Efeitos Sonoros Parametrizáveis Para Guitarra Através De Processamento De Sinais Digitais

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Guitarra Com DSP Lucas Bastos

de Freitas

Introdução Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Efeitos Sonoros Parametriz´ aveis Para Guitarra Atrav´ es De Processamento De Sinais Digitais

Lucas Bastos de Freitas

Faculdade de Ciˆ encias (FC) - Campus Bauru Universidade Estadual Paulista “J´ ulio de Mesquita Filho”

Orientador: Prof. Dr. Kleber Rocha de Oliveira Banca Examinadora

11 de Novembro de 2019

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de Freitas

Introduc¸˜ao

Home studio

Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Explicac¸˜ ao do t´ıtulo do TCC

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de Freitas

Introduc¸˜ao

Home studio

Introduc¸˜ ao

• A tecnologia para a gravac ¸˜ ao de ´ audio se tornou muito mais acess´ıvel nas ´ ultimas d´ ecadas.

• Hoje, ´ e poss´ıvel gravar e produzir m´ usicas em casa, com facilidade, e com qualidade profissional (home studio).

• Para isto, se faz uso de um software capaz de manipular

´

audios: Digital Audio Workstation (DAW).

• Muitos donos de home studios buscam aux´ılio em plug-ins

para expandir o arsenal de ferramentas de suas DAWs.

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de Freitas

Introduc¸˜ao

Home studio

Utility Muffin Research Kitchen

Fonte: audioease.com.

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de Freitas

Introduc¸˜ao

Home studio

Frank Zappa na sala de controle

Fonte: reddit.com.

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de Freitas

Introduc¸˜ao

Home studio

Cˆ amaras de Eco do UMRK

Fonte: audioease.com.

Fonte: hollywoodreporter.com.

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de Freitas

Introduc¸˜ao Efeitos Sonoros

Parˆametros Cadeia de sinal

Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Pedais de efeito para guitarra

Pedal de Delay

Fonte: Elaborado pelo autor.

Pedal de Distorc ¸˜ ao

Fonte: Elaborado pelo autor.

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de Freitas

Parˆ ametros

Com parˆ ametros, ´ e poss´ıvel controlar a sonoridade de um efeito.

Todo efeito sonoro possui parˆ ametros - at´ e mesmo os mais antigos (e.g. a velocidade do giro de uma m´ aquina de vento).

Fonte: youtube.com.

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de Freitas

Cadeia de sinal

Fonte: Elaborado pelo autor.

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de Freitas

Introduc¸˜ao Efeitos Sonoros Plug-ins

Definic¸˜ao IA do Ozone 9

Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Plug-in: iZOTOPE Ozone 9

Fonte: youtube.com

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de Freitas

O que s˜ ao plug-ins?

• Por definic ¸˜ ao, plug-ins s˜ ao aplicativos que podem ser incorporados em programas maiores, para acrescentar funcionalidades.

• S˜ ao bibliotecas carregadas dinamicamente (como DLLs ).

• H´ a plug-ins t˜ ao grandes e complexos quanto DAWs.

(12)

de Freitas

Configurac¸˜ ao da IA do Ozone 9

Fonte: youtube.com

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de Freitas

IA trabalhando

Fonte: youtube.com

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de Freitas

Processamento de Sinais Digitais (DSP)

Definição Atualmente Conversão A/D

Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Processamento de sinais digitais

Fonte: dsp.stackexchange.com

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de Freitas

Relevˆ ancia na atualidade

O DSP est´ a muito presente no nosso cotidiano, em:

• sistemas de telecomunicac ¸˜ ao;

• celulares;

• carros (e.g. freios ABS);

• avi˜ oes (e.g. computador de bordo);

• switches de rede;

• cˆ ameras digitais;

• sat´ elites;

• robˆ os espaciais;

• impressoras e m´ aquinas de fax;

• brinquedos e jogos digitais;

entre muitos outros.

(16)

de Freitas

Convers˜ ao Anal´ ogico-Digital

• Digitalizac ¸˜ ao no tempo - amostragem.

• Digitalizac¸˜ ao na amplitude - quantizac¸˜ ao.

Fonte: rs-online.com.

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de Freitas

Introdução Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins

Conceitos Plug-inde distorc¸˜ao Plug-indedelay Plug-indechorus

Gravação da Guitara Resultados Conclusão Referências

Programac¸˜ ao dos plug-ins

O framework usado neste Trabalho (JUCE) gera duas classes que s˜ ao essenciais para o funcionamento de um plug-in de ´ audio:

PluginEditor

An´ alogo ao front-end.

