ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΜΟΥΣΙΚΗ ΩΣ ΟΙ ΠΑΛΑΙΟΙ ΕΔΙΔΑΣΚΟΝ (VII)


(ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΑΠΟ 20/03/16)

Κεφάλαιο Γ΄
Υλοποίηση Συστήματος Ηχητικής Σύνθεσης

Ε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζεται η υλοποίηση της τεχνικής ηχητικής
σύνθεσης που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, η οποία
παρουσιάζεται υπό τη μορφή διαγράμματος στο σχήμα Γ΄.1. Η διαδικασία
θα μπορούσε να διαιρεθεί σε τρία βασικά στάδια: Στο πρώτο στάδιο περιλαμβάνεται η
ψηφιακή προεπεξεργασία των ηχογραφημένων ηχητικών μονάδων για την δημιουργία
της βιβλιοθήκης ηχητικού υλικού που θα αποτελέσει την «πρώτη ύλη» του
συστήματος. Στο δεύτερο στάδιο περιλαμβάνεται ο συνδυασμός των δύο βασικών
αλγορίθμων του συστήματος, του αλγόριθμου εξέλιξης πληθυσμού «παιχνίδι της ζωής»
και του αλγόριθμου 1 – 1 αντιστοίχησης των κελιών του πρώτου αλγορίθμου με τις
ηχητικές μονάδες. Στο τρίτο στάδιο πραγματοποιείται η μίξη του τελικού ηχητικού
υλικού και η ψηφιακή του μετεπεξεργασία για την απόδοση καλύτερου ηχητικού
αποτελέσματος.
Επίσης, παρουσιάζονται κάποιες τεχνικές ανίχνευσης και αποφυγής περιοδικότητας και
στασιμότητας του πληθυσμού. Στην τελευταία ενότητα του κεφαλαίου παρουσιάζονται
οι τροποποιήσεις που έγιναν στον αλγόριθμο εξέλιξης του πληθυσμού.

image

Σχήμα Γ΄.1 : Η αρχιτεκτονική του προτεινόμενου συστήματος ηχητικής σύνθεσης.

Γ΄. 1. Στάδια Υλοποίησης
Γ΄. 1. 1. Πρώτο Στάδιο
Στο πρώτο στάδιο της υλοποίησης ανήκει η δημιουργία της βιβλιοθήκης του
πρωτογενούς ηχητικού υλικού. Αυτό το υλικό θα αποτελέσει τις μουσικές μονάδες που
θα συνδυαστούν και θα δώσουν το τελικό μουσικό αποτέλεσμα. Αρχικά έγινε η
ηχογράφηση των ηχητικών δειγμάτων, διάρκειας 2 – 3 δευτερολέπτων.
Το πλήθος των δειγμάτων θα πρέπει να είναι Ν x Ν, όπου Ν η μέγιστη διάσταση της
μήτρας του κυτταρικού αυτόματου ¨Παιχνίδι της ζωής¨, ούτως ώστε να γίνει η ένα
προς ένα (1-1) αντιστοίχηση των ηχητικών μονάδων με τα κελιά του αυτόματου.
Μήτρα του αυτόματου θεωρείται το περιβάλλον μέσα στο οποίο τοποθετείται ο
αρχικός πληθυσμός και λαμβάνει χώρα η εξέλιξή του.
Η ανάλυση της αναπαράστασης στο πεδίο της συχνότητας εξαρτάται από το πλήθος Ν
των δειγμάτων του σήματος, όπου ηχητικά δείγματα είναι οι διακριτές τιμές του
ψηφιακού σήματος που αποθηκεύονται κατά την δειγματοληψία. Αύξηση του μήκους
Ν συνεπάγεται καλύτερη ανάλυση σήματος. Επομένως, για δεδομένη τιμή του Ν, η
ανάλυση μπορεί να αυξηθεί με προσθήκη μηδενικών δειγμάτων, και αυτό γίνεται
συνήθως στο τέλος του σήματος. Η διαδικασία ονομάζεται «γέμισμα με μηδενικά»
(zero padding) και χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία για την επεξεργασία των
ηχητικών μονάδων, τόσο για την βελτίωση της ανάλυσης αλλά και για τη βέλτιστη
απόδοση της τεχνικής σύνθεσης, αφού δίνεται η δυνατότητα δημιουργίας αρχείων με
ίσο αριθμό δειγμάτων και ίδιας χρονικής διάρκειας.
Συγκεκριμένα, τα βήματα της προεπεξεργασίας των ηχητικών μονάδων είναι τα εξής:
εντοπίζεται η μεγαλύτερη σε πλήθος δειγμάτων μουσική μονάδα και, έχοντας αυτό ως
κριτήριο, στο τέλος κάθε αρχείου προστίθενται μηδενικά δείγματα ώστε όλα τα αρχεία
να φτάσουν σε μήκος το μέγιστο.
Το βασικό μειονέκτημα της παραπάνω τεχνικής είναι ότι δημιουργεί κενά διαστήματα
στο τέλος του ηχητικού σήματος (Σχήμα Γ΄. 2), προκαλώντας διακεκομμένο ηχητικό
αποτέλεσμα [35]. Η διόρθωση του προβλήματος γίνεται στο τελικό ηχητικό
αποτέλεσμα, αφού έχει ολοκληρωθεί η μίξη των ηχητικών μονάδων, με την αποκοπή
των τελευταίων μηδενικών στοιχείων. Μετά και την δημιουργία ηχητικών αρχείων με  ισάριθμα δείγματα, ολοκληρώνεται το πρώτο στάδιο της ψηφιακής προεπεξεργασίας
των μουσικών μονάδων.

