MXPA01004262A

MXPA01004262A - Metodo para modificar el contenido armonico de una forma de onda compleja.

Info

Publication number: MXPA01004262A
Application number: MXPA01004262A
Authority: MX
Inventors: Paul Reed Smith
Original assignee: Smith Paul Reed Guitars Ltd
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2002-06-04
Also published as: AU1809100A; ATE239286T1; US6448487B1; JP5113307B2; TW502248B; DE69904640D1; US20030033925A1; JP2012083768A; KR20010082279A; EP1125273A2; WO2000026896A2; WO2000026898A1; US6777607B2; DK1125272T3; MXPA01004281A; ES2194540T3; WO2000026897A1; CN1328680A; JP2002529772A; WO2000026896B1

Abstract

Se describe un metodo para la manipulacion de una forma de onda compleja mediante la consideracion de las frecuencias armonica y parcial como objetivos moviles sobre el tiempo en amplitud y en frecuencia, y ajustando los objetivos moviles al mover los modificadores en amplitud y en frecuencia. La manipulacion de las frecuencias armonicas y la sintesis de las frecuencias armonicas estan basadas en el rango armonico. Los modificadores se mueven con el movimiento de las frecuencias con base en el rango. La transformacion armonica modifica, por rango, la forma de onda proveniente de una fuente, a una forma de onda de una segunda, o fuente objetivo. Los armonicos y la acentuacion de otros parciales identifican cada una de las frecuencias y su relacion a las frecuencias adyacentes asi como los umbrales fijos o moviles y realizan el ajuste apropiado. La interpolacion es tambien descrita, asi como los modelos que imitan los armonicos naturales.

Description

MÉTODO PARA MODIFICAR EL CONTENIDO ARMÓNICO DE UNA FORMA DE ONDA COMPLEJA GLOSARIO, ANTECEDENTES Y BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general al procesamiento de señales de audio y al procesamiento de forma de onda, y a la modificación del contenido armónico de señales de audio periódicas, y más específicamente a los métodos para alterar dinámicamente el contenido armónico de tales señales, para fines de cambiar su sonido o LA percepción de su sonido. Muchos términos utilizados en esta patente son recolectados y definidos en esta sección. Entre los muchos tipos de sonidos que bombardean continuamente al oído humano, uno es distinguido por su carácter de duración suficientemente prolongada y que es lo suficientemente estable para el oído, para adscribirle a éste características de amplitud, timbre, y espaciamiento. Este tipo de sonido es llamado un tono. La calidad del tono, o timbre, es la característica que le permite ser distinguido de otros tonos de la misma frecuencia y volumen o intensidad o amplitud. En términos menos técnicos, este aspecto da a un instrumento musical su personalidad o carácter reconocible, Ref : 128724 que es debido en gran parte a su contenido armónico sobre el tiempo. Algunos instrumentos musicales producen tonos estables que pueden permanecer sin cambio en carácter por al menos unos pocos segundos, suficientemente prolongados para tener lugar por varios cientos de ciclos. Se dice que tales tonos son periódicos . La mayoría de las fuentes de sonido, incluyendo instrumentos musicales, producen formas de onda complejas que son mezclas de ondas sinusoidales de varias amplitudes y frecuencias. Las ondas sinusoidales individuales que contribuyen a un tono complejo son llamadas sus tonos parciales, o simplemente parciales . Un parcial o frecuencia parcial es definida como una banda de frecuencia energética definitiva, y los armónicos o frecuencias armónicas son definidas como parciales que son generadas de acuerdo con un fenómeno basado en una relación de número entero tal como la división de un objeto mecánico, por ejemplo, un instrumento de cuerdas, o de una columna de aire, por un número integral de nodos. La calidad del tono o timbre de un tono complejo dado es determinada por la cantidad, frecuencia, y amplitud de sus parciales desunidos, particularmente sus proporciones de amplitud una con relación a la otra y la frecuencia relativa hacia otros (por ejemplo, la manera en la cual esos elementos se combinan o se mezclan) . La frecuencia sola no es un factor determinante, ya que una nota tocada sobre un instrumento tiene un timbre similar a otra nota tocada sobre el mismo instrumento. En los sistemas ejemplificados el manejo de sonidos, los parciales representan efectivamente la energía en una banda de frecuencia pequeña y son gobernados por velocidades de toma de muestra y por problemas de incertidumbre asociados con los sistemas de toma de muestra. Las señales de audio, especialmente aquellas relacionadas a instrumentos musicales o voces humanas, tienen contenidos armónicos característicos que definen cómo suenan las señales. Cada señal consiste de una frecuencia fundamental y frecuencias armónicas de rango más alto. El patrón gráfico para cada uno de estos ciclos combinados es la forma de onda. La forma de onda detallada de una onda compleja depende en parte de las amplitudes relativas de sus armónicos. El cambio de la amplitud, la frecuencia, o las relaciones de fase entre los armónicos cambia la percepción al oído de la calidad musical o el carácter del tono. La frecuencia fundamental (también llamada el primer armónico, o fl) y los armónicos de rango más alto (f2 a fN) están típicamente matemáticamente relacionados. En sonidos producidos por instrumentos musicales típicos, los armónicos de rango más alto son principalmente, pero no exclusivamente, múltiplos enteros del fundamental: el segundo armónico es 2 veces la frecuencia del fundamental, el tercer armónico es 3 veces la frecuencia del fundamental, y así sucesivamente. Estos múltiplos son números principales o rangos . En general, el uso del término armónico en esta patente representa todos los armónicos, incluyendo el fundamental. Cada armónico tiene amplitud, frecuencia, y relaciones de fase a la frecuencia fundamental; estas relaciones pueden ser manipuladas para alterar el sonido percibido. Un tono complejo periódico puede ser desintegrado en sus elementos constituyentes (armónicos fundamentales y más altos) . La representación gráfica de este análisis es llamada un espectro . Un timbre característico de una nota dada puede ser representado gráficamente, entonces, en un perfil espectral . Mientras que los instrumentos musicales típicos frecuentemente producen notas que contienen predominantemente múltiplos enteros o armónicos de múltiplos casi enteros, una variedad de otros instrumentos y fuentes producen sonidos con relaciones más complejas entre los fundamentales y los armónicos más altos. Muchos instrumentos crean parciales que son no enteros en su relación; estos tonos son llamados inarmonicidades .

La escala modificada a temperamento igual o templada moderna (o escala musical de Western) es un método mediante el cual una escala musical es ajustada para consistir de 12 intervalos de semitono igualmente espaciados, por octava. La frecuencia de cualquier medio paso dado es la frecuencia de su predecesor multiplicada por la raíz 12a de 2 o 1.0594631. Esto genera una escala donde las frecuencias de todos los intervalos de octava están en la proporción 1:2. Estas octavas son los únicos intervalos consonantes; todos los otros intervalos son disonantes. Los compromisos inherentes de la escala permiten que un piano, por ejemplo, toque en todas las teclas. Al oído humano, no obstante, los instrumentos tales como el piano correctamente afinado a la escala templada suenan muy apagados o sordos en el registro superior debido a que los armónicos en la mayoría de los instrumentos mecánicos no son múltiples exactos y el "oído sabe esto", de modo que la afinación de algunos instrumentos es "estirada", lo que significa que la afinación contiene desviaciones de las alturas mandadas por simples fórmulas matemáticas. Estas desviaciones pueden ser ya sea ligeramente agudas o ligeramente apagadas o sordas a las notas mandadas por simples fórmulas matemáticas. En afinaciones extendidas, las relaciones matemáticas entre las notas y los armónicos existen todavía, pero éstas son más complejas. Las relaciones entre las frecuencias armónicas generadas por muchas clases y dispositivos de oscilación/vibración, incluyendo instrumentos musicales, pueden ser modeladas por una función Fn = fi x G(n) donde fn es la frecuencia del nés?mo armónico, y n es un número entero positivo que representa el número de rango armónico. Los ejemplos de tales funciones son a ) fn = fi x n b ) fn = fi x n x [ 1 + (n2 - l ) ß ] 1 2 donde ß es la constante que depende del instrumento o de la cuerda de dispositivos de cuerdas múltiples, y algunas veces del registro de frecuencia de la nota que se toca. Una altura percibida del audio o del tono musical es típicamente (pero no siempre) la frecuencia fundamental o más baja en la señal periódica. Como se mencionó previamente, una nota musical contiene armónicos a diversas relaciones de amplitud, frecuencias, y fase una a la otra. Cuando se superponen, estos armónicos crean una señal compleja de dominio temporal. La cantidad y amplitud de los armónicos de la señal dan la indicación más fuerte de su timbre, o personalidad musical. Otro aspecto más de un tono musical o carácter percibido del instrumento involucra bandas de resonancia , que son ciertos fragmentos o porciones del espectro audible que son enfatizadas o acentuadas por el diseño de un instrumento, las dimensiones, los materiales, detalles de la construcción, las características y los métodos de operación del mismo. Estas bandas de resonancia son percibidas como más fuertes con relación a otros fragmentos del espectro audible. Tales bandas de resonancia son fijas en frecuencia y permanecen constantes conforme son tocadas diferentes notas sobre el instrumento. Estas bandas de resonancia no se desplazan con respecto a diferentes notas tocadas sobre el instrumento. Éstas son determinadas por la física del instrumento, no por la nota particular tocada a cualquier tiempo dado. Una diferencia clave entre el contenido armónico y las bandas de resonancia radica en sus diferentes relaciones a las frecuencias fundamentales. Los armónicos se desplazan junto con los cambios en la frecuencia fundamental (por ejemplo, éstos se mueven en frecuencia, directamente ligados al fundamental tocado) y de este modo están siempre relacionados al fundamental. Conforme los fundamentales se desplazan a nuevos fundamentales, sus armónicos se desplazan junto con ellos. En contraste, las bandas de resonancia de un instrumento son fijas en frecuencia y no se mueven linealmente como una función de los fundamentales que se desplazan. Aparte de una estructura armónica propia de la nota y las bandas de resonancia propias del instrumento, otros factores que contribuyen a un tono o carácter musical percibido de un instrumento, involucran la manera en la cual varía el contenido armónico sobre la duración de una nota musical. La duración o "lapso de vida" de una nota musical es marcada por su a taque (la manera característica en la cual la nota es inicialmente golpeada o sonada) ; el sostenimiento (las características de continuación de la nota conforme ésta se hace sonar en el tiempo) ; y el decaimiento (la manera característica en la cual termina la nota -por ejemplo, un corte abrupto versus un desvanecimiento gradual), en ese orden. Un contenido armónico de una nota durante las tres fases -ataque, sostenimiento y decaimiento- dan claves perceptuales importantes al oído humano respecto a la calidad tonal subjetiva de la nota. Cada armónico en una señal de dominio de tiempo complejo, incluyendo el fundamental, tiene sus propias características distintas de ataque y decaimiento, que ayudan a definir el timbre de la nota en el tiempo. Debido a que los niveles de amplitud relativa de los armónicos pueden cambiar durante el lapso de vida de la nota en relación a la amplitud del fundamental (siendo algunos enfatizados, algunos desenfatizados) , el timbre de una nota específica puede en consecuencia cambiar a través de su duración. En instrumentos que son punteados o golpeados (tales como pianos y guitarras), los armónicos de más alto orden decaen a una velocidad más rápida que los armónicos de más bajo orden. En contraste, sobre instrumentos que son continuamente ejercitados, incluyendo instrumentos de viento (tales como la flauta) e instrumentos de arco (tales como el violín) , los armónicos son continuamente generados. En una guitarra, por ejemplo, los dos factores que influyen más, los cuales conforman el timbre percibido, son: 1) los armónicos de núcleo creados por las cuerdas; y 2) las características de banda de resonancia del cuerpo de la guitarra. Una vez que las cuerdas han generado la frecuencia fundamental y su grupo de armónicos de núcleo asociados, el cuerpo, el puente y otros componentes entran en juego para conformar adicionalmente el timbre principalmente por sus características de resonancia, las cuales son no lineales y dependientes de la frecuencia. Una guitarra tiene bandas o regiones resonantes, dentro de las cuales algunos armónicos de un tono son enfatizados no obstante de la frecuencia del fundamental. 5 Un guitarrista puede tocar exactamente la misma nota (misma frecuencia, o altura) en tantos como seis sitios sobre el cuello utilizando diferentes combinaciones de posiciones de cuerda y traste. No obstante, cada una de las seis versiones sonará muy distinta debido a las 10 diferentes relaciones entre el fundamental y sus armónicos. Estas diferencias a su vez son provocadas por variaciones en la composición y diseño de la cuerda, en el diámetro de la cuerda y/o la longitud de la cuerda. Aquí, "longitud" se refiere no necesariamente a la longitud total de la 15 cuerda sino solamente a la porción vibratoria que crea la separación musical, por ejemplo, la distancia desde la posición trasteada al puente. Las características de resonancia del cuerpo mismo no cambian, y todavía debido a estas variaciones en el diámetro de la cuerda y/o la 20 longitud de la misma, las diferentes versiones de la misma altura suenan notablemente diferente. En muchos casos es deseable afectar el timbre de un instrumento. Los métodos modernos y tradicionales lo realizan así de una forma rudimentaria con un tipo de 25 filtro llamado un igualador o compensador electrónico de istaitJlltM?e**z***?i • *. f^__L . «^_^^JJa=i banda fija. Los compensadores electrónicos de banda fija afectan uno o más fragmentos específicos, o bandas, dentro de un espectro de frecuencia más grande. El énfasis deseado ("elevación o disparo") o des-énfasis ("corte") ocurre únicamente dentro de la banda especificada. Las notas o armónicos que caen fuera de la banda o bandas no son afectados. Una frecuencia dada puede tener cualquier rango armónico dependiendo de su relación relativa al fundamental que cambia. Un filtro de banda resonante o compensador reconoce una frecuencia únicamente como dentro o fuera de su banda fija; éste no reconoce o responde a ese rango armónico de la frecuencia. El dispositivo no puede distinguir si la frecuencia que entra es una fundamental, un 2° armónico, un 3er. armónico, etc. Por lo tanto, los efectos de los compensadores o igualadores de banda fija no cambian o se desplazan con respecto al rango de frecuencia. La compensación permanece fija, afectando las frecuencias designadas independientemente de sus relaciones armónicas a los fundamentales. Mientras que la compensación afecta los niveles de los armónicos que afectan significativamente el timbre percibido, éste no cambia el contenido armónico de "núcleo" inherente de una nota, voz, instrumento, u otra señal de audio. Una vez ajustado, si el compensador de banda fija tiene cualquier efecto del todo, depende solamente de la frecuencia misma de la nota o señal que entra. Ésta no depende de si la frecuencia es una fundamental (ler. armónico), 2o armónico, 3er armónico, o algún otro rango. Algunos compensadores de hoy en día tienen la habilidad para alterar sus filtros dinámicamente, pero las alteraciones están unidas a la señal de entrada de tiempo en vez de a la información de rango armónico. Estos compensadores tienen la habilidad para ajustar su filtración en el tiempo al cambiar la localización de los filtros como es definido por los comandos de entrada del usuario. Uno de los métodos de la presente invención puede ser observado como un compensador de 1000 bandas o más gráfico, pero es diferente ya que la amplitud y las frecuencias afectadas correspondientes están también instantánemente en frecuencia y amplitud y/o moviéndose a velocidades muy rápidas con respecto a la frecuencia y a la amplitud para cambiar el contenido de energía armónica de las notas; y trabajando al unísono con un sintetizador agregando los armónicos faltantes y todos los siguientes, y anticipando las frecuencias asociadas con los armónicos establecidos para el cambio. La voz humana puede ser considerada como un instrumento musical, con muchas de las mismas cualidades y características encontradas en otras familias de instrumentos. Debido a que éste opera por aire bajo presión, éste es fundamentalmente un instrumento de viento, pero en términos de generación de frecuencia la voz se parece a un instrumento de cuerdas ya que son producidas vibraciones armónicas múltiples por las piezas de tejido cuya frecuencia de vibración puede ser variada mediante el ajuste de su tensión. De manera contraria a un cuerpo de guitarra acústica, con su cámara resonante fija, algunas de las bandas de resonancia de la voz son instantáneamente ajustables debido a que ciertos aspectos de la cavidad resonante pueden ser alterados por la persona que habla, incluso muchas veces dentro de la duración de una nota simple. La resonancia es afectada por la configuración de la cavidad nasal y la cavidad oral, la posición de la lengua, y otros aspectos de lo que es completamente llamado el aparato vocal.

