Karplus-Strong synthese

Leg het me nog eens uit Wout, een bruikbare klank is toch af qua ontwikkeling?
Ze zouden ooit bruikbaar kunnen worden indien er wat meer op een andere wijze aandacht aan gegeven wordt ipv dat het nog niet lijkt op een geluid dat al bestaat. Zo bedoelde ik deze gedachte over het te snel weggooien van geluiden. Wanneer ik zit te Patchen en te tweaken, dan ben ik soms een half uur bezig om een bepaald geluid te onderzoeken. Spelen met die hap. Soms rolt er iets moois uit.
Motivatie is een prima studie aanzet, lijkt mij.
Niet door mij, in ieder geval. Misschien voel jij de behoefte?
Verder hoop ik dat je 'over' en niet 'met' de moordenaar gelezen hebt.:D
Interviews gaan 'met' en niet 'over'.
Foei, FM en RM, stout!:)
Hoezo, stout? Kinderen zijn stout, maar wanneer volwassenen het zijn heeft het meestal een perverse ondertoon...
Het leuke blijft dat er allerlei combi's mogelijk zijn tussen vormen van synthese.
En daar hebben we het nog zelfs niet over gehad! Maar voor mij geldt het resultaat! :D

Wout
 
[Ze zouden ooit bruikbaar kunnen worden indien er wat meer op een andere wijze aandacht aan gegeven wordt ipv dat het nog niet lijkt op een geluid dat al bestaat. Zo bedoelde ik deze gedachte over het te snel weggooien van geluiden. Wanneer ik zit te Patchen en te tweaken, dan ben ik soms een half uur bezig om een bepaald geluid te onderzoeken. Spelen met die hap. Soms rolt er iets moois uit.]

Ah, zo. Helemaal mee eens.

Als ik tijd heb zal ik morgen wat opnemen van bijelkaar gevoegde modellen. KS-PLL en modal synthesis en plaatsen, mocht er interesse naar zijn.
 
PLL als exciter door een modal model(feedbacked fiters) met KS resonantie.
Wanneer ik thuis ben doe ik dit nog eens met midi mod eraan gekoppelt.
Realtime veranderingen in de ruimtes, snaarmodel en phase lock loop.
In simpele taal: in dit geval, trompet/trombone klank gaat door houten/metalen 'slagwerk' resonators en eindigd in een soort klankkast.
 

Attachments

  • PLL als exciter voor modal resonators met KS resonator.mp3
    8,5 MB · Bekeken: 121
Hoi Roland, zou je in het kort kunnen toelichten waar de PLL precies voor dient? heb het e.e.a. over PLL gelezen maar ik begrijp de functie niet helemaal in de patch.. Ik ken PLL als stabilisator in (super)veel equipment maar niet als exciter, of dient het juist om de 'burst' begrijpbaar te maken voor hetgeen wat er na komt? (de MS > KS resonators).
 
Ha Sander, Pll wordt inderdaad veel toegepast in computer en communicatie.
In het geval van klankopwekkingsmethode laat ik het zien met bijgevoegd plaatje.
De pch staat op de Clavia pch draad geloof ik. Deze methode is uitgevonden in 1932 door de Franse wetenschapper de Bellescize.
Staat ook in het ARP2600 book. Waar gaat het om in deze, eigenlijk FM pch:
1/ het synchroniseren van de carrier.
2/ het herstellen van het carrier signaal.
3/ freq deling en vermenigvuldiging.
4/ demodulatie.
Dit is een mond vol, maar je kan het eenvoudiger bekijken door het als een
omgekeerde Feedback loop te zien(Osc. C) die gesynced word door een carrier(Osc. D).
Voor de syncfunctie wordt hier een Sample&Hold module gebruikt.
Wanneer de frequentie van Osc. C hoger gaat, hoor je deze 'gelocked' worden.
Klinkt als overblazen.
Deze klank was dus als startpunt gebruikt voor de PLL-Modal-KS pch.
Ook valt een Modal of KS pch te phase-locken.
Natuurlijk klinkt dit weer anders.
voor plaatje:
https://www.synthforum.nl/forums/attachment.php?attachmentid=61753&d=1282857450
 
Laatst gewijzigd:
PLL als exciter door een modal model(feedbacked fiters) met KS resonantie.
Realtime veranderingen in de ruimtes, snaarmodel en phase lock loop.
In simpele taal: in dit geval, trompet/trombone klank gaat door houten/metalen 'slagwerk' resonators en eindigd in een soort klankkast.

