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Síntesis de tabla de ondas

La síntesis de tabla de ondas es una técnica de síntesis de sonido que se utiliza para crear formas de onda cuasi periódicas que se utilizan a menudo en la producción de tonos o notas musicales .

Desarrollo

La síntesis de tabla de ondas fue inventada por Max Mathews en 1958 como parte de MUSIC II . MUSIC II “tenía polifonía de cuatro voces y era capaz de generar dieciséis formas de onda mediante la introducción de un oscilador de tabla de ondas”. [1]

Hal Chamberlin analizó la síntesis de tablas de ondas en la edición de septiembre de 1977 de Byte . [2] Wolfgang Palm de Palm Products GmbH (PPG) desarrolló su versión a finales de la década de 1970 [3] y la publicó en 1979. [4] Desde entonces, la técnica se ha utilizado como método de síntesis principal en los sintetizadores construidos por PPG y Waldorf Music. y como método de síntesis auxiliar por Ensoniq y Access . Actualmente se utiliza en sintetizadores de hardware de Waldorf Music y en sintetizadores de software para PC y tabletas, incluidas aplicaciones ofrecidas por PPG y Waldorf, entre otros.

También fue desarrollado de forma independiente por Michael McNabb, quien lo utilizó en su composición de 1978 Dreamsong . [5] [6]

Principio

La síntesis de tablas de ondas se basa fundamentalmente en la reproducción periódica de múltiples formas de onda arbitrarias de un solo ciclo . [7] En la síntesis de tabla de ondas, se emplea algún método para variar o modular la forma de onda seleccionada en la tabla de ondas. La posición en la tabla de ondas selecciona la forma de onda de ciclo único. La interpolación digital entre formas de onda adyacentes permite cambios dinámicos y suaves del timbre del tono producido. El barrido de la tabla de ondas en cualquier dirección se puede controlar de varias maneras, por ejemplo, mediante el uso de un LFO, envolvente, presión o velocidad.

Muchas tablas de ondas utilizadas en los sintetizadores PPG y Ensoniq pueden simular los métodos utilizados por los sintetizadores analógicos , como la modulación de ancho de pulso, mediante la utilización de varias ondas cuadradas de diferentes ciclos de trabajo . De esta manera, cuando se barre la tabla de ondas, el ciclo de trabajo de la onda de pulso parecerá cambiar con el tiempo. Como los primeros sintetizadores de tabla de ondas Ensoniq tenían filtros no resonantes (los sintetizadores PPG Wave usaban filtros resonantes analógicos Curtis), algunas tablas de ondas contenían formas de onda altamente resonantes para superar esta limitación de los filtros.

En 1992, con la introducción de Creative Labs Sound Blaster 16, el término "wavetable" [8] comenzó a aplicarse (incorrectamente) como término de marketing a su tarjeta de sonido. Sin embargo, estas tarjetas de sonido no empleaban ninguna forma de síntesis de tabla de ondas, [9] sino muestras PCM y síntesis FM .

S&S (Sample and Synthesis) y Digital Wave Synthesis fue el principal método de síntesis de sonido utilizado por los sintetizadores digitales a partir de mediados de la década de 1980 con sintetizadores como Sequential Circuits Prophet VS, Korg DW6000/8000 (DW significa Digital Wave), Roland D50 y Korg M1 hasta los sintetizadores actuales.

Ableton abordó cierta confusión en un artículo: [10]

Espera, ¿no es esto sólo una síntesis muestreada? Hagamos una pausa aquí para abordar una confusión común. Mientras que la síntesis muestreada implica el uso de una muestra digital estática, la síntesis de tabla de ondas permite la evolución (opcional) de una forma de onda; es decir, si bien los sintetizadores de tabla de ondas pueden sonar como una síntesis muestreada, la opción de evolución (que está habilitada de forma predeterminada en la mayoría de los sonidos de tabla de ondas clásicos) lo diferencia.

A menudo, ahora tienen pantallas que muestran gráficos 3D en tiempo real de la tabla de ondas que se reproduce con la forma de onda actual resaltada, que es la característica característica común en los sintetizadores de tabla de ondas modernos.

