Etkileşimli Ses Tasarımı Fft Ses Sentezleme Motoru Modeli

Abstract

Bu tez erken dönem elektronik müzik enstrümanları tarihi ve bu dönemin besteci ve icracılar üzerindeki etkilerini incelemektedir. 20. Yüzyılın başlarında tasarlanan enstrümanların çalışmanın odağı olarak seçilmesinin sebebi bu dönemde gerçekleştirilen örneklerin hem teknik hem de estetik açılardan takip edecek buluşlar için temelleri belirlemiş olmasıdır. Telharmonium (1897) eklemeli sentezleme yöntemini tanıtan ilk enstrümandır ve bu teknik günümüz yazılım ve donanım temelli synthesizer?larının esas prensibini oluşturmaktadır. Live stream müzik yayını ilk defa yine bu dönemde (1906) telefon şebekesi üzerinden gerçekleştirilmiştir. Theremin özgün bir kontrol mekanizması tanıtmış, Ondes Martenot ise tınıyı zenginleştirip enstrümanı geleneksel orkestranın içerisine dahil edecek biçimde konumlandırarak tasarımı ileriye taşımıştır. Yine bu dönemden Trautonium isimli enstrüman çıkarmalı sentezleme ve sekanslama gibi teknikleri ilk defa kullanmıştır. 1900-1935 arası dönemde geliştirilen enstrümanlar takip edecek elektronik müzik enstrümanlarının gelişimindeve bu enstrümanların besteci ve icracılar tarafından değerlendirilmesinde belirleyici olmuş, dolayısıyla bu çalışmanın odağı olarak seçilmiştir.21. Yüzyıl itibarı ile,dijital teknolojinin hem kullanıcı tarafından erişilebilirliği hem de işlemci gücünün üstel artışı gibi etkenler göz önünde bulundurulduğunda elektronik ses sentezleme için çok önemli buluşlar sunulduğu da bir gerçektir. Bu tezin enstrüman modeli önerisi bölümünde uygulamaya geçmeden önce hem güncel elektronik müzik enstrüman ve ses işleme prosedürleri incelenmiş, hem de bu güncel tasarımların tezin girişindeki ilk elektronik müzik enstrümanları ve kullandıkları sentezleme modelleriyle organik bağlantıları sunulmuştur. Elektronik müzik enstrümanlarının başlangıcına dair teknik ve estetik bir altyapı belirlemenin ardındantez `sesi olmayan enstrüman? isimli yeni bir elektronik müzik enstrümanmodeli önermek ve uygulamak üzere devam etmektedir. İlk elektronik müzik enstrümanlarının ardından türlü tasarım sunulmuş ama çok azı kabul görmüş ve uzun vadede sürdürülebilmiştir. Göz önünde bulundurulmalıdır ki ilk elektronik müzik enstrümanları kabul görmüştür ve halen aktif şekilde kullanılmaktadır. Theremin günümüzde halen popüler bir enstrümandır;Ondes Martenot klasik orkestralarda ve modern kayıtlarda kullanılmaktadır. Telharmonium kullanımdan kalkmışteknolojisive büyük boyutu nedeniylekendi formunda varlığını sürdürememiş olsa da eklemeli sentezlemetekniği varlığını kesinlikle korumuştur. İlk defa Telharmonium konserlerini telefon hatları üzerinden abone dinleyicilere aktarmak üzere kullanılan Live Stream müzik yayını bugün müzik yayınında sosyal medyanın temelini teşkil etmektedir. Trautoniumda toplu üretime geçilmemesi sebebiyle kendi fiziksel formunda varlığını koruyamamış olsa da çıkarmalı sentezleme ve sekanslama teknikleri modern synthesizer?da kullanılan en önemli ses tasarımı teknikleri arasında yer almaktadır. Yeni bir elektronik müzik enstrümanı önermede benim yaklaşımım mühendislik bakış açısı ile müzisyen bakış açısını karma bir yaklaşım oluşturmak üzere birleştirmekti. Elektronik müzik enstrümanlarının teknolojisi ilerledikçe, enstrümanlar anında etkileşime girilemeyecek derecede karmaşık bir yapı edinmeye başladılar, oysa ki başarılı bir tasarım kendini rahatlıkla çözülen bir düğüm gibi ele vermelidir. Yeni başlayan bir kişi bile piyanoda basit melodileri kısa süredeçalabilir hale gelecektir, fakat seviyesi ilerledikçeenstrüman tasarımı da katman katman açılarak derinliğini ortaya koyar; müzikal ifade ve kontrol için yeni olasılıklarını açığa vurur, benim tasarımımın da birinci prensibi budur. İkincisi ise doğal yollarla ya da akustik enstrümanlarla elde edilemeyecek özgün tınılar yaratmak üzere elektronik ses tasarımı tekniklerinin uygulanmasını göz önünde bulundurmaktır. Kullanım basitliğini geniş yelpazedeki akustik /elektronik / elektro-akustik tınılar ile birleştirmek bu yeni enstrüman tasarımının çıkış noktasını teşkil etmektedir. Bir başka kaygı ise enstrümanın kişiselleştirilebilmesi idi. Geleneksel enstrümanlardan bir örnek ele alacak olursak; aynı tecrübe seviyelerine sahip iki gitarist aynı partisyonu aynı şartlar altında çalabilir fakat her biri onların kişisel sesleri diyebileceğimiz belirli tarzları nedeniyle sonuç asla aynı olmayacaktır. Enstrümanın ifade seviyesi o kadar iyi belirlenmiştir ki dokunma, tutma