Klangsynthese und Physical Modeling - Brothers in Music

DIPLOMARBEIT HENRI HAGENOW
5.2 Implementierung verschiedener Modelle zur digitalen Synthese eines Flötentones
In diesem Abschnitt soll versucht werden, die komplexen Klangabstrahlungen des durch
äußere Anregung in Resonanz geratenden, mehrdimensionalen physikalischen Systems
einer Holzflöte zu synthetisieren. Hierzu werden verschiedene Synthesemethoden auf ihre
Effektivität hin untersucht. Zur Anwendung kommen die Methoden der additiven Synthese,
die FM-Synthese und die Wellenleitersynthese, die sich jeweils in Kapitel 2 beschrieben
finden.
5.2.1 Simulation eines Flötenklanges mit den Methoden der additiven Synthese
Die Theorie der additiven Synthese wird in Abschnitt 2.3.1 näher beschrieben. Im folgenden
kommt sie für die Simulation eines Flötentones zur Anwendung. Der zu resynthetisierende
Flötenton liegt als Klangdatei sus_c3_f.wav in der Auflösung (44,1 kHz; 16 Bit) vor; es
handelt sich hierbei um den anhaltend forte gespielten Ton c3 mit einer Dauer von ca. 3,2
Sekunden.
5.2.1.1 Die Analyse des realen Flötentones
Bevor der Ton mit den Mitteln der additiven Synthese rekonstruiert werden kann, muß seine
spektrale Zusammensetzung und dessen zeitlicher Verlauf ausreichend genau analysiert
werden.
Zur Analyse wurde das Programm ‚Cool Edit Pro‘ der Firma ‚Syntrillium‘ verwendet, das
eine Vielzahl von Analyse- und Signalverarbeitungsprozessen für Audiodateien bereitstellt.
Neben der Analyse und Bearbeitung von Klangdateien stellt das Programm auch einen
Mehrspurmodus zur Verfügung, der es ermöglicht, mehrere Klangdateien in parallelen
Spuren anzuordnen und gleichzeitig abzuspielen.
Die Analyse zur Bestimmung des zeitlich gemittelten Spektrums erfolgt durch eine FFT 32 .
Mit den FFT-Einstellungen [Hamming Window, 1024 pts] wurde für die Klangdatei
sus_c3_f.wav im quasistationären Klangbereich eine mittlere Frequenz von 262,23 Hz
bestimmt. Dies entspricht im Vergleich zur theoretischen Frequenz der Note c3 von
261,6256 Hz einem Unterschied von +3 Cents 33 . Weiterhin werden Spektogramme erstellt,
die den zeitlichen Verlauf des Klangspektrums darstellen und die aus sich überlappenden
32 FFT = Fast Fourier Transformation
33 Ein ‚Cent‘ enstpricht einem hundertstel Halbtonschritt.
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