Tablas de ondas de usuario

La creación de nuevas tablas de ondas era anteriormente un proceso difícil a menos que estuviera respaldada por instalaciones de edición especializadas y una reproducción (casi) en tiempo real de las tablas de ondas editadas en el sintetizador. Estos editores a menudo requerían el uso de dispositivos de hardware adicionales como el PPG Waveterm o solo estaban presentes en modelos caros como el Waldorf WAVE. Más comúnmente, las tablas de ondas precalculadas se pueden agregar mediante tarjetas de memoria o enviarse al sintetizador a través de MIDI. Hoy en día, las tablas de ondas se pueden crear más fácilmente mediante software y audicionar directamente en una computadora. Dado que todas las formas de onda utilizadas en la síntesis de tablas de ondas son periódicas, la representación en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia son equivalentes exactos entre sí y ambas se pueden usar simultáneamente para definir formas de onda y tablas de ondas.

Uso práctico

Durante la reproducción, el sonido producido se puede cambiar armónicamente moviéndose a otro punto de la tabla de ondas, generalmente bajo el control de un generador de envolvente o un oscilador de baja frecuencia , pero frecuentemente mediante cualquier número de moduladores (modulación matricial). Hacer esto modifica el contenido armónico de la onda de salida en tiempo real, produciendo sonidos que pueden imitar instrumentos acústicos o ser totalmente abstractos, que es donde sobresale este método de creación de sonido. La técnica es especialmente útil para la evolución de pads de sintetizador , donde el sonido cambia lentamente con el tiempo.

A menudo es necesario "escuchar" cada posición en una tabla de ondas y explorarla, hacia adelante y hacia atrás, para hacer un buen uso de ella, aunque seleccionar tablas de ondas aleatorias, posiciones iniciales, posiciones finales y direcciones de exploración también puede producir resultados satisfactorios. resultados musicales. Vale la pena señalar que la mayoría de los sintetizadores de tabla de ondas también emplean otros métodos de síntesis para dar forma adicional a la forma de onda de salida, como la síntesis sustractiva (filtros), la modulación de fase , la modulación de frecuencia y la modulación AM (en anillo) .

Síntesis de búsqueda de tablas

La síntesis de búsqueda de tabla [12] (o síntesis de búsqueda de tabla de ondas [13] ) (Roads 1996) es una clase de métodos de síntesis de sonido que utilizan tablas de formas de onda mediante búsqueda de tabla , llamada técnica de "oscilador de búsqueda de tabla". La longitud de las formas de onda o muestras puede variar según cada método de síntesis de sonido, desde un solo ciclo hasta varios minutos.

Terminologías

El término " tabla de formas de onda " (o " tabla de formas de onda " como equivalente) a menudo se abrevia como "tabla de ondas", [14] y su término derivado " oscilador de tabla de ondas " [15] parece ser casi lo mismo que " oscilador de búsqueda de tabla". " mencionado anteriormente, aunque la palabra "onda" (o "forma de onda", "forma de onda") posiblemente pueda implicar un matiz de forma de onda de ciclo único.

Sin embargo, el término derivado " síntesis de tabla de ondas " parece ligeramente confuso por los desarrollos posteriores del algoritmo derivado.

(1) Síntesis de tabla de ondas [15]
Su significado original es esencialmente el mismo que " síntesis de búsqueda de tabla ", [16] [17] [15] [18] y posiblemente se puedan esperar varias acciones sobre las formas de onda. ⇒ Ver (2), (3)
(2) Algoritmo de modificación de tabla de ondas [19]
Por ejemplo, la síntesis de cuerdas Karplus-Strong [20] es una clase simple de " algoritmo de modificación de tabla de ondas " conocida como síntesis de guía de ondas digital . [19]
(3) Síntesis de tablas de ondas múltiples [21]
A finales de la década de 1970, Michael McNabb [5] [6] y Wolfgang Palm [4] desarrollaron de forma independiente la extensión de tabla de ondas múltiples en la síntesis de búsqueda de tabla [nota 1] que se usaba típicamente en PPG Wave y se conocía como barrido de tabla de ondas . [22] Más tarde, Horner, Beauchamp y Haken 1993 la denominaron " síntesis de tabla de ondas múltiples ".
(4) Síntesis basada en muestras
Al mismo tiempo, desde finales de la década de 1970, la síntesis basada en muestras que utiliza muestras relativamente largas en lugar de formas de onda de un solo ciclo se ha generalizado debido a la introducción del Fairlight CMI y el E-mu Emulator .