Cont´ em o design dos ele- mentos visuais do plug-in, tais como textos e bot˜ oes.

PluginProcessor

An´ alogo ao back-end.

Cont´ em a implementac ¸˜ ao do algoritmo de processa- mento de sinais do plug-in.

Estas duas classes executam separada e concomitantemente.

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de Freitas

Comunicac¸˜ ao interna e externa

Fonte: Elaborado pelo autor.

(19)

de Freitas

Plug-in de distorc¸˜ ao (overdrive)

Fonte: Elaborado pelo autor.

(20)

de Freitas

Representac¸˜ ao visual da distorc¸˜ ao

Fonte: electronics-tutorials.ws.

(21)

de Freitas

Func¸˜ ao processBlock

Programac ¸˜ ao do plug-in de distorc ¸˜ ao.

1

// " out " r e p r e s e n t a o s i n a l de sa ´ ı da ( o u t p u t )

2

3

// d e f i n e p o n t o a p a r t i r do q u a l o c o r r e r ´ a d i s t o r ¸ c ˜ a o

4

f l o a t t h r e s h o l d = 0.5 f ;

5

6

// v e r i f i c a se o s i n a l de e n t r a d a " in " p a s s o u d e s t e p o n t o

7

if ( in > t h r e s h o l d )

8

out = t h r e s h o l d ; // l i m i t a ao v a l o r m ´ a xi m o

9

e l s e

10

if ( in < -t h r e s h o l d )

11

out = -t h r e s h o l d ; // l i m i t a ao v a l o r m ´ ı n i m o

12

e l s e

13

out = in; // n ˜ a o o c o r r e d i s t o r ¸ c ˜ a o ; m a n t ´ e m o v a l o r

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de Freitas

Plug-in de delay (eco)

Fonte: Elaborado pelo autor.

(23)

de Freitas

Representac¸˜ ao visual do delay

Fonte: ap.com.

(24)

de Freitas

Func¸˜ ao processBlock

Programac ¸˜ ao do plug-in de delay.

1

// r e c e b e os v a l o r e s dos par ˆ a m e t r o s Dry / Wet e F e e d b a c k

2

a u t o l e v e l V a l u e =

3

* t r e e S t a t e . g e t R a w P a r a m e t e r V a l u e ( D R Y W E T _ I D ) ;

4

a u t o f e e d b a c k V a l u e =

5

* t r e e S t a t e . g e t R a w P a r a m e t e r V a l u e ( F E E D B A C K _ I D) ;

6

7

// p r e e n c h e o b u f f e r do d e l a y

8

d e l a y B u f f e r L [ w r i t e H e a d ] = l e f t C h a n n e l [i] + m F e e d b a c k L e f t ;

9

10

// " s a m p l e L e f t " r e c e b e p o r c e n t a g e m da a m o s t r a o r i g i n a l

11

a u t o s a m p l e L e f t = b u f f e r. g e t S a m p l e (0 ,i ) * (1 - l e v e l V a l u e) ;

12

// a d i c i o n a - se p o r c e n t a g e m da a m o s t r a com e f e i t o

13

s a m p l e L e f t += ( d e l a y S a m p l e L e f t * l e v e l V a l u e )

14

15

// i n s e r e a a m o s t r a r e s u l t a n t e no c a n a l e s q u e r d o

16

b u f f e r. s e t S a m p l e (0 , i , s a m p l e L e f t ) ;

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de Freitas

Plug-in de chorus (coral)

Fonte: Elaborado pelo autor.

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de Freitas

Representac¸˜ ao da fase entre duas ondas

Fonte: mcat-review.org.

(27)

de Freitas

Func¸˜ ao processBlock

Programac ¸˜ ao do plug-in de chorus.

1

// r e c e b e v a l o r e s dos par ˆ a m e t r o s V e l o c i d a d e e P r o f u n d i d a d e

2

a u t o r a t e V a l u e =

3

* t r e e S t a t e . g e t R a w P a r a m e t e r V a l u e ( R A T E _ I D ) ;

4

a u t o d e p t h V a l u e =

5

* t r e e S t a t e . g e t R a w P a r a m e t e r V a l u e ( D E P T H _ I D) ;

6

7

// f o r m a de on d a do o s c i l a d o r ( e s q u e r d a )

8

f l o a t l f o O u t L e f t = sin (2 * M_ P I * l f o P h a s e L e f t ) ;

9

10

// f a s e do o s c i l a d o r ( d i r e i t a ) - l e v e m e n t e f o r a de f a s e

11

f l o a t l f o P h a s e R i g h t = l f o P h a s e L e f t + 0 .0 5 f ;

