Карплус — Стронг: щипок струни, зроблений із затримки

Прийом крок за кроком

1. Зробіть дуже коротку порцію шуму. Це щипок.
2. Подайте її в затримку, тобто в коробку, яка відтворює все, що в неї потрапило, трохи згодом.
3. Те, що вийшло, трохи приглушіть фільтром, зробіть на крихту тихішим і подайте назад у затримку.
4. Нехай бігає по колу.

Вікіпедія описує оригінал так само: збудження — це порція білого шуму, її подають назад у лінію затримки, а на зворотному шляху вихід проходить крізь фільтр. І додає одне правило: підсилення фільтра має бути меншим за одиницю на всіх частотах. Простими словами, кожне коло має повертатися трохи тихішим. Інакше петля наростає, доки не завиє.

Чому відлуння стає нотою

З повільним відлунням ви чуєте окремі повтори. Скоротіть затримку, і повтори зблизяться. Зробіть її настільки короткою, що звук обходить коло сотні разів на секунду, і вухо перестає рахувати. Воно чує висоту.

Тож довжина петлі і є нота. Коротша петля дає вищу ноту, довша — нижчу. Мені це досі здається трохи чарами: ніщо в цій схемі не знає, що таке нота.

Чому це звучить як струна

Це робить фільтр. На кожному колі він знімає згори трохи більше, ніж знизу. Нота починається яскраво, бо в порції шуму є все, а потім темнішає, поки згасає.

Ще тут немає рівної частини. Звук завмирає від першої ж миті. Ніщо його не тримає, тож гулом він стати не може.

Хто це придумав

За Вікіпедією, алгоритм винайшов Александр Стронг, а Кевін Карплус першим проаналізував, як він працює, і їхня стаття вийшла 1983 року. Мене тішить, що один із найвідоміших прийомів комп’ютерного звуку такий малий.

Де я його використав і що довелося виправити

Щипок — один із мелодичних звуків у Space. Це єдиний звук у застосунку, який працює, імітуючи поведінку фізичної речі. Усе інше — це стоси простих тонів або фільтрований шум.

З першого разу він не запрацював. Не так пішли три речі.

• Він бренькав. Перша версія звучала як яскрава сталева струна, якій нічого було робити серед повільних пливких звуків. Я змусив петлю приглушувати звук значно сильніше і пом’якшив порцію шуму перед входом. Тепер він низький і округлий, ближчий до м’якого удару, що має висоту.
• Він клацав. Я вмикав порцію шуму миттєво, а миттєвий стрибок гучності — це клацання. Коли порція почала наростати за кілька тисячних секунди, клацання зникло. На це саме я наступав і в інших звуках: чому швидкий початок стає клацанням EN.
• Високі ноти виходили не тими. У браузері петля не може бути коротшою за один невеликий блок аудіо, тож є стеля, вище якої щипок не підніметься. Кожну ноту над нею я опускаю на октаву, доки вона не вміститься. Уся історія — у статті про межу в 128 семплів EN.

Space — один із двох платних світів, тож у безкоштовній частині щипка немає.

Джерела

• Karplus–Strong string synthesis, Wikipedia
• DelayNode, MDN