Ćwiczenie: A10 - WPŁYW TRANSJENTÓW NA BARWĘ DŹWIĘKU

Ćwiczenie: A10 - WPŁYW TRANSJENTÓW NA BARWĘ DŹWIĘKU

POLITECHNIKA GDAÑSKA
WYDZIA£ ELEKTRONIKI, TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI
KATEDRA IN¯YNIERII D WIÊKU
LABORATORIUM: AKUSTYKI MUZYCZNEJ
Ćwiczenie: A10 - WPŁYW TRANSJENTÓW NA
BARWĘ DŹWIĘKU
Opracowanie:
mgr inż. S. Zieliński
Gdañsk 1997
1. WPROWADZENIE
Transjenty, czyli stany przejściowe odgrywają kluczową rolę w procesie rozpoznawania
barwy instrumentów muzycznych. Najczęściej rozróżniamy w dźwięku transjent początkowy – tzw.
atak oraz transjent końcowy, czyli wybrzmiewanie, choć w czasie trwania dźwięku również
występują pewnego rodzaju stany transjentowe związane np. z „drżeniem” dźwięku, z wibrato itp.
Większość instrumentów pozwala muzykom na swobodną artykulację dźwięków, czyli
różnicowanie głośności oraz brzmienia transjentów pod wpływem różnicowania techniki gry (np.
różnicowanie siły i miejsca szarpnięcia struny w gitarze, prędkości i kierunku wdmuchiwanego
powietrza we flecie, prędkości naciskania klawisza w fortepianie itp.). Dla przykładu, szybkie
naciśnięcie klawisza fortepianu spowoduje nie tylko wygenerowanie głośniejszego transjentu, ale
również „jaśniejszego” w stosunku do dźwięku zagranego przez wolne naciśnięcie klawisza (piano).
Na rys. 1 widać, że w widmie transjentu dźwięku zagranego forte wyższe harmoniczne mają
większy udział niż ma to miejsce w przypadku dźwięku zagranego piano.
forte
piano
Rys. 1. Spektrogramy dźwięku fortepianu uzyskane poprzez analizę fazy narastania (ataku).
Powyższe spostrzeżenie, polegające na tym, że dźwięki zagrane forte z reguły posiadają „jaśniejszą”
barwę znalazło szerokie zastosowanie w elektronicznych syntetyzerach dźwięku [1]. W przypadku
niektórych instrumentów (np. piszczałek organowych) istnieje możliwość takiej artykulacji, aby w
czasie trwania transjentów były dominujące wyższe alikwoty (oktawa lub kwinta) [2].
2. ZADANIA
2.1. Przesłuchać przykłady dźwiękowe znajdujące się w katalogu pub/Sounds/Pytania. W
przypadku pierwszych czterech przykładów dźwięki uzyskano poprzez usunięcie transjentów
początkowych (w drugim i czwartym przykładzie również końcowych) z dźwięków
naturalnych. W piątym przykładzie dźwięki odtwarzane są od końca do początku. Określić
(zanotować), z jakich instrumentów pochodzą te dźwięki. Podać, jaki wpływ na rozróżnialność
instrumentów miało usunięcie transjentów. Dlaczego odwrócenie kierunku odtwarzania
dźwięku prawie całkowicie zmieniło barwę dźwięku?
2.2. Wykonać analizy czasowe wybranych dźwięków fletu. Na tej podstawie określić różnice w
obwiedni amplitudowej pomiędzy dźwiękami zagranymi forte oraz piano, szczególnie w
stanach transjentowych. Dla tych samych transjentów przeprowadzić analizy sonograficzne
celem wykrycia różnić widmowych pomiędzy nimi. Opisać różnice w uzyskanych analizach.
Zanotować różnice zaobserwowane podczas odsłuchów (polecenie to dotyczy również punktów
następnych).
Wskazówka: Ze względu na to, że słuch ludzki jest najbardziej czułym analizatorem dźwięku,
przed wykonaniem jakichkolwiek analiz komputerowych należy wpierw wybrane dźwięki (lub
transjenty) dokładnie przesłuchać, celem wykrycia „na ucho” cech artykulacyjnych. Procedura
ta pozwala na to, że w późniejszym procesie analiz można w sposób intencjonalny dobrać
parametry analizy (np. zawęzić okno częstotliwościowe lub czasowe analizy, zoptymalizować
rozdzielczość częstotliwościową analizy, w przypadku analizy sonograficznej – dynamikę
ekspozycji, itp.) oraz pozwala na świadome „poszukiwanie” w uzyskanych analizach cech
artykulacyjnych zaobserwowanych uprzednio podczas odsłuchów.
2.3. Z wybranego dźwięku fletu „wyciąć” pojedynczy okres należący do stanu quasi-ustalonego.
Następnie skopiować go wystarczająco dużą ilość razy tak, aby nowy dźwięk o długości ok.
1 sek., będący zbiorem replik uprzednio „wyciętego” okresu. W kroku następnym należy na
uzyskany dźwięk „nałożyć” obwiednię amplitudową tak, aby otrzymać obwiednię podobną do
obwiedni dźwięku oryginalnego. Dlaczego uzyskany tą drogą dźwięk brzmi nienaturalnie?
2.4. Przy pomocy analiz sonograficznych znaleźć różnice pomiędzy budową widmową fazy
narastania, stanu quasi-ustalonego i fazy wybrzmiewania wybranych dźwięków fagotu.
2.5. Wykonać analizy czasowe wybranych dźwięków piszczałki organowej typu „bourdon”. Na tej
podstawie określić różnice w obwiedni amplitudowej pomiędzy dźwiękami zagranymi forte
oraz piano, szczególnie w stanach transjentowych. Dla tych samych transjentów przeprowadzić
analizy sonograficzne celem wykrycia różnić widmowych pomiędzy nimi. Opisać różnice w
uzyskanych analizach. Czy w transjentach występuje efekt przedęcia?
2.6.Jakiego typu zjawisko zaobserwować można w transjentach końcowych dźwięków fletu
zagranych forte?
2.7. Obliczyć dewiację częstotliwości (∆f = fmax – fmin) występującą w dźwiękach fagotu i fletu
zagranych z wibrato. Posłużyć się można dowolnym rodzajem analiz widmowych lub metodą
pośrednią polegającą na pomiarze długości czasu trwania okresów dźwięku (np. metoda
„przejść przez zero”).
3. OPRACOWANIE
3.1. Uzyskane rezultaty analiz i odsłuchów zestawić w formie pisemnego opracowania. Do każdego
podpunktu należy dopisać wniosek wypływający z przeprowadzonych eksperymentów.
3.2. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów zaproponować definicję określającą, czym
jest barwa dźwięku.
4. LITERATURA
[1] A.Massey, A. Noyes, D. Shklair, „A Synthesists Guide to Acoustic Instruments,” Amsco
Publications, New York, 1987.
[2] S. K. Zieliński, ”Modellierung von Orgenllippenpfeifen nach dem digitalen
Waveguideverfahren,” Proc. of the Tonmeistertagung, Stafhalle Karlsruhe, Germany,
15-18 November 1996.