Synteza zniekształceń fazowych

Synteza zniekształceń fazowych ( PD ) to metoda syntezy wprowadzona w 1984 roku przez firmę Casio w serii syntezatorów CZ . W zarysie jest ona podobna do modulacji fazy promowanej przez firmę Yamaha Corporation (pod nazwą modulacji częstotliwości ), w tym sensie, że obie metody dynamicznie zmieniają zawartość harmonicznych fali nośnej pod wpływem innego kształtu fali (modulatora) w czasie domena. Jednak zastosowanie i wyniki tych dwóch metod są dość różne.

Casio stworzył pięć różnych syntezatorów , używając ich oryginalnej koncepcji syntezy PD (z wariacjami). Późniejsza metoda syntezy VZ-1 i współpracowników Interaktywne zniekształcenie fazowe jest znacznie bardziej podobne do wspomnianej modulacji fazowej niż bezpośrednia ewolucja zniekształceń fazowych; patrz poniżej.


Generowanie treści harmonicznych

Implementacja Casio PD wykorzystywała oscylatory generowane przez przebiegi modulatora i nośnej, zsynchronizowane ze sobą na cykl. Modulatory były różnymi falami kątowymi, które mogły „zniekształcać” sinusoidę nośnika w inne kształty, w stopniu pochodzącym z obwiedni „DCW”. W ten sposób na wyjściu powstało wiele harmonicznych. Ponieważ modulatory były bogate w zawartość harmoniczną, mogły tworzyć widma bardziej liniowe, tj. bardziej podobne do tradycyjnych widm subtraktywnych, niż modulacja fazowa Yamaha synteza (PM/FM). PM nie wymaga synchronizacji oscylatora, ale przez długi czas był ograniczony do fal sinusoidalnych, co oznaczało, że widma wyjściowe nosiły nieliniowe cechy charakterystyczne funkcji Bessela . PD to inny typ PM - którego bardzo różne modulatory spowodowały znaczną różnicę w działaniu i brzmieniu między PD i PM. Zatem te dwa nie są bezpośrednio równoważne.

Wszystkie transformaty fazowe są składane z częściowych funkcji liniowych pod kontrolą logiki binarnej i wykazują charakterystyczne ostre kolana (a w przypadku niektórych transformacji nawet nagłe skoki), gdy przechodzą od minimum do maksimum, gdzie akumulator licznika częstotliwości zawija się i zaczyna od nowa. Ostre kolana są wygładzone przez krągłość modulowanej sinusoidy i nie są zbyt zauważalne w sygnale wynikowym.

Symulacja filtra rezonansowego

Oprócz większej zdolności do generowania tradycyjnych widm liniowych, syntezatory CZ mogą również emulować przemiatanie filtra rezonansowego. Dokonano tego za pomocą fal sinusoidalnych o częstotliwości rezonansowej, zsynchronizowanych i okienkowanych z częstotliwością podstawową. Częstotliwości można kontrolować, ale nie wielkość rezonansu.

pojawianie się drugiej harmonicznej ).

Rysunek 19 z patentu serii CZ z 1985 roku pokazuje, jak emulować zmienny rezonans występujący w analogowych filtrach sterowanych napięciem :

  • ( a ) Podstawowy licznik częstotliwości, zawijający się wokół każdego okresu.
  • ( b ) Licznik częstotliwości rezonansowej na nieco wyższej częstotliwości, resetowany ( lub „synchronizowany” ), kiedy licznik bazowy się zawija.
  • ( c ) Licznik częstotliwości rezonansowej używany jako odczyt fali sinusoidalnej. Zwróć uwagę na nagły skok przy resecie, który powoduje znaczne zniekształcenia.
  • ( d ) Odwrócony licznik częstotliwości bazowej.
  • ( e ) Mnożenie c przez d . Nagły skok w c jest teraz wyrównany.

