LapOrk (OTAMATONE)

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作业是设计一个自己的声音, 因为刷到了 【雫るる】电音蝌蚪演奏音乐会 开庭时带上你的蝌蚪, 那么就尝试用 SuperCollider 复刻试试. (虽然不一定能成)

Analyze

从视频里面截取了一个单音, 然后在 Audacity 中 Analyze-Plot Spectrum 查看频谱:

Analyze I: \(\mathrm{FFT}^{-1}\)

理论上去生成频谱然后逆变换就可以得到声音了, 比如把频谱中的峰挑出来再合成:

(defsynth otamatone1 ((out 0) (freq 700) (gate 1) (amp 0.9))
  (out.ar out (* (env-gen.ar (adsr 0.01 0.01 0.95 0.01 amp -0.5) :gate gate)
                 (klang.ar (list (list 1   2   3   4    5    6    7)
                                 (list 0.2 0.2 0.1 0.1  0.05 0.05 0.01)
                                 nil)
                           freq))))

解释

• Klang: 给一组 (频率, 增幅, 相位) 并合成正弦波的叠加, 理论上等效于:

  (reduce #'+ (mapcar (lambda (freq amp phr) (sin-osc.ar freq phr amp))
                      freq amp pharses))
  

  比如以 700 为基础频率, 得到:

  

• ADSR 设计得让声音有一个没啥变化的死鱼一样地起伏:

  

• 其他的都之前介绍过了

(defparameter *tone* (synth 'otamatone1 :gate 0))

(oscdef :freq (freq)
  (ctrl *tone* :freq (+ (* freq 800) 100)))

(oscdef :gate (gate)
  (ctrl *tone* :gate gate))

注: Klang 貌似并不支持控制 freq.

一个暴力的修正方法

(defsynth otamatone1 ((out 0) (freq 700) (gate 1) (amp 0.9))
  (out.ar out (* (env-gen.ar (adsr 0.01 0.01 0.95 0.01 amp -0.5) :gate gate)
                 (reduce #'sc::+~
                         (mapcar (lambda (f a)
                                   (sin-osc.ar (sc::*~ f freq) 0 a))
                                 '(1   2   3   4   5    6    7)
                                 '(0.2 0.2 0.1 0.1 0.05 0.05 0.01))))))

对应到 SuperCollider 中的代码如下:

(
SynthDef(\otamatone1, { |out=0, gate=1, amp=0.9, freq=700|
	var env = EnvGen.ar(
		Env.adsr(0.01, 0.01, 0.95, 0.01, 1, -0.5),
		gate,
		doneAction: 2
	);
	var sig = SinOsc.ar(freq, 0.0, 0.2) +
	SinOsc.ar(2 * freq, 0.0, 0.2) +
	SinOsc.ar(3 * freq, 0.0, 0.1) +
	SinOsc.ar(4 * freq, 0.0, 0.1);
	Out.ar(out, amp * sig * env);
} ).add;
)

Update: 稍微更聪明一点的办法:

(defsynth otamatone1 ((out 0) (freq 700) (gate 1) (amp 0.9))
  (out.ar out (* (env-gen.ar (adsr 0.01 0.01 0.95 0.01 amp -0.5) :gate gate)
                 (dyn-klang.ar (list (sc::*~ '(1 2 3 4 5 6 7) freq)
                                     (list 0.2 0.2 0.1 0.1 0.05 0.05 0.01)
                                     nil)))))

(TouchOSC 文件见 otamatone1.tosc)

Analyze II: WOWOWOWOWOWOWOWOWOWOWA

上面的演示视频里面, 如果鼠标在划移的话, 听起来声音会像一些, 但是如果只是停在某处不动的话, 就会有一种比较怪怪的感觉:

如果把前面频谱分析的片段时间拉长一点, 就会看到在时间轴方向上, 频率会有一个小小的波动:

所以其实是需要给这个 freq 加上一点点的正弦的偏置的…

(defsynth otamatone2 ((out 0) (freq 700) (gate 1) (amp 0.9)
                      (wowf 2) (wowa 0.1) (wowb 0.5) (wow 0))
  (out.ar out (* (env-gen.ar (adsr 0.01 0.01 0.95 0.01 amp -0.5) :gate gate)
                 (dyn-klang.ar
                  (list (sc::+~ (sc::*~ '(1 2 3 4 5 6 7) freq)
                                (sc::*~ wow
                                        (sin-osc.kr wowf 0
                                                    (sc::*~ wowa freq)
                                                    (sc::*~ wowb freq))))
                        (list 0.2 0.2 0.1 0.1 0.05 0.05 0.01)
                        nil)))))

(defparameter *tone* (synth 'otamatone2 :gate 0))

Analyze III: Saw

与其做逆傅立叶变换那套, 不妨试试用信号滤波, 由伟大的 LLM 告诉我们, 一个三角波信号的傅立叶变换为分立的频谱峰, 其峰值为 \(\frac{1}{n}\)…

虽然现在的频谱峰很接近了, 但是现在的峰值显然不是 \(\frac{1}{n}\) 的分布, 所以可以猜测里面做了一个滤波 – 总之先试试低通:

(defsynth otamatone3 ((out 0) (freq 700) (gate 1) (amp 0.9)
                      (wowf 2) (wowa 0.1) (wowb 0.5) (wow 0))
  (out.ar
   out
   (* (env-gen.ar (adsr 0.01 0.01 0.95 0.01 amp -0.5) :gate gate)
      (hpf.ar (lpf.ar
               (saw.ar (sc::+~ (sc::*~ wow (sin-osc.ar wowf 0
                                                       (sc::*~ freq wowa)
                                                       (sc::*~ freq wowb)))
                               freq))
               freq)
              (sc::*~ freq 2)))))

这样再加一个 wow 的控制就好了.

(oscdef :wow (wow)
  (ctrl *tone* :wow wow))

效果如下:

大概就酱.