फ़्रिक्वेंसी मॉड्यूलेशन सिंथेसिस एल्गोरिथम

Question

मैंने जो पढ़ा है उसके आधार पर, मैंने एफएम ध्वनि संश्लेषण के लिए एक एल्गोरिथ्म बनाया है। मुझे यकीन नहीं है कि मैंने इसे सही किया। एक सॉफ्टवेयर सिंथेसिस इंस्ट्रूमेंट बनाते समय एक ऑसिलेटर बनाने के लिए एक फंक्शन का उपयोग किया जाता है और इस ऑसिलेटर की फ्रीक्वेंसी को मोड्यूल करने के लिए एक मॉड्यूलेटर का उपयोग किया जा सकता है। मुझे नहीं पता कि साइन संश्लेषण केवल साइन तरंगों को संशोधित करने के लिए काम करना है या नहीं?

एल्गोरिथ्म इंस्ट्रूमेंट वेव फंक्शन और मॉड्यूलेटर इंडेक्स और फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटर के लिए अनुपात लेता है। प्रत्येक नोट के लिए यह आवृत्ति लेता है और वाहक और न्यूनाधिक दोलक के लिए चरण मान संग्रहीत करता है। न्यूनाधिक हमेशा एक साइन लहर का उपयोग करता है।

यह pseudocode में एल्गोरिथ्म है:

function ProduceSample(instrument, notes_playing)
    for each note in notes_playing
        if note.isPlaying()
            # Calculate signal
            if instrument.FMIndex != 0 # Apply FM
                FMFrequency = note.frequency*instrument.FMRatio; # FM frequency is factor of note frequency.
                note.FMPhase = note.FMPhase + FMFrequency / kGraphSampleRate # Phase of modulator.
                frequencyDeviation = sin(note.FMPhase * PI)*instrument.FMIndex*FMFrequency # Frequency deviation. Max deviation is a factor of the FM frequency. Modulation is done by a sine wave. 
                note.phase = note.phase + (note.frequency + frequencyDeviation) / kGraphSampleRate # Adjust phase with deviation
                # Reset the phase value to prevent the float from overflowing
                if note.FMPhase >= 1
                    note.FMPhase = note.FMPhase - 1
                end if
            else # No FM applied
                note.phase = note.phase + note.frequency / kGraphSampleRate # Adjust phase without deviation
            end if
            # Calculate the next sample
            signal = signal + instrument.waveFunction(note.phase,instrument.waveParameter)*note.amplitude
            # Reset the phase value to prevent the float from overflowing
            if note.phase >= 1
                note.phase = note.phase - 1
            end if
        end if
    end loop
    return signal
end function 

इसलिए यदि नोट की आवृत्ति 100Hz पर है, तो FMRatio 0.5 पर सेट किया गया है और FMIndex 0.1 है, यह 50Hz चक्र में 95Hz और 105Hz के बीच जाने वाली आवृत्तियों का उत्पादन करना चाहिए। क्या यह करने का सही तरीका है। मेरे परीक्षण बताते हैं कि यह हमेशा सही नहीं लगता है, खासकर जब देखा और वर्ग तरंगों को संशोधित करना। क्या देखा और वर्ग तरंगों को इस तरह संशोधित करना ठीक है या यह केवल साइन तरंगों के लिए है?

यह C और CoreAudio में कार्यान्वयन है:

static OSStatus renderInput(void *inRefCon, AudioUnitRenderActionFlags *ioActionFlags, const AudioTimeStamp *inTimeStamp, UInt32 inBusNumber, UInt32 inNumberFrames, AudioBufferList *ioData){
    AudioSynthesiser * audioController = (AudioSynthesiser *)inRefCon;
    // Get a pointer to the dataBuffer of the AudioBufferList
    AudioSampleType * outA = (AudioSampleType *) ioData->mBuffers[0].mData;
    if(!audioController->playing){
        for (UInt32 i = 0; i < inNumberFrames; ++i){
            outA[i] = (SInt16)0;
        }
        return noErr;
    }
    Track * track = &audioController->tracks[inBusNumber];
    SynthInstrument * instrument = (SynthInstrument *)track;
    float frequency_deviation;
    float FMFrequency;
    // Loop through the callback buffer, generating samples
    for (UInt32 i = 0; i < inNumberFrames; ++i){
        float signal = 0;
        for (int x = 0; x < 10; x++) {
            Note * note = track->notes_playing[x];
            if(note){
                //Envelope code removed
                //Calculate signal
                if (instrument->FMIndex) { //Apply FM
                    FMFrequency = note->frequency*instrument->FMRatio; //FM frequency is factor of note frequency.
                    note->FMPhase += FMFrequency / kGraphSampleRate; //Phase of modulator.
                    frequency_deviation = sinf(note->FMPhase * M_PI)*instrument->FMIndex*FMFrequency; //Frequency deviation. Max deviation is a factor of the FM frequency. Modulation is done by a sine wave. 
                    note->phase += (note->frequency + frequency_deviation) / kGraphSampleRate; //Adjust phase with deviation
                    // Reset the phase value to prevent the float from overflowing
                    if (note->FMPhase >= 1){
                        note->FMPhase--;
                    }
                }else{
                    note->phase += note->frequency/ kGraphSampleRate; //Adjust phase without deviation
                }
                // Calculate the next sample
                signal += instrument->wave_function(note->phase,instrument->wave_parameter)*track->note_amplitude[x];
                // Reset the phase value to prevent the float from overflowing
                if (note->phase >= 1){
                    note->phase--;
                }
            } //Else nothing added
        }
        if(signal > 1.0){
            signal = 1;
        }else if(signal < -1.0){
            signal = -1.0;
        }
        audioController->wave[audioController->wave_last] = signal;
        if (audioController->wave_last == 499) {
            audioController->wave_last = 0;
        }else{
            audioController->wave_last++;
        }
        outA[i] = (SInt16)(signal * 32767.0f);
    }
    return noErr;
}

उत्तर की बहुत सराहना की जाती है।

Comments

मेरा सुझाव है कि आप इस प्रश्न के बाद चर्चा पढ़ें । जब आप यहां आवृत्ति में अचानक बदलाव नहीं कर रहे हैं, तो दूसरे प्रश्न में, एफएम सिग्नल में चरण की निरंतरता बनाए रखना बहुत महत्वपूर्ण है, और यह सुनिश्चित करना है कि मॉड्यूलेट तरंग की परवाह किए बिना एफएम सिग्नल चरण-निरंतर है , चाहे साइनसोयॉइडल या सॉयरटोइड या वर्ग तरंग। (आवृत्ति में अचानक परिवर्तन!), आपको बहुत सारी समस्याओं से बचने में मदद करेगा।

— दिलीप सरवटे

कोड के अपने बड़े ढेर को पढ़ने के बिना, यह पूछने के लायक है: वास्तव में समस्या क्या है? आप कहते हैं कि आपको यकीन नहीं है कि यह काम करता है या नहीं। क्या विशेष रूप से आपको लगता है कि यह काम नहीं कर रहा है?

— जेसन आर

Answer 1

आप यहां क्या कर रहे हैं वह चरण मॉड्यूलेशन है। इस तरह 'यामाहा डीएक्स -7' की तरह 'एफएम' सिंक होता है। अक्सर सिंथेसिस ऑसिलेटर्स को एक संगीत पैमाने पर ट्यून किया जाता है, न कि एक सीधा रैखिक हज़ स्केल। इसलिए पिच को सीधे तौर पर बदलने से अवांछित पिच में बदलाव होता है, इसीलिए चरण मॉड्यूलेशन अधिक उपयुक्त है। आप किसी भी लहर आकार को संशोधित कर सकते हैं, हालांकि अधिक जटिल आकार अधिक आसानी से उर्फ ​​हो जाएगा। हालांकि एक मामूली पाप भी उर्फ ​​कर सकता है, इसलिए यह मना नहीं है।