На основі прочитаного я склав алгоритм синтезу FM-звуку. Я не впевнений, чи правильно я це зробив. При створенні програмного приладу синтезатора програмного забезпечення використовується функція генерації генератора, а модулятор може використовуватися для модулювання частоти цього генератора. Я не знаю, чи повинен синтез FM працювати лише для модуляції синусоїд?
Алгоритм приймає функцію хвилі приладів та індекс модулятора та співвідношення для модулятора частоти. Для кожної ноти він приймає частоту і зберігає значення фази для несучих і модуляторних осциляторів. Модулятор завжди використовує синусоїду.
Це алгоритм у псевдокоді:
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
Отже, якщо частота ноти становить 100 ГГц, FMRatio встановлюється в 0,5, а FMIndex - 0,1, він повинен виробляти частоти між 95 Гц і 105 Гц в циклі 50 ГГц. Це правильний спосіб зробити це. Мої тести показують, що це не завжди звучить правильно, особливо при модулюванні пилки та квадратних хвиль. Чи добре модулювати пилу та квадратні хвилі, як це, чи це тільки для синусоїд?
Це реалізація в C та CoreAudio:
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;
}
Відповіді дуже високо оцінені.