Puls, pulsrespons, percussieve klanken, ritmen

Transcriptie

1 Puls, pulsrespons, percussieve klnken, ritmen Een klop op de deur, een tik met een hmer, slgwerk- en percussie-instrumenten, het fsteken vn een rotje, het doorprikken vn een bllon. Puls-chtige geluiden komen heel vk voor. Impulsieve trillingen hebben met elkr gemeen dt ze "eenmlig" zijn en niet door een continu werkzme krcht worden onderhouden, zols dt bijvoorbeeld wèl gebeurt bij een ngestreken toon op een viool of een utoclxon. Je kunt een puls-chtig geluid ook goed beschrijven in termen vn de ADSR-contourgenertor (Sound Design H4.1): bij een pulsvormig geluid is de Sustin ltijd nul. Drom kun je ook het geluid vn tokkelinstrumenten (gitr, hrp, pino etc.) in zekere zin beschouwen ls puls-chtig. Dt je zo gemkkelijk het verschil kunt horen tussen verschillende soorten pulsen, illustreert dt ons gehoor ook uitstekend werkt ls het gt om extreem korte geluidjes vn bijv. slechts enkele milliseconden! Een vioolbouwer die bezig is met het uitgutsen vn het bovenbld vn een viool, zie je regelmtig het bld vlkbij z'n oor houden, terwijl hij er op llerlei pltsen met z'n ngel op tikt. Op elke plts vn het bld klinkt zo'n tik weer een beetje nders, helderder of doffer, en op bsis vn die klnkverschillen beoordeelt hij op welke plekken het bld misschien nog ietsje dunner moet worden. De klnk en de kwliteit die de viool uiteindelijk zl gn krijgen hngen mede f vn de subtiele timbreverschillen vn die tikjes! definitie vn een puls Wt moeten we nu in meer wetenschppelijke zin verstn onder een puls? Als het gt om een continu signl, is het ntwoord niet zo gemkkelijk (de zg. Dirc puls is gedefinieerd ls een limiet), mr bij een discreet signl verstn we onder een puls niets nders dn "één enkele, losse smple, omgeven door stilte". De discrete pulsfunctie d[n] wordt ls volgt gedefinieerd: Bijvoorbeeld de uitdrukking S1[n] = 8000 d[n] betekent dt lle smples op spoor S1 gelijk zijn n 0, behlve S1[0], die gelijk is n Dt signl kun je 't snelst mken met de volgende code: Wis buffers Wis buffer (F1...F32, S1, S2, S3) S1 S1[0] = 8000 Opdrcht 1 de klnk vn een discrete puls Plts bovenstnde code in het Commndovenster vn WveWizrd en klik op Strt en drn op Ply. N.B! Als je een oude computer of lptop hebt, loop je kns dt je de puls niet hoort, of de ene keer wel en de ndere keer niet. Nieuwere (of duurdere) geluidskrten geven extreem korte geluiden ls pulsen meestl wel goed weer. Omschrijf de klnk vn de puls. (dof? helder? veel bs? weinig bs?) 1

2 b Wt is de wrde vn ls c Wt is de wrde vn ls? pulsrespons vn een filter: "gekleurde" puls Zols je in Opdrcht 1 hebt vstgesteld, is een puls extreem kort en heeft een "neutrle" klnk: scherp en dof tegelijk. Wnneer je de puls door een filter hlt, verndert de klnk drmtisch. Mr er gebeurt ook nog iets nders: de output vn het filter bestt ltijd uit meerdere smples. Opdrcht 2 Gefilterde puls Open Preset_puls_bnddoorlt.txt, klik op Strt en beluister het resultt. b Gebruik Zoom om onderstnde fbeelding te krijgen in het Grfiekvenster. In dit pltje zie je hoe een filter regeert op slechts één enkele puls. We noemen deze rectie de pulsrespons vn het filter. Kennelijk heeft het filter n de puls, nieuwe pulsen toegevoegd, en drmee het pulsgeluid ls het wre "uitgesmeerd" over de tijd. Dit is, zols je weet, kenmerkend voor elk filter. Het is niet mogelijk een filter te mken dt deze eigenschp niet heeft, wnt, zols we in H4 en H5 hebben gezien, een filterwerking ontstt uitsluitend doordt je n een geluid reflecties toevoegt. We geven enkele voorbeelden. Voorbeeld (1) niet-recursief filter (echo-feedforwrd) In H4.3 zgen we dt we met de niet-recursieve differentievergelijking een reflectie toevoegen n een geluid. Als inputsignl outputsignl :, dn krijgen we voor etc. Dus: ls inputsignl uit slechts één enkele puls bestt, dn bestt uit twee pulsen, te weten het directe geluid plus een reflectie. 2