Leuk, Roland! Dit demonstreert goed de flexibiliteit van de modulaire synth.
Maar K.S. kan ik er niet in ontdekken....:o:

Bijgaand een sonogram van twee tonen.
Links de eerste toon van jouw mp3-bestand, rechts een pure Karplus-Strong toon van dezelfde frequentie. Aan de gekromde contour is KS altijd direct te herkennen: hoe hoger de boventoon des te sterker en sneller de demping ervan verloopt.
 

Attachments

  • Sonogram PLL  en KS.jpg
    Sonogram PLL en KS.jpg
    86,8 KB · Bekeken: 126
Dank je Waveguide. Achter PLL en modal resonators alleen een KS-'snaar ruimte', anders valt het weg(te horen beetje aan het end van de mp3). Ben bezig met meer modellen. Eind v/d week laat ik weer wat horen. KS door modal resonators, dubbel KS als PLL enz. Voor deze laatse moet ik de pll anders in elkaar zetten.
 
"quasi-KS", "pseudo-KS" , "imitatie-KS"

"quasi-KS", "pseudo-KS" , "imitatie-KS"

KS door modal resonators

Je kunt KS op verschillende manieren benaderen. Een benadering zou inderdaad kunnen bestaan uit een set 2de-orde IIR resonantiefilters, waarvan de resonantiefrequenties een harmonische reeks vormen en waarvan zowel de gain's als de Q's zodanig worden berekend dat je precies uitkomt op Karplus-Strong.
Laten we eens aannemen dat je inderdaad doet en een toon gaat maken van, laten we zeggen, 100 Hz. Als je verder aanneemt dat de Sampling Frequentie (Fs) gelijk is aan die van CD, dus 44100 Hz, dan heb je 0,5*Fs/100 = 220 filters nodig. Per filter per sample heb je 3 vermenigvuldigingen en 2 optellingen te doen, dus in totaal 220 X (3+2) = 1100 rekenkundige bewerkingen per sample. Karplus-Strong heeft per sample slechts 2 bewerkingen (1 optelling en 1 vermenigvuldiging) te doen en is dus, op dezelfde computer, voor dezelfde toon, 550 maal zo snel. Bovendien hoef je geen berekeningen uit te voeren voor het precies instellen van die 220 resonantiefilters.
Met Karplus-Strong kun je bovendien door slechts 1 getal te wijzigen, de frequentie-afhankelijke dempingskarakteristiek veranderen - en daarmee het verloop van de klankkleur, zodat de snaar bijvoorbeeld langer helder blijft klinken. Gebruik je 220 filters, dan zul je i.p.v. 1 getal 220*3 = 660 getallen moeten aanpassen, voordat je de toon kunt gaan doorrekenen.

Waarom zou je dat allemaal doen?
De kracht en de verbijstering van KS is juist die idioot hoge efficientie!
Ik kan maar 1 reden bedenken voor al dat overwerk: een klankopwekkingssysteem waarop geen directe berekening van samples mogelijk is. Dan ben je wel gedwongen om te gaan pielen. Kan heel leuk zijn en verrassingen opleveren, allemaal heel boeiend en leerzaam, maar je praat dan simpelweg niet meer over KS, maar over zoiets als "quasi-KS" of "pseudo-KS" of "imitatie-KS" (daarover gaat inmiddels 95% van deze draad).
En zo lang de discussie daarover gaat, kom je nooit toe aan de vele subtiliteiten en interessante perspectieven van deze typische vorm van computer-klanksynthese.
 
