Digital Audio Processing - Riassunto

Intervalli nella teoria musicale

Nella teoria musicale, un intervallo è la differenza tra due toni. Un intervallo può essere descritto come orizzontale, lineare o melodico se si riferisce a toni che suonano in successione. Nella musica occidentale, gli intervalli sono più comunemente differenziati tra le note di una scala diatonica. Il più piccolo di questi intervalli è un semitono. Gli intervalli più piccoli di un semitono sono chiamati microtoni. Possono essere formati usando le note di vari tipi di scale non diatoniche. Gli intervalli possono essere arbitrariamente piccoli e persino impercettibili per l'orecchio umano. Qualsiasi sistema di sintonizzazione musicale in cui le frequenze delle note sono correlate da rapporti di piccoli numeri interi è chiamato un intervallo puro o giusto.

Describe the basic idea related to the concept of musical notes.

La musica può essere descritta come una combinazione di toni di diversi tipi prodotti dall'uso di strumenti e dalla

voce umana.
Quando ascoltiamo una nota suonata, la percepiamo come un suono musicale chiaro, questo perché produce un'onda di pressione acustica che si ripete regolarmente. Le componenti di frequenza prodotte sono chiamate armoniche, che sono multipli della frequenza fondamentale. I quattro parametri che possono avere una nota musicale a tonalità definita sono:
Pitch: frequenza del suono;
Durata: quanto dura?;
Loudness: analogo percettivo di ampiezza;
Timbre: qualità del suono della tonalità.
Describe the concept of timbre.
Il timbro è anche conosciuto come la qualità del suono o il colore dei toni. Quando una nota viene suonata da strumenti diversi ma con lo stesso volume e durata, la differenza nella qualità del suono si chiama timbro.
I due parametri fisici correlati al timbro sono:
Spectrum Envelope
Amplitude Envelope: Il bordo di attacco, che è chiamato "l'attacco", ha un effetto maggiore sul timbro.rispetto al bordofinale. Con entrambi i parametri, quello che distingue uno strumento da un altro è più legato alle differenze di inviluppo di ampiezza.

Describe the Equal Tempered tuning system, indicating the motivation, the advantages and disadvantages of its use.

È la scala musicale comune utilizzata oggigiorno, per accordare i pianoforti e altri strumenti con scala relativamente fissa. L'idea di base è dividere l'ottava in dodici semitoni uguali dati da:

r = radice dodicesima di 2 = 1.05946309436

Normalmente, dichiariamo un intervallo musicale in centesimi; dove 100C è definito come un semitono equal tempered.

Il vantaggio principale è che la musica con questa scala è la stessa in qualsiasi "chiave" musicale, quindi non è necessario cambiare gli intervalli musicali. Poiché vi sono lievi differenze con i valori degli intervalli puri (corrispondono esattamente ai rapporti delle serie armoniche), ciò

causerà un battito e più veloce sarà la pulsazione, meno puro sarà l'intervallo. D4: Describe some methods (including the block diagrams) for analog audio effects generation. Gli effetti tipici usati sono: - Eco: simula l'effetto del riverbero in cui il ritardo deve essere nell'ordine di 35 ms o superiore. Può essere implementato utilizzando il nastro ritardi e/o riverberi a molla. - Flanger: miscelazione di due segnali identici insieme, uno ritardato di un periodo di modifica graduale e piccolo, inferiore a 20 ms. - Chorus: quando due suoni leggermente diversi con un timbro simile e un pitch molto simile convergono e sono percepiti come unici. Il ritardo è compreso tra 15 e 25 ms. Describe some methods (including the block diagrams) for digital audio effects generation. DA CONTROLLARE Gli effetti audio digitali di solito si riferiscono a tutti quegli algoritmi utilizzati per migliorare o migliorare i suoni in qualsiasi fase di una catena.

Il campo dell'elaborazione audio digitale non lineare si occupa della generazione di effetti audio che creano armoniche intenzionali o non intenzionali, nonché componenti di frequenza in-armoniche. Alcuni dei metodi utilizzati per generare questi effetti sono:

1. Elaborazione dinamica: questo metodo prevede l'utilizzo di algoritmi che modificano la dinamica del segnale audio. Questi algoritmi possono includere compressori, limitatori, espanditori e gate.
2. Saturazione nastro: questo effetto simula il suono caldo e distorto prodotto dalla registrazione su nastro magnetico. Viene utilizzato per aggiungere carattere e calore al segnale audio.

Di seguito sono riportati i diagrammi a blocchi di questi due metodi:

Elaborazione dinamica:

Saturazione nastro:

eccitatore opotenziatori.

