Bueno, como esto se está alargando demasiado, subo el tema de los formantes. El de síntesis sobre sonidos de ballena ya lo subiré algo más adelante, me interesa buscar información detallada pero no encuentro mucha la verdad. De momento como digo dejo esto sobre los formantes, que es bastante interesante
Los formantes.
- Extraido de la Wikipedia:
"La vibración de las cuerdas vocales produce ondas sonoras con un espectro de frecuencia bastante distribuido; estas son filtradas por el tracto vocal y algunas frecuencias son reforzadas y otras atenuadas. Las frecuencias fuertemente reforzadas son precisamente los formantes principales de la emisión sonora."
- El tracto vocal está formado por lengua, paladar, labios... Luego tenemos una "estructura" conocida, generación de forma de onda (cuerdas vocales) y filtrado (el resto del tracto vocal).
- Realmente deberiamos hablar del realze de frecuencias como resonancias más que como filtrado.
- La forma de onda generada a priori es rica en armónicos, asemejándose a un pulso y diente. Este gráfico muestra el contenido armónico de la onda generada y el resultado despues de la "aplicación" de la resonancia:
- Básicamente el tema de las formantes que nos interesa y el que suele estar implementado en algunos sintetizadores está basado en las vocales.
- En un análisis de espectro veremos como existen unos determinados picos claramente definidos cuando pronunciamos vocales que indican que frecuencias son reforzadas. Frecuencias a las que se denomina F1, F2, F3.... y así progresivamente de menor a mayor frecuencia. También veremos claramente como existe una diferencia de amplitudes entre picos, siendo F1 el de mayor amplitud.
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- Las claves para las vocales son F1 y F2, estas dos son las que determinan claramente la "sonoridad" principal de una vocal. El resto ayuda a definir mejor dicha vocal.
- Existen unas determinadas tablas que indican las frecuencias correspondientes a cada formante por vocal. Estas frecuencias pueden variar debido al tipo de voz, esto es: hombre adulto, niño, mujer, por edad, fumador/no fumador, en cantantes por registro vocal (bajo, baritono, tenor, alto, soprano...), lengua etc... Así que cada formante se puede mover en un determinado rango de frecuencias pero siempre mostrando esa tendencia lógica de frecuencias más bajas para hombre y más altas para niños.
- Esta es una de esas tablas:
¿Como "sintetizamos" vocales?.
- Básicamente se trata de partir de una onda rica en armónicos tipo Saw que suele proporcionar un sonido más natural o pulso, más "fria" y el uso posterior de una o varias etapas de filtrado.
- Uso de diferentes tipos y conexiones entre filtros resonantes. Como mínimo un filtro o combinación de filtros para cada formante esencial, F1 y F2. Y a ser posible con nivel de salida de filtro ajustable.
- El filtro BPF resulta un buen candidato por comodidad. Usable con diferentes pendientes, ya sean de 6, 12 o más.
- Otro buen candidato es el filtro de tipo PKG (de pico). Realmente lo que hace es realzar una determinada frecuencia dejando pasar el resto. Con el control de punto de corte determinamos esa frecuencia y con la resonancia la realzamos. No es un filtro habitual pero si conocido por usuarios de sintes tipo Roland JV1080 y familia.
- Un filtro PKG es "simulable" con cierto éxito si combinamos un bPF con señal directa, danto a esta un menor nivel de salida.
- Combinando un HPF y un LPF en serie obtenemos un BPF, siempre y cuando ambos tengan el mismo ajuste en el corte para que el realze se concentre en una determinada frecuencia.
- Un filtro BPF predeterminado es más cómodo pues solo tiene un ajuste de corte pero la conexión en serie de un HPF/LPF nos dá un poco más de juego, nos permite experimentar con diferentes niveles de resonancia en ambos, incluso también experimentar con ligeras variaciones en las frecuencias de corte de ambos filtros.
- El tema de los filtros se podria extender mucho, así que mejor lo dejamos a la experimentación. HPF, LPFs en paralelo, serie, combinaciones en paralelo serie con BPFs y otros tipos, usando EQs paramétricas... La clave está principalmente en las resonancias, los realzes.
- Cambiando de tercio. Según el sinte podemos estructurar el sonido de una u otra forma. Por ejemplo, en Kronos HD1 (Rompler de 2 osciladores). Un primer oscilador con Saw pasando por 2 BPF6 en paralelo para F1 y F2 y un segundo oscilador idéntico pero con sus filtros ajustados para F3 y F4.
- Ejemplo con Kronos motor AL1 (VA genérico), oscilador con Saw pasado por 2 BPF12 ajustados para F1 y F2. En el mismo programa se podria añadir un segundo AL1 para generar F3 y F4.
- Ejemplo con Novation Ultranova. Un oscilador con Saw pasando por 2 BPF24 en paralelo. Estos filtros no tienen control de nivel de salida pero si un control de Balance en la entrada. Luego podemos ajustar este Balance para que el primer filtro tenga más señal si es necesario.
- En sintes tipo Supernova la cosa se complica pues solo hay un filtro. Se puede recurrir entonces a usar el modo Performance para ir apilando sonidos que representen cada formante por separado.
¿Como ajustamos los puntos de corte en nuestros sintes?.
- Por desgracia, algunos fabricantes tienen ajustado el punto de corte en escalas de tipo 0/127 (Novation, Roland...) o 0/99 (Korg) en un buen número de sus sintes.
- Por si fuera poco, tampoco en los manuales se suele especificar mucho más. Así que no nos queda otra que "estudiarlos" para determinar que frecuencia equivale a cada paso del ajuste de punto de corte.