gibi ufak detayların bile açığa çıkarak kişisel seslere dönüşmesine izin vermektedir. `Sesi olmayan enstrüman? bu prensipleri pekiştirmeyi araştıran yeni bir elektronik müzik enstrümanı yaratmayı hedefleme sonucunda ortaya çıkmıştır. İsminden de anlaşılabildiği gibi ilk kullanıma başlandığında enstrümanın sesi yoktur. Bu kasıtlı bir tasarımkararıdır. Bu prototip için kontrol yüzeyi olarak basitliğini de göz önünde bulundurarak geleneksel piyano klavyesini seçtim ama herhangi bir kontrol yüzeyi bu algoritmaya uygulanabilir. Enstrümanı çalmak için kullanıcıdan 2 saniyelik bir ses örneği kaydetmesi istenmektedir. Algoritma Hızlı Fourier Dönüşümütekniğini kullanarak bu ses örneğinin tınısını çıkarır ve geleneksel klavyenin tuşlarına dağıtır. Bu süreci tamamlayan kullanıcı polifonik enstrümanı belirlenen tını ile anında çalmaya başlayabilir. Tınıyı belirleyen ses kaynağı her şey olabilir; müzikal bir ses, günlük kullanıma ait bir nesnenin sesi, insan sesi, ses dokularının oluşturduğu bir ambiyans sesi vs. gibi. Dolayısıyla her kullanıcı kendi ses renklerini deneyimler ve yaratır, bu nedenle süreçgünlük hayatımız içerisindeki akustik bilgiye karşı olan farkındalığımızı da arttırır. Kaydedilen ses örneklerinden tınıyı çıkarmak için kullanılan frekans düzlemindeişleme tekniği yanısıra enstrüman temel zaman düzlemi ses işleme tekniklerini de barındırmaktadır. Uygulanan zarfile kullanıcı ADSR zarfını belirleyebilir; başka bir deyişle sönümsüz / sürekli ya dastaccato / kısa zamanlı tonlar çalmak ve varyasyonlarını tayin etmek mümkündür. Yukarıda tanımlanan,enstrümanın temel çalışma modudur. FFT ile frekans düzleminde ses işleme tekniği iki sesi `katlama?mıza imkan vermektedir. Bu teknik, katlanan iki (ya da daha fazla) ses örneğinden karma yeni bir ses yaratmamızı sağlar. Tonlardan biri temel periyodik bir dalga (testere dişi ses dalgası gibi) diğeri ise insan sesi olduğunda bu süreç bilinenVocodertekniği olarak tanımlanmaktadır. Vocoder genel anlamda ses katlamanın özel bir hali, dolayısıyla bir alt kümesidir. İki ses katlandığında FFT algoritması her bir ses kaynağının yeniden sentezlenen frekans bantlarını birbirleriyle çarpar; dolayısıyla sadece ortak frekans bantları birbirlerini kuvvetlendirir ve bileşik seste varlığını korur, diğer bantlar ise bileşik seste bulunamazlar. Enstrüman katlamamodunda kullanıldığında kullanıcı bu sefer denemeler yapacağı iki ses kaynağı seçer. xxi Bu ses kaynakları 2 saniyelik ses örnekleri olarak kaydedildikten sonra tek bir bileşik sese katlanırlar. Bu teknik doğal yollarla elde edilemeyen özgün ses renkleri yaratmak için idealdir. Ses katlama işlemi tamamlandığında temel çalışma modundaki prosedür geçerlidir, yani kullanıcı yeni oluşturulmuş bileşik sesi geleneksel polifonik klavyenin tuşları aracılığı ile çalabilir. Enstrüman `Max MSP? isimli obje temelli yazılım dili kullanılarak tasarlanmıştır

The following thesis provides an insight into the history of electronic musical instruments and their effects on composers and performers.Early 20th century designs have been selected as the focus of this study since the instruments introduced during this period have set the standards for both technical and aesthetic terms. Telharmonium (1897) introduced the concept of additive synthesis, which forms the basis for all hardware and software synthesizers of today. The concept of live stream music was achieved via telephone network in 1906. Theremin introduced unique controlling mechanisms while Ondes Martenot improved the design by enriching the timbre and making the instrument blend in with the traditional orchestra. Trautonium introduced the technique of subtractive synthesis as well as sequencing. The period from 1900 to 1935 has determined the development of electronic musical instruments and the way they are experimented by composers and performers, thus has become the focus ofthis study. Having provided a technical and aesthetic basis onthe introduction of electronic musical instruments, the thesis progresses to propose and apply a model for a new electronic music instrument titled `the instrument with no sound?. After the very first electronic musical instruments, various designs have been presented but very few of them won recognition and survived. It should be noted that the very first electronic music instruments actually did survive, Theremin is still popular today;Ondes Martenot is used in orchestras as well as modern recordings. Telharmonium did not survive due to its massive size