-------------------------------------------------------------------
GRANULAČNÍ, KONKATENAČNÍ SYNTÉZY A TVAROVACÍ SYNTÉZY
-------------------------------------------------------------------
Roman Čmejla, textová verze 9. přednášky ze SYN, 27.listopadu 2017 

OBSAH -------------------------------------------------------------
     • Granulační syntézy
     • Konkatenační syntézy
     • Tvarovací (waveshaping) syntéza
     • Čebyševovy polynomy 

-------------------------------------------------------------------
Granulační syntéza

Metoda syntézy je založena na práci s velmi malými zvukovými částmi, zrny (od 1-50 ms). Tyto krátké úseky se přehrávají velmi rychle za sebou, takže lidský mozek je vnímá jako spojitý zvuk. Je to jistá obdoba ke konkatenační syntéze při umělé tvorbě řeči skládáním fonémů (hlásek). 
Výsledný zvuk se vytváří skládáním, vrstvením a vzorkování. Nejčastěji jsou výsledkem hudební a zvukové efekty.

Technika není vhodná pro klasické hudební barvy zvuku
Vyniká v některých přirozených zvucích, které je obtížné generovat jinou metodou (např. praskající oheň, bublající voda, poryvy větru, výbuchy).
--

Konkatenační syntéza

• Používá přímo části přirozeného řečového signálu
• Předpokládá, že se řeč skládá z řečových (akustických) jednotek
• Řeč je možné rozdělit na segmenty odpovídající těmto jednotkám a uložit je do inventáře řečových jednotek
• Řeč se vytváří řetězením (konkatenací) řečových segmentů uložených v inventáři řečových jednotek
• Syntetická řeč napodobuje řečníka z inventáře
• Používá většina současných syntezátorů

Tvarovací (waveshaping) syntéza
   - Také se se zahrnuje mezi metody “nelineárního zkreslení”

   - Představuje modifikaci (zkreslení) audio signálu “přenosovou funkcí” 

   - Dosahované výsledky jsou co do možností tvorby barev srovnatelné s FM

   - Velikou výhodou je produkce „přesného“, pásmově omezeného spektra

Čebyševovy polynomy
   - Užitečné pro vytváření přenosů produkujících specifické harmonické 
     frekvenční složky  na konkrétní relativní amplitudy, pokud je 
     vstupem harmonický signál.

   - Čebyševův polynom k-tého řádu produkuje pouze-tou harmonickou.

   - Čebyševovy polynomy různých řádů lze sčítat a vytvořit tak 
     přenosovou funkci generující přesné harmonické spektrum.

     T1 = x; 
     T2 = 2*x.^2 - 1; 
     T3 = 4*x.^3 - 3*x; 
     T4 = 8*x.^4 - 8*x.^2 + 1; 
     T5 = 16*x.^5 - 20*x.^3 + 5*x; 
     T6 = 32*x.^6 - 48*x.^4 + 18*x.^2 - 1; 
     T7 = 64*x.^7 - 112*x.^5 + 56*x.^3 - 7*x; 
     T8 = 128*x.^8 - 256*x.^6 + 160*x.^4 - 32*x.^2 + 1; 
     T9 = 256*x.^9 - 576*x.^7 + 432*x.^5 - 120*x.^3 + 9*x; 
     T10= 512*x.^10 - 1280*x.^8 + 1120*x.^6 - 400*x.^4 + 50*x.^2 - 1; 

Př.: y = w1*T1 + w2*T2 + w3*T3 + w5*T5, kde w1 = 0.3, w2 = 1, w3 = 0.7, w5 = 0.5, 
     y = 0.3*x + 1*(2*x.^2 - 1) + 0.7*(4*x.^3 - 3*x) + 0.5*(16*x.^5 - 20*x.^3 + 5*x)
     y = 0.3*x + 2*x.^2 - 1 + 2.8*x.^3 - 2.1*x + 8*x.^5 - 10*x.^3 + 2.5*x
     y = 8*x.^5 - 7.2*x.^3 + 2*x.^2 - 0.7*x -1

Výhody:
   - Syntéza nepotřebuje další harmonické oscilátory, které mohou být výpočetné náročné

   - Snadno lze vytvořit zajímavé barvy

   - Snadno lze splnit vzorkovací teorém  (k*f0  <  fs/2)