Podsumowując w inny sposób: Rezonans jest formą cyfrowej twardej synchronizacji , składającej się z fali sinusoidalnej o częstotliwości rezonansowej, amplitudy otoczonej i zsynchronizowanej z funkcją okna przy częstotliwości podstawowej. Funkcja okna może przybierać różne kształty, w tym piłokształtny i trójkątny, określając w ten sposób „podstawowe” widmo, na które nakłada się efekt rezonansowy. Ponieważ amplituda wszystkich dostępnych funkcji okna kończy się na zero, usuwa to ostre nieciągłości w zsynchronizowanej fali sinusoidalnej, co jest dobrze znanym sposobem zmniejszenia aliasingu w synchronizacji cyfrowej. Jednak pewne aliasing jest nadal obecny z powodu nieciągłości w pochodnych funkcji [ wymagane wyjaśnienie ] . W ten sposób efekty przemiatania filtra są generowane w taki sam sposób, jak efekty synchronizacji: modulując częstotliwość rezonansu (obwiednia DCW), zmienia się barwa, dodając i odejmując harmoniczne do/z wybranego widma podstawowego wokół wybranej częstotliwości rezonansowej.

Porównanie z innymi rodzajami syntezy

Jak wskazano powyżej, zniekształcenie fazowe zasadniczo stosuje podobne koncepcje matematyczne do syntezy modulacji fazowej , ale ich implementacja i wyniki nie są równoważne. Podczas gdy PM – zapoczątkowany przez Johna Chowninga i komercyjnie wykorzystywany przez firmę Yamaha – wykorzystuje modulator oscylacyjny, który może mieć swój własny okres, PD stosuje modulator kątowy segmentów linii prostej zsynchronizowanych na twardo z tym samym okresem, co odpowiadająca mu nośna, tj. modulując każdy cykl identycznie. PM/FM tworzy funkcję Bessela -pochodne widma, o ile nie są linearyzowane przez zastosowanie sprzężenia zwrotnego, podczas gdy PD wytwarza widma bardziej liniowe. Przejawia się to w reputacji syntezatorów PD jako łatwiejszych do wytworzenia tradycyjnych subtraktywnych , takich jak te typowo kojarzone z syntezatorami analogowymi, które charakteryzują się liniowymi widmami. Fakty te pokazują, że chociaż ogólna koncepcja – zmiana fazy – jest taka sama, to realizacja i wyniki znacznie się różnią.

Własny, późniejszy silnik Casio, nazwany Interactive Phase Distortion (iPD) , który występował w ich syntezatorach VZ (VZ-1, VZ-10M i VZ-8M; pierwsze dwa również zostały oznaczone przez Hohnera jako HS-2 lub HS-2/ E), w rzeczywistości ma bardzo małe podobieństwo do „rzeczywistego” PD, zamiast tego opiera się na idiosynkratycznym typie PM. W iPD wiele oscylatorów jest połączonych w różne konfigurowalne trasy (podobne do „algorytmów” Yamaha) i mogą modulować się nawzajem za pomocą modulacji PM lub modulacji pierścieniowej (ten ostatni nie jest dostępny w systemie Yamahy). Opcje Casio dotyczące łączenia i kierowania oscylatorów są bardziej elastyczne niż w przypadku Yamaha. Na przykład VZ10-M jest zdolny do 90 unikalnych kombinacji oscylatorów i modulacji w porównaniu do 32 algorytmów DX7. Dodatkowo oscylatory VZ-10M oferują 8 różnych kształtów fal, umożliwiając bardziej złożone generowanie dźwięku niż DX7, który wykorzystuje tylko fale sinusoidalne.

Linki zewnętrzne

  • pdhalf − Podręcznik referencyjny Canonical Csound . „ pdhalf został zaprojektowany w celu naśladowania „klasycznej” metody syntezy zniekształceń fazowych syntezatorów Casio serii CZ z połowy lat 80.
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phase_distortion_synthesis&oldid=1117286011 ”