3 Voorbeeld (2) recursief filter (echo-feedbck) In H4.4 zgen we dt we met de recursieve differentievergelijking oneindig veel reflecties toevoegen n een geluid. Als inputsignl, dn krijgen we voor outputsignl de reeks smples zols we hebben voorgerekend in de tbel in die prgrf. Dus: ls inputsignl uit slechts één enkele puls bestt, dn bestt uit oneindig veel pulsen, te weten het directe geluid plus oneindig veel reflecties. Als, dn treedt er exponentiële demping op en is er sprke vn een stbiel filter. Recursieve filters hebben een oneindige pulsrespons. Niet-recursieve filters hebben een eindige pulsrespons. Voorbeeld (3) Butterworthfilters zijn eveneens recursief Ook de Butterworthfilters wrmee je in H5 en H7 hebt gewerkt, zijn recursieve filters die één enkele puls uitbreiden tot een oneindig lnge reeks outputpulsen. Omdt Butterworthfilters stbiel zijn, treedt er demping op, zodt je in de figuur hierboven een golfvorm ziet, die niet oneindig lijkt te duren. Opdrcht 3 percussieve klnk Experimenteer met de centrumfrequentie en de bndbreedte vn het filter in de code vn de vorige opdrcht en luister nr de klnkverschillen. Wt merk je op n de pulsresponsie ls je de bndbreedte steeds kleiner mkt? b Wt merk je op n de pulsresponsie ls je de centrumfrequentie steeds groter mkt? c Zet Centrumfrequentie op 2000 Hz en Bndbreedte op 20 Hz. Je hoort een toontje dt heel brupt eindigt in een klikkend geluid. Hoe komt dt en wt doe je ern? Vrg b Met wt voor soort filter zou je het geluid vn een stemvork of kerkklok het gemkkelijkst kunnen imiteren, recursief of niet-recursief? Kun je dt illustreren met een voorbeeld uit de module Sound Design? pulstreinen en ritmeptronen Een ntl losse pulsen op regelmtige tijdstippen chter elkr, zols je die in de vorige opdrcht tegen kwm, noemen we een pulstrein. Je herinnert je vn Sound Design H5.2 (Opdrcht 44) ook de term pulstoon. Het verschil zit 'm hierin dt bij een pulstrein de periode (tijdfstnd tussen twee pulsen) ltijd uitdrukbr is ls een veelvoud vn de smpletijd T s (H3.2). Bijvoorbeeld bij een pulstrein op tijdstippen S1[0], S1[17], S1[34], S1[51],... is de periode gelijk n 17 T s. Dt betekent dt je met een pulstrein slechts tonen met een beperkt ntl frequenties kunt mken (wrom?). Dit terwijl je met de Toongenertor een pulstoon kunt mken met elke willekeurige frequentie (ntuurlijk ltijd kleiner dn 0,5 F s, denk n de stelling vn Nyquist). Dr stt tegenover dt je in een pulstrein elke puls een nder volume en een ndere klnk kunt geven. Je kunt er dus ritme-ptronen mee mken, door elke zoveelste puls een ccent te geven en/of een ndere klnkkleur. En dt kun je weer niet met een pulstoon die je nmkt met de Toongenertor. 3

4 Opdrcht 4 mk een ritme Luister nr ritme.mp3. De bijbehorende preset is Preset_puls_bnddoorlt_ritme.txt. Breng kleine vernderingen n in de preset en luister nr het resultt. Kun je op bsis hiervn zelf een leuk of interessnt ritme-ptroon mken? 4

5 Antwoorden Opdrcht 1 de klnk vn een discrete puls De een discrete puls klinkt extreem scherp, mr tegelijkertijd ook ploffend, dof. Er zitten dus zowel veel hoge tonen in ls bssen. b Als, dn is en. c Als dn is zodt. Opdrcht 3 percussieve klnk Als je de bndbreedte steeds kleiner mkt, wordt de pulsresponsie steeds lnger. b Als je de centrumfrequentie steeds groter mkt, neemt de periode vn de pulsresponsie f en hoor je een hoger toontje. c Door de kleine bndbreedte is de pulsresponsie lnger geworden dn het ntl smples dt het filter uitrekent. Verhoog de wrde vn pulsduur. Vrg b Recursief. Snrplukvergelijking, H7.2. 5