웨이브 테이블 합성

Wavetable synthesis
이 기사는 디지털 오디오 합성에 관한 것입니다.평면파에 대한 물리적 시연자는 리플 탱크를 참조하십시오.
샘플 기반 합성과 혼동해서는 안 된다.

웨이브 테이블 합성은 주기적인 파형을 만드는 데 사용되는 음성 합성 기술입니다.음색이나 음표 제작에 자주 사용됩니다.

발전

1958년 Max Mathews가 Music II 소프트웨어의 일부로 발명했습니다.Music II "Music I의 보다 다재다능하고 기능적인 업데이트 버전이었다. Music II는 여전히 어셈블러를 사용했지만 트랜지스터(밸브 대신) 기반의 훨씬 더 빠른 IBM 7094 시리즈였다.Music II는 4음성 폴리포니를 가지고 있으며 웨이브테이블 [1]발진기를 도입하여 16개의 웨이브 형태를 생성할 수 있었습니다."

웨이브테이블 합성은 Byte의 1977년 [2]9월호에 할 챔버린에 의해 쓰여졌다.Palm Products GmbH(PPG)의 Wolfgang Palm은 1970년대[3] 후반에 그의 버전을 개발하여 [4]1979년에 출판하였다.이 기술은 PPG와 Waldorf Music이 구축한 신시사이저에서 1차 합성방법과 Ensoniq와 Access의 보조 합성방법으로 사용되었습니다.현재 Waldorf Music의 하드웨어 신시사이저 및 PPG와 Waldorf가 제공하는 앱을 포함한 PC 및 태블릿용 소프트웨어 기반 신시사이저에 사용되고 있습니다.

그것은 또한 1978년 작곡한 드림송에 [5][6]사용했던 마이클 맥내브에 의해 비슷한 시기에 독립적으로 개발되었다.

원칙

웨이브 테이블 합성은 기본적으로 임의 단일 사이클 [7]파형의 주기적 재생을 기반으로 합니다.웨이브테이블 합성에서는 웨이브테이블 내의 선택된 파형을 변경 또는 변조하기 위해 몇 가지 방법이 사용된다.파형 테이블의 위치는 단일 사이클 파형을 선택합니다.인접 파형 간의 디지털 보간 기능을 통해 생성되는 톤의 음색을 역동적이고 부드럽게 변경할 수 있습니다.웨이브 테이블을 어느 방향으로도 스위핑하는 것은 예를 들어 LFO, 엔벨로프, 압력 또는 속도를 사용하여 여러 가지 방법으로 제어할 수 있습니다.

PPG 및 Ensoniq 신시사이저에 사용되는 많은 웨이브테이블은 듀티 사이클이 다른 다수의 사각파를 이용하여 펄스 폭 변조와 같은 아날로그 신시사이저가 사용하는 방법을 시뮬레이션할 수 있다.이와 같이 웨이브 테이블을 스위프하면 펄스파의 듀티 사이클이 시간에 따라 변화하는 것처럼 보입니다.초기 Ensoniq 웨이브 테이블 신시사이저는 비공명 필터(PPG Wave 신시사이저는 아날로그 커티스 공명 필터를 사용)를 가지고 있었기 때문에 일부 웨이브 테이블은 이러한 필터의 한계를 극복하기 위해 높은 공명 파형을 포함했습니다.

시료기반합성(S&S)과 디지털파합성과의 혼돈

1992년 Creative Labs Sound Blaster 16이 출시되면서 "웨이브 테이블"이라는 용어가 사운드 카드에 마케팅 용어로 잘못 적용되기 시작했습니다.그러나 이러한 사운드 카드는 어떤 형태의 파형 [9]합성이 아니라 PCM 샘플과 FM 합성을 채택했습니다.

S&S(샘플 및 합성)와 디지털 파동 합성은 1980년대 중반부터 순차 회로 예언자 VS, Korg DW6000/8000(DW는 디지털 파동을 의미), 롤랜드 D50 및 전류 신시사이저를 통한 Korg M1과 같은 신시사이저와 함께 디지털 신시사이저에 의해 활용된 주요 음성 합성 방법이었다.

에이블튼은 [10]기사에서 다음과 같은 혼란에 대해 언급했다.

