如何合成声音？

Posted 2023-03-14

【中文标题】如何合成声音？

【英文标题】：How to synthesize sounds?

【发布时间】：2010-10-21 21:58:24

【问题描述】：

我想制作类似于真实乐器音频的声音。问题是我几乎不知道如何获得它。

我所知道的与真实乐器相差甚远的是，它们输出的声音很少是干净的。但是如何产生这种不干净的声音呢？

到目前为止，我已经做到了这一点，它会产生非常简单的声音，我什至不确定它是否正确使用了 alsa。

import numpy
from numpy.fft import fft, ifft
from numpy.random import random_sample
from alsaaudio import PCM, PCM_NONBLOCK, PCM_FORMAT_FLOAT_LE

pcm = PCM()#mode=PCM_NONBLOCK)
pcm.setrate(44100)
pcm.setformat(PCM_FORMAT_FLOAT_LE)
pcm.setchannels(1)
pcm.setperiodsize(4096)

def sine_wave(x, freq=100):
    sample = numpy.arange(x*4096, (x+1)*4096, dtype=numpy.float32)
    sample *= numpy.pi * 2 / 44100
    sample *= freq
    return numpy.sin(sample)

for x in xrange(1000):
    sample = sine_wave(x, 100)
    pcm.write(sample.tostring())

【问题讨论】：

music21 完全可以做到这一点。您可以使用库对象组合乐谱，然后播放。您只使用音符和速度等音乐概念创作音乐。 More，还有这个question。渲染使用 MIDI 库。 Music21 是一个先进的框架，用于处理乐谱和音符并对其进行深入分析。

【参考方案1】：

声音合成是一个复杂的课题，需要多年的学习才能掌握。

这也不是一个完全解决的问题，尽管最近的发展（例如物理建模合成）在模拟真实世界的仪器方面取得了进展。

您有多种选择。如果您确定要进一步探索合成，那么我建议您从学习 FM 合成开始。它相对容易在软件中学习和实现，至少在基本形式上是这样，并且可以产生各种有趣的声音。另外，请查看 Curtis Roads 的“计算机音乐教程”一书。这是一本关于所有计算机音乐的圣经，虽然它已经有几年历史了，但它是学习基础知识的首选书籍。

如果您想要更快地产生逼真的声音，请考虑使用采样技术：即录制您想要重现的乐器（或使用预先存在的样本库），然后播放样本。这是一种更直接（而且通常更有效）的方法。

【讨论】：

我不想使用样本库。我想要一些类似于乐器的东西，而不是栩栩如生的东西。

【参考方案2】：

很高兴，如果您想（从头开始）生成听起来真正“有机”的东西，即像一个物理对象，您最好了解一下这些声音是如何生成的。对于可靠的介绍，您可以查看 Fletcher 和 Rossings The Physics of Musical Instruments 之类的书。网上也有很多东西，你可能想看看 James Clark 的入门书 here

至少浏览一下这类内容会让您了解自己面临的挑战。准确地为物理仪器建模非常困难！

如果您想做的是听起来像物理的东西，而不是听起来像乐器 X 的东西，那么您的工作会容易一些。你可以很容易地建立频率并将它们叠加在一起，添加一点噪音，你会得到至少听起来不像纯音的东西。

阅读一些有关傅立叶分析的一般知识会有所帮助，调频 (FM) 技术也会有所帮助。

玩得开心！

【参考方案3】：

我同意这是非常重要的，并且没有固定的“正确方法”，但您应该考虑从（或自己制作）MIDISoundFont 开始。

【参考方案4】：

正如其他人所说，这根本不是一个微不足道的话题。在事物的编程方面（特别是如果您关心低延迟）和综合部分都存在挑战。声音合成的金矿是 Julius O. Smith 的页面。有很多合成技术http://ccrma-www.stanford.edu/~jos/。