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  • 特雷弗·亨德森在wmbr,澳门太阳城网站的学生电台记录库。

    特雷弗·亨德森在wmbr,澳门太阳城网站的学生电台记录库。

    图片:梅兰妮gonick,澳门太阳城网站

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  • 的MIT-发明的算法自动产生“滑音”的效果 - 节距滑动从一个音符到另一个 - 实时任何两个音频信号之间。该算法找到从一个信号移动间距为另一种,以产生声音之间的平滑过渡(如图所示)的最佳方式。

    的MIT-发明的算法自动产生“滑音”的效果 - 节距滑动从一个音符到另一个 - 实时任何两个音频信号之间。该算法找到从一个信号移动间距为另一种,以产生声音之间的平滑过渡(如图所示)的最佳方式。

    图片由研究人员提供

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用数学来无缝融合音符

特雷弗·亨德森在wmbr,澳门太阳城网站的学生电台记录库。

算法使一个音频信号到滑行到另一个,重新创建某些乐器的“滑音”的效果。 看视频


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在音乐,“滑音”是一个已经使用了几百年的术语,指的是一个齿距滑翔记入笔记较低或较高的音高的效果。但只可在间距连续变化的仪器 - 比如人声,弦乐器和长号 - 可拉断的效果。

现在一个MIT学生已发明了一种新颖的算法产生在实时任何两个音频信号之间的滑音效果。在实验中,该算法实现无缝融合各种音频剪辑,如钢琴音符滑翔到一个人的声音,和一首歌曲融合到另一个。他的论文描述的算法在最近的数字音频效果的国际会议上荣获“最佳学生论文奖”。

该算法依赖于“最佳传输,”一个基于几何的框架,该框架确定最有效的方式来移动对象 - 或数据点 - 多个出发地和目的地的配置之间。在1700年制定,框架已经被应用到供应链,流体动力学,图像对准,3- d建模,计算机图形,以及更多。

在起源于一类项目工作,特雷弗·亨德森,现在的研究生在计算机科学,应用优化运输插值音频信号 - 或者一个信号混合到另一个。算法首先打破了音频信号转换成简要段。然后,发现在每个段间距移动到节距中的其他信号,以产生的滑音效果的平滑过渡的最佳方式。该算法还包括专门的技术,因为它过渡到保持该音频信号的保真度。

“最佳的交通在这里用来确定如何在一个声音在其它地图球场的球场,”亨德森,一个训练有素的古典风琴谁执行电子音乐,并就一直是DJ说: wmbr 88.1,澳门太阳城网站的广播电台。 “如果这是一个转变和弦与不同的和声和弦,或有更多的笔记,例如,音符会从第一个和弦分解,并找到一个位置无缝地滑行在其他弦。”

根据亨德森,这是最优传输应用于变换音频信号的第一技术中的一种。他已经使用的算法来构建歌曲之间的无缝切换在他的广播节目的设备。 DJ们也可以使用该设备在现场演出的曲目之间的过渡。其他音乐家可以用它来融合仪器和声音在舞台上还是在工作室。

亨德森的纸张合着者是贾斯汀所罗门,电气工程和计算机科学系的X财团的职业发展助理教授。所罗门 - 谁也扮演大提琴和钢琴 - 导致的几何数据处理组在计算机科学和人工智能实验室(CSAIL),是计算中心工程中的一员。

恒基了所罗门的类,6.838(形态分析),其任务学生运用几何工具,如最佳运输到现实世界的应用。学生项目通常集中在从虚拟现实和计算机图形学3-d形状。所以亨德森的项目来作为一个惊喜给所罗门。 “特雷弗看到的几何形状和音频信号以创建滑音效果走动频率之间的抽象连接,”所罗门说。 “他是在和我的办公室与DJ设备全部学期。这是不是我希望看到的,但它是相当有趣的。”

亨德森,这是不是太过分了。 “当我看到一个新的想法,我问:‘这是适用于音乐吗?’”他说。 “所以,当我们谈到最佳的交通,我想如果我把它连接到音频频谱会发生什么。”

一个好办法,认为最佳的交通工具,亨德森说,在这个比喻是寻找“一个懒惰的方式来建立一个沙堡”,该框架被用来计算砂的每粒摆脱其位置在无形一堆方式到一个沙堡的对应位置,使用尽可能少的工作越好。在计算机图形中,例如,最佳传输可用于转化或通过找到一个形状到另一个从每个点的最佳运动变形形状。

把这个理论应用于音频剪辑涉及从信号处理一些额外的想法。乐器声音产生通过部件的振动,这取决于在仪器上。小提琴使用字符串,铜管乐器使用空气空心体内部,和人类使用声带。这些振动可以被捕获音频信号,其中,频率和振幅(峰高度)表示不同的节距。 

通常,两个音频信号之间的过渡与褪色,其中一个信号被而另一个上升体积减小来完成。 Henderson的算法,在另一方面,顺利滑动频率段从一个剪辑到另一个,没有体积的褪色。

这样做,该算法分割任意两个音频剪辑成约50毫秒的窗口。然后,它运行一个傅里叶变换,其变成每个窗口成频率分量。一个窗口内的频率分量被集中到单个合成“的注释。”最佳交通工具,那么映射如何在一个信号的窗口中的音符将移动到其他的音符。

于是,一个“插入参数”接管。这基本上确定其中每个音符将从其起始间距的路径上在一个信号发送到在其他的结束节距的值。手动改变参数值将扫在两个位置之间的间距,产生滑音效果。该单个参数也可以被编程到并通过,比方说,一个交叉渐变,即歌曲之间平滑地变淡上的DJ的混合板的滑块组件的控制。作为交叉推杆滑动时,内插参数的变化产生的效果。

幕后两种创新保证无失真的信号。第一,亨德森使用的信号处理技术中,所谓的“重新分配频率”,即硬块的频率仓在一起以形成单个音符能信号之间容易地过渡的新的应用程序。第二,他发明了一种方法来合成新的阶段,同时为缝合50毫秒窗口的,各音频信号,所以相邻的窗不会互相干扰。

接下来,亨德森想要与该效果的输出反馈到它的输入进行试验。对此,他认为,可以自动创建另一个经典的音乐效果,“连奏”,这是不同的音符之间的平滑过渡。不像滑音 - 这起到了起点和终点之间的笔记所有笔记 - 一个连奏两个不同的音符之间的无缝切换,中间没有捕捉任何注释。


话题: 研究, 计算机科学与技术, 算法, 音乐, 艺术, 技术与社会, 计算机科学和人工智能实验室(CSAIL), Electrical Engineering & Computer Science (eecs), 工程学院

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