Università degli Studi di Milano
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in Scienze dell'Informazione

PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UN PROTOTIPO MIDI / DSP PER IL CONTROLLO E LA GENERAZIONE DI PROCESSI SONORI MEDIANTE TVF

Relatore: Prof. G. HAUS
Correlatore : Dr. J. CHAREYRON

Tesi di Laurea
David ARDUIN
Matr. N° 412228

Introduzione

Le operazioni che possiamo eseguire sui segnali digitali sono principalmente di tre tipi: analisi, elaborazione e sintesi. L'analisi consiste nella maggior parte dei casi nello scomporre un'onda in ingresso in curve più semplici (solitamente quadre o sinusoidali), oppure nell'estrarre parametri che ne descrivono il contenuto di informazione in un modo alternativo, ad esempio analisi frequenziali. L'elaborazione si preoccupa invece di migliorare le caratteristiche del suono tramite operazioni come il filtraggio, la riverberazione, il restauro, le distorsioni, etc... La sintesi genera onde sonore utilizzando tecniche di campionamento, modelli fisici e modelli matematici. I primi due tipi di sintesi cercano di imitare nel modo più fedele possibile i suoni che già esistono in natura, registrandoli o ricreando l'ambiente fisico che li ha prodotti. I modelli matematici si basano su due tecniche principali: dirette e di trasformazione.
Le tecniche dirette si incentrano sull'esistenza di una teoria matematica sulla base della quale si può costruire un algoritmo di generazione di campioni efficiente, prevedibile e facilmente controllabile da parametri. La sintesi additiva è sicuramente l'esempio più eloquente dei pregi e dei difetti di questo tipo di atteggiamento: è possibile, analizzando un suono reale, estrarne i parametri matematicamente, per ricostruirlo con precisione impressionante, ma il numero di operazioni da compiere è così elevato o le attualizzazioni dei parametri sono così frequenti da rendere questa sintesi sconsigliabile nella maggior parte dei casi.
Quelle di trasformazione sono costituite da una prima fase di generazione di onde semplici e da una successiva alterazione, controllata da un numero limitato di parametri: appartengono a questa categoria le sintesi che più hanno avuto successo, ad esempio la tecnica FM sviluppata dalla YAMAHA, che ha condizionato indiscutibilmente, con i suoi suoni, il mondo della musica. Il punto di forza di questo approccio è stato sicuramente quello di riuscire, agendo su pochi parametri, a generare nuovi timbri spettralmente ricchi, ma la difficoltà di prevedere gli effetti del cambiamento di un parametro sulla forma d'onda ha costretto il musicista a utilizzare sempre i suoni "preconfezionati" dalla casa giapponese limitando le potenzialità dello strumento.
La mia scelta di sviluppare la sintesi TVF nasce dall'esigenza di attraversare un mondo di sensazioni uditive nuove, alla ricerca di timbri originali, con una tecnica che offra migliore prevedibilità e varietà, pur mantenendo un controllo di pochi parametri. In questa tesi ho cercato di prendere spunto da precedenti lavori fatti al LIM (Laboratorio di Informatica Musicale), per cercare di rendere la TVF più intuitiva per l'utente e contemporaneamente più potente dal punto di vista creativo. E' stato così possibile costruire una libreria di strumenti che ne mette in evidenza le potenzialità: ovviamente i criteri di valutazione del suono prodotto non devono essere quelli che il mercato impone, ovvero la somiglianza con gli strumenti naturali, ma la riutilizzabilità del timbro in una qualunque forma di espressione musicale.
Gli obiettivi fondamentali che si sono raggiunti per mezzo del prototipo TVF sono questi:
1. Sintesi in tempo reale.
2. Integrazione con tastiera MIDI.
3. Interfaccia utente intuitiva.

La sintesi in tempo reale consente di poter più facilmente intuire il rapporto tra i parametri in ingresso e il suono prodotto: questa caratteristica è indispensabile qualora, come nel caso della TVF, la teoria matematica è insufficiente e le uniche regole rilevanti sono quelle intuibili a posteriori. L'utilizzo di una tastiera MIDI permette all'utente di usare uno strumento virtuale con sintesi TVF: è possibile quindi verificare la qualità dei timbri creati nel modo più naturale, suonando. L'applicazione fornisce un'interfaccia dove tutti i parametri e tutte le variabili in gioco sono sotto controllo: se a prima vista ciò può sembrare una complicazione, in realtà una visione complessiva aiuta a intuire le relazioni tra parametri e quindi a gestirli in maniera più consapevole.
Questa tesi mette ancora una volta in luce quanto sia importante per lo sviluppo e la crescita di nuovi progetti musicali l'integrazione di dispositivi MIDI e DSP, e come questa condotta metta a disposizione un ambiente ideale di ricerca sia per l'informatico che per il musicista.