Syntéza audio signálů

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět B2M31SYN je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět uvádí do základů algoritmů syntézy zvuků (každodenních, hudebních a řečových), číslicových audio efektů a sonifikace. Syntetické audio signály se používají v moderních číslicových systémech, systémech virtuální reality, počítačových animacích, hrách a ve filmu. Teoretické koncepty z přednášek budou ve cvičeních doplněny praktickým programováním úloh v Matlabu.

Požadavky:

Podmínkou udělení zápočtu je vypracování vybrané úlohy v MATLABu.

Osnova přednášek:

1. Úvod do číslicové syntézy multimediálních signálů; generování hudební stupnice

2. Tabulkové syntézy; časové a frekvenční transformace, časové obálky

3. Konkatenační a granulační syntézy; parametry, synchronní a asynchronní syntézy

4. Součtové syntézy a spektrální modelování; periodické neharmonické signály

5. Fázový vokodér; modifikace signálu ve frekvenční oblasti

6. Rozdílové syntézy; budící zdroje, jednoduché filtry, ekvalizéry, barevné šumy

7. Formantové syntézy; Klattův syntetizér, kaskádní a paralelní řazení, FOF

8. Lineární predikce; „cross“ syntéza řeči a hudby, modelování neřečových zvuků

9. Modulační syntézy; AM, tremolo, FM, vibráto, alarmy, každodenní zvuky a nástroje

10. Nelineární a tvarovací syntézy; Čebyševovy polynomy, komprese, expanze, zkreslení

11. Efekty založené na časovém zpoždění; echo, dozvuk, hřebenové a fázovací filtry

12. Prostorové efekty; pohyb signálu v prostoru, panning, hall, Schroederův dozvuk

13. Úvod do fyzikálního modelování; číslicové vlnovody, Karplusův Strongův algoritmus

14. Sonifikace biologických (EKG, EMG, EEG, FKG, EOG) a geologických dat, aplikace

Osnova cvičení:

1. Hudební stupnice, Morseova abeceda, simulace aliasingu, kvantování a komprese

2. Frekvenční a časové změny, tabulková syntéza banja a klarinetu

3. Konkatenační syntéza řeči, generování „sci-fi“ zvuků

4. Ptáci, syntézy trumpet, zvonů, gongů a činelů, banja, klarinetu, telefonu

5. Změna délky audio signálů, frekvenční posunutí, potlačení šumu

6. Syntézy perkusních nástrojů, letadla, větru, vln, houslí, kroků, souhlásky „s“

7. Formantová syntéza samohlásek, hudebních nástrojů a zvířecích hlasů

8. Resyntézy řeči, kytary, klavíru, kladiva, „cross“ syntéza hudby a řeči 9. Vibráto, tremolo, mince, kapky, alarmy, klepání, dřevo, klarinet, žestě, zvony

10. Aplikace efektů na drnknutí struny, buben, řeč

11. Simulace dozvuků (sklep, sprcha, chrám)

12. Implementace uvedených efektů na řeči a hudbě

13. Syntéza kytary, harfy, piana a bicích

14. Sonifikace EEG, EKG, FKG, EMG

Cíle studia:

Cílem studia je získání teoretických znalostí a praktických zkušeností s číslicovou audio syntézou.

Studijní materiály:

1. Čmejla, R..: Syntéza audio signálů - přednášky a návody ke cvičením (pdf), 2015, http://sami.fel.cvut.cz/sms/

2. Čmejla, R., Sovka, P.: Úvod do číslicového zpracování signálů - cvičení, ČVUT 2005

3. Miranda, E.R.: Computer Sound Design, ISBN 0-240-51693-1, Focal Press, Oxford, 2002

4. Zölzer, U.: DAFX - Digital Audio Effects, ISBN: 0-471-49078-4, John Wiley & Sons, 2002

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2M31SYN

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika a komunikace - Audiovizuální technika a zpracování signálů (povinný předmět programu)