Синтез звука на основе таблицы волн

При использовании синтеза звука на основе таблицы волн (WT-синтез) можно получить более реалистичное и качественное звучание, чем при использовании FM-синтеза. В WT-синтезаторе используются предварительно оцифрованные образцы звучания реальных музыкальных инструментов и другиx звуков. Каждый образец звучания, называемый патчем (Patch), включает в себя один или несколько сэмплов (Samples), 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 диа-пазоне частот (рис. 2.6). Например, если сэмпл, оцифрованный с частотой 44, 1 кГц, воспроизвести с удвоенной частотой 88, 2 кГц (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.

Рисунок 2.6 – WT-синтез звука

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 затухания сигнала, что приведет к искажению тембра синте­зируемого инструмента.

Поэтому в WT-синтезаторах применяется 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-синтезаторов достаточной 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-синтезатор определяет, 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.

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-синтезаторы обычных 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-синтезатора в соответствии со спецификацией General MIDI включает 128 инструментов.