TÉCNICA ANTERIOR La Patente de los Estados Unidos No. 5,847,303 a Matsumoto describe un aparato de procesamiento de voz que modifica el espectro de frecuencia de una entrada de voz humana. La patente ejemplifica varios pasos de procesamiento y de cálculo para compensar o igualar la señal de voz que entra para hacerla sonar como aquella de otra voz (aquella de un cantante profesional, por ejemplo) . Ésta proporciona también una reivindicación para ser capaz de cambiar el género percibido del cantante. La modificación del espectro de frecuencia de la patente de Matsumoto es lograda mediante el uso de los métodos de filtración de tipo de banda resonante, tradicionales, los cuales simulan la forma del aparato vocal o resonador mediante el análisis de la voz original. Los coeficientes relacionados para el compresor/expansor y los filtros son almacenados en la memoria del dispositivo o en disco, y son fijos (no seleccionables por el usuario final) . El efecto siguiente a la frecuencia de la patente de Matsumoto es utilizar la información de frecuencia fundamental proveniente de la entrada de voz para desplazar y sintonizar la voz a la altura "correcta" o "adecuada". El cambio de altura es logrado vía manipulaciones de la velocidad de reloj electrónico que desplazan las frecuencias de formato dentro del tracto. Esta información es subsecuentemente alimentada a un dispositivo electrónico que sintetiza las formas de onda completas. Los armónicos específicos no son sintetizados no individualmente ajustados con respecto a la frecuencia fundamental, la señal completa es tratada igualmente. Una patente similar a la de Matsumoto, la 5,750,912 es el aparato modificador de voz para modificar una voz simple para emular una voz modelo. Un analizador analiza secuencialmente la voz de canto recolectada, para extraer de ésta los datos del formante efectivo que representa las características de resonancia de un órgano vocal propio del cantante, que es físicamente activado para crear la voz de canto. Un secuenciador opera en sincronización con la progresión de la voz de canto para proporcionar secuencialmente los datos del formante de referencia que indica una calidad de voz de la voz modelo, y que está acomodada para concordar con la progresión de la voz de canto. Un comparador compara secuencialmente los datos formantes efectivos y el formante de referencia uno con el otro para detectar una diferencia entre éstos durante la progresión de la voz de canto. Un compensador o igualador modifica las características de frecuencia de la voz de canto recolectada de acuerdo a la diferencia detectada, para emular la calidad de voz de la voz modelo. El compensador comprende una pluralidad de filtros de paso de banda que tienen frecuencias centrales ajustables y ganancias ajustables. Los filtros de paso de banda tienen las características de frecuencia individual basadas en las frecuencias pico del formante, las frecuencias pico y los niveles pico. La Patente de los Estados Unidos No. 5,536,902 a Serra et al. describe un método y un aparato para analizar y sintetizar un sonido mediante la extracción y control de un parámetro de sonido. Esto emplea una técnica de síntesis de modelación espectral (SMS) . Los datos de análisis son proporcionados, que son indicadores de componentes múltiples que constituyen una forma de onda de sonido original. Los datos de análisis son analizados para obtener una característica concerniente a un elemento predeterminado, y entonces los datos indicadores de la característica obtenida son extraídos como un sonido o parámetro musical. La característica correspondiente al parámetro musical extraído es removida del dato de análisis, y la forma de onda de sonido original es representada por una combinación del dato de análisis modificado de este modo y el parámetro musical. Estos datos son almacenados en una memoria. El usuario puede controlar variablemente el parámetro musical. Una característica correspondiente al parámetro musical controlado es agregada al dato de análisis. De esta manera, una forma de onda de sonido es sintetizada con base en el dato de análisis al cual ha sido agregada la característica controlada. En tal técnica de síntesis de sonido del tipo análisis, se permite aplicar controles libres a diversos elementos de sonido tales como un formante y un vibrato.

La Patente de los Estados Unidos No. 5,504,270 a Sethares es un método y aparato para analizar y reducir o incrementar la disonancia de una señal de entrada de audio electrónica mediante la identificación de los parciales de la señal de entrada de audio por la frecuencia y amplitud. La disonancia de los parciales de entrada es calculada con respecto a un grupo de parciales de referencia de acuerdo a un procedimiento descrito en la presente. Uno o más de los parciales de entrada es luego desplazado, y la disonancia es recalculada. Si la disonancia cambia de la manera deseada, el parcial desplazado puede reemplazar el parcial de entrada del cual éste se derivó. Una señal de salida es producida la cual comprende los parciales de entrada desplazados, de modo que la señal de salida es más o menos disonante que la señal de entrada, como se desee. La señal de entrada y los parciales de referencia pueden venir de diferentes fuentes, por ejemplo, un ejecutante y un acompañante, respectivamente, de modo que la señal de salida es una señal más o menos disonante que la señal de entrada con respecto a la fuente de los parciales de referencia. Alternativamente, los parciales de referencia pueden ser seleccionados de la señal de entrada para reducir la disonancia intrínseca de la señal de entrada. La Patente de los Estados Unidos No. 5,218,160 a Grob-Da Veiga describe un método para mejorar los sonidos del instrumento de cuerda mediante la creación de subtonos o sobretonos. La invención emplea un método para extraer la frecuencia fundamental y multiplicar esa frecuencia por números enteros o fracciones pequeñas para crear subtonos o sobretonos armónicamente relacionados. De este modo, los subtonos o sobretonos son derivados directamente de la frecuencia fundamental. La Patente de los Estados Unidos No. 5,749,073 a Slaney está dirigida a la conformación automática de la información de audio. La conformación de audio es un proceso de mezclado de dos o más sonidos, cada uno con características reconocibles, en un nuevo sonido con características compuestas de ambas fuentes originales. Slaney utiliza un procedimiento de pasos múltiples. Primeramente, los dos sonidos de entrada diferentes son convertidos a una forma que permite el análisis, tal que éstos pueden ser acoplados o concordados de diversas formas, reconociendo las relaciones armónicas y las relaciones no armónicas. Una vez que las entradas son convertidas, se utilizan las frecuencias de separación de formante para acoplar los dos sonidos originales. Una vez acoplados, los sonidos son desvanecidos cruzadamente (por ejemplo, sumados o mezclados en alguna proporción preseleccionada) y luego invertidos para crear un nuevo sonido que es una combinación de los dos sonidos. El método empleado utiliza el cambio de alatura y la manipulación del perfil espectral a través de la filtración. Como en las patentes previamente mencionadas, los métodos involucran la filtración y manipulación tipo resonante de la información 5 del formato. Estrechamente relacionada la patente de Slaney es una tecnología descrita en un artículo por E. Tellman, L. Haken, y B. Hollo ay titulada "Timbre Morphing of Sounds with Unequal Numbers of Features" { Journal of Audio 10 Engineering Society, Vol. 43, No. 9, Sept. 1995) . La tecnología involucra un algoritmo para la conformación entre sonidos utilizando el análisis y síntesis de Lémur. El concepto de conformación de timbre de Tellman/Haken/Holloway involucra modificaciones en la 15 escala de tiempo (retardando o acelerando el paso) así como la modificación de amplitud y frecuencia de los componentes sinusoidales individuales (basados en onda sinusoidal). La Patente de los Estados Unidos No. 4,050,343 por Robert A. Moog se refiere a un sintetizador de música 20 electrónico. La información de las notas es derivada de la tecla de un teclado, oprimida por el usuario. La tecla del teclado, presionada controla un oscilador de voltaje/controlado cuyas salidas controlan un filtro de paso de banda, un filtro de paso bajo y un amplificador de 25 salida. La frecuencia central y la anchura de banda de los Bt^a fesaiilaMa Éhfea filtros de paso de banda son ajustadas mediante la aplicación del voltaje de control. La frecuencia de corte de paso bajo del filtro de paso bajo es ajustada por la aplicación del voltaje de control y la ganancia del amplificador es ajustada por el voltaje de control. En un producto llamado Ionizer [Arboretum Systems], un método comienza mediante el uso de un "pre-analisis" para obtener un espectro del ruido contenido en la señal -que es únicamente característica del ruido. Esto es efectivamente muy útil en sistemas de audio, ya que el siseo de la cinta, el ruido del reproductor de grabación, el zumbido, y el susurro son tipos recurrentes del ruido. Mediante la toma de una impresión de sonido, ésta puede ser utilizada como una referencia para crear "anti-ruido" y sustraer éste (no necesariamente de manera directa) de la señal de la fuente. El uso del "hallazgo pico" en el paso dentro de la porción de Diseño de Sonido del programa, implementa un EQ de compuerta de 512 bandas, que puede crear filtros de "pared de ladrillo" muy graduales para extraer los armónicos individuales o eliminar ciertos elementos sónicos. Éstos implementan una característica de umbral que permite la creación de filtros dinámicos. Pero, nuevamente, el método empleado no sigue o rastrea la frecuencia fundamental, y la eliminación del armónico nuevamente debe caer en una banda de frecuencia, la cual entonces no rastrea el paso completo para un instrumento. Kyma-5 es una combinación de equipo físico (hardware) y dotación lógica informática (software) desarrollada por Symbolic Sound. Kyma-5 es la dotación lógica informática que es acelerada por la plataforma de equipo físico Capibara . Kyma-5 es principalmente una herramienta de síntesis, pero las entradas pueden ser provenientes de un archivo de sonidos grabados existentes. Éste tiene las capacidades de procesamiento en tiempo real, pero predominantemente es una herramienta de procesamiento de archivo estático. Un aspecto de yma-5 es la habilidad para seleccionar gráficamente parciales a partir de una representación visual espectral del pasaje de sonido y aplicar el procesamiento. Kyma-5 se aproxima a la selección de los parciales visualmente e identifica puntos "conectados" de la pantalla espectral dentro de las bandas de frecuencia, no por el número de rango armónico. Los armónicos pueden ser seleccionados si éstos caen dentro de una banda manualmente ajustada. Kyma-5 es capaz de re-sintetizar un sonido o pasaje a partir de un archivo estático mediante el análisis de sus armónicos y la aplicación de una variedad de algoritmos de síntesis, incluyendo la síntesis aditiva. No obstante, no existe proceso automático para rastrear los armónicos con respecto a un fundamental ya que las notas cambian con el tiempo. Kyma-5 permite la selección del usuario de una frecuencia fundamental. La identificación de los puntos sobre la herramienta de análisis espectral Kyma puede identificar los puntos que son estrictamente no armónicos. Finalmente, Kyma no aplica las constantes de estiramiento a los sonidos.