Dan is mijn oplossing een gitaar te pakken wanneer je het gitaar geluid nodig hebt niet zo'n hele slechte ;)

Wout


Heel benieuwd of je met jouw gitaar onderstaand KS-klankje kunt maken.
 

Attachments

  • Chopin_Etude_3_Snaarpluk.mp3
    923,7 KB · Bekeken: 132
Laatst gewijzigd:
Heel benieuwd of je met jouw gitaar onderstaand KS-klankje kunt maken.
Natuurlijk kan ik het niet maken, maar het is ook helemaal geen gitaargeluid :D Mocht je het wel zo ervaren, tja, misschien kan een neuroloog wat betekenen. (Okay, een beetje cynisch...) Ik hoop dat je nu niet gaat vertellen dat het wel een gitaargeluid is, maar dat een aantal parameters in de computer veranderd zijn en het daarmee toch een gitaargeluid is, dan antwoord ik dat het een computergeluid is.

Jouw geluidsvoorbeeld is nu precies wat ik bedoel met een geluid dat niet bestaat anders dan in een computer of synthesizer. De verwarring ontstaat omdat er de naam 'snaarpluk' wordt opgeplakt. Er is, denk ik, geen snaar aan te pas gekomen of misschien een sampletje.

Mijn bezwaar zit in de omwisseling van de realiteit met de beschrijving van de realiteit. Het woord 'boom' is geen boom. Een model is slechts een nabootsing in een bepaalde beschrijving.
Dat in de muzikale realiteit wiskundige beschrijvingen mogelijk zijn, komt mijns inziens door het unieke karakter van de wiskunde, maar de muziek ontstaat niet dankzij de wiskunde.
Dat in de houtsneden van Maurice Escher wiskundige formules te hanteren zijn, wil nog niet zeggen dat Escher die ook gebruikte: de wislundigen hebben dat later pas ontdekt...

Wat is de wiskundige formule van het begrip schoonheid? ;)

Wout
 
Ik merk hier een aantal spraak/lees verwarringen.
@Waveguide
ik schreef,
[PLL als exciter door een modal model(feedbacked fiters) met KS resonantie.]
Dus geen KS-synthese. Verder ben ik er bekend mee en nu bezig iets anders te doen door het combineren van een aantal modellen. Waarom? Just for fun! Omdat het kan, en veel belangrijker,: wanneer ik de boel ga midi-koppelen, er waarschijnlijk een heerlijke rot herrie uit zal komen:)

Wanneer ik voor 1 model kies blijf ik door het model heen fietsen met de cc-controllers, en dat ken ik al. Gewoon een experiment.

Leuk KS voorbeeld van je Waveguide.

Hier ontstaat de volgende verwarring.
KS, ik spreek even voor het gemak van model, hoeft zeker niet alleen voor 'snaar'-
klanken gebruikt te worden, een speciaal model, zoals net hier gedemoot door Waveguide.
En Wout's gitaar zal altijd zo blijven klinken. Zonder externe FX, of anders vrees ik voor de gezondheid van de gitaar(J. Hendrix, aansteker).
Circuit bending for acoustic instruments.

Het is m.i. geen strijd tussen akoestische-, of elektronische instrumenten.
 
Kortom, we schrijven alle drie eigenlijk hetzelfde en waarschijnlijk alle drie even verwarrend. :D

Blijft voor mij nog de muzikale context, dus de 'muzikale omgeving' waarin een geluid functioneert.
Maar daar kan beter een aparte thread voor gemaakt wordden.

Een letterlijke context ervaring heb ik eens in Delft gehad, bij de TH, waar een proefopstelling Wave Field Synthese aanwezig is. De demo werd gegeven dmw het geluid van vier saxofoons, dus fysieke instrumenten en voor mij werkte dat totaal niet.
Daarna demonstreerde Dr Baalman, voor enkelen onder ons ook bekend als Marije, een eletronische compositie en die geluiden werkten perfect!

Wout
 
Naar aanleiding van de thread over de vermeende Karplus-Strong-achtige synthese, verborgen in de oude Nord Leads, ben ik mij eens gaan verdiepen in deze synthesevorm en probeer ik deze logischerwijs ook toe te passen. :)
Nu lukt het me alleen niet om tot een goed resultaat te komen en te doorgronden hoe het precies werkt.

