň Vltava. MIDI soubor stažený ze serveru [6] jsem analyzoval pomocí Toolboxu a zjistil potřebné nástroje: Grand piano Akustická kytara Fretless bass Grand piano jsem syntetizoval aditivní syntézou jak u nástrojů pro Vltavu a zbylé dva nástroje pomocí Chebychevových polynomů. Potřebné hodnoty jsem získal ze svých poznámek z hodin. Obrázek 5: Ukázka syntézy pomocí Chebychevových polynomů
5 Závěr V práci byly splněny tři hlavní úkoly Synth Challange 2016. V první části byla provedena analýza a syntéza nástrojů pro symfonickou báseň Bedřicha smetany Vltava. Syntéza většiny nástrojů byla provedena metodou aditivní syntézy. V druhé části byly všechny vytvořené nástroje představeny syntézou tří oktáv stupnice C dur. Jako volné téma jsem zvolil syntézu skladby Intro od skupiny The XX.
LITERATURA [1] STRÁNKY PŘEDMĚTU, Dostupné z: http:// http://sami.fel.cvut.cz/syn [2] TABULKA MIDI NÁSTROJŮ, Obsažena v MIDI Toolboxu [3] FEE WAVE SAMPLES, Dostupné z: http:// http://freewavesamples.com/ [4] RESOURCES TO ACCOMPANY MUSICAL ANALYSIS AND SYNTHESIS IN MATLAB. Dostupné z http:// http://amath.colorado.edu/pub/matlab/music/ [5] MIDI WORLD, Dostupné z: http://www.midiworld.com/ [6] Poznámky z předmětů SYN a SMS
OBSAH DATOVÉ PŘÍLOHY Soubory. m potřebné pro syntézu přes MIDI Toolbox Výsledky syntéz ve formátu wave Použité MIDI soubory Použité wave vzorky jednotlivých nástrojů