MÉTODOS Y RESULTADOS DE LA INVENCIÓN La presente invención afecta la calidad tonal, o timbre, de una señal, forma de onda, nota u otra señal generada por cualquier fuente, mediante la modificación de los armónicos específicos de todos y cada uno del fundamental y/o de la nota, de una manera prescrita por el usuario, conforme una señal de audio compleja progresa a través del tiempo. Por ejemplo, las alteraciones determinadas por el usuario a los armónicos de una nota musical (u otra forma de onda de señal) podrían también ser aplicadas a la siguiente nota o señal, y a la nota o señal después de esa, y a cada nota o señal subsecuente como un pasaje del progreso de la música a través del tiempo. Es importante hacer notar que todos los aspectos de esta invención consideran las notas, sonidos, parciales, armónicos, tonos, inarmonicidades, señales, etc., como objetivos móviles con el tiempo en amplitud y frecuencia y ajustan los objetivos móviles mediante el movimiento de los modificadores ajustables en amplitud y frecuencia con el tiempo. La invención ejemplifica los métodos para: • alterar dinámica e individualmente la energía de cualquier armónico (fi a foo) de la forma de onda compleja; • la creación de nuevos armónicos, (tales como los armónicos "faltantes" a partir de un sonido deseado) con una relación de amplitud y fase definida para cualquier otro armónico; • la identificación e imitación de los armónicos de origen natural en sonidos sintetizados, con base en el número entero o en relaciones armónicas definidas por el usuario, tales como fn = fi x n x • la extracción, modificación y reinserción de los armónicos en las notas; • la interpolación de las señales dependientes de la frecuencia, amplitud y/o de otros parámetros para hacer posible el ajuste de la estructura armónica de las notas seleccionadas, luego el desplazamiento de la estructura armónica de las señales a través del intervalo musical de uno de esos puntos ajustados por el usuario al otro de acuerdo a cualesquiera curvas o contornos prescritos por el usuario; • la alteración dinámicamente de las velocidades o proporciones de ataque, velocidades de decaimiento, y/o parámetros de sustentación de los armónicos; • separación de cualesquiera armónicos a partir de una señal compleja para el procesamiento de diversos tipos; • el cambio de los niveles de parciales dentro de una señal, con base en su frecuencia y amplitud; • el cambio continuamente de los niveles de uno de los armónicos de señal compleja, con base en su rango y amplitud; • el incremento o disminución de los armónicos por una cantidad fija o por cantidades variables, ya sea a todo lo largo de un pasaje seleccionado completo, o en cualquier porción dentro de ese pasaje; • la restauración de la información característica de la señal de la fuente que puede haber sido perdida, dañada, o alterada ya sea en el proceso de grabación o a través del deterioro del medio magnético original u otro medio de la información grabada; • el cálculo de las localizaciones parciales y armónicas utilizando la función de estiramiento fn = fi x n x Slog2n; • la transformación armónica de una señal de sonido para concordar, parecerse, o parcialmente parecerse a aquella de otro tipo de señal que utiliza combinaciones de las modalidades anteriormente mencionadas del ajuste armónico y de la síntesis armónica; • la provisión de una base para nuevos instrumentos musicales incluyendo, pero no limitados a los nuevos tipos de sintetizadores de guitarra, sintetizadores de bajo, guitarras, contrabajos, pianos, teclados, equipo de modificación de sonido -de estudio, equipo de modificación de sonido maestro, nuevos estilos de dispositivos de compensación o igualación, y nuevo equipo físico digital de audio y nuevas tecnologías de dotación lógica informática que pertenecen a los métodos anteriormente mencionados para alterar una nota, sonido o señal; • la separación o aislamiento de las voces, instrumentos, parciales, armónicos, otros sonidos o señales (o porciones de sonidos o señales) a partir de una agregación de voces, sonidos instrumentales, u otras señales de audio; • poner de manifiesto las voces previamente difíciles de escuchar, instrumentos, notas musicales, armónicos, parciales, otros sonidos o señales, o porciones de sonidos o señales, dentro de una agregación de otras de tales señales; • cancelar el ruido o reducir el ruido; • suavizar o atenuar las voces previamente ásperas o excesivamente prominentes, instrumentos, notas musicales, armónicos, parciales, otros sonidos o señales, o porciones de sonidos o señales, dentro de una agregación de otras de tales señales; • aumentar el bajo volumen y/o la atenuación o disminución de los parciales de volumen relativamente alto, los armónicos, los inarmónicos u otras señales en un pasaje de música u otras señales complejas de dominio de tiempo; • eliminar ciertos intervalos de amplitud de los parciales tales que la información de más bajo nivel puede ser más fácilmente discernida y/o procesada; • y efectuar en general un balance más deseable de voces, instrumentos, notas musicales, armónicos, parciales, otros sonidos o señales, o porciones de sonidos o señales.

RESUMEN DE LOS MÉTODOS Este procesamiento no está limitado a los instrumentos musicales tradicionales, sino que puede ser aplicado a cualquier forma de onda de señal de fuente de entrada o algún material para alterar su calidad percibida, para mejorar los aspectos particulares del timbre, o para desenfatizar aspectos particulares. Esto es logrado por la manipulación de los armónicos y/o parciales individuales del espectro para una señal dada. Con la presente invención, el ajuste de uno de los armónicos o parciales es sobre un periodo de tiempo finito. Esto difiere del efecto de la compensación de banda fija, genérica, que es mantenida sobre un periodo de tiempo indefinido. El procesamiento asignado es logrado mediante la manipulación del nivel de energía de un armónico (o grupo de armónicos) , o mediante la generación de un nuevo armónico (o grupo de armónicos) o parciales, o mediante la eliminación completa de un armónico (o grupo de armónicos) o los parciales. Las manipulaciones pueden ser unidas a la respuesta de cualquier otro armónico o ésta puede ser unida a cualquier frecuencia o número o números de rango u otro parámetro que el usuario seleccione. Los ajustes pueden también ser generados independientemente de los armónicos existentes. En algunos casos, se pueden utilizar manipulaciones múltiples utilizando cualquier combinación de métodos. En otros, un armónico o grupo de armónicos puede ser separado para el procesamiento individual por diversos medios. En otros casos, los parciales pueden ser enfatizados o desenfatizados. La modalidad preferida de la manipulación de los armónicos utiliza las técnicas de Procesamiento de Señal Digital (DPS) . Los métodos de filtración y análisis son llevados a cabo sobre representaciones de datos digitales por una computadora (por ejemplo, DSP u otro microprocesador) . El dato digital representa una señal analógica o forma de onda compleja que ha sido tomada como muestra y convertida de una forma de onda eléctrica, analógica a datos digitales. Después de la terminación del procesamiento, los datos pueden ser convertidos nuevamente a una señal eléctrica analógica. Ésta puede ser también transmitida en una forma digital a otro sistema, así como ser localmente almacenada sobre alguna forma de medios de almacenamiento magnéticos o de otro tipo. Las fuentes de señal son casi de tiempo real o pre-grabadas en un formato de audio digital, y se utiliza la dotación lógica informática para llevar a cabo los cálculos y manipulaciones deseadas. Otros objetivos, ventajas y novedosas características de la presente invención se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención, cuando se considere en conjunto con los dibujos anexos.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es cuatro gráficas de cuatro notas y cuatro de sus armónicos sobre una escala de frecuencia versus amplitud que muestra el efecto de acordeón de los armónicos conforme éstos se relacionan uno al otro. La Figura 2 es una gráfica del contenido armónico de una nota en un punto particular en el tiempo sobre una escala de frecuencia versus amplitud. La Figura 3 es un ajuste de las frecuencias individuales y de las frecuencias sintetizadas de la nota de la Figura 2, que incorpora los principios de la presente invención. La Figura 4 es una vista esquemática de una primera modalidad de un sistema para realizar el método ilustrado en la Figura 3, utilizando una amplitud y frecuencia siguiendo el método de filtro de acuerdo a la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de bloques de un sistema para realizar el método de la Figura 3, utilizando 5 un método de brigada de posición o sector de almacenamiento de acuerdo a la presente invención. La Figura 6 es una gráfica de perfil espectral de una forma de onda compleja proveniente de un golpe simple de una de las teclas del piano a 440 Hertz como una función 10 de la frecuencia (eje X), del tiempo (eje Y), y de la magnitud (eje Z) . La Figura 7 es una gráfica de una señal modificada de acuerdo a los principios del armónico y otra acentuación Parcial y/o Transformaciones Armónicas. 15 Las Figuras 8A, 8B, 8C y 8D ilustran el contenido espectral de una flauta y un piano a los tiempos temprano y tardío en la misma nota conforme ésta se relaciona a la Transformación Armónica. La Figura 9A es una gráfica que muestra las 20 curvas de umbral potenciales para realizar un método de acentuación de acuerdo a la presente invención. La Figura 9B es una gráfica que ilustra los bajos niveles potenciales del ajuste que va a ser utilizado con la Figura 9A.

