Ich konnte die Dateien nicht anhören, aber ich denke, dass Pats Kommentar sehr wahrscheinlich der Marke am nächsten kommt. Aus den Spektrographen geht hervor, dass Ihnen möglicherweise zwei Dinge fehlen:

• Inharmonische Teiltöne - Aufgrund der Steifheit der Klaviersaiten werden tatsächlich verschiedene Sinuswellen erzeugt nicht einmal ein Vielfaches des Grundlegenden. Stattdessen sind sie schärfer als erwartet. Dies führt dazu, dass die Saiten für die höchsten Noten etwas schärfer und für die niedrigsten Noten etwas flacher gestimmt sind. Hier ist ein Artikel mit einigen gemessenen und theoretischen Zahlen zu diesem Effekt.
• Übergangsgeräusche - Es gibt viele wichtige Teile des Klangs eines echten Klaviers die nicht in den stationären Saitenschwingungen erfasst werden. Es gibt einige Übergangsfrequenzen und Teilfrequenzen sowie mehrere Geräusche . Das wichtigste davon ist wahrscheinlich das geringere Tastenrauschen , dh der Klang der Taste, die auf das Tastenbett schlägt. Es neigt dazu, kurz durch das Klaviergehäuse zu schwingen und erzeugt einen niederfrequenten, hölzernen "Schlag" -Sound. Hören Sie sich Klavieraufnahmen genau an und Sie sollten es hören. Spielen Sie ein echtes Klavier und Sie können es auch fühlen. Wie Pat kommentierte, gibt es auch vorübergehende hochfrequente Saitengeräusche, die durch das Schlagen des Hammers erzeugt werden. Die Geräuschkomponenten und ihre Amplituden hängen von der Härte des Hammerfilzes ab und werden als Helligkeit des Klaviers bezeichnet.

Einige Vorschläge:

1. Lesen Der Artikel, den Pat verlinkt hat, bietet einen guten Überblick über die Herausforderungen der Klaviersynthese und Strategien, damit sie funktioniert: https://www.soundonsound.com/techniques/synthesizing-pianos
2. Experimentieren Sie mit subtraktiven und FM-Synthesetechniken. Die Technik, die Sie derzeit verwenden, ist die additive Synthese, die ihre Vor- und Nachteile hat. Ich denke, Sie könnten viel über Inharmonizität lernen, indem Sie mit einer digitalen FM-Synth-Engine arbeiten, um einen E-Piano-Sound wiederherzustellen. Die subtraktive Synthese ist ein Typ zum Wiederherstellen von Geräuschen mit niedrigerer Tonart.
3. Erwägen Sie das Erlernen einiger Percussion-Synthesetechniken mithilfe der subtraktiven Synthese. Selbst wenn Sie am Ende die additive Synthese verwenden, hilft das Üben von Schlägen und Noise Bursts mit einer subtraktiven Synth-Engine sehr beim Verständnis, wie Sie die gewünschten transienten Sounds erhalten.
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Bearbeiten nach dem Hören der Datei:

Der Klang einer Klaviernote ändert sich mit der Zeit. Ihre synthetisierte Probe ist nur 1 Sekunde lang. Sie sollten den Klang für die gesamte Lebensdauer der Note vergleichen. Sobald Sie einen anständigen Klang haben, können Sie ihn möglicherweise verdoppeln, da der größte Teil des Klavierbereichs zwei oder drei Saiten pro Note anstelle einer hat. Sobald es verdoppelt ist, verstimmen Sie einen (oder zwei) leicht. Und ich meine leicht . Gute Klavierstimmer bringen sie sehr in die Nähe, aber sie können sich immer noch um 0,5 Hz oder so unterscheiden. Beachten Sie, dass eine Schwebungsfrequenz von 0,5 Hz 2 Sekunden benötigt, um einen Zyklus abzuschließen. Dies ist ein weiterer Grund, warum ein 1-Sekunden-Sample nicht ausreicht, um zu hören. Insgesamt finde ich Ihr synthetisiertes Sample ziemlich gut. Einige der oben genannten Komponenten fehlen, und Sie sollten auch anfangen, niedrigere und höhere Noten zu vergleichen, um zu sehen, wie sich Ihr Algorithmus behauptet.

