MAC 337/5900 - Computação Musical

Aula 8 - 30/8/7  -  Mais sobre o CSound

Filtros Digitais

• Filtros não são perfeitos, i.e., um filtro passa-baixa não corta imediatamente as freqüências acima de um determinado valor, ele vai atenuando as freqüências progressivamente.
• Tipos de filtros:
• passa-baixa
• passa-alta
• passa-banda
• rejeita-banda
• Na figura abaixo, a linha pontilhada indica uma atenuação de 3dB no som.

• No CSound, estes filtros são implementados pelos opcodes:
• tone — a one-pole lowpass (b),
• atone — a one-pole highpass (c), 
• reson — a two-pole bandpass (d) and 
• areson — a two-pole bandreject (e).

Estudo 5 - Ruído, Filtros, Atrasos e Flangers

• Operador rand gera ruído branco, i.e., um sinal com todas as freqüências.

• O instr 128 filtra o ruído branco mudando dinamicamente a forma como esta filtragem é feita.
• Ele usa um filtro passa banda reson que recebe como parâmetros a freqüência central e a largura de banda.
• A freqüência central é variada com um expon.
• A largura de banda é variada com um line.
• Todo o som é acomodado dentro de uma envoltória de amplitude fixa para o instrumento.
• Analisar os arquivos e ouvir.

• Os instrumentos de 129 a 131 mostram como podemos colocar vários filtros (neste caso iguais) em série.
• Podemos tanto ouvir como ver o espectro do efeito de cada filtro novo.
• Ouvir 129.{orc,sco}
•      instr      129      ; One-Pole Lowpass
  anoise    rand     ifrq
  afilt     tone     anoise, kcut
            dispfft  afilt, idur, 4096
  
        instr     130     ; Two-Pole Lowpass
  anoise     rand     ifrq
  afilt2     tone     anoise, kcut
  afilt1     tone     afilt2, kcut
             dispfft  afilt1, idur, 4096
  
        instr     131     ; Three-Pole Lowpass
  anoise     rand     ifrq
  afilt3     tone     anoise, kcut
  afilt2     tone     afilt3, kcut
  afilt1     tone     afilt2, kcut
             dispfft  afilt1, idur, 4096
  
        instr     132     ; Four-Pole Lowpass
  anoise     rand     ifrq
  afilt4     tone     anoise, kcut
  afilt3     tone     afilt4, kcut
  afilt2     tone     afilt3, kcut
  afilt1     tone     afilt2, kcut
             dispfft  afilt1, idur, 4096

• Os filtros citados acima foram os primeiros a aparecer em CSound.
• Eles são rápidos mas freqüentemente distorcem o som e causam estouros (erros samples-out-of-range).
• Posteriormente, filtros mais precisos e sofisticados foram desenvolvidos, como os da família Butterworth.
• O instrumento 133 aplica um filtro butterbp e um butterlp num som do tipo pluck.
• Ouvir 133 sem os filtros e depois com os filtros.

Abreviações no arquivo da partitura

• Não é nada fácil compor uma música inteira digitando nota por nota nos arquivos .sco.
• O seu uso fez com que vários músicos fossem aprender a linguagem C para poder compor as partituras programaticamente.
• O uso de arquivos MIDI ou de teclados MIDI também foi uma solução muito usada.
• Mas há algumas abreviações e comandos que podem ser usados no arquivo de partitura.
• O comando "a" indica que se deve avançar direto para um determinado instante (por exemplo, tocar a partir do tempo 120s).
• O comando "s" permite que você indique que uma nova seção da peça está começando e começa de novo a contar do instante 0. Isso é importante para poder repetir seções e mudá-las de lugar.
• Um ponto ". " significa que o respectivo parâmetro da linha anterior deve ser repetido.
• Um sinal "<" interpola linearmente entre dois valores dados nas linhas superiores e inferiores. O número de notas determina o número de interpolações.
• O sinal "+" funciona apena para o p2 (start time) e calcula automaticamente onde deve ser o início da nota de forma que ela fica grudada no final da nota anterior, ou seja, é igual ao p2+p3 da nota anterior.
• O comando "t" (tempo) permite que se defina o andamento da peça. O padrão é 60 pulsos por minuto. Mas pode ser mudado.
• t 0 120 indica 120 pulsos por minuto, ou seja, o dobro do normal.
• t 0 120 10 30 indica que a peça começa no andamento 120 e gradualmente muda para andamento 30 no instante 10.
• Um experimento interessante é colocar no instrumento 133:
• t 0 120 2 30 4 120
• t 0 30 2 120 4 30

Eco e Ressonância

• Um filtro pente (comb filter) é um circuito cuja saída é retroalimentada em sua entrada após ser multiplicado por um certo valor e sofrer um certo atraso.
• Quando o atraso é grande, e o fator de multiplicação é menor do que 1, temos um efeito de eco.
• Quando o atraso é pequeno, temos um efeito de ressonância.
• O instrumento 135 mostra como um eco pode se tornar uma ressonância (reverberação) à medida que diminuímos o atraso.

Flanger

• O opcode comb não permite que o atraso seja mudado dentro de uma mesma nota mas o vdelay permite.
• Variando dinamicamente estes atrasos, é possível de se criar um dos efeitos mais populares da música eletrônica, o flanger.
• Normalmente o que se faz é montar uma seqüência encadeada de vdelays e depois mixar todos eles.
• Ver instrumento, partitura e ouvir o flanger em 136.
• exercício: trocar ruído branco do instr 136 por uma nota definida, por exemplo, senóide.

Variáveis Globais

• Variáveis do tipo i, k e a que usamos até agora são locais ao escopo de um dado instrumento.
• Mas podemos ter variáveis globais, do tipo gi, gk e ga.
• Variáveis globais podem ser usadas para trocar informações entre os instrumentos.

Reverberação e Balanço (Pan)

• No instrumento 137, um sinal simples é gerado com o loscil  e esse sinal seco é jogado para a placa de som.
• Mas, além disso, o sinal é disponibilizado para fora do instrumento através das variáveis garvb e gacmb.
• gacmb é usado pelo instrumento 198 que é um gerador de eco que usa um filtro pente.
• garvb é usado pelo instrumento 199 que é um reverberador que usa o opcode reverb2
• reverb2 é simplesmente um reverberador que consiste de 6 filtros pente paralelos
• Ouça o exemplo 137 e perceba como o uso desses instrumentos podem gerar diferentes tipos de efeitos; desde acústicas de salas pequenas, médias e grandes, até sons de caráter essencialmente sintetizados e robóticos.

• O instrumento 138 é nosso velho conhecido da síntese FM mas agora com capacidades de panning, i.e., de controle de posicionamento entre a saída esquerda e direita (supondo saída em dois canais, ou seja, estéreo).
• Isso é feito com o opcode outs que joga dois sinais para uma saída estéreo, um para cada canal.
• Neste exemplo, usa-se uma variável ipan variando entre 0 e 1 como se fosse um botão de "balanço".
•         outs     asig*ipan, asig*(1-ipan)
• No instrumento 138, o pan é fixo (é um parâmetro).
• Experimente tirar e por o reverberador (instr 199).
• Já o etude6 contém instrumentos onde o pan varia dinamicamente.

• Finalmente, o instrumento 141 usa um instrumento baseado em modulação de amplitude adicionando um reveberador global e um balanço (panning) baseado num oscilador senoidal de baixa freqüência.
• Exercício: analisar em detalhes o que está acontecendo nos exemplos 139 e 140.

Referências

• The CSound Book. Capítulo 1. "Introduction to Sound Design in Csound" de Richard Boulanger.