1. Elaborazione dinamica: viene eseguita amplificando dispositivi in cui il guadagno viene automaticamente controllato dal livello del segnale di ingresso;
2. Saturazione del nastro: viene utilizzata una curva di ponderazione derivata dal livello di input generando un fattore di guadagno che viene utilizzato per comprimere il segnale di ingresso. Per gli ingressi di basso livello la caratteristica di trasferimento è lineare senza alcuna distorsione;
3. Exciter: questo enfatizza o de-enfatizza determinate frequenze per cambiare il timbro del segnale;
4. Enhancer: combina l'equalizzazione con l'elaborazione del segnale non lineare.

Describe some methods for digital audio equalization.

Mediante equalizzazione audio digitale, ci riferiamo al processo di regolazione del bilanciamento tra componenti di frequenza all'interno di un sistema elettronico.

1. Equalizzatore parametrico: è implementato con una o più sezioni di funzioni di filtro del secondo ordine.

BP e BR sono parametri dell'equalizzatore. Ci sono 3 regolazioni:

1. Selezione della frequenza
2. Regolazione della Q che determina la nitidezza della larghezza di banda
3. Controllo per determinare quanto queste frequenze siano aumentate o ridotte

2. Shelving: composto da semplici funzioni di filtro del primo ordine che alterano i guadagni relativi tra frequenze molto più alte o molto più basse della frequenza di taglio.

Describe some methods to create digital audio reverberations.

Sono due metodi per creare riverberi audio digitali:

1. Convolutional: questo è ottenuto ottenendo la risposta all'impulso di una camera target e quindi convoluto con il segnale di ingresso. Questo diventa poco pratico se la lunghezza della risposta target supera piccole frazioni di secondo.
2. Algoritmico: un singolo "filtro a pettine" non può raggiungere una buona densità di eco e quindi, per risolvere questo, è possibile utilizzare un parallelo

Il combinatorio di essi come alcuni metodi già fanno come reverberi di Schroeder, riverberi di reti di delay difeedback o riverberi di guide d'onda. Esempio: il riverbero Schroeder è un filtro a passata basato sulla linea del ritardo ricorsivo: Garantisce una risposta all'impulso di densità e una frequenza piatta risposta.

Describe the basic principles for the analog synthesis of the audio signal.

Un sintetizzatore analogico è uno strumento musicale che utilizza circuiti elettrici analogici per generare suoni. Il segnale elettrico passa attraverso vari modificatori controllabili, che consentono all'utente di modellare il suono risultante in base alle proprie esigenze. La tensione viene utilizzata per controllare praticamente tutte le funzioni dello strumento, tra cui pitch, timbre, ampiezza, vibrato ... I moduli controllati comuni sono VCO, VCF, VCA. La maggior parte dei sintetizzatori a controllo di tensione sono modellati attorno a tecniche di sintesi sottrattiva.

in cui il percorso del suono inizia con una forma d'onda ricca di partial: queste frequenze vengono quindi parzialmente rimosse / modellate dal filtro. Viceversa, la sintesi additiva produce il suono sommando numerose onde sinusoidali insieme, senza filtraggio. La configurazione minima utile di un sintetizzatore analogico può essere data dal seguente schema a blocchi:
1. L'oscillatore può avere diverse forme d'onda come sinusoide, onda quadra, triangolo ed è la fonte iniziale del suono.
2. Il blocco inviluppo fornisce un inviluppo realistico (ADSR) al segnale e limita anche il tempo in quanto le note dipendono da uno strumento.
3. Il filtro è normalmente un filtro passa-basso ed è il responsabile del timbro del suono.
Un sintetizzatore digitale utilizza le tecniche DSP per produrre suoni musicali. Può emulare un sintetizzatore analogico o includere capacità di campionamento, oltre alla sintesi digitale. La sintesi digitale consente metodi che nonsono fattibili in analogico, come la sintesi additiva e la sintesi granulare, poiché si basa sul campionamento, creando "grani" che possono essere stratificati. D5: Define and describe the basic concept of STFT and its possible uses in digital speech and audio processing. Si tratta di una trasformazione di Fourier, entrambe situate nello spazio e nel dominio del tempo, utilizzate per determinare la frequenza e il contenuto di fase delle sezioni locali di un segnale che cambia nel tempo. Per fare ciò, dividiamo un segnale di tempo più lungo in segmenti più corti di uguale lunghezza e quindi calcoliamo la Trasformata di Fourier in ciascun segmento separatamente. Questa selezione dipende dalla forma e dalla durata della "funzione finestra" che abbiamo scelto. Per il segnale discreto, suddividiamo il segnale x [n] in pezzi più corti di lunghezza Nf t per poi applicare la DFT su ciascuno. The formula of the STFT: Discuss the impact of the shape and

duration of the used window. Shape: the window itself provides the localization in time for the signal but we have to choose a specific shape to not distort the signal itself. Since there is a convolution between the window and the spectrum, it will produce side lobes and a main lobe.

Duration: the length of w[n] will determine if there is good frequency resolution or good time resolution. If we have more details in time, it means we will have less details in frequency. We have to consider the uncertainty principle:

Where K is the area of the disk and is constant. It means that there is