S^^«s^^^^^^^^-¿&^M La Figura 9C es una gráfica que ilustra un método de umbral fijo potencial del Armónico y otra Acentuación Parcial . La Figura 9D es una gráfica que ilustra una curva del ejemplo de umbral dinámico de banda de frecuencia para un método del Armónico y otra Acentuación Parcial. La Figura 10 es un diagrama de bloques de un sistema para la realización de las operaciones de la presente invención. La Figura 11 es un diagrama de bloques de la dotación lógica informática o de los pasos del método que incorpora los principios de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS AJUSTE ARMÓNICO La meta del ajuste armónico y de la síntesis es manipular las características de los armónicos en una base individual, con base en sus números de rango. La manipulación es sobre el periodo de tiempo en que una nota particular tiene amplitud. Un armónico puede ser ajustado mediante la aplicación de filtros centrados en su frecuencia. A todo lo largo de esta invención, un filtro puede estar también en la forma de un compensador, modelo matemático, o algoritmo. Los filtros son calculados con base en la localización armónica en frecuencia, amplitud, y tiempo con respecto a cualquier otro armónico. Nuevamente, esta invención considera los armónicos como objetivos de amplitud y frecuencia móviles. La presente invención "se anticipa" a todas las maneras de desplazamientos en las señales por venir y reacciona de acuerdo al cálculo y a la entrada y control del usuario. La "anticipación" en tiempo casi real involucra efectivamente la recolección de datos para una cantidad mínima de tiempo tal que las características apropiadas de los datos de entrada (por ejemplo la señal de audio) pueden ser reconocidas para disparar el procesamiento apropiado. Esta información es almacenada en una memoria intermedia de retardo hasta que sean evaluados los aspectos necesarios. La memoria intermedia de retardo está siendo continuamente llenada con ambos datos y los datos no necesarios son removidos del extremo "más viejo" de la memoria intermedia cuando éstos ya no se necesitan. Esto es cómo ocurre una latencia pequeña en situaciones casi en tiempo real. El tiempo casi real se refiere a un retardo minúsculo de hasta aproximadamente 60 milisegundos. Éste es frecuentemente descrito como de aproximadamente la duración de hasta dos cuadros en una película de movimiento-imagen, aunque es preferido un retardo de cuadro.

En la presente invención, los filtros de procesamiento anticipan el movimiento de y se mueven con los armónicos conforme los armónicos se mueven con respecto al primer armónico (fi) . El armónico designado (o "el grupo de armónicos para el ajuste de amplitud") se desplazará en frecuencia por cantidades matemáticamente fijas relacionadas al rango armónico. Por ejemplo, si el primer armónico (fi) cambia de 100 Hz a 110 Hz, el filtro de ajuste armónico de la presente invención para el cuarto armónico (f4) se desplaza de 400 Hz a 440 Hz. La Figura 1 muestra una serie de cuatro notas y el contenido armónico característico de cuatro armónicos de cada nota a un punto dado en el tiempo. Esta secuencia hipotética muestra cómo se mueven los armónicos y los filtros con respecto al fundamental, los armónicos, y uno con respecto al otro. El rastreo de estos armónicos móviles en amplitud y en frecuencia sobre el tiempo, es un elemento clave en los métodos del procesamiento ejemplificados en la presente. La separación o distancia entre las frecuencias (correspondientes a la separación entre filtros) se expande conforme los fundamentales se elevan en frecuencia, y se contrae conforme los fundamentales disminuyen en frecuencia. Hablando gráficamente, este proceso va a ser conocido en la presente como en "efecto acordeón".

La presente invención está diseñada para ajustar las amplitudes de los armónicos sobre el tiempo con filtros que se mueven con los armónicos no estacionarios (cambio de frecuencia) de las señales establecidas para el ajuste de 5 amplitud. Específicamente, los armónicos individuales son filtrados y/o amplificados paramétricamente. Éste incrementa y disminuye las amplitudes relativas de los diversos armónicos en el espectro de notas individuales 10 tocadas, con base no en la banda de frecuencia en la cual aparecen los armónicos (como es actualmente realizado con los dispositivos convencionales), sino más bien con base en sus números de rango armónicos y sobre los cuales los rangos armónicos son establecidos para ser filtrados. Esto 15 puede ser realizado fuera de línea, por ejemplo, después de la grabación de la música o la forma de onda compleja, o en tiempo casi real. Para que esto sea realizado en tiempo casi real, las frecuencias armónicas de la nota tocada individual, son determinadas utilizando un método de 20 detección de frecuencia conocido o Método Fundamental de Encuentro Rápido, y la filtración armónico por armónico es luego realizada sobre las notas determinadas. Debido a que los armónicos están siendo manipulados de esta manera única, el timbre total del 25 instrumento es aceptado con respecto a los armónicos ^^§£gaÉ£g^ g^g£^^=^ individuales, precisamente seleccionados, en oposición a los fragmentos meramente de aceptación del espectro con filtros convencionales asignados a una o más bandas de resonancia fijas. Para facilidad de ilustración, el modelo de la relación armónica en las Figuras 1-3 será fn = fi x n. Por ejemplo, esta forma de filtración filtrará el 4° armónico a 400 Hz de la misma manera que éste filtra el 4° armónico a 2,400 Hz, aún cuando los 4° armónicos de esas dos notas (nota 1 y nota 3 de la Figura 1) estén en diferentes intervalos de frecuencia. Esta aplicación de la presente invención será útil como un complemento a, y/o como un reemplazo para, los dispositivos de compensación o igualación convencionales de banda de frecuencia por banda de frecuencia. La mezcla de estos armónicos individualmente filtrados de las notas tocadas para la salida, será discutida con respecto a las Figuras 4 y 5. La Figura 2 muestra un ejemplo del contenido armónico de una señal en un punto en el tiempo. La frecuencia fundamental (fi) es de 100 Hz. De este modo, en múltiplos de 10 Hz, se observan los armónicos de esta señal a 200 Hz (f2=f?x2), 300 Hz (f3=f?x3) , 400 Hz (f4=f?x4), etc. Para ilustración, este ejemplo tiene un total de 10 armónicos, pero las señales efectivas frecuentemente tienen muchos más armónicos.

La Figura 3 muestra la modificación de ajuste, como podría ser efectuada con la presente invención, de algunos armónicos de la Figura 2. Los armónicos localizados a 200 Hz (2° armónico), 400 Hz (4° armónico), 500 Hz (5°), y 1,000 Hz (10°) son todos ajustados con dirección hacia arriba en el contenido de energía y en la amplitud. Los armónicos a 600 Hz (6° armónico), 700 Hz (7° armónico), 800 Hz (8°), y 900 Hz (9°) son todos ajustados con dirección hacia abajo en el contenido de energía y en la amplitud. Con la presente invención, los armónicos pueden ser ya sea incrementados o disminuidos en amplitud por diversos métodos denominados en la presente como funciones de modificación de amplitud. Un método actual es aplicar específicamente los filtros digitales calculados sobre el cuadro de tiempo de interés. Estos filtros ajustan su respuesta de amplitud y frecuencia para moverse con la frecuencia del armónico que es ajustada. Otros métodos también emplean el Procesamiento de Señales Digitales, tal como el acoplamiento de la fase de los sinusoides a un armónico de interés, luego (A) se sustrae la cantidad deseada mediante la adición de un inverso de esa forma de onda a la señal original, para la reducción; o (B) se agrega una versión a escala (es decir, una que ha sido multiplicada por algún factor designado) , para el mejoramiento. Otras modalidades pueden utilizar una serie de filtros adyacentes en frecuencia o una serie de filtros de frecuencia fija, donde el procesamiento es manejado de una manera en "brigada de posición" conforme un armónico se mueve de un intervalo de filtro al siguiente intervalo de filtro. La Figura 4 muestra una modalidad de implementación. La señal en la entrada 10, la cual puede ser proveniente de un dato recogido, de micrófono o pre-almacenado, es proporcionada a un detector de señal armónico HSD 12 y a un banco de filtros 14. Cada uno de los filtros en el banco 14 es programable para una frecuencia armónica específica de la señal armónica detectada, y es representado por fi, f2, f3...fN. Un controlador 16 ajusta la frecuencia de cada uno de los filtros a la frecuencia que concuerda con la frecuencia armónica detectada por el detector 12 de señales armónicas para su rango. La modificación deseada de los armónicos individuales es controlada por el controlador 16 con base en las entradas del usuario. La salida del banco de filtros 14 es combinada en el mezclador 18 con la señal de entrada proveniente de la entrada 10, y proporcionada como la señal de salida combinada en la salida 20, dependiente del algoritmo específico empleado. Como se discutirá con respecto a la Figura 3 más adelante, el controlador 16 puede también proporcionar armónicos sintéticos en el mezclador 18 para ser combinados con la señal proveniente del banco compensador o igualador 14 y la entrada 10. La Figura 5 muestra el sistema modificado para realizar el método de brigada de posición, alternativo. El banco compensador 14' tiene un banco de filtros, cada uno teniendo una frecuencia fija adyacente a la anchura de banda representada por Fa, Fb, Fc, etc. El controlador 16, después de la recepción de la señal armónica identificada por el detector 12 de señales armónicas, ajusta la modificación de señal de la característica de los filtros de anchura de banda fija de 14' para concordar o ajustarse con aquella de las señales armónicas detectadas. En donde los filtros en el banco 14 de la Figura 4 tienen cada uno su frecuencia ajustada y sus características de modificación fijas para el armónico deseado, los compensadores del banco 14' de la Figura 5 tienen cada uno su frecuencia fija y sus características de modificación variadas dependiendo de la señal armónica detectada. Ya sea que se emplee la frecuencia en acordeón y el método de filtro móvil ajustable por amplitud o el método de brigada del seguimiento de frecuencia anticipada en frecuencia, o una combinación de estos métodos, el efecto de filtración se mueve en frecuencia con el armónico seleccionado para el cambio de amplitud, respondiendo no meramente a una frecuencia de señal sino a su rango armónico y amplitud. Aunque el detector 12 de la señal armónica es mostrado separado del controlador 16, ambos pueden ser la dotación lógica informática en un DSP común o microcomputadora . Preferentemente, los filtros 14 son digitales. Una ventaja de la filtración digital es que los desplazamientos no deseados en fase entre las señales originales y procesadas, llamadas distorsiones de fase, pueden ser minimizadas. En un método de la presente invención, puede ser utilizado cualquiera de los dos métodos de filtración digital, dependiendo de la meta deseada: el método de Respuesta de Impulso Finito (FIR) o el método de Respuesta de Impulso Infinito (IIR) . El método de Respuesta de Impulso Finito emplea filtros separados para el ajuste de amplitud y para la compensación de fase. El o los filtros de ajuste de amplitud pueden ser diseñados de modo que la respuesta deseada es una función de una frecuencia de la señal que entra. Los filtros digitales diseñados para mostrar tales características de respuesta de amplitud afectan inherentemente o distorsionan las características de fase de un arreglo de datos.

Como resultado, el filtro de ajuste de amplitud es seguido por un segundo filtro colocado en serie, el filtro de compensación de fase. Los filtros de compensación de fase son dispositivos de ganancia unitaria, que contraatacan las distorsiones de fase introducidas por el filtro de ajuste de amplitud. Los filtros y otros procesadores de sonido pueden ser aplicados a cualquiera de los dos tipos de señales de audio de entrada: en tiempo real, o no en tiempo real (fijos o estáticos) . Las señales en tiempo real incluyen actuaciones en vivo, ya sea que ocurran en un escenario privado, arena pública, o estudio de grabación. Una vez que la forma de onda compleja ha sido capturada sobre cinta magnética, en forma digital o en algún otro medio, ésta es considerada fija o estática; ésta puede ser posteriormente procesada. Antes de que el procesamiento digital pueda ser aplicado a una señal de entrada, esta señal de entrada misma debe ser convertida a información digital. Un arreglo es una secuencia de números que indican una representación digital de la señal. Puede ser aplicado un filtro a un arreglo en una dirección delantera, desde el comienzo del arreglo hasta el final; o hacia atrás desde el final hacia el comienzo.

En un segundo método de filtración digital, la Respuesta de Impulso Infinito (IIR), la filtración de fase cero puede ser lograda con señales no en tiempo real (fijas, estáticas) mediante la aplicación de filtros en ambas direcciones a través del arreglo de datos de interés. Debido a que la distorsión de la fase es igual en ambas direcciones, el efecto neto es tal que tal distorsión es cancelada cuando los filtros son corridos en ambas direcciones. Este método está limitado a los datos estáticos (fijos, grabados) . Un método de esta invención utiliza los dispositivos de computación digital de alta velocidad así como los métodos de cuantificación de música digitalizada, y mejora los algoritmos matemáticos por los adjuntos para el Análisis de Fourier y/o de Wavelet de alta velocidad. Un dispositivo digital analizará la música existente, ajustará los volúmenes armónicos o las amplitudes a los niveles deseados. Este método es logrado con las ventanas de compensación digital puntiformes, complejas, que cambian muy rápidamente, las cuales se están moviendo en frecuencia con los armónicos y el nivel armónico deseado cambia como se describe en la Figura 4. Las aplicaciones para esta invención pueden ser aplicadas a y no limitadas a guitarras, contrabajos, pianos, dispositivos de compensación y filtración, dispositivos de instrucción o maestría utilizados en la grabación, teclados electrónicos, órganos, modificadores del tono de los instrumentos, y otros modificadores de la forma de onda .