Voor zover ik het begrijp, wordt de volgende werkwijze gehanteerd:
Een bronsignaal, vaak noise, wordt simultaan uitgestuurd naar een VCA en naar een delay. Het delaysignaal wordt vervolgens gefilterd en weer gemixt met bron-signaal.
De delay wordt zo gemoduleerd dat een hogere pitch zorgt voor een hogere snelheid van de delay.

Is dit correct? :)

Wout, hierboven TS nog maar eens aangehaald om te kijken waar we het wel en niet over hebben in deze draad. Sly wil weten wat KS nou eigenlijk is, hoe het werkt en zit, dacht ik, niet direct te wachten op de muziekesthetische axiologie van het Karplus-Strong algoritme - en dat is de kant die jij de discussie graag ziet opgaan, ik weet 't. Ikzelf vind dat ook een heel interessante en fundamentele discussie, maar hoe kun je daar goed over praten als je niet eerst scherp hebt wat KS nu eigenlijk precies behelst en wat niet. Ik heb de indruk dat de vele misverstanden in deze en andere draden over KS worden veroorzaakt door de enorme hoeveelheden onzin en lullekoek die in diverse bladen en handleidingen over KS worden opgedist. Dat laatste is vooral ontstaan in de "wil-wel-maar-kan-niet"-hoek van de al genoemde quasi-pseudo-namaak-KS. Daarom nog even een paar KS-essenties op een rij:

Een bronsignaal, vaak noise, wordt simultaan uitgestuurd naar een VCA en naar een delay. Het delaysignaal wordt vervolgens gefilterd en weer gemixt met bron-signaal. De delay wordt zo gemoduleerd dat een hogere pitch zorgt voor een hogere snelheid van de delay. Is dit correct?

Nee, in KS bestaat niet zoiets als een bronsignaal!! KS is een puur discreet (en GEEN analoog of quasi-analoog of modulair!) systeem dat is opgebouwd uit een feedback-delaylijn waarin een zeer specifiek, zeer nauwkeurig gedefinieerd 1ste orde FIR-filter is opgenomen (zie draad over Phys Mod voor nadere uitleg over dat filter). KS kent geen bronsignaal, maar alleen een beginconditie en dat is iets heel anders. De beginconditie wordt gevormd door de waarden van de samples (= getallen) die voorafgaand aan tijdstip nul (d.w.z. het moment dat de toon begint) al in de delaylijn staan. Deze samples kunnen gezamelijk uitsluitend de sterkten van de boventonen bepalen. Wat er daarna gebeurt ligt volledig vast: de typische klankverkleuring die optreedt en die zo'n verrassende overeenkomst vertoont met het geluid van een getokkelde snaar wordt uitsluitend veroorzaakt door het filter dat is opgenomen in de feedback-delaylijn. Dat, dames en heren, is het algoritme van Karplus en Strong. Dat is wat in de vakliteratuur bekend staat als "Karplus-Strong per se". Dat en niets anders
(https://ccrma.stanford.edu/~jos/pasp/Karplus_Strong_Algorithm.html). !

Er wordt vaak gesproken, inderdaad, over "het inputsignaal" van KS. Neem die slechte gewoonte niet over! Voorkom spraak-inflatie! Zodra je een input koppelt aan de feedback-delaylijn, verdwijnt het typerende, door K. en S. zo gekoesterde snaarpluk-effect volledig en praat je over een totaal ander effect (dat op zich leuke toepassingen heeft). Zodra er sprake is van een inputsignaal, doe je er beter aan om het systeem gewoon te beschrijven als een (M+1)-de orde IIR filter, waarin M de lengte van de feedback-delaylijn voorstelt. De frequentiekarakteristiek van dat IIR-filter lijkt erg veel op die van een gewone feedback-delaylijn (een kam-resonantiefilter met even scherpe en even hoge pieken op onderling gelijke afstanden). Maar er is een kenmerkend verschil: de pieken van het IIR-filter worden geleidelijk stomper en minder hoog (dat is equivalent met kortere dempingstijd voor de hogere frequentiecomponenten).