12

// f o r m a de on d a do o s c i l a d o r ( d i r e i t a )

13

f l o a t l f o O u t R i g h t = sin (2 * M _ P I * l f o P h a s e R i g h t ) ;

14

15

// a c r e s c e n t a p r o f u n d i d a d e

16

l f o O u t L e f t *= d e p t h V a l u e ;

17

l f o O u t R i g h t *= d e p t h V a l u e ;

18

19

// a n d a com o f a s e do o s c i l a d o r ( e s q u e r d a )

20

l f o P h a s e L e f t += r a t e V a l u e / g e t S a m p l e R a t e () ;

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de Freitas

Introdução Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara

Direct Input

Resultados Conclus˜ao Referˆencias

Gravac¸˜ ao da guitarra

Fonte: Elaborado pelo autor.

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de Freitas

Introdução Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara

Direct Input

Resultados Conclus˜ao Referˆencias

Direct Input

• Consiste em conectar a guitarra diretamente na interface de

´

audio, atrav´ es de um cabo normal de guitarra (P10 mono).

• E preciso ajustar o n´ıvel do ganho de entrada na interface ´ para se obter bons resultados.

• Para isto, ´ e preciso se atentar ao volume m´ edio do sinal de entrada na DAW (deve estar em torno de -18 dB).

• Esta regra ´ e diferente para gravac ¸˜ oes anal´ ogicas.

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de Freitas

Introdução Efeitos Sonoros Plug-ins Processamento de Sinais Digitais (DSP) Programação dosPlug-ins Gravação da Guitara Resultados

Conclus˜ao Referˆencias

Resultados

Fonte: Elaborado pelo autor.

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de Freitas

Conclus˜ ao

• Foram programados 3 plug-ins de efeitos sonoros distintos;

• Foi efetuada a gravac¸˜ ao do som de uma guitarra usando Direct Input, gerando um sinal de ´ audio digital;

• Este sinal foi colorido usando os plug-ins programados, de modo que ´ e poss´ıvel ver e alterar seus parˆ ametros em tempo real.

Foi verificado que ´ e poss´ıvel colorir um sinal digital de ´ audio, de

maneira pr´ atica e personalizada, atrav´ es de efeitos sonoros

program´ aveis e encade´ aveis em forma de plug-ins de ´ audio.

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de Freitas

Referˆ encias

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https://www.hollywoodreporter.com/news/frank-zappas-famous-studio-opens-864042 (acesso em 02/10/2016).

Gilmour, David:David Gilmour - One Of These Days (Live at Pompeii 2016),Acesso em: 06 nov 2019, 2017,url:https://www.youtube.com/watch?v=nXaXKfyI7tQ(acesso em 08/09/2017).

Huart, Warren:iZOTOPE Ozone 9 Demo & Giveaway - Warren Huart: Produce Like A Pro,Acesso em: 09 nov 2019, 2019,url:https://www.youtube.com/watch?v=63SfIztlaSA(acesso em 03/10/2019).

Marshall, Bill:Getting into Digital Signal Processing Part 2: Sampling & Aliasing,Acesso em: 09 nov 2019, 2019,url:https://www.rs-online.com/designspark/getting-into-digital-signal- processing-sampling-aliasing(acesso em 19/03/2019).

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http://mcat-review.org/waves-periodic-motion.php(acesso em 21/10/2008).

Paul, Jon D.:The Origins Of Dsp And Compression,Acesso em: 02 nov 2019, 2008,url:

https://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_4.html(acesso em 01/09/2008).

Precision, Audio:APx Waveform Computes Utility,Acesso em: 10 nov 2019, 2013,url:

https://www.ap.com/technical-library/apx-waveform-computes-utility/(acesso em 17/12/2013).

rahul b:continuous signals - Understanding the frequency domain,Acesso em: 08 nov 2019, 2018,url:

https://dsp.stackexchange.com/questions/50824/understanding-the-frequency-domain (acesso em 26/07/2018).

Schoot, Arjen van der, Aram Verwoest e Richard Landers:Impulse Responses - The Utility Muffin Research Kitchen (Zappa Recording Studio),Acesso em: 06 nov 2019, 2008,url:

https://www.audioease.com/IR/VenuePages/umrk.html(acesso em 12/02/2008).

taez555:Rare picture of Frank Zappa in the UMRK control room, probably mid 1980’s.Acesso em: 07 nov 2019, 2013,url:https://www.reddit.com/r/Zappa/comments/1b72sb/rare_picture_of_

frank_zappa_in_the_umrk_control/(acesso em 28/03/2013).

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de Freitas