잠깐, 그럼 이건 그냥 샘플 합성 아닌가요?일반적인 혼란에 대처하기 위해 여기서 잠시 멈추자.샘플링 합성은 정적 디지털 샘플의 사용을 수반하는 반면, 웨이브 테이블 합성은 파형의 (옵션) 진화를 허용합니다. 즉, 웨이브 테이블 신시스는 샘플링된 합성처럼 들릴 수 있지만 진화하는 옵션(대부분의 고전적인 웨이브 테이블 사운드에서 기본적으로 활성화됨)에 의해 차별화됩니다.

현재 파형이 강조 표시된 상태로 재생되는 파형 테이블의 실시간 3D 그래프를 보여주는 디스플레이가 있는 경우가 많습니다. 이 그래프는 현대의 파형 테이블 신스에서 흔히 볼 수 있는 특징입니다.

사용자 wavetable

신시사이저에서 편집된 웨이브테이블의 (근접적으로) 실시간 재생 및 전문 편집 설비에 의해 지원되지 않는 한 새로운 웨이브테이블의 작성은 이전에는 어려운 프로세스였습니다.이러한 편집기는 PPG Waveterm과 같은 추가 하드웨어 장치를 사용해야 하거나 Waldorf WAVE와 같은 값비싼 모델에만 존재했습니다.일반적으로 미리 계산된 웨이브테이블은 메모리 카드를 통해 추가하거나 MIDI를 통해 신시사이저로 전송할 수 있습니다.오늘날, 웨이브테이블은 소프트웨어로 더 쉽게 만들어지고 컴퓨터로 직접 오디션을 볼 수 있다.파형 테이블 합성에 사용되는 모든 파형은 주기적이므로 시간 영역과 주파수 영역 표현은 서로 정확하게 동일하며 파형과 파형 테이블을 정의하는 데 동시에 사용할 수 있습니다.

실용화

재생 중에는 통상 엔벨로프 발생기 또는 저주파 발진기의 제어 하에 있는 웨이브테이블의 다른 포인트로 이동하는 것으로, 생성되는 사운드를 조화롭게 변경할 수 있지만, 빈번히 임의의 수의 변조기(매트릭스 변조)에 의해서 변경할 수 있습니다.이를 통해 출력파의 고조파 내용을 실시간으로 수정하여 음향기기를 모방하거나 완전히 추상적인 소리를 낼 수 있는 것이 이 음향창출방법이 뛰어난 부분이다.이 기술은 시간이 지남에 따라 사운드가 천천히 변화하는 신스 패드에 특히 유용합니다.

랜덤 웨이브 테이블을 선택하고 시작 위치, 종료 위치 및 스캔 방향을 선택하면 만족스러운 음악 결과를 얻을 수 있지만 웨이브 테이블의 각 위치를 '오디션'하고 이를 잘 활용하기 위해 앞뒤로 스캔해야 하는 경우가 많습니다.대부분의 웨이브테이블 신시사이저는 출력 파형을 더욱 형상화하기 위해 감산 합성(필터), 위상 변조, 주파수 변조 및 AM(링) 변조와 같은 다른 합성 방법도 사용한다는 점에 유의해야 합니다.

테이블 룩업 합성

63~67 의 주소의 데이터가 줌 되는 룩업 테이블의 예.
(Nelson 2000의 그림 2.1에 근거)

Csound에서는 f-table(함수 테이블)이라고 불리며 wavetable-lookup 합성, waveshaping, MIDI 노트 매핑, 순서 있는 피치 클래스 [11]세트 저장 등 다양한 용도로 사용됩니다.

시각적으로 나타낸 f-테이블의 내용 예: 단일 사이클 사인파.

테이블 룩업[12] 합성(또는 Wavetable-lookup 합성[13])(Road 1996)은 테이블 룩업에 의한 파형 테이블을 사용하는 음성 합성 방법의 한 종류로, "테이블 룩업 발진기" 기술이라고 불립니다.파형 또는 샘플의 길이는 단일 사이클에서 최대 몇 분까지 각 소리 합성 방법에 따라 달라질 수 있습니다.

용어집

"파형 테이블"(또는 이에 상당하는 "파형 테이블")이라는 용어는 종종 "파형 테이블"[14]로 축약되며, "파형"이라는 단어는 단일 사이클 파형의 뉘앙스를 의미할 수 있지만 "파형 오실레이터"[15]라는 파생 용어는 위에서 언급한 "표 검색 오실레이터"와 거의 동일한 것으로 보입니다.