SÍNTESIS ARMÓNICA En muchas estaciones donde se desea ajustar los niveles de energía de un contenido armónico de la nota musical o de otra señal de audio, puede ser imposible hacerlo así si el contenido armónico es intermitente o efectivamente no existente. Esto puede ocurrir cuando el armónico se ha desvanecido por debajo del "piso" de ruido (nivel de energía mínimo discernible) de la señal de la fuente. Con la presente invención, estos armónicos faltantes o de piso bajo pueden ser generados "de la nada", por ejemplo, electrónicamente sintetizados. Puede ser también deseable crear un armónico completamente nuevo, inarmónico, o sub-armónico (una frecuencia armónica por debajo del fundamental) conjuntamente, ya sea con relación de multiplicador de número entero o multiplicador de número no entero a la señal de la fuente. Nuevamente, este proceso de creación o generación es un tipo de sín tesis . Como los armónicos de origen natural, los armónicos sintetizados típicamente se refieren matemáticamente a sus frecuencias fundamentales.

Como un Ajuste Armónico, los armónicos sintetizados generados por la presente invención son no estacionarios en frecuencia: Éstos se mueven en relación a los otros armónicos. Éstos pueden ser sintetizados con relación a cualquier armónico individual (incluyendo fi) y se mueven en frecuencia conforme la nota cambia en frecuencia, anticipando el cambio para ajustar correctamente el sintetizador armónico. Como se muestra en la Figura 2, el contenido armónico de la señal original incluye las frecuencias hasta de 1,000 Hz (10° armónico del fundamental de 100 Hz) ; no existe 11° o 12° armónicos presentes. La Figura 3 muestra la existencia de estos armónicos faltantes como creados vía la Síntesis Armónica. De este modo, el nuevo espectro armónico incluye los armónicos hasta de 1200 Hz (12° armónico) . Los instrumentos son definidos no solamente por los niveles relativos de los armónicos en sus espectros audibles, sino también por la fase de los armónicos coh relación a los fundamentales (una relación que puede variar con el tiempo) . De este modo, la Síntesis Armónica también permite la creación de armónicos que son correlacionados en amplitud y alineados en fase (por ejemplo, consistentemente en vez de concordados o acoplados arbitrariamente a, o relacionados al fundamental) . Preferentemente, el banco de filtros 14 y 14' son dispositivos digitales que son también generadores de onda sinusoidal digital, y preferentemente, los armónicos sintéticos son generados utilizando una función diferente de fn = fi x n. La relación preferida es para la generación de nuevos armónicos fn = fi x n x Slog2n. S es un número mayor de 1, por ejemplo -1.002.

SÍNTESIS Y AJUSTE ARMÓNICO Las combinaciones del ajuste y síntesis armónica ejemplifican la habilidad para controlar dinámicamente la amplitud de todos los armónicos contenidos en una nota, con base en su rango, incluyendo aquellos considerados como "faltantes". Esta habilidad para controlar los armónicos da gran flexibilidad al usuario en la manipulación del timbre de diversas notas o señales a su gusto. El método reconoce que pueden ser deseadas diferentes manipulaciones con base en el nivel de los armónicos de una señal de entrada particular. Éste ejemplifica el Ajuste Armónico y la Síntesis. El timbre total del instrumento es afectado en oposición a meramente los fragmentos de afectación del espectro ya en existencia. Puede ser imposible ajustar los niveles de energía de un contenido armónico de señal si ese contenido es intermitente o efectivamente no existente, como cuando el armónico se desvanece por debajo del "piso" de ruido de la señal de la fuente. Con la presente invención, estos armónicos faltantes o por debajo del piso pueden ser generados "de la nada", o electrónicamente sintetizados, y luego mezclados nuevamente con la señal original y/o armónicamente ajustada. Para enfrentar esto, la síntesis armónica puede también ser utilizada en conjunto con el Ajuste Armónico para alterar la respuesta armónica total de la señal de la fuente. Por ejemplo, el 10° armónico de una guitarra eléctrica se desvanece mucho más rápido de los armónicos de menor rango, como se ilustra en la Figura 6. Esto puede ser de interés para utilizar la síntesis no solamente para disparar el nivel de este armónico a la porción inicial de la nota, sino también para mantenerla a todo lo largo de la existencia de la nota. La síntesis puede ser llevada a todo lo largo de todas las notas en las secciones o pasajes seleccionados. De este modo, un armónico existente puede ser ajustado durante la porción donde éste excede un cierto umbral, y luego sintetizado (en su forma ajustada) durante la porción restante de la nota (ver Figura 7) . Se puede desear también el lograr esto para varios armónicos. En este caso, el armónico es sintetizado con el alineamiento de fase deseado para mantener una amplitud al umbral deseado. El alineamiento de fase puede ser extraído de un ajuste arbitrario, o la fase puede alinearse de alguna manera con un armónico seleccionado por el usuario. Este método cambia en frecuencia y amplitud y/o se mueve a velocidades muy rápidas para cambiar el contenido de la energía armónica de las notas y funciona al unísono con un sintetizador para agregar los armónicos deseados faltantes. Estos armónicos y armónicos sintetizados serán proporcionales en volumen a una amplitud armónica ajustada, a porcentajes ajustados en una dotación lógica informática del dispositivo digital. Preferentemente, la función fn = fi x n x Slog2n se utiliza para generar un nuevo armónico. Con el fin de evitar el disparo intentado de un armónico que no existe, la presente invención emplea un algoritmo de detección para indicar que existe suficiente de un parcial presente para realizar los ajustes garantizados. Típicamente, tales métodos de detección están basados en la energía del parcial, tal que siempre y cuando la energía del parcial (o la amplitud) esté por arriba de un umbral por algún periodo de tiempo arbitrariamente definido, se considera que está presente.

TRANSFORMACIÓN ARMÓNICA La Transformación Armónica se refiere a la habilidad de la presente invención para comparar un sonido o señal (el grupo de archivos para cambiar) a otro sonido o señal (el segundo archivo) , y luego emplear el Ajuste Armónico y la Síntesis Armónica para ajustar el grupo de señales para cambiar, de modo que ésta se asemeja más estrechamente al segundo archivo o, si se desea, duplica el segundo archivo en timbre. Estos métodos combinan varios aspectos de las invenciones previamente mencionadas para lograr una meta completa de combinar los sonidos de audio, o de cambiar un sonido para parecerse más estrechamente a otro. Éste puede ser utilizado, de hecho, para hacer a un instrumento grabado o a un sonido de voz casi exactamente como otro instrumento o voz. Cuando se observa una nota dada producida por un instrumento o voz en términos de su contenido de frecuencia armónica con respecto al tiempo (Figura 6) , se observa que cada armónico tiene una característica de ataque (qué tan rápida la porción inicial de ese armónico se eleva en el tiempo y cómo se eleva) , una característica sostenida (cómo se comporta la estructura armónica después de la porción de ataque) , y una característica de decaimiento (cómo se detiene el armónico o cómo se desvanece al final de una nota) . En algunos casos, un armónico particular puede haberse desvanecido completamente antes de que se haya terminado el fundamental mismo. Diferentes ejemplos de un tipo de instrumento musical (dos pianos, por ejemplo) , pueden variar en muchas formas. Una variación es en el contenido armónico de una señal de dominio de tiempo complejo, particular. Por ejemplo, una nota intermedia "C" hecha sonar sobre un piano puede tener un contenido armónico muy diferente que la misma nota que se hace sonar en un piano diferente. Otra manera en la cual dos pianos pueden diferir se refiere al contenido armónico sobre el tiempo. No solamente la misma nota que será tocada en dos pianos diferentes tendrá diferentes estructuras armónicas, sino también estas estructuras se comportarán de diferentes formas con el tiempo. Ciertos armónicos de una nota se sostendrán o se desvanecerán de maneras muy diferentes en comparación al comportamiento sobre el tiempo de la estructura armónica de la misma nota hecha sonar sobre un piano diferente. Al manipular individualmente los armónicos de cada señal producida por un instrumento grabado, la respuesta de este instrumento puede ser realizada para asemejarse estrechamente o ajustarse a aquella de un instrumento diferente. Esta técnica es denominada transformación armónica. Ésta puede consistir de alterar dinámicamente los niveles de energía armónica dentro de cada nota y conformando su respuesta de energía en el tiempo para concordar estrechamente con los niveles de energía armónicos de otro instrumento. Esto es logrado por las comparaciones de banda de frecuencia ya que ésta se refiere al bando armónico. Los armónicos del primer archivo (el archivo que va a ser armónicamente transformado) son comparados a un archivo de sonido objetivo para concordar o ajustarse al ataque, al sostenimiento, y a las características de decaimiento de los armónicos del segundo archivo. Ya que no existirá una concordancia o acoplamiento uno a uno de los armónicos, será requerido el análisis comparativo por el algoritmo para crear las reglas para los ajustes. Este proceso puede también ser auxiliado por la entrada proveniente del usuario cuando ocurre el procesamiento general. Un ejemplo de tal manipulación puede ser observado con una flauta y un piano. Las Figuras 8a a 8d muestran gráficas del contenido espectral para el piano y la flauta a puntos específicos en el tiempo. La Figura 8a muestra el contenido espectral de una flauta típica tempranamente en una nota. La Figura 8b muestra el contenido armónico de la flauta mucho más tarde en la misma nota. La Figura 8c muestra la misma nota al mismo punto relativo en el tiempo que 8a proveniente de un piano típico. En estos puntos en el tiempo, existen grandes cantidades de energía armónica superior. No obstante, posteriormente en el tiempo, el contenido armónico relativo de cada nota ha cambiado significativamente. La Figura 8d está al mismo punto relativo en el tiempo para la misma nota que 8b, pero en el piano. El contenido armónico superior del piano es mucho más disperso que aquel de la flauta en este punto en la nota. Ya que un archivo de sonido puede ser realizado para hacerse más estrechamente a un arreglo vasto de otras fuentes de sonido, la información no necesita venir directamente de un segundo archivo de sonido. Un modelo puede ser desarrollado vía una variedad de medios. Un método podría ser el caracterizar en general otro sonido con base en su comportamiento en el tiempo, enfocándose en el armónico característico o en el comportamiento del contenido del parcial. De este modo, pueden ser creadas diversas reglas matemáticas u otras reglas lógicas para guiar el procesamiento de cada armónico del archivo de sonido que va a ser cambiado. Los archivos modelo pueden ser creados a partir de otro archivo de sonido, pueden ser modelos completamente teóricos, o pueden, de hecho, ser arbitrariamente definidos por un usuario.

Supóngase que un usuario desea realizar un sonido de piano como una flauta; este proceso requiere la consideración de las características relativas de ambos instrumentos. Un piano tiene un disparo de energía grande en sus armónicos al principio de una nota, seguido por una caída aguda en el contenido de energía. En comparación, un ataque inicial de flauta es menos pronunciado y tiene inarmonicidades. Con la presente invención, cada armónico de piano podría ser ajustado en consecuencia durante esta fase de cada nota para aproximarse o, si es necesario, sintetizar los armónicos correspondientes y los parciales faltantes de la flauta. Durante la porción de sostenimiento de una nota en un piano, su contenido de energía armónica superior muere o se desvanece rápidamente, mientras que en una flauta el contenido de energía armónica superior existe a todo lo largo de la duración de la nota. De este modo, durante esta porción, el ajuste dinámico continuado de los armónicos del piano, es requerido. De hecho, en algún punto, es requerida la síntesis para reemplazar el contenido armónico cuando los armónicos caen a un nivel considerablemente más bajo. Finalmente, en estos dos instrumentos el decaimiento de una nota es ligeramente diferente también, y es nuevamente necesario el ajuste apropiado para acoplarse a la flauta.