image

Σχήμα Γ΄. 2 : Το αποτέλεσμα της διαδικασίας γεμίσματος με μηδενικά, είναι ένα  διακεκομμένο ηχητικό αποτέλεσμα.(ηχητικό αρχείο στο συνοδευτικό Cd, στο φάκελο  «αποτελέσματα»: listenKenaDiasthmata.wav)

Γ΄. 1. 2 Δεύτερο Στάδιο
Στο δεύτερο στάδιο της υλοποίησης πραγματοποιείται η ένα προς ένα (1-1)
αντιστοίχηση των ηχητικών μονάδων με τα κελιά του κυτταρικού αυτόματου,
παράλληλα με τον αλγόριθμο εξέλιξης του πληθυσμού, ο οποίος περιγράφεται στο Β΄
κεφάλαιο (Κυτταρικό αυτόματο «Το παιχνίδι της ζωής»). Σε όλα τα μουσικά αρχεία
δόθηκε ενιαία ονοματοδοσία, η οποία τα χαρακτηρίζει μοναδικά από την θέση που θα
πάρει το κάθε αρχείο στην μήτρα του αυτόματου. Για παράδειγμα, το αρχείο audio11
είναι το αρχείο που θα αντιστοιχιστεί στο κελί με συντεταγμένες (1, 1), ενώ το κελί
audio101 είναι το αρχείο που βρίσκεται στη δέκατη γραμμή και στην πρώτη στήλη.
Στη συνέχεια, σε κάθε κελί αντιστοιχίζεται και μία μουσική μονάδα, η οποία θα ηχεί
κάθε φορά που το κελί είναι ενεργό, κατά την εξέλιξη του αλγόριθμου. (Σχήμα Γ΄. 3)

image

Σχήμα Γ΄. 3 : Η Αντιστοίχηση των κελιών με τις μουσικές μονάδες. Η ονομασία  υποδηλώνει σε ποια γραμμή και στήλη θα τοποθετηθεί η μουσική μονάδα

Γ΄. 1. 3 Τρίτο Στάδιο
Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιείται η μίξη των ηχητικών μονάδων που αντιστοιχούν
στα ενεργά άτομα του πληθυσμού. Μίξη ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία δύο
ή περισσότερα ηχογραφημένα σήματα συνδυάζονται σε ένα κανάλι ήχου.
Περιλαμβάνει επίσης την επεξεργασία του ηχογραφημένου υλικού, για παράδειγμα την
πρόσθεση ή την αφαίρεση διάφορων εφφέ όπως το βάθος (reverb), την εισαγωγή
φίλτρων, την επεξεργασία με παραμετρικούς ισοσταθμιστές κτλ. Η μίξη βοηθάει ώστε
να γίνουν πιο εύκολα οι ρυθμίσεις που είναι απαραίτητες στο τελικό αποτέλεσμα [38,
40]. Στην περίπτωση που τα ηχητικά σήματα είναι ψηφιακά, η μίξη γίνεται με έναν
απλό αλγόριθμο μίξης:

image

Σχήμα Γ΄. 4 : Σύστημα μίξης ψηφιακών ηχητικών σημάτων.

image

image

Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται ζυγισμένη μίξη των ηχητικών σημάτων [37].
Αυτό σημαίνει ότι για κάθε γενιά, προστίθεται το πλήθος των ηχητικών δειγμάτων της
κάθε ηχητικής μονάδας που αντιστοιχεί σε ενεργό κελί και το άθροισμα αυτών
διαιρείται με τον αριθμό των ενεργών κελιών. Το ηχητικό αποτέλεσμα που προκύπτει
αποτελεί το ηχητικό υλικό της συγκεκριμένης γενιάς. Καθώς το κυτταρικό αυτόματο
εξελίσσεται, το ηχητικό υλικό κάθε γενιάς προστίθεται στο προηγούμενο.
Σε αυτό το σημείο γίνεται η αποκοπή των μηδενικών διαστημάτων στο τέλος κάθε
μουσικού αρχείου που δημιουργήθηκαν από την απαραίτητη για τη μίξη διαδικασία
γεμίσματος μηδενικών. Το τελικό ηχητικό αποτέλεσμα παράγεται από το σύνολο των
γενεών που προέκυψαν μετά το πέρας της εξομοίωσης λειτουργίας του κυτταρικού
αυτόματου.

(ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ)

 

About sooteris kyritsis

Job title: (f)PHELLOW OF SOPHIA Profession: RESEARCHER Company: ANTHROOPISMOS Favorite quote: "ITS TIME FOR KOSMOPOLITANS(=HELLINES) TO FLY IN SPACE." Interested in: Activity Partners, Friends Fashion: Classic Humor: Friendly Places lived: EN THE HIGHLANDS OF KOSMOS THROUGH THE DARKNESS OF AMENTHE
This entry was posted in Music and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s