그러나 "파형 합성"이라는 파생 용어는 본래의 의미가 "테이블 룩업 합성"[16][17][15]과 동일하고 파형에 대한 몇 가지 액션이 [18]예상될 수 있기 때문에 약간 혼란스러워 보인다.참고 항목: Karplus – Strong 문자열[19] 합성(디지털 도파관[20] 합성이라고 하는 "파형 수정 알고리즘"의 단순한 클래스)1970년대 후반 마이클 맥냅과[5][6] 볼프강[4] 팜은 PPG Wave에 일반적으로 사용되며 Wavetable [21]sweep이라고 알려진 테이블 룩업[note 1] 합성에 대한 다중 Wavetable 확장을 독자적으로 개발했으며, 이후 Horner, Beauchamp 및 Haken [22]1993에 의해 "다중 Wavetable 합성"으로 언급되었다.동시에 1970년대 후반부터 페어라이트 CMI와 E-mu 에뮬레이터의 도입으로 단일 사이클 파형 대신 비교적 긴 샘플을 사용한 샘플 기반 합성이 널리 보급되었다.

배경

음성 합성 방법의 클래스에 대한 위의 네 가지 용어, 즉,

  1. Wavetable[15] 합성 - 본래의 일반적인 의미(즉, 단일 사이클 테이블 룩업 합성).
  2. 다중 웨이브 테이블[22] 합성 - 일반적으로 PPG Waves에서 사용되는 McNabb와 Palm에 의해 개발되었습니다.
  3. 디지털 도파관 합성을 포함한 Wavetable 수정[20] 알고리즘.
  4. 샘플 기반 합성

만약 이것들이 서로를 구별하기 위해 적절히 사용되었더라면, 혼동을 피할 수 있었을 것이지만, 역사적으로 실패한 것처럼 보인다.최근 1990년대에 여러 영향력 있는 샘플 기반 합성 제품이 "웨이브테이블 합성"과 유사한 상표명으로 출시되었으며(Gravis Ultrasound Wavetable 카드, Creative Wave Blaster Wavetable 도터보드 및 Microsoft GS Wavetable SW Synth 포함), 이러한 혼란은 산업 표준(M을 포함)에 더욱 영향을 미쳤다.PEG-4 구조화 오디오 알고리즘과 웨이브 테이블 합성,[23] AC97 옵션 하드웨어 액셀러레이션 웨이브 테이블[24] 신스).2000년대 중반, 용어의 혼란이 다시 일어났다.일반 웨이브 테이블 합성의 하위 클래스, 즉 McNabb와 Palm의 다중 웨이브 테이블 합성은 [25]배타적으로 전체 웨이브 테이블 합성 패밀리의 일반 클래스인 것처럼 잘못 언급되는 경향이 있다.