Fondo

Sobre las cuatro terminologías anteriores para las clases de métodos de síntesis de sonido, es decir , (1) Síntesis de tabla de ondas , (2) Algoritmo de modificación de tabla de ondas , (3) Síntesis de tablas de ondas múltiples y (4) Síntesis basada en muestras , si se hubieran utilizado adecuadamente. utilizados para distinguirse entre sí, se podría evitar cualquier confusión, pero parece fallido históricamente. A más tardar en la década de 1990, varios productos influyentes de síntesis basados ​​en muestras se comercializaron con nombres comerciales similares a "síntesis de tabla de ondas" (incluida la tarjeta de tabla de ondas Gravis Ultrasound , la placa hija de tabla de ondas Creative Wave Blaster y el sintetizador SW Wavetable de Microsoft GS ), y estas confusiones han afectado aún más los estándares de la industria (incluyendo la síntesis algorítmica y de tabla de ondas de audio estructurado MPEG-4 , [23] y el sintetizador de tabla de ondas con aceleración hw opcional AC97 [24] ). A mediados de la década de 2000, surgió una vez más la confusión en la terminología. Una subclase de síntesis de tablas de ondas genéricas, es decir, la síntesis de tablas de ondas múltiples de McNabb y Palm, tiende a denominarse erróneamente como si fuera una clase genérica de toda la familia de síntesis de tablas de ondas, exclusivamente. [25]

Como resultado, llama la atención la dificultad de mantener coherencia entre conceptos y terminología durante el rápido desarrollo tecnológico. Por este motivo, el término "síntesis de búsqueda de tablas" se explica detalladamente en este artículo.

Ver también

Notas

  1. ^ La "síntesis de tablas de ondas múltiples" (Horner, Beauchamp y Haken 1993), desarrollada por Michael McNabb y Wolfgang Palm a finales de la década de 1970, es simplemente una de las técnicas empleadas para realizar formas de onda que cambian dinámicamente, mediante el uso de una serie de formas de onda de un solo ciclo. en la síntesis de búsqueda de tablas. Con esta técnica de síntesis, la forma de onda se puede animar de manera similar a un libro animado .