Das Größte, was Sie vermissen, ist ein Angriff. Pat Muchmores Kommentar ist genau richtig:

Eine Sache, die definitiv fehlt: Ein echter Klavierklang hat während des Angriffs des Klangs Tonnen nicht harmonischer Komponenten. Die Obertonserie hilft beim Sustain und Decay, aber der Attack benötigt viel Rauschen und unharmonische Komponenten.

Fast alle Instrumente haben einen kurzen, nicht gestimmten, perkussiven Sound, der für a spielt winziger Bruchteil einer Sekunde, wenn eine Note zum ersten Mal abgespielt wird. Wenn Sie Ihre Sample-Piano-Note erneut anhören, werden Sie feststellen, dass der erste Sekundenbruchteil der Note viel lauter ist als der Rest der Note. Möglicherweise stellen Sie auch fest, dass es ein bisschen so klingt, als würde eine Snare-Trommel angeschlagen, wenn die Note zu spielen beginnt. Das ist der Angriff. (Bei einem tatsächlichen Klavier wird dieser Klang durch die Bewegung des Hammers verursacht, der an der Saite klebt.)

Im Gegensatz dazu ist Ihre synthetisierte Note am leisesten, wenn sie zu spielen beginnt. Es hat keinen Angriff. Dieser fehlende Angriff ist unglaublich wichtig! Ich glaube, wenn Sie Ihrer Note einen Attack hinzufügen, klingt sie überzeugend wie ein echtes Klavier.

Sie können dies tun, indem Sie entweder einen geformten weißen Rauschstoß spielen, wenn Ihre Note zu spielen beginnt, oder etwas mehr überzeugend, jedes Mal, wenn das Klavier eine Note spielt, ein subtil gemischtes Sample eines Schlaginstruments zu spielen. (Obwohl ein Ausbruch von weißem Rauschen ziemlich künstlich klingt, hatte ich sehr gute Erfolge beim Hinzufügen von Angriffen mit weißem Rauschen zu Synthesizern in meiner eigenen Musik. Es ist wirklich überzeugend genug, um in vielen Situationen zu arbeiten! Todd Wilcox 'Kommentar gibt gute Ratschläge, wie man weißes Rauschen für einen Angriff funktioniert.) Der überzeugendste Ansatz wäre, eine Aufnahme von jemandem zu finden, der den Klang eines Schlagschlags isoliert, ohne dass der Klang der Klaviersaite klingelt, und diesen für Ihr Angriffsprobe zu verwenden .

Mir ist aufgefallen, dass Ihr synthetisierter Ton bereits ein perkussives Element enthält. Es klingt jedoch in der Mitte der Note, nicht am Anfang. Der Attack muss genau in dem Moment seinen Höhepunkt erreichen, in dem die Note zu spielen beginnt. Sie haben dieses Diagramm zu Ihrem Beitrag hinzugefügt:

Beachten Sie, dass für den echten Klavierton links der lauteste Punkt des Klangs ist bis zum linken Rand der Schallwelle. Im Gegensatz dazu wird Ihr Ton eine halbe Sekunde lang lauter, bevor er am lautesten wird. Leider ist das zu spät. Der perkussive Sound muss am Anfang des Tons beginnen, um eine überzeugende Attacke zu erzielen.

Außerdem ist Ihr perkussiver Sound sehr tief. Ein Klavier hat normalerweise einen Attack, der auch einige mittlere und hohe Elemente enthält. Ich schlage vor, einen Snare-Drum-Hit, einen Soft-Wood-Block-Hit oder, wie oben erwähnt, eine Aufnahme eines Piano-Hammer-Schlags zu verwenden, um Ihren Angriff zu stimulieren, anstatt den tiefen Handdrum-Sound, den Sie jetzt verwenden.

Abgesehen von der Attacke ist Ihr synthetisierter Ton für mein Ohr fast da. Ich persönlich denke, wenn Sie einen Attack hinzufügen, erhalten Sie einen synthetisierten Klang, der genauso hochwertig ist wie der, der in den meisten 100-Dollar-MIDI-Keyboards zu finden ist. Es wird immer noch künstlich klingen, aber es wird angenehm klingen und es wird nicht seltsam erscheinen.

Nur um die vorherigen Antworten bezüglich des anfänglichen Übergangs des Tons zu ergänzen. In Ihrer Synthese fehlen zwei Dinge, die sich beide auf den Anfangston auswirken.