그 결과, 급속한 기술 발전 중에 개념과 용어 간의 일관성을 유지하는 것이 어렵다는 점이 주목할 만하다.이 때문에, 이 문서에서는 「테이블 룩업 합성」에 대해 자세하게 설명하고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 1970년대 후반 마이클 맥나브와 볼프강 팜이 개발한 '다중파형 합성'(Horner, Beauchamp & Haken 1993)은 테이블 룩업 합성에서 단일 사이클 파형을 사용하여 동적으로 변화하는 파형을 실현하는 데 사용된 기술 중 하나에 불과하다.이 합성 기술을 사용하면 플립북과 유사한 방식으로 파형을 애니메이션화할 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ "'MUSIC N', Max Vernon Mathews, USA, 1957". 120 Years of Electronic Music. 2013-12-26. Retrieved 2022-05-26.
  2. ^ Hal Chamberlin, Byte, 1977년 9월 음악 컴퓨터 성능 기술 샘플링
  3. ^ 2009년 팜
  4. ^ a b 1979년.
  5. ^ a b Smith III, Julius O. "Viewpoints on the History of Digital Synthesis: Taxonomy of Digital Synthesis Techniques". Stanford, CA: Stanford University. Retrieved February 24, 2015.
  6. ^ a b McNabb, Michael. "Dreamsong: The Composition" (PDF). Computer Music Journal. 5 (4). Retrieved February 24, 2015.
  7. ^ Bristow-Johnson 1996.
  8. ^ "Sound Blaster ISA Cards - Information and Troubleshooting". Creative Worldwide Support. Archived from the original on 2012-02-02.
  9. ^ "Wavetable Synthesis". WikiAudio. 2018-04-05.
  10. ^ "The New Wave: An In-Depth Look at Live 10's Wavetable". Ableton. Nov 29, 2017.
  11. ^ Nelson, Jon Christopher (2000). "2. Understanding and Using Csound's GEN Routines". The Csound book. Cambridge, MA, USA: MIT Press. pp. 65–97. ISBN 0-262-52261-6."Csound는 웨이브 테이블 합성, 웨이브 쉐이핑, MIDI 노트 번호 매핑, 순서 있는 피치 클래스 세트 저장 등 다양한 음악 애플리케이션에 룩업 테이블을 사용합니다. 이러한 함수 테이블(f-표)에는 주기 파형에서 임의 다항식 및 임의로 생성된 값에 이르기까지 모든 것이 포함되어 있습니다. 특정 데이터는 Csound의 f-table generator 서브루틴 또는 GEN 루틴을 사용하여 생성됩니다."
  12. ^ Roads 1996, 페이지 87, 디지털 소리 합성 입문, "본 장에서는 디지털 소리 생성의 기본 방법을 개략적으로 설명합니다. 간략한 역사적 개요에 이어 대부분의 합성 알고리즘의 핵심인 테이블 룩업 합성의 이론을 제시한다."
  13. ^ 도로 1996, 페이지 125, 샘플링 합성, "3장에 설명된 '파형 테이블 룩업 합성'에 사용된 피치 시프트 ... 변동 기법"
  14. ^ Alles, H.G.; Giugno, Pepino di (November 1977). "A One-Card 64 Channel Digital Synthesizer". Computer Music Journal. 1 (4): 7–9. JSTOR 40731292. The samples in the wave shape table ...", "FIGURE 1 ... 16 K × 14 BIT WAVETABLE
  15. ^ a b c Puckette, Miller (2002). "Max at seventeen" (reprint). Computer Music Journal. 26 (4): 31–43. doi:10.1162/014892602320991356. (HTML 버전 사용 가능) "예를 들어 그림 1에 사용된 웨이브 테이블 발진기는 1950년대 후반에 Mathews의 Music II (11이 아닌 2개)에서 처음 등장했습니다. 음악 II는 MUSIC N 프로그램의 긴 시퀀스 중 하나였지만 웨이브테이블 합성의 개념은 컴퓨터 음악 분야 전반에 걸쳐 광범위한 영향을 끼쳤습니다."
  16. ^ Boulanger, Richard; Lazzarini, Victor, eds. (2010-10-22). "3.2.3 Table-Lookup Oscillators". The Audio Programming Book. Foreword by Max Mathews. MIT Press. p. 335–336. ISBN 978-0-262-28860-6.
    "이 섹션에서는... 파형 생성을 위한 테이블 스위칭 방법을 소개합니다. 이 방법은 wavetable synthesis ... / wavetable synthis는 테이블이라고 불리는 인접한 컴퓨터 메모리 위치의 블록에 저장된 읽기 데이터에 기반한 기술입니다. 이 사운드 합성 기술은 1950년대 후반과 1960년대 초에 벨 연구소의 맥스 매튜스에 의해 개발된 MUSIC I-MUSIC V 언어에 도입된 최초의 소프트웨어 합성 방법 중 하나였습니다. / 테이블 룩업 합성을 통해, 파형의 단일 사이클만 계산하고, 그리고 이 작은 샘플 세트를 저장하기에 충분합니다.템플릿으로 사용되는 테이블입니다."
    주: 위의 인용문에서 저자들은 섹션 제목 "table-lookup 발진기"를 "table-lookup method", "wavetable synthesis" 및 "table-lookup synthis"로 바꾸어 표현했다.
  17. ^ Hosken, Dan (2012). "The Oscillator". Music Technology and the Project Studio: Synthesis and Sampling. Routledge. p. 72–73. ISBN 978-1-136-64435-1.
    "발진기는 원하는 기본 주파수에 대해 초당 적절한 횟수의 파형의 사이클을 생성합니다. 이를 고정파형 합성, 테이블 룩업 합성 또는 웨이브 테이블 합성이라고 다양하게 부릅니다."