- En algunos sintes podemos deducirlo si disponen de Tracking tradicional. Por ejemplo en los Novation Supernova y Ultranova. Usan filtros de 1/12 de octava luego cada paso del ajuste de corte equivale a un semitono. No obstante cuando te encuentras con filtros como los del Kronos de tipo 1/10 de octava aunque haga Tracking tradicional la cosa se complica un poco.
- Hace algún tiempo, el compañero Nox hablaba de como averiguar que frecuencia corresponde a cada paso del ajuste de punto de corte. Fácil y lógico, se trata de elevar la resonancia hasta que tengamos nuestra bonita senoidal ahí silbando sobre la frecuencia de corte. Con Software o Hardware de análisis que pueda indicarnos frecuencia podemos determinar que frecuencia corresponde a cada paso del ajuste de punto de corte. Lápiz y papel y un poco de paciencia.
- En el caso del Kronos, se trata de filtros de 1/10 de octava, como decia, cada 10 pasos se aumenta una octava (se dobla la frecuencia anterior, recordemos que esto es exponencial). Están ajustados de la siguiente forma: Un valor de 00 esta ajustado en unos 32 Hz (Do1), 10 alrededor de los 64 (Do2), 20 alrededor de los 131 (Do3) y así sucesivamente hasta 99.
- En los de Novation se incorporan filtros 1/12, esto resulta mucho más cómodo, un paso, un semitono. En el Supernova los 32Hz (Do1) corresponden al valor 18, el valor 30 seria la siguiente octava (65 Hz, Do2) y así sucesivamente. En el Ultranova el valor de 32 Hz se encuentra en el paso 12, 65 Hz en 24 y así sucesivamente. Estan desplazados 6 semitonos, uno con respecto al otro sinte.
- Una vez que tenemos estos valores es realmente fácil ajustar los filtros. Relacionamos la frecuencia correspondiente, o aproximada, a cada formante con el valor necesario en el filtro.
- Al final adjunto un par de tablas. La primera es una relación entre los valores de los filtros del Kronos (0/99) y la frecuencia aproximada a la que equivale cada valor. Simplemente como ilustración, esta hecha a mano a la vieja usanza. Los valores están redondeados y los que no aparecen son debido a que el análisis no me arrojaba ningún valor estable, entiendo que por la precisión del Software que he usado y en cualquier caso son valores que rondan los 13Khz, para el tema que nos ocupa no es relevante. Entre paréntesis se indica la octava. De momento no tengo en "limpio" la de los Supernova/Ultranova.
- La segunda tabla viene a ser un "compendio" de lo que he ido investigando por ahí. Esta tabla muestra 4 formantes, con sus frecuencias, niveles aproximados y valores equivalentes a las frecuencias de los filtros en el Kronos, Supernova y Ultranova (por ese orden). Por ejemplo, si quiero generar en el Ultranova el fomante 3 para la vocal "U" ajustaré su corte a 85 que es el valor aproximado a los 2240 Hz que corresponden a dicho formante.
- Los niveles vienen expresados en decibelios. Recordemos que esta medida no es absoluta si no relativa. Se toma como valor de referencia F1, valor máximo a 0 decibelios. Los demas formantes se encuentran por debajo de esta.
- A efectos prácticos, al menos en mi caso que dispongo de filtros con salidas no escaladas en decibelios, simplemente me sirve como referencia sobre la diferencia entre niveles aunque esto de los niveles tampoco parece ser de vital importancia.
Dándole movimiento al asunto.
- Lo interesante de este tipo de "síntesis" es que podamos modular los filtros para ir cambiando de "vocalizacón", pasar de A a I, por ejemplo.
- Algunos sintes que incorporan este tipo de filtros, incoporan un Pad que permite movernos por las dferentes vocales.
- Cuando no disponemos de este tipo de filtros la cosa se complica pero tampoco es difícil obtener movimiento, ya sea manual o mediante elementos "automáticos" como LFOs, envolventes...
- En los sintes que uso se trata de simples matemáticas, con respecto a los niveles de modulación. Por ejemplo, en Kronos y usando el Joystick (rueda de modulación). No creo que haya que complicarse mucho la vida en otros sintes.
- En dicho sinte imaginemos el siguiente sonido. Una sierra y 2 BPFs. Uno ajustado en un valor de 45 y el otro a 51. Esto genera los formantes F1 y F2 aproximados para la vocal "A". Para modular hacia la letra "I" necesito que los filtros alcanzen los valores 30 y 61 respectivamente. Esto coloca las frecuencias en los formantes 1 y 2 aproximados para dicha vocal.
- La cosa es simple, asigno el Joystick dándole un nivel de modulación de -15 para el primer BPF y de +10 para el segundo. Cuando se mueva el Joystick al máximo el primer filtro se coloca en un valor de 30 y el segundo en uno de 61 (Vocal "I"). Como decia, simples matemáticas.
Detallando el ejemplo.
- El ejemplo que adjunto es algo ambicioso. Queria obtener todas las vocales con 4 formantes. Para ello uso el motor HD1 del Kronos (Rompler). Como necesitaba un modulador de 2 dimensiones he usado el Vector, es el pequeño Joystick que se usa para síntesis vectorial.
- El Vector puede funcionar como modulador. Para este ejemplo está ajustado como 4 controladores en 1, 2 para el eje vertical y otros 2 para el horizontal. En el centro hay un nivel de modulación 0. En esa posición los filtros estan ajustados para generar la vocal "E". Cuando se mueve hacia abajo se genera la "A", la "I" hacia arriba , la "O" hacia la izquierda y la "U" hacia la derecha.
- No voy a entrar en más detalles pues es complicado cuando los filtros solo tienen 2 Slots para modulación y el ejemplo necesita 4, he tenido que recurrir a algunos truquillos de programación.
- Adjunto también una captura del análisis de espectro de las vocales "A" e "I" generada en dicho sonido.
Saludos.