1. Es gibt das mechanische Rauschen des Schlüsselmechanismus sowie das " Schlag "des Hammers auf die Saiten, die von den statischen Teilen des Klaviers stammen, nicht von den Saiten selbst. Diese Geräusche sind für jede Note auf dem Instrument ähnlich (und es ist eine ziemlich gute Annäherung anzunehmen, dass sie für jede Note genau gleich sind) und fallen normalerweise in etwa 0,1 Sekunden zu nichts ab.

2. Der zweite Effekt wird normalerweise in Beschreibungen der "High School-Physik" -Ebene überhaupt nicht erwähnt, wie eine gedehnte Saite vibriert, aber ...

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Der Klang des Klaviers kommt von der Übertragung der Energie der vibrierenden Saiten in den Resonanzboden, der ebenfalls mit einer kleinen Amplitude vibriert, aber eine große Oberfläche hat, die die Luft bewegt, um den Klang zu erzeugen, den Sie hören. Daher sind die Enden der Saiten nicht absolut starr fixiert, da an diesem Punkt eine Bewegung des Resonanzbodens vorhanden sein muss. Das Maß an Flexibilität ist für Bewegungen in zwei verschiedenen Richtungen unterschiedlich, senkrecht zur Ebene des Resonanzbodens und von Seite zu Seite parallel zum Resonanzboden.

Aufgrund der unterschiedlichen Flexibilität vibriert eine einzelne Saite gleichzeitig mit zwei leicht unterschiedliche Frequenzen, senkrecht und parallel zu den Resonanzböden. Außerdem wird die Energie aus dem "senkrechten" Modus schneller auf den Resonanzboden übertragen, da dies die flexiblere Richtung ist.

Die Folge all dessen ist, dass Sie als "eine einzige Harmonische" tatsächlich zwei Harmonische mit leicht unterschiedlichen Frequenzen messen, von denen eine schneller abfällt als die andere. Bei einer Note mit einer Frequenz um 500 Hz - 1 KHz beginnt die Vibration mit niedrigerer Frequenz mit einer höheren Amplitude, fällt jedoch recht schnell ab (z. B. in 0,5 Sekunden), während die etwas höhere Frequenz langsam abfällt und sich über die gesamte Länge der Note erstreckt (mehrere) Sekunden).

Als weitere Komplikation beginnen die beiden Schwingungen in Phase miteinander, aber die Phase ändert sich mit der Zeit, da die Frequenzen leicht unterschiedlich sind. Wenn Sie sich ein Klaviermuster ansehen, das in der Nähe des Instruments aufgenommen wurde, um die akustischen Effekte des Raums, in dem sich das Klavier befindet, zu eliminieren, sehen Sie, dass die kombinierte Amplitude hoch beginnt und als die beiden Vibrationen schnell fast auf Null abfällt Gehen Sie außer Phase und heben Sie sich gegenseitig auf, und dann steigt wieder . Zu diesem Zeitpunkt ist eine der Vibrationen fast ausgestorben, und der Rest der Note ist der langsame Abfall der anderen.

Tatsächlich ist dies auf einer Akustikgitarre einfacher zu messen und zu verstehen als auf einer Klavier, weil es nur eine Saite pro Note gibt und der Unterschied zwischen den beiden Schwingungsfrequenzen größer ist. Bei einer Gitarre können Sie auch die Anfangsamplituden der beiden Frequenzen ändern, indem Sie senkrecht zum Resonanzboden "zupfen" (wie bei der klassischen Gitarrentechnik mit einem Fingernagel zupfen) oder die Saiten seitlich parallel zum Resonanzboden "klimpern". P. >

Auf dem Klavier gibt es die weitere Komplikation, dass die meisten Noten zwei oder drei Saiten haben, nicht nur eine. Die Saiten werden nicht perfekt im Einklang gestimmt und (wie eine andere Antwort sagte) ein erfahrener Tuner passt die Form der kombinierten Klanghüllkurve aller 6 Vibrationsmodi von drei Saiten an, um den gewünschten "Pianoklang" zu erzeugen - einen Bosendorfer Imperial und Ein akustischer Flügel von Yamaha für Rock- und Popmusik, beide "klingen wie Klaviere", klingen aber sehr unterschiedlich!

Ich würde sagen, Sie lernen, wie subtil das menschliche Ohr kleine Unterschiede in Phasen und Frequenzen erkennen kann. Ihr Synthesizer scheint bei höheren Amplituden als außerhalb der Frequenz einige Frequenzen zu haben, die etwas außerhalb der Spitzenzeiten liegen.