Esto es logrado mediante el uso de filtros digitales, parámetros de ajuste, umbrales, y sintetizadores de onda sinusoidal que son utilizados en combinación y los cuales se mueven con y anticipan los desplazamientos en una variedad de aspectos de señales con notas de interés, incluyendo la frecuencia fundamental.

ACENTUACIÓN ARMÓNICA Y DE OTRO PARCIAL En la presente invención, la Acentuación Armónica y de otro Parcial proporciona un método de ajustar las ondas sinusoidales, los parciales, las inarmonicidades, los armónicos, u otras señales, con base en su amplitud en relación a la amplitud de otras señales dentro de los intervalos de frecuencia asociados. Éste es una alteración del ajuste armónico utilizando amplitudes en un intervalo de frecuencia para reemplazar un rango armónico como una guía o criterio de la posición de la amplitud del filtro. También, como en el ajuste armónico, las frecuencias de los parciales son la guía de ajuste de la frecuencia de los filtros, debido a que los parciales se mueven en frecuencia así como en amplitud. Entre los muchos elementos de audio, típicos de los pasajes de música u otras señales de audio complejas, aquellos que son débiles pueden, con la presente invención, ser disparados con relación a los otros, y aquellos que son fuertes pueden ser cortados con relación a los otros, con o sin la compresión de su intervalo dinámico como sea seleccionado por el usuario. Las presentes invenciones (1) aislan o ponen de manifiesto sonidos o señales relativamente quietas; (2) disminuyen los sonidos o señales relativamente fuertes u otros sonidos o señales seleccionados, incluyendo entre otras cosas el ruido de fondo, la distorsión, o la distracción, la competencia, u otras señales de audio consideradas indeseables por el usuario; y (3) efectúan una mezcla de parciales más inteligibles o de otro modo más deseables, así como de las voces, de las notas musicales, de los armónicos, de las ondas sinusoidales, de otros sonidos o señales; o porciones de sonidos o señales. Los compresores y expansores electrónicos convencionales operan de acuerdo únicamente a muy pocos de los parámetros que son considerados por la presente invención, y de ningún modo por todos ellos. Además, la operación de tales dispositivos de compresión/expansión es fundamentalmente diferente a aquella de la presente invención. Con la acentuación, el ajuste de una señal está basado no solamente en su amplitud, sino también puede ser por su amplitud relativa a las amplitudes de otras señales dentro de su intervalo de frecuencia. Por ejemplo, el sonido del arrastre de los pies a través de un piso puede o no necesitar ser ajustado con el fin de ser oído. En una habitación muy silenciosa el sonido puede no necesitar ajuste, mientras que el mismo sonido a la misma amplitud que ocurre contra un telón de fondo de parciales fuertemente competentes, los sonidos o señales pueden requerir acentuación con el fin de ser escuchados. La presente invención puede realizar tal determinación y actuar en consecuencia. En un método de la presente invención, una pieza de música es digitalizada y la amplitud modificada para acentuar los parciales silenciosos. La presente tecnología logra esto mediante la compresión de la música en un intervalo de frecuencia fijo, de modo que la señal completa es afectada con base en su intervalo dinámico completo. El efecto neto es enfatizar las secciones más silenciosas mediante la amplificación de los pasajes más silenciosos. Este aspecto de la presente invención funciona sobre un principio diferente. La dotación lógica informática de la computadora examina un intervalo espectral de una forma de onda compleja y eleva el nivel de los parciales individuales que están por debajo de un nivel de umbral establecido, particularmente. De igual modo, el nivel de los parciales que están por arriba de un umbral particular pueden ser disminuidos en amplitud. La dotación lógica informática examinará todas las frecuencias parciales en la forma de onda compleja sobre el tiempo, y modificará únicamente aquellas dentro de los umbrales establecidos para el cambio. En este método, el equipo físico y la dotación lógica informática analógicos y digitales 5 digitalizarán la música y la almacenarán en alguna forma de memoria. Las formas de onda complejas serán examinadas a un alto grado de precisión con las Transformaciones de Fourier Rápidas, trenes de ondas, y/o otros métodos de análisis apropiados. La dotación lógica informática 10 asociada comparará sobre el tiempo los parciales calculados a la amplitud, a la frecuencia y a los umbrales de tiempo y/o a los parámetros, y decidirá cuáles frecuencias parciales estarán dentro de los umbrales para la modificación de la amplitud. Estos umbrales son dinámicos 15 y son dependientes de los parciales competentes que rodean el parcial censurado para el ajuste dentro de algún intervalo de frecuencia específico sobre cualquier lado. Esta parte de la presente invención actúa como un dispositivo de compensación o de filtración sofisticado, 20 selectivo en frecuencia, donde el número de frecuencias que pueden ser seleccionadas será casi ilimitado. Las ventanas de compensación digital serán generadas y borradas de modo que los parciales en el sonido que eran difíciles de escuchar son ahora más aparentes al escuchante por la 25 modificación de sus amplitudes inicial, pico y final.

¿?* Conforme la señal de la amplitud de interés de desplaza con relación a las otras amplitudes de las señales, la flexibilidad de la presente invención permite que sean registrados ajustes ya sea (1) en una base continuamente variable, o (2) en una base fija, no continuamente variable. El efecto práctico es la habilidad no solamente para las porciones puntiformes de las señales de audio que necesitan ajuste y realizar tales ajustes, sino también para realizarlas cuando éstas sean necesarias, y solamente cuando éstas sean necesarias. Nótese que si los cambios de filtro son más rápidos de aproximadamente 30 ciclos por segundo, éstos crearán sus propios sonidos. De este modo, los cambios a una velocidad más rápida que ésta no son propuestos a no ser que los sonidos bajos puedan ser filtrados. El método primario de la presente invención (o las combinaciones del mismo) involucra los filtros que se mueven en frecuencia y en amplitud de acuerdo a lo que es necesario para efectuar los ajustes deseados a un parcial particular (o un fragmento del mismo) en un punto particular en el tiempo. En un método secundario de la presente invención, el procesamiento es "sin manos" de una manera "de brigada de posición" conforme el grupo de parciales para el ajuste de amplitud se mueve desde un intervalo de filtro hacia el siguiente intervalo de filtro. La presente invención puede examinar la frecuencia, la frecuencia sobre el tiempo, los parciales competentes en bandas de frecuencia sobre el tiempo, la amplitud, y la amplitud sobre el tiempo. Luego, con el uso de los filtros ajustables en frecuencia y en amplitud, los modelos matemáticos, o los algoritmos, éste ajusta dinámicamente las amplitudes de esos parciales, armónicos, u otras señales (o porciones de las mismas) como sea necesario para lograr las metas, los resultados o los efectos como se describen anteriormente. En ambos métodos, después de evaluar la frecuencia y la amplitud de un parcial, otras señales, o porciones de las mismas, la presente invención determina si se ajusta la señal hacia arriba, hacia abajo, o no del todo, con base en los umbrales. La acentuación confía en los umbrales de amplitud y en las curvas de ajuste. Existen tres métodos de implementar umbrales y ajustes en la presente invención para lograr los resultados deseados. El primer método utiliza un umbral que ajusta dinámicamente el umbral de amplitud con base en la energía total de la forma de onda compleja. El umbral de energía mantiene una dependencia de frecuencia consistente (por ejemplo, la pendiente de la curva de umbral es consistente conforme la energía total cambia) . El segundo método implementa una curva de umbral interpolada, dentro de una banda de frecuencia que rodea el parcial que va a ser ajustado. El umbral es dinámico y está localizado hacia la región de frecuencia alrededor de este parcial. El ajuste es también dinámico en la misma banda de frecuencia y cambia conforme los parciales circunvecinos dentro de la región cambian en amplitud. Ya que un parcial puede moverse en frecuencia, la banda de frecuencia de umbral y de ajuste son también dinámicas en frecuencia, moviéndose con el parcial que va a ser ajustado, conforme éste se mueve. El tercero utiliza un nivel de umbral fijo. Los parciales cuyas amplitudes están por arriba del umbral son ajustados con dirección hacia abajo. Aquellos por debajo del umbral y por arriba del piso de ruido son ajustados con dirección hacia arriba en amplitud. Estos tres métodos son discutidos más adelante. En los tres métodos, los niveles de ajuste son dependientes de una "función escalar". Cuando un armónico o parcial excede o cae por debajo de un umbral, la cantidad que éste excede o disminuye por debajo del umbral, determina el grado de ajuste. Por ejemplo, un parcial que excede escasamente el umbral superior únicamente será ajustado con dirección hacia abajo por una pequeña cantidad, pero excediendo el umbral adicionalmente provocará que ocurra un ajuste más grande. La transición de la cantidad de ajuste es una función continua. La función más simple podría ser una función lineal, pero cualquier función escalar puede ser aplicada. Como con cualquier función matemática, el intervalo de ajuste de los parciales que exceden o que caen por debajo de los umbrales pueden ser ya sea escalados o desplazados. Cuando el efecto de función escalar es escalado, la misma cantidad de ajuste ocurre cuando un parcial excede un umbral, no obstante de si el umbral ha cambiado o no. Por ejemplo, en el primer método listado anteriormente, el umbral cambia cuando existe más energía en la forma de onda. La función escalar puede todavía estar en el intervalo entre 0% y 25% de ajuste del parcial que va a ser ajustado, pero sobre un intervalo de amplitud más pequeño cuando existe más energía en una forma de onda. Una alternativa a esto es solo desplazar la función escalar por algún porcentaje. De este modo, si más energía está en la señal, el intervalo podría no ser el mismo. Éste puede ahora estar en el intervalo de 0% a solo 10%, por ejemplo. Pero la cantidad de cambio en el ajuste podría permanecer consistente con relación a la cantidad de energía que el parcial excedió en el umbral. Al seguir el primer método de umbral y ajuste, puede ser deseable afectar una porción del contenido parcial de una señal al definir los limites mínimo y máximo de la amplitud. Idealmente, tal procesamiento mantiene una señal dentro de los límites de dos umbrales: un límite superior, o techo; y un límite inferior, o piso. No se permite que las amplitudes de los parciales excedan el umbral superior o que caigan por debajo del umbral inferior más allá de un periodo establecido. Estos umbrales son dependientes de la frecuencia como es ilustrado en la Figura 9A. Un piso de ruido debe ser establecido para prevenir el ajuste de los parciales que son efectivamente sólo ruidos de bajo nivel. El piso de ruido actúa como un límite inferior completo para la acentuación, y puede ser establecido manualmente o a través de un procedimiento de análisis. Cada parcial que entra puede ser comparado a las dos curvas de umbral, luego ajustado hacia arriba (disparado en energía) , hacia abajo (disminuido en energía) , o no del todo. Debido a que cualesquiera elevaciones (disparos) o cortes están relacionados a la amplitud de la señal completa en el intervalo de frecuencia del parcial, las curvas de umbral de igual modo varían dependiendo de la energía de señal completa a cualquier punto dado en el tiempo. Las cantidades de ajuste varían de acuerdo al nivel del parcial. Como se discutió anteriormente, el ajuste ocurre con base en la función escalar. El ajuste varía entonces dependiendo de la cantidad de energía que el parcial que va a ser ajustado excede o cae por debajo del umbral. En el segundo método de umbral y ajuste, un parcial es comparado a los parciales "competentes" en una banda de frecuencia que rodea el parcial que va a ser ajustado en el periodo de tiempo del parcial. Esta banda de frecuencia tiene varias características. Éstas son mostradas en la Figura 9D. 1) La anchura de la banda puede ser modificada de acuerdo a los resultados deseados. 2) La forma del umbral y la región de ajuste es una curva continua, y es suavizada para encontrarse con la porción "lineal" de la curva completa. La porción lineal de la curva representa las frecuencias fuera de la región de comparación y ajuste para este parcial. No obstante, el "desplazamiento" completo de la porción lineal de la curva es dependiente de la energía total en la forma de onda. De este modo, se puede observar un cambio completo en el desplazamiento del umbral, pero el ajuste del parcial particular puede no cambiar, ya que su ajuste es dependiente de los parciales en su propia región de frecuencia. El umbral superior en la banda de frecuencia de la comparación se eleva con los parciales competentes. La función escalar para el ajuste de un parcial por arriba de la línea de umbral cambia o re-escala también. El umbral inferior en la banda de frecuencia de la comparación ^-?^ -.-^ disminuye con los parciales competentes. Nuevamente, la función escalar para el ajuste de un parcial cambia o reescala también. 3) Cuando un parcial excede o cae por debajo del umbral, su ajuste es dependiente de cuánto la amplitud excede o cae por debajo del umbral. La cantidad de ajuste es un parámetro continuo que es también desplazado por la energía en los parciales competentes circunvecinos al parcial que es seguido. Por ejemplo, si el parcial excede escasamente el umbral superior, éste puede ser ajustado con dirección hacia abajo en amplitud únicamente, por decir, 5%. Un caso más extremo puede observar que el parcial se ajuste por 25% si su amplitud fuera a exceder el umbral superior por una cantidad más grande. Sin embargo, si la energía de la señal total fuera diferente, esta cantidad de ajuste podría ser desplazada por algún porcentaje, con relación a un cambio completo en el desplazamiento del umbral. 4) Un piso de ruido debe ser establecido para prevenir el ajuste de los parciales que son efectivamente solo ruidos de bajo nivel. El piso de ruido actúa como un límite inferior completo para la consideración de acentuación y puede ser establecido manualmente o a través de un procedimiento de análisis. En el tercer método de umbral y ajuste, son empleados los mismos métodos de ajuste, pero la comparación es realizada a un umbral fijo simple. La Figura 9C muestra un ejemplo de tal umbral. Cuando un parcial excede o cae por debajo del umbral, su ajuste es dependiente de cuánto la amplitud excede o cae por debajo del umbral. La cantidad de ajuste es un parámetro continuo que es también 5 desplazado o reescalado por la energía en los parciales. Nuevamente, debe ser establecido un piso de ruido para prevenir el ajuste de los parciales que son efectivamente solo ruidos de bajo nivel, como es establecido en los métodos previos. 10 En todos los métodos de umbral y ajuste, los umbrales (umbral simple o umbrales superior e inferior separados) pueden no ser planos, debido a que el oído humano mismo no es plano. El oído no reconoce la amplitud de una manera uniforme o lineal a través del intervalo 15 audible. Debido a que nuestra respuesta para escuchar es dependiente de la frecuencia (algunas frecuencias son percibidas para tener mayor energía que otras) , el ajuste de la energía en la presente invención es también dependiente de la frecuencia. 20 Mediante interpolación de la cantidad de ajuste entre un ajuste de amplitud máxima y mínima, puede ser logrado un ajuste más continuo y consistente. Por ejemplo, un parcial con una amplitud cercana al nivel máximo (cerca del corte) podría ser ajustado hacia abajo en energía más 25 que un parcial cuya amplitud estaba excediendo escasamente ^.,^* **^^**Í?*Á. - * . . , - ^--^ A- el umbral de ajuste hacia abajo. Los umbrales de tiempo son ajustados de modo que los parciales competentes en un intervalo de frecuencia establecido tienen límites. Las curvas de umbral y las curvas de ajuste pueden representar una combinación de definiciones deseadas por el usuario y curvas perceptuales empíricas basadas en el oído humano. La Figura 9A muestra una curva de umbral de muestra y la Figura 9B una curva de ajuste de muestra, asociada, para el método 1 de umbral y ajuste. Los umbrales son dependientes de la energía de la señal total (por ejemplo, una energía total más baja podría disminuir los umbrales) . Cuando una amplitud del parcial que entra excede la curva de umbral de energía superior, o techo de la Figura 9A, el parcial es cortado (ajustado hacia abajo) en energía por una cantidad definida por la curva de ajuste asociada para aquella frecuencia de la Figura 9B. De igual modo, cuando una amplitud del parcial cae por debajo de la curva de umbral de energía inferior, o piso, su energía es aumentada o disparada (ajustada hacia arriba), una vez más por una cantidad definida por la función de ajuste asociada para esa frecuencia. El incremento y/o reducción en amplitud puede ser por alguna cantidad predeterminada. Las funciones de ajuste de la Figura 9B definen la cantidad máxima de ajuste realizada a una frecuencia dada. Para evitar el introducir distorsión dentro de la amplitud del parcial, la cantidad de ajuste es ahusada en el tiempo, tal que existe una transición suave hasta el ajuste máximo. La transición puede ser definida por una función arbitraria, y puede ser tan simple como un patrón lineal. Sin un ahusamiento gradual, la forma de onda puede ser ajustada demasiado rápidamente, o crear discontinuidades, las cuales crean distorsiones indeseables y/o no deseadas en la señal ajustada. Similarmente, el ahusamiento es también aplicado cuando se ajusta el parcial con dirección hacia arriba. La Figura 9C muestra un ejemplo que se refiere al segundo método de umbral y ajuste. Sobre la duración de una señal, sus armónicos/parciales pueden ser claramente constantes en amplitud, o éstos pueden variar, algunas veces considerablemente, en amplitud. Estos aspectos son dependientes de la frecuencia y del tiempo, como las características de amplitud y decaimiento de ciertos armónicos que se comportan de una manera con respecto a los parciales competentes. Aparte de los umbrales previamente discutidos para controlar la amplitud máxima y la amplitud mínima de los armónicos (ya sea como armónicos individuales o como grupos de armónicos) , existen también umbrales basados en el tiempo los cuales pueden ser establecidos por el usuario. Éstos deben ser cumplidos con el fin de que la presente invención proceda con su ajuste de parciales. Los umbrales basados en el tiempo establecen el tiempo de inicio, la duración, y el tiempo de finalización para un ajuste especificado, tal que los umbrales de amplitud deben ser cumplidos para un periodo de tiempo especificado por el usuario con el fin de que la presente invención entre en juego. Si es excedido un umbral de amplitud, por ejemplo, pero no permanece excedido por el tiempo especificado por el usuario, no se procede al ajuste de amplitud. Por ejemplo, una señal que cae por debajo de un umbral mínimo ya sea (1) una vez cumplido ese umbral y luego cae por debajo de éste; o (2) nunca se encuentra con él en el primer sitio, tampoco son ajustados. Es útil que la dotación lógica informática reconozca tales diferencias cuando se ajustan señales y ser ajustables por el usuario.