Referencias

  1. ^ Cangrejo, Simon (26 de diciembre de 2013). "'MÚSICA N', Max Vernon Mathews, Estados Unidos, 1957". 120 Años de Música Electrónica . Consultado el 26 de mayo de 2022 .
  2. ^ Una muestra de técnicas para la interpretación musical por computadora por Hal Chamberlin, Byte, septiembre de 1977
  3. ^ Palma 2009.
  4. ^ ab Andresen 1979.
  5. ^ ab Smith III, Julius O. "Puntos de vista sobre la historia de la síntesis digital: taxonomía de las técnicas de síntesis digital". Stanford, California: Universidad de Stanford . Consultado el 24 de febrero de 2015 .
  6. ^ ab McNabb, Michael. "Canción de ensueño: la composición" (PDF) . Diario de música por computadora . 5 (4) . Consultado el 24 de febrero de 2015 .
  7. ^ Bristow-Johnson 1996.
  8. ^ "Tarjetas Sound Blaster ISA: información y solución de problemas". Soporte creativo mundial . Archivado desde el original el 2 de febrero de 2012.
  9. ^ "Síntesis de tabla de ondas". WikiAudio . 2018-04-05.
  10. ^ "La nueva ola: una mirada en profundidad a Wavetable de Live 10". Abletón . 29 de noviembre de 2017.
  11. ^ Nelson, Jon Christopher (2000). "2. Comprensión y uso de las rutinas GEN de Csound". El libro Csound . Cambridge, MA, EE.UU.: MIT Press . págs. 65–97. ISBN 0-262-52261-6." Csound utiliza tablas de búsqueda para aplicaciones musicales tan diversas como síntesis de tablas de ondas, modelado de ondas, mapeo de números de notas MIDI y almacenamiento de conjuntos ordenados de clases de tono. Estas tablas de funciones (tablas f) contienen de todo, desde formas de onda periódicas hasta polinomios arbitrarios y valores generados aleatoriamente. Los datos específicos se crean con las subrutinas del generador de tabla f de Csound, o rutinas GEN ... "
  12. ^ Carreteras 1996, pag. 87, Introducción a la síntesis de sonido digital, " Este capítulo describe los métodos fundamentales de la producción de sonido digital. Después de una breve descripción histórica, presentamos la teoría de la síntesis de búsqueda de tablas , el núcleo de la mayoría de los algoritmos de síntesis.... "
  13. ^ Carreteras 1996, pag. 125, Síntesis de muestreo, " Técnica de variación de cambio de tono... tal como se utiliza en la síntesis de búsqueda de tabla de ondas descrita en el capítulo 3 " .
  14. ^ Todos, HG ; Giugno, Pepino di (noviembre de 1977). "Un sintetizador digital de 64 canales de una sola tarjeta". Diario de música por computadora . 1 (4): 7–9. JSTOR  40731292. Las muestras en la tabla de formas de onda ...", "FIGURA 1... TABLA DE ONDAS DE 16 K × 14 BITS
  15. ^ abc Puckette, Miller (2002). «Max a los diecisiete» (reimpresión) . Diario de música por computadora . 26 (4): 31–43. doi :10.1162/014892602320991356.
    " Por ejemplo, el oscilador de tabla de ondas utilizado en la Fig. 1 hizo su primera aparición en Música II (dos, no once) de Mathews a finales de la década de 1950. Música II era sólo uno de una larga secuencia de programas de MÚSICA N, pero la idea de tabla de ondas La síntesis ha tenido una influencia omnipresente en toda la disciplina de la música por ordenador " .
  16. ^ Boulanger, Richard ; Lazzarini, Víctor , eds. (22 de octubre de 2010). "3.2.3 Osciladores de búsqueda de tablas". El libro de programación de audio . Prólogo de Max Mathews . Prensa del MIT. pag. 335–336. ISBN 978-0-262-28860-6. En esta sección... presentaremos el método de búsqueda de tablas para generar formas de onda. Este método también se llama síntesis de tabla de ondas ... / La síntesis de tabla de ondas es una técnica basada en la lectura de datos que han sido almacenados en bloques de ubicaciones de memoria de computadora contiguas , llamadas tablas . Esta técnica de síntesis de sonido fue uno de los primeros métodos de síntesis de software introducidos en los lenguajes MUSIC I-MUSIC V desarrollados por Max Mathews en Bell Labs a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. ... / Con la síntesis de búsqueda de tablas, es suficiente calcular solo un ciclo de una forma de onda y luego almacenar este pequeño conjunto de muestras en la tabla donde sirve como plantilla. ... "
    Nota : en la cita anterior, los autores parafrasearon el título de la sección "osciladores de búsqueda de tabla" de la siguiente manera: "método de búsqueda de tabla", "síntesis de tabla de ondas" y "síntesis de búsqueda de tabla".
  17. ^ Hosken, Dan (2012). "El oscilador". Tecnología musical y el estudio de proyectos: síntesis y muestreo . Rutledge. pag. 72–73. ISBN 978-1-136-64435-1. El oscilador genera un ciclo de alguna forma de onda el número apropiado de veces por segundo para la frecuencia fundamental deseada. Esto se conoce como síntesis de forma de onda fija, síntesis de búsqueda de tabla o síntesis de tabla de ondas.