Ich kann nur sagen, dass es einen Grund gibt, warum alle High-End-Digitalpianos Samples anstelle von Rohfrequenzgeneratoren verwenden.

Ihre Amplituden- und Hüllkurvendiagramme machen deutlich, dass Sie die Phasen der Komponenten nicht angepasst haben. Dies führt dazu, dass der Angriff rechtzeitig verschmiert wird. Es verursacht auch das Fehlen einer "Neigung nach links" der Komponenten in der Hüllkurve - die Hüllkurve des Klaviers ist sägezahnartiger als Ihre bandbegrenzten Dreieckskunststoffe. Es wäre hilfreich, einige Ihrer Komponenten in frühere Phasen zu verschieben.

Eine Möglichkeit, dies zu beheben, besteht darin, das Argument zu verfolgen (komplexe Phase). Ich sehe, dass Sie die Amplituden in Ihren Periodogrammen angepasst haben (absolute FFT-Amplituden), aber es gibt Hinweise darauf, dass Sie die Argumente nicht angepasst haben.

Nebenbei ... Sie haben eines der schwierigsten Instrumente ausgewählt additiv synthetisieren. Der spektrale Inhalt verschiebt sich nichtlinear mit der Amplitude. Es gibt mehrere harmonische und Enharmonische Brummen durch induktive Übertragung auf die ungedämpften Saiten. Die Direktoszillatoren (Saiten) weisen drei Freiheitsgrade auf, sodass für jede Saite drei natürliche Spektren vorhanden sind und die meisten Noten von zwei oder drei Saiten erzeugt werden. Wenn Sie mit einem Tasteninstrument beginnen müssen, kann etwas wie eine Celesta für Sie wesentlich weniger frustrierend sein.

Wie viele andere bereits betont haben, emulieren Sie nur das Spektrum der harmonischen Phase, nicht jedoch den Angriff und den Zerfall des Klaviers.

Hier einige Optionen:

Verwenden Samples.

Ja, mehr als ein Sample, idealerweise eines pro Note, aber wahrscheinlich sollte eines pro Oktave für den Anfang ausreichen. Tonhöhe + - 6 Halbtöne. Trennen Sie die Attack-, die Harmonische- und die Abklingphase und wiederholen Sie nur die Harmonische-Phase. Verwenden Sie unterschiedliche Proben für gedämpfte / ungedämpfte Saiten. Holen Sie sich verschiedene Samples für unterschiedliche Dynamiken, da sich die Eigenschaften von Harmonischen, Attack und Decay ändern. Sie könnten wahrscheinlich mit 20 Samples pro Oktave davonkommen, um ein etwas überzeugendes Klavier zu machen. Und Sie werden anfangen, etwas sehr Kompliziertes und Teueres neu zu erstellen.

Modellieren Sie die Physik.

Anstatt über Harmonische mit additiver / subtraktiver Synthese nachzudenken, denken Sie an die Art und Weise, wie der Ton erzeugt wird. Saiteninstrumente verwenden eine gewisse Anregung an einer Saite, wodurch die Saite in Resonanz gebracht wird und nur Harmonische der physikalischen Eigenschaften der Saite verstärkt werden, andere Frequenzen werden gedämpft. Ein einfacher Algorithmus hierfür ist Karplus-Strong.

Sie können auch eine physische Modellierungsbibliothek verwenden, z. STK, das einige E-Piano-ähnliche Demos hat, aber es ist wahrscheinlich fast so schwierig, ein natürlich klingendes Klavier zu bekommen wie mit dem Sample-basierten Ansatz.

Aber was ist zu verwenden?

Wenn Sie nur einige Noten mit einem festen Dynamikbereich spielen möchten, verwenden Sie ein Sample. Wenn Noten unnatürlich klingen, fügen Sie ein zweites Sample hinzu und versuchen Sie dann, das Beste aus mehreren verfügbaren Samples basierend auf Tonhöhe, Dynamik und Dauer zu laden.

Theorie

Je nachdem, wie Wenn Sie tief in das Thema eintauchen möchten, gibt es mehrere Bücher, die dem Thema gewidmet sind, einige kostenlose:

• Theorie und Technik der elektronischen Musik

Die Verwendung von Puredata für die Synthese ist möglicherweise eine gute Wahl, da Sie über libPd einige übergeordnete Klangabstraktionen erstellen können, während Sie Pd als Bibliothek in Ihrem späteren Programm verwenden.