Basado en lo que leí, hice un algoritmo para la síntesis de sonido FM. No estoy seguro si lo hice bien. Al crear un instrumento de sintetizador de software, se utiliza una función para generar un oscilador y se puede usar un modulador para modular la frecuencia de este oscilador. No sé si se supone que la síntesis de FM solo funciona para modular las ondas sinusoidales.
El algoritmo toma la función de onda del instrumento y el índice y relación del modulador para el modulador de frecuencia. Para cada nota, toma la frecuencia y almacena el valor de fase para la portadora y los osciladores del modulador. El modulador siempre usa una onda sinusoidal.
Este es el algoritmo en pseudocódigo:
function ProduceSample(instrument, notes_playing)
for each note in notes_playing
if note.isPlaying()
# Calculate signal
if instrument.FMIndex != 0 # Apply FM
FMFrequency = note.frequency*instrument.FMRatio; # FM frequency is factor of note frequency.
note.FMPhase = note.FMPhase + FMFrequency / kGraphSampleRate # Phase of modulator.
frequencyDeviation = sin(note.FMPhase * PI)*instrument.FMIndex*FMFrequency # Frequency deviation. Max deviation is a factor of the FM frequency. Modulation is done by a sine wave.
note.phase = note.phase + (note.frequency + frequencyDeviation) / kGraphSampleRate # Adjust phase with deviation
# Reset the phase value to prevent the float from overflowing
if note.FMPhase >= 1
note.FMPhase = note.FMPhase - 1
end if
else # No FM applied
note.phase = note.phase + note.frequency / kGraphSampleRate # Adjust phase without deviation
end if
# Calculate the next sample
signal = signal + instrument.waveFunction(note.phase,instrument.waveParameter)*note.amplitude
# Reset the phase value to prevent the float from overflowing
if note.phase >= 1
note.phase = note.phase - 1
end if
end if
end loop
return signal
end function
Entonces, si la frecuencia de la nota es de 100Hz, FMRatio se establece en 0.5 y FMIndex es 0.1, debería producir frecuencias que van entre 95Hz y 105Hz en un ciclo de 50Hz. ¿Es esta la forma correcta de hacerlo? Mis pruebas muestran que no siempre suena bien, especialmente al modular la sierra y las ondas cuadradas. ¿Está bien modular la sierra y las ondas cuadradas de esta manera o es solo para ondas sinusoidales?
Esta es la implementación en C y CoreAudio:
static OSStatus renderInput(void *inRefCon, AudioUnitRenderActionFlags *ioActionFlags, const AudioTimeStamp *inTimeStamp, UInt32 inBusNumber, UInt32 inNumberFrames, AudioBufferList *ioData){
AudioSynthesiser * audioController = (AudioSynthesiser *)inRefCon;
// Get a pointer to the dataBuffer of the AudioBufferList
AudioSampleType * outA = (AudioSampleType *) ioData->mBuffers[0].mData;
if(!audioController->playing){
for (UInt32 i = 0; i < inNumberFrames; ++i){
outA[i] = (SInt16)0;
}
return noErr;
}
Track * track = &audioController->tracks[inBusNumber];
SynthInstrument * instrument = (SynthInstrument *)track;
float frequency_deviation;
float FMFrequency;
// Loop through the callback buffer, generating samples
for (UInt32 i = 0; i < inNumberFrames; ++i){
float signal = 0;
for (int x = 0; x < 10; x++) {
Note * note = track->notes_playing[x];
if(note){
//Envelope code removed
//Calculate signal
if (instrument->FMIndex) { //Apply FM
FMFrequency = note->frequency*instrument->FMRatio; //FM frequency is factor of note frequency.
note->FMPhase += FMFrequency / kGraphSampleRate; //Phase of modulator.
frequency_deviation = sinf(note->FMPhase * M_PI)*instrument->FMIndex*FMFrequency; //Frequency deviation. Max deviation is a factor of the FM frequency. Modulation is done by a sine wave.
note->phase += (note->frequency + frequency_deviation) / kGraphSampleRate; //Adjust phase with deviation
// Reset the phase value to prevent the float from overflowing
if (note->FMPhase >= 1){
note->FMPhase--;
}
}else{
note->phase += note->frequency/ kGraphSampleRate; //Adjust phase without deviation
}
// Calculate the next sample
signal += instrument->wave_function(note->phase,instrument->wave_parameter)*track->note_amplitude[x];
// Reset the phase value to prevent the float from overflowing
if (note->phase >= 1){
note->phase--;
}
} //Else nothing added
}
if(signal > 1.0){
signal = 1;
}else if(signal < -1.0){
signal = -1.0;
}
audioController->wave[audioController->wave_last] = signal;
if (audioController->wave_last == 499) {
audioController->wave_last = 0;
}else{
audioController->wave_last++;
}
outA[i] = (SInt16)(signal * 32767.0f);
}
return noErr;
}
Las respuestas son muy apreciadas.
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Respuestas:
Lo que estás haciendo aquí es la modulación de fase. Así es como funcionan los sintetizadores 'FM' como el Yamaha DX-7. A menudo, los osciladores de sintetizador se sintonizan en una escala musical, no en una escala lineal lineal de Hz. Por lo tanto, modular el tono directamente da como resultado un cambio de tono no deseado, por eso la modulación de fase es más adecuada. Puede modular cualquier forma de onda, sin embargo, las formas más complejas se alias más fácilmente. Sin embargo, incluso un pecado modulado puede ser un alias, por lo que no está prohibido.
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