and outdated technology but the additive synthesis technique certainly did. Live stream music that was first introduced to play Telharmonium concerts is a key concept in music distribution today, embedded in social media structures. Trautonium did not survive in its physicalform either as it was not mass-produced, but the subtractive synthesis technique is amongst the most important sound design techniques in today?s modern synthesizer. My approach to propose a new electronic music instrument design was to combine the engineering input with the musician inputin order to form a composite approach to design. As the technology of electronic musical instruments advanced, the instruments became far too complex to get into instant interaction with. However, a successfuldesign reveals itself easily. Even a novice player can play simple melodies on a piano, yet as you advance, the design unfolds to offernew possibilities of musical expression and control. This being the first principle of my design;the second is the consideration of the power of electronic sound design techniques to create unique sonorities. Combiningthe simplicity of use with the wide range of acoustic / electronic / electro-acoustic timbres was the aim of this new instrument design. Another concern was the individualization of the instrument. xviii Two guitar players with equal levels of experience can play the same partition under the same circumstances, yet the result will never be the same as each one of them has a certain style that we may call their individual sounds. The instrument?s level of expression is so well designed that it allows certain details of touch, hold etc. to be revealed, hence the individual sounds. `The instrument with no sound? explores to reinforce these principles to create a new electronic music instrument. As the name implies, the instrument has no sound when you first startusing it. This is a deliberate design decision. As for control surface, I have chosen a traditional keyboard for the sake of simplicity, but any controller surface can be implemented to the algorithm, the model I have developed for this thesis can as well be considered a prototype. In order to play the instrument, the player is required to record a 2 second sound sample. Using the Fast Fourier Transform technique, the algorithm extracts the timbre from this sound sample and distributes it along the keys of the traditional keyboard. Having completed this process, the player can instantly start playing the polyphonic instrument with the timbre that has just been determined. The sound source could be anything; it could be a musical sound or the sound of any daily object, voice, ambience sound scape etc. Therefore the player experiences and creates his/her own selection of sound colors, thus the process increases awareness of sound information through momentsof our daily life. Alongside the frequency domain processing that is used to extract the sonority of the samples recorded, the instrument has basic time domain processing functions such as an envelope so that after recording the sound, the player can adjust the ADSR envelope. In other words it is possible to create a sustained tone as well as a staccato sound. Described above is the basic operation mode of the new instrument. Frequency domain processing with FFT allows us to `convolve? two sounds. This creates a composite new sound out of the two (or more) sound samples convolved. When one of the tones is a basic periodic waveform (such as a sawtooth wave) and the other human voice, this process becomes the well-known technique titled Vocoder,which is a single state of the convolution technique. When two sounds are convolved, the FFT algorithm multiplies the re-synthesized frequency bands of each sound source so that only the common frequency bands live to reinforce each other while the others are attenuated. When the instrument is used in the convolution mode; the player now chooses two sound sources to experiment with. After these sound sources are recorded as 2-second samples, they are convolved into a single composite sound. This technique is useful forcreating unique timbres that is not possible to acquire via the natural world. Once the convolution process is over, the same procedure inthe basic mode applies;the player can directly play the newly formed sonority via the keysof the traditionalkeyboard. The instrument has been designed in the object oriented software language titled `Max MSP?.