  18. ^ Cullen & Howell 2006, " Steve Howell, colaborador de SOS, responde: La síntesis de tabla de ondas es bastante fácil de entender. En los primeros días de la síntesis, los osciladores (analógicos) proporcionaban una gama limitada de formas de onda, como sinusoidal, triangular, de diente de sierra y cuadrada. pulso, normalmente seleccionado mediante un interruptor giratorio. Esto le dio al usuario una gama sorprendentemente amplia de sonidos básicos para jugar, especialmente cuando diferentes formas de onda se combinaron de varias maneras
    (versión HTML disponible) .
  19. ^ ab Solicitud de EE. UU. 5212334, Julius O. Smith III , "Procesamiento de señales digitales utilizando redes de guías de ondas cerradas", publicada el 18 de mayo de 1993, asignada a Yamaha Corporation . (Consulte también el artículo de Wikipedia Síntesis de guías de ondas digitales : " El término " síntesis de guías de ondas digitales " fue acuñado por Julius O. Smith III , quien ayudó a desarrollarlo y finalmente presentó la patente. Representa una extensión del algoritmo Karplus-Strong . La Universidad de Stanford es propietaria los derechos de patente para la síntesis de guías de ondas digitales y firmó un acuerdo en 1989 para desarrollar la tecnología con Yamaha . ") 
  20. ^ Karplus, Kevin ; Fuerte, Alex (verano de 1983). "Síntesis digital de timbres de batería y cuerda pulsada" (PDF) . Diario de música por computadora . 7 (2): 45–55. doi :10.2307/3680062. JSTOR  3680062. Síntesis de tabla de ondas: una técnica de síntesis estándar es el algoritmo de síntesis de tabla de ondas . ... La técnica de síntesis de tabla de ondas es muy simple pero bastante aburrida musicalmente, ya que produce tonos puramente periódicos. ... Todos los algoritmos descritos en este artículo producen la variación del sonido modificando la propia tabla de ondas .
  21. ^ ab Horner, Andrew; Beauchamp, James; Haken, Lippold (1993). "Métodos para la síntesis de tablas de ondas múltiples de tonos de instrumentos musicales" (PDF) . J. Ing. de Audio. Soc . 41 (5) (publicado en mayo de 1993): 336–356. La síntesis de tablas de ondas múltiples , el tema de este artículo, se basa en una suma de formas de onda fijas o funciones de base periódica con pesos variables en el tiempo .
  22. ^ Cullen & Howell 2006, " Sin embargo, a finales de los años 70, Wolfgang Palm utilizó osciladores digitales de 'tabla de ondas' en sus innovadores sintetizadores PPG Wave. En lugar de tener solo tres o cuatro formas de onda, un oscilador de tabla de ondas puede tener muchas más, digamos, 64 — porque se crean digitalmente y se almacenan en una 'tabla de búsqueda'... Ahora, si las formas de onda se organizan de manera sensata, podemos comenzar a crear un movimiento armónico en el sonido... te aproximas a algo similar a un filtro tradicional barrer. ... "
  23. ^ Scheirer, Eric D. (Laboratorio de medios del MIT); Ray, Lee (Centro conjunto de tecnología creativa y E-Mu) (1998). "Síntesis algorítmica y de tabla de ondas en el estándar multimedia MPEG-4". 105ª Convención de la Sociedad de Ingeniería de Audio (AES) (San Francisco, California) . CiteSeerX 10.1.1.35.2773 . 2.2 Síntesis de tabla de ondas con SASBF: El formato de banco de tabla de ondas SASBF tuvo una historia de desarrollo algo compleja. La especificación original fue aportada por E-Mu Systems y se basó en su formato "SoundFont" [15]. Una vez completada la integración de este componente en el software de referencia MPEG-4, la Asociación de Fabricantes MIDI (MMA) se acercó a MPEG solicitando que MPEG-4 SASBF fuera compatible con su formato de "Sonidos Descargados" [13]. E-Mu estuvo de acuerdo en que esta compatibilidad era deseable, por lo que todas las partes negociaron y diseñaron en colaboración un nuevo formato. 
  24. ^ "1.4 Integración de AC '97 en el sistema" (PDF) . AC '97 Especificación de componentes Revisión 2.3 Rev 1.0 . Corporación Intel. Abril de 2002. pág. 11. Figura 2. Diagrama del sistema AC '97: Controlador digital AC '97 / Aceleración de hardware opcional / SRC*, mezcla*, posicional 3D*, sintetizador de tabla de ondas *
  25. ^ Cullen & Howell 2006, " Otros sintetizadores han empleado la síntesis de tabla de ondas de una forma u otra desde entonces, y hay varios sintetizadores de software disponibles en la actualidad que incorporan capacidades de síntesis de tabla de ondas " .
    Nota : Con respecto a la cita anterior, una síntesis de tabla de ondas específica desarrollada por Wolfgang Palm, conocida como "síntesis de tablas de ondas múltiples", se denomina ambiguamente "síntesis de tablas de ondas".

Bibliografía

enlaces externos