Gebruik je een toongenerator als input voor dit systeem dan krijg je een outputsignaal waarvan de toonhoogte wordt bepaald door de toongenerator en NIET, zoals bij snaarpluk, door de lengte van de delay-lijn; die laatste is immers alleen nog hoorbaar in de vorm van de filtertransient (de impulsresponsie). Ik vermoed dat dit precies de zwevingen zijn die je hoort in het voorbeeld van Roland: de toonhoogte van de input-osc interfereert met de transient van het resofilter (in Rolands voorbeeld is dat overigens een 2-de orde resonator en GEEN (M+1)-de orde IIR filter (dat kun je duidelijk horen en ook zien in het sonogram: je ziet maar één spectraallijn doorlopen als de toon ophoudt)).

Zet je witte ruis op dit systeem dan hoor je een stoomfluit-achtige toon waarvan het timbre, weer anders dan bij KS, NIET steeds doffer wordt, maar fluctueert binnen de grenzen van een spectrale contour die gevormd wordt door de frequentiekarakteristiek van het (M+1)-de orde IIR filter. (witte ruis heeft immers een constant "lange-termijn" spectrum).

Ik geloof dat hiermee de belangrijkste stoorzender in de discussie over KS is blootgelegd - maar natuurlijk nog lang niet buiten gevecht is gesteld - ik maak me geen enkele illusie...
;)
 
Wout, hierboven TS nog maar eens aangehaald om te kijken waar we het wel en niet over hebben in deze draad. Sly wil weten wat KS nou eigenlijk is, hoe het werkt en zit, dacht ik, niet direct te wachten op de muziekesthetische axiologie van het Karplus-Strong algoritme - en dat is de kant die jij de discussie graag ziet opgaan, ik weet 't. Ikzelf vind dat ook een heel interessante en fundamentele discussie, maar hoe kun je daar goed over praten als je niet eerst scherp hebt wat KS nu eigenlijk precies behelst en wat niet. ...
Ik weet het. Door zaken los te koppelen en niet in een groter verband te zien wordt het alleen maar meer onbegrijpbaar; het 'dat is niet wat de TSer wil' dogma is in mijn ogen een discussie manipulatie. En je daar niets van aantrekken is echt 'stout'. :)

Wout
 
Ik weet het. Door zaken los te koppelen en niet in een groter verband te zien wordt het alleen maar meer onbegrijpbaar; het 'dat is niet wat de TSer wil' dogma is in mijn ogen een discussie manipulatie. En je daar niets van aantrekken is echt 'stout'. :)

Wout

Wout, ik ga die discussie niet uit de weg. Vind die zelf ook interessant. En fundamenteel. Maar in dit stadium, waar er nog zoveel misverstanden bestaan over KS en andere nieuwe technieken, zoals DSP en Phys Mod is het toch veel beter om eerst duidelijk te krijgen waarover het nou eigenlijk gaat? Zoals Plato al opmerkt in de Politeia, "van de principes neerdalen naar de conclusies". De esthetiek kan alleen maar een meta-discussie zijn, zeker in zo'n technische omgeving als de electronische muziek.
 
Wout, hierboven TS nog maar eens aangehaald om te kijken waar we het wel en niet over hebben in deze draad. Sly wil weten wat KS nou eigenlijk is, hoe het werkt en zit, dacht ik, niet direct te wachten op de muziekesthetische axiologie van het Karplus-Strong algoritme - en dat is de kant die jij de discussie graag ziet opgaan, ik weet 't. Ikzelf vind dat ook een heel interessante en fundamentele discussie, maar hoe kun je daar goed over praten als je niet eerst scherp hebt wat KS nu eigenlijk precies behelst en wat niet. Ik heb de indruk dat de vele misverstanden in deze en andere draden over KS worden veroorzaakt door de enorme hoeveelheden onzin en lullekoek die in diverse bladen en handleidingen over KS worden opgedist. Dat laatste is vooral ontstaan in de "wil-wel-maar-kan-niet"-hoek van de al genoemde quasi-pseudo-namaak-KS. Daarom nog even een paar KS-essenties op een rij:



Nee, in KS bestaat niet zoiets als een bronsignaal!! KS is een puur discreet (en GEEN analoog of quasi-analoog of modulair!) systeem dat is opgebouwd uit een feedback-delaylijn waarin een zeer specifiek, zeer nauwkeurig gedefinieerd 1ste orde FIR-filter is opgenomen (zie draad over Phys Mod voor nadere uitleg over dat filter). KS kent geen bronsignaal, maar alleen een beginconditie en dat is iets heel anders. De beginconditie wordt gevormd door de waarden van de samples (= getallen) die voorafgaand aan tijdstip nul (d.w.z. het moment dat de toon begint) al in de delaylijn staan. Deze samples kunnen gezamelijk uitsluitend de sterkten van de boventonen bepalen. Wat er daarna gebeurt ligt volledig vast: de typische klankverkleuring die optreedt en die zo'n verrassende overeenkomst vertoont met het geluid van een getokkelde snaar wordt uitsluitend veroorzaakt door het filter dat is opgenomen in de feedback-delaylijn. Dat, dames en heren, is het algoritme van Karplus en Strong. Dat is wat in de vakliteratuur bekend staat als "Karplus-Strong per se". Dat en niets anders
(https://ccrma.stanford.edu/~jos/pasp/Karplus_Strong_Algorithm.html). !

Er wordt vaak gesproken, inderdaad, over "het inputsignaal" van KS. Neem die slechte gewoonte niet over! Voorkom spraak-inflatie! Zodra je een input koppelt aan de feedback-delaylijn, verdwijnt het typerende, door K. en S. zo gekoesterde snaarpluk-effect volledig en praat je over een totaal ander effect (dat op zich leuke toepassingen heeft). Zodra er sprake is van een inputsignaal, doe je er beter aan om het systeem gewoon te beschrijven als een (M+1)-de orde IIR filter, waarin M de lengte van de feedback-delaylijn voorstelt. De frequentiekarakteristiek van dat IIR-filter lijkt erg veel op die van een gewone feedback-delaylijn (een kam-resonantiefilter met even scherpe en even hoge pieken op onderling gelijke afstanden). Maar er is een kenmerkend verschil: de pieken van het IIR-filter worden geleidelijk stomper en minder hoog (dat is equivalent met kortere dempingstijd voor de hogere frequentiecomponenten).

Gebruik je een toongenerator als input voor dit systeem dan krijg je een outputsignaal waarvan de toonhoogte wordt bepaald door de toongenerator en NIET, zoals bij snaarpluk, door de lengte van de delay-lijn; die laatste is immers alleen nog hoorbaar in de vorm van de filtertransient (de impulsresponsie). Ik vermoed dat dit precies de zwevingen zijn die je hoort in het voorbeeld van Roland: de toonhoogte van de input-osc interfereert met de transient van het resofilter (in Rolands voorbeeld is dat overigens een 2-de orde resonator en GEEN (M+1)-de orde IIR filter (dat kun je duidelijk horen en ook zien in het sonogram: je ziet maar één spectraallijn doorlopen als de toon ophoudt)).

Zet je witte ruis op dit systeem dan hoor je een stoomfluit-achtige toon waarvan het timbre, weer anders dan bij KS, NIET steeds doffer wordt, maar fluctueert binnen de grenzen van een spectrale contour die gevormd wordt door de frequentiekarakteristiek van het (M+1)-de orde IIR filter. (witte ruis heeft immers een constant "lange-termijn" spectrum).

Ik geloof dat hiermee de belangrijkste stoorzender in de discussie over KS is blootgelegd - maar natuurlijk nog lang niet buiten gevecht is gesteld - ik maak me geen enkele illusie...
;)

Als de begin waarde 0 is (voordat er geluid is geproduceerd), hoe krijg je dan het KS algorithme aan de gang?
 
Back
Top