  18. ^ Cullen & Howell 2006, SOS의 기고가 Steve Howell은 다음과 같이 대답합니다. 웨이브테이블 합성은 실제로 이해하기 쉽습니다. 합성 초기에 (아날로그) 발진기는 일반적으로 회전 스위치에서 선택하는 사인, 삼각형, 톱니 및 사각/펄스와 같은 제한된 범위의 파형을 제공했습니다. 이를 통해 사용자는 다양한 파형이 다양한 방식으로 조합될 때 놀 수 있는 놀랄 만큼 광범위한 기본 사운드를 얻을 수 있었습니다."
  19. ^ Karplus, Kevin; Strong, Alex (Summer 1983). "Digital Synthesis of Plucked-String and Drum Timbres" (PDF). Computer Music Journal. 7 (2): 45–55. doi:10.2307/3680062. JSTOR 3680062. Wavetable Synthesis: One standard synthesis technique is the wavetable synthesis algorithm. ... The wavetable-synthesis technique is very simple but rather dull musically, since it produces purely periodic tones. ... All the algorithms described in this paper produce the variation in sound by modifying the wavetable itself.
  20. ^ a b US 어플리케이션 5212334, 줄리어스 O. Smith III, 「폐쇄 도파관 네트워크를 사용한 디지털 신호 처리」(1993-05-18)는, 야마하 주식회사에 할당.
    (Wikipedia 기사 디지털 도파관 합성: "디지털 도파관 합성"이라는 용어는 줄리어스 O에 의해 만들어졌습니다. 스미스 3세는 그것을 개발하는 것을 도왔고 결국 특허를 출원했다. 이는 Karplus-Strong 알고리즘의 확장을 나타냅니다. 스탠퍼드대는 디지털 도파관 합성 특허권을 보유하고 있으며 1989년 야마하와 기술개발 계약을 체결했다.")
  21. ^ Cullen & Howell 2006, "그러나 70년대 후반 볼프강 팜은 혁신적인 PPG Wave 싱스에 '웨이브테이블' 디지털 오실레이터를 사용했습니다. 파형 테이블 오실레이터는 3개 또는 4개의 파형만 갖는 대신 디지털 방식으로 생성되어 '검색 테이블'에 저장되므로 64개 등 더 많은 파형을 가질 수 있습니다. 이제 파형이 적절하게 배열되면 소리에서 고조파 움직임을 만들 수 있습니다. ... 전통적인 필터 스위프처럼 접근합니다."
  22. ^ a b Horner, Andrew; Beauchamp, James; Haken, Lippold (1993). "Methods for multiple wavetable synthesis of musical instrument tones" (PDF). J. Audio Eng. Soc. (published May 1993). 41 (5): 336–356. Multiple wavetable synthesis, the subject of this paper, is based on a sum of fixed waveforms or periodic basis functions with time-varying weights.
  23. ^ Scheirer, Eric D. (MIT Media Lab); Ray, Lee (Joint E-Mu/Creative Technology Center) (1998). "Algorithmic and Wavetable Synthesis in the MPEG-4 Multimedia Standard". 105th Audio Engineering Society (AES) Convention (San Francisco, California). CiteSeerX 10.1.1.35.2773. 2.2 Wavetable synthesis with SASBF: The SASBF wavetable-bank format had a somewhat complex history of development. The original specification was contributed by E-Mu Systems and was based on their "SoundFont" format [15]. After integration of this component in the MPEG-4 reference software was complete, the MIDI Manufacturers Association (MMA) approached MPEG requesting that MPEG-4 SASBF be compatible with their "Downloaded Sounds" format [13]. E-Mu agreed that this compatibility was desirable, and so a new format was negotiated and designed collaboratively by all parties.
  24. ^ "1.4 Integrating AC '97 into the System" (PDF). AC '97 Component Specification Revision 2.3 Rev 1.0. Intel Corporation. April 2002. p. 11. Figure 2. AC '97 System Diagram: AC '97 Digital Controller / Optional hw acceleration / SRC*, mix*, 3D positional*, wavetable synth*
  25. ^ Cullen & Howell 2006, "그 이후 다른 싱크는 웨이브테이블 합성을 채용하고 있으며, 현재 웨이브테이블 합성 기능을 포함하는 여러 소프트웨어 싱스를 이용할 수 있습니다."
    비고: 앞의 인용문에 대해 볼프강 팜이 개발한 특정 파상 합성(다중파상 합성)은 애매하게 파상 합성(wavetable synthesis)이라고 한다.

참고 문헌

외부 링크

  • "Wavetable Cooker". Archived from the original on February 3, 2014. Camille Bassuel이 C로 작성한 그래피컬인터페이스를 갖춘 GPL 어플리케이션으로 WaveTable 세트를 생성하기 위한 DFT를 포함한 여러 DSP 툴을 구현합니다.
  • Hermann Seib (2011-01-07). "PPG Wave 2.2 / 2.3 / EVU Simulator". (VSTi 플러그인)은 볼프강 팜의 새로운 Wavetables '08과 함께, (스탠드 아론 버전)은 헤르만 세이브, 폴 매독스, 데이브 포워드와 함께 작업했습니다.