INTERPOLACIÓN En términos generales, la interpolación es un método de estimar o calcular una cantidad desconocida entre dos cantidades dadas, con base en las relaciones entre las cantidades dadas y las variables conocidas. En la presente invención, la interpolación es aplicable al Ajuste Armónico, al Ajuste y Síntesis Armónica, a la Transformación Parcial, y a la Transformación Armónica. Ésta se refiere a un método mediante el cual el usuario puede ajustar la estructura armónica de las notas en ciertos puntos sonados ya sea por un instrumento o una voz humana. El cambio en la estructura armónica a través de todo el intervalo musical desde uno de aquellos puntos ajustados por el usuario al otro, es entonces afectado por la invención de acuerdo a cualquiera de las diversas curvas o contornos o funciones de interpolación prescritas por el usuario. De este modo, el contenido armónico cambiante de las notas tocadas es controlado de una manera continua. El sonido de una voz o un instrumento musical puede cambiar como una función del registro. Debido al deseo variante de los sonidos en diferentes registros, los cantantes o músicos pueden desear mantener el carácter o timbre de un registro mientras que hacen sonar las notas en un registro diferente. En la presente invención, la interpolación no solamente hace posible que ellos lo realicen así sino también ajusten automáticamente las estructuras armónicas de las notas a través de todo el espectro musical desde un punto ajustado por el usuario a otro más de una manera controlable. Supóngase que el usuario desea un énfasis en el tercer armónico en una nota de alto registro, pero un énfasis en el décimo armónico en el registro intermedio.

Una vez que el usuario ha establecido estos parámetros como desee, la presente invención efectúa automáticamente un cambio en la estructura armónica de las notas entre esos puntos, con el carácter de la transformación controlable por el usuario. Dicho simplemente, el usuario establece los armónicos en ciertos puntos, y la interpolación ajusta automáticamente cualquier cosa entre estos "puntos ajustados". Más específicamente, éste logra dos cosas: • Primeramente, el usuario puede ajustar la estructura armónica de una nota (o grupo de notas dentro de un intervalo seleccionado) de una voz o instrumento a diferentes puntos dentro de ese intervalo de voz o instrumento; al hacer esto, el usuario puede estar corrigiendo las deficiencias percibidas en el sonido, o ajustando el sonido para producir efectos especiales, o enfatizando los armónicos considerados deseables, o disminuyendo o suprimiendo los armónicos considerados indeseables, o cualquiera que pueda ser el caso; • En segundo lugar, una vez que el usuario ha ajustado los sonidos de estas notas o registros seleccionados, la presente invención cambia o transforma la estructura armónica de todas las notas y de todos los armónicos percibidos, a través de todo el espectro musical entre los puntos establecidos, de acuerdo a una fórmula preseleccionada por el usuario. La función de interpolación (es decir, el carácter o curva del cambio desde una estructura armónica 5 del punto establecido, a otra) puede ser lineal, o logarítmica, o de otro contorno seleccionado por el usuario. Una escala de frecuencia puede trazar la localización de diversas notas, armónicos, parciales, u 10 otras señales. Por ejemplo, una escala puede trazar la localización de las frecuencias separadas por una octava. La manera en la cual la presente invención ajusta todas las estructuras armónicas entre los puntos establecidos por el usuario, puede ser seleccionada por el usuario. 15 ARMÓNICOS NATURALES DE IMITACIÓN Un buen modelo de frecuencia armónica es fn = n x fi x Slog2n debido a que éste puede ser establecido para 20 aproximarse al "aguzamiento" natural en las bandas de resonancia amplias. Por ejemplo, el 10° armónico de fi = 185 Hz es de 1862.3 Hz en vez de 1850 Hz utilizando 10 x 185. De manera más importante, este es un modelo que simula los armónicos consonantes, por ejemplo, el armónico 25 1 con el armónico 2, 2 con 4, 3 con 4, 4 con 5, 4 con 8, 6 ¿aaSfo ¡tfetaaSiaáB.. con 8, 8 con 10, 9 con 12, etc. Cuando se utiliza para generar armónicos, esos armónicos reforzarán y sonarán incluso aún más que lo que suenan los armónicos naturales. Éste puede también ser utilizado para el ajuste y síntesis de armónicos, y los armónicos naturales. Esta función o modelo es una buen manera para hallar armónicos estrechamente acoplados que son producidos por instrumentos que "aguzan" los armónicos más altos. De esta manera, la función de estiramiento puede ser utilizada en Imitar los Armónicos Naturales INH. La función fn = fi x n x Slog2n se utiliza para modelar los armónicos que son progresivamente más agudos conforme n se incrementa. S es una constante de aguzamiento, típicamente establecida entre 1 y 1.003 y n es un número entero positivo 1, 2, 3, ..., T, donde T es típicamente igual a 17. Con esta función, el valor de S determina el grado de ese aguzamiento. Los armónicos que éste modela son consonantes de la misma manera que los armónicos son consonantes cuando fn = n x fi. Por ejemplo, si fn y fm son el enésimo y el emésimo armónicos de una nota , entonces Existen múltiples métodos que pueden ser utilizados para determinar las frecuencias fundamental y armónica, tales como el Fundamental de Hallazgo Rápido, o la localización explícita de las frecuencias a través de los bancos de filtro o las técnicas de autocorrelación. El grado de precisión y velocidad necesarios en una operación particular son definidos por el usuario, lo cual ayuda a la selección del algoritmo de hallazgo de frecuencia 5 apropiado.

SEPARACIÓN DE ARMÓNICOS PARA EFECTOS Una extensión adicional de la presente invención 10 y sus métodos permite manipulaciones únicas de audio, y la aplicación de la presente invención a otras áreas del procesamiento de audio. Los armónicos de interés son seleccionados por el usuario y luego separados de los datos originales mediante el uso de filtros digitales variables, 15 anteriormente mencionados. Los métodos de filtración utilizados para separar la señal pueden ser de cualquier método, pero particularmente aplicables son los filtros digitales cuyos coeficientes pueden ser re-calculados con base en los datos de entrada. 20 El o los armónicos separados son luego alimentados a otras unidades de procesamiento de señales (por ejemplo, efectos para instrumentos tales como reverberación, coro, realce, etc.) y finalmente mezclados nuevamente en la señal original en una mezcla o proporción 25 seleccionada por el usuario. ">-*--*» Shyj&h,..

IMPLEMENTACIÓN Una variante de implementación incluye una fuente de señales de audio 22 conectada a un sistema de computadora huésped, tal como una computadora personal 24 de escritorio, la cual tiene varias tarjetas de adición instaladas en el sistema para realizar las funciones adicionales. La fuente 32 puede ser viva o de un archivo almacenado. Estas tarjetas incluyen las tarjetas de Conversión de Analógico a Digital 26 y de Conversión de Digital a Analógico 28, así como una tarjeta de Procesamiento de Señal Digital, adicional, que es utilizada para llevar a cabo las operaciones matemáticas y de filtración a una alta velocidad. El sistema de computadora huésped controla la mayoría de las operaciones de interconexión con el usuario. No obstante, el procesador de la computadora personal general puede llevar a cabo todas las operaciones matemáticas solo sin una tarjeta de Procesador de Señales Digitales, instalada. La señal de audio que entra es aplicada a una unidad 26 de conversión de Analógico a Digital que convierte la señal de sonido eléctrica a una representación digital. En aplicaciones típicas, la conversión de Analógico a Digital podría ser realizada utilizando un convertidor de 20 a 24 bitios y podría operar a velocidades de muestra de 48 JHz-96 kHz [y posiblemente más altas] . Las computadoras personales típicamente tienen convertidores de 16 bitios que soportan velocidades de muestra de 8 kHz-44.1 kHz. Éstas son suficientes para algunas aplicaciones. Sin embargo, tamaños de palabras grandes -por ejemplo, 20 bitios, 24 bitios, 32 bitios-proporcionan mejores resultados. Velocidades de muestra más altas también mejoran la calidad de la señal convertida. La representación digital es una corriente larga de números que son luego almacenados en el disco duro 30. El disco duro puede ser una unidad de disco sola, tal como un medio tipo disco removible, de alto rendimiento, o puede ser el mismo disco donde se encuentran almacenados otros datos y programas para la computadora. Para el funcionamiento y flexibilidad, el disco es de un tipo removible. Una vez- que el dato de audio digitalizado es almacenado en el disco 30, se selecciona un programa para realizar las manipulaciones deseadas de la señal. El programa puede efectivamente comprender una serie de programas que logran la meta deseada. Este algoritmo de procesamiento lee el dato de la computadora a partir del disco 32 en unidades de tamaño variable que son almacenadas en la Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) controlada por el algoritmo de procesamiento. El dato procesado es nuevamente almacenado al disco 30 de la computadora conforme se completa el procesamiento. En la presente invención, el proceso de lectura y escritura desde y hacia el disco puede ser iterativo y/o recursivo, tal que la lectura y la escritura pueden ser entremezclados, y las secciones de datos pueden ser leídas y escritas a muchos tiempos. El procesamiento en tiempo real de las señales de audio frecuentemente requiere que el acceso al disco y al almacenamiento de las señales de audio digitales sea minimizado, ya que esto introduce retardos en el sistema. Mediante la utilización de la RAM únicamente, o mediante la utilización de ante-memorias, el funcionamiento del sistema puede ser incrementado al punto donde algún procesamiento puede ser capaz de ser realizado de una manera en tiempo real o casi en tiempo real. El tiempo real significa que el procesamiento ocurre a una velocidad tal que los resultados son obtenidos con poca o ninguna latencia perceptible por parte del usuario. Dependiendo del tiempo de procesamiento de las preferencias del usuario, los datos procesados pueden sobre-escribirse o ser mezclados con los datos originales . Éste puede o no ser escrito a un nuevo archivo conjuntamente. Después de la terminación del procesamiento, el dato es leído del disco o memoria 30 de la computadora una vez más para ser escuchado o para el procesamiento externo 34, adicional. El dato digitalizado es leído del disco 30 y escrito a una unidad 28 de conversión de Digital a Analógico, la cual convierte el dato digitalizado nuevamente a una señal analógica para el uso fuera de la computadora 34. Alternativamente, el dato digitalizado puede ser escrito hacia dispositivos externos directamente en forma digital a través de una variedad de medios (tal como AES/EBU o los formatos de interfaz de audio digital SPDIF o formas alternativas) . Los dispositivos externos incluyen sistemas de grabación, dispositivos maestros, unidades de procesamiento de audio, unidades de radiodifusión, computadoras, etc. El procesamiento ocurre a una velocidad tal que los resultados son obtenidos con poca o ninguna latencia perceptible por parte del usuario. Dependiendo del tipo de procesamiento y de las preferencias del usuario, los datos procesados pueden sobre-escribirse o ser mezclados con los datos originales. Éstos pueden o no también ser escritos hacia un nuevo archivo, conjuntamente. Después de la terminación del procesamiento, el dato es leído del disco de la computadora o la memoria 30 una vez más para escuchar o para el procesamiento externo adicional 34. El dato digitalizado es leído del disco 30 y escrito hacia una unidad 28 de conversión de Digital a Analógico, que convierte el dato digitalizado nuevamente a una señal analógica para el uso fuera de la computadora 34. Alternativamente, el dato digitalizado puede ser escrito en dispositivos externos directamente en forma digital a través de una variedad de medios (tales como los formatos de interfaz de audio digital AES/EBU o SPDIF, o formatos alternativos) . Los dispositivos externos incluyen los sistemas de grabación, dispositivos maestros, unidades de procesamiento de audio, unidades de radiodifusión, computadoras, etc.

MÉTODOS FUNDAMENTALES DE ENCUENTRO RÁPIDO Las implementaciones descritas en la presente pueden también utilizar tecnología tal como el Método Fundamental de Encuentro Rápido. Esta tecnología de Método Fundamental de Encuentro Rápido utiliza algoritmos para deducir la frecuencia fundamental de una señal de audio a partir de la relación armónica de los armónicos más altos de una manera muy rápida, tal que los algoritmos subsiguientes que son requeridos para funcionar en tiempo real pueden hacerlo así sin una latencia perceptible (o con una insignificante) . Y justo tan rápidamente como el algoritmo Fundamental de Encuentro Rápido puede deducir los números de rango de las frecuencias armónicas detectadas más altas y las frecuencias y números de rango de armónicos más altos que no han sido todavía detectados -y puede hacer esto sin conocer o deducir la frecuencia fundamental. El método incluye la selección de un grupo de al menos dos frecuencias candidatas en la señal. Enseguida, se determina si los miembros del grupo de frecuencias candidatas forman un grupo de frecuencias armónicas legítimas que tengan una relación armónica. Éste determina el número de rango de cada frecuencia armónica. Finalmente, la frecuencia fundamental es deducida de las frecuencias legítimas. En un algoritmo del método, las relaciones entre los parciales detectados son comparadas a las relaciones comparables que podrían prevalecer si todos los miembros fueran frecuencias armónicas legítimas. Las relaciones comparadas incluyen las proporciones de frecuencia, las diferencias en las frecuencias, las proporciones de esas diferencias, y las relaciones únicas que resultan del hecho de que las frecuencias armónicas son modeladas por una función de una variable entera. Las frecuencias candidatas son también seleccionadas utilizando los límites inferior y superior de las frecuencias fundamentales y/o las frecuencias armónicas más altas que pueden ser producidas por la fuente de la señal. El algoritmo utiliza relaciones entre los armónicos más altos, las condiciones que limitan las elecciones, las relaciones que los armónicos más altos tienen con el fundamental, y el intervalo de posibles frecuencias fundamentales. Si fn = fi x G(n) modela las frecuencias armónicas donde fn es la frecuencia del enésimo armónico, fi es la frecuencia fundamental, y n es un número entero positivo, los ejemplos de las relaciones entre las frecuencias parciales que deben prevalecer si éstas legitiman las frecuencias armónicas, derivándose del mismo fundamental, son: a) Las proporciones de las frecuencias candidatas fH, íur £L, deben ser aproximadamente iguales a las proporciones obtenidas al sustituir sus números de rango RH, Rur RL en el modelo de armónicos, por ejemplo, fH + fM « G (RH) -S- G (RM) , y fM + fL » G (RM) -5- G (RL) • b) Las proporciones de las diferencias entre las frecuencias candidatas deben ser consistentes con las proporciones de las diferencias de las frecuencias modeladas, por ejemplo, (RH - RM) -Í- (R„ - RL) * [G(R„) ~G(RM)] -5- [G(RM)_ + G(RL)] C) Los parciales de las frecuencias candidatas, fH, ÍM Í deben estar en el intervalo de frecuencias que pueden ser producidas por la fuente o el instrumento. d) Los números de rango armónicos RH, RM> RL no deben implicar una frecuencia fundamental que esté por debajo o por arriba del intervalo de frecuencias fundamentales que pueden ser producidas por la fuente o el instrumento. e) Cuando las proporciones variables de números enteros, que se acoplan, para obtener posibles tríos de números de rango, el número entero RM en la proporción entera RH/RM debe ser el mismo que el número entero RM en la proporción entera RM/R por ejemplo. Esta relación es utilizada para unir los pares de Números de Rango {RH, RM} y {RM, RL} en posibles tríos {RH, R», RL}. Otro algoritmo más utiliza una "regla de deslizamiento" para identificar rápidamente los grupos de frecuencias parciales medidas que están en relaciones armónicas y los números de rango de todas y cada una de las frecuencias fundamentales de las cuales éstas se derivan. El método incorpora una escala en la cual los valores multiplicadores armónicos son marcados correspondiendo al valor de G(n) en la ecuación fn = fi x G(n). Cada multiplicador marcado es etiquetado con el valor correspondiente de n. Las frecuencias de los parciales medidos son marcadas en una escala similar y las escalas son comparadas conforme cambian sus posiciones relativas para aislar los grupos de frecuencias parciales que se acoplan a los grupos de multiplicadores. Los números de rango pueden ser leídos directamente de la escala multiplicadora. Estos son los valores correspondientes de n. Los números de rango y las frecuencias son luego utilizados para determinar cuáles grupos son armónicos legítimos y la frecuencia fundamental correspondiente puede también ser leída directamente de la escala multiplicadora. Para una descripción comprensiva de los algoritmos mencionados anteriormente, y de los otros algoritmos relacionados, se hace referencia a la solicitud del PCT No. PCT/US99/25294 "Método Fundamental de Encuentro Rápido", WO 00/26896, 11 de mayo del 2000.

OTRA IMPLEMENTACIÓN La interrelación potencial de los diversos sistemas y métodos para modificar las formas de onda complejas de acuerdo a los principios de la presente invención, se ilustran en la Figura 11. Las señales de entrada son proporcionadas a un archivo de sonido como formas de onda complejas. Esta información puede ser luego proporcionada a un método o conjunto de circuitos, Fundamental de Encuentro Rápido. Éste puede ser utilizado para determinar rápidamente la frecuencia fundamental de una forma de onda compleja o como un precursor para proporcionar la información para la Síntesis y/o Ajuste Armónico posteriores. La Síntesis y/o Ajuste Armónico están basados en dispositivos de modificación que son ajustables con respecto a la amplitud y a la frecuencia. En un modo fuera de línea, el Ajuste/Síntesis Armónica podrían recibir directamente su entrada del archivo de sonido. La salida puede ser justo proveniente del Ajuste y Síntesis Armónica. Alternativamente, la señal de Ajuste y Síntesis Armónica en combinación con cualquiera de los métodos descritos en la presente puede ser proporcionada como una señal de salida. El Accionamiento Armónico y Parcial basado en los objetivos móviles puede también recibir una señal de entrada fuera de línea, directamente de la entrada del archivo de sonido de las formas de onda complejas o como una salida proveniente del Ajuste y/o Síntesis Armónica.

Esta proporciona una señal de salida ya sea fuera del sistema o como una entrada hacia la Transformación Armónica. La Transformación Armónica está basada también en el objetivo móvil e incluye archivos objetivo, interpolación e imitación de armónicos naturales. La presente invención ha sido descrita en palabras tales que la descripción es ilustrativa de la materia de interés. Se pretende que la descripción describa la presente invención en vez de limitarla. Muchas modificaciones, combinaciones y variaciones son posibles de los métodos proporcionados anteriormente. Se debe comprender por lo tanto que la invención puede ser practicada en formas diferentes a la específicamente descrita en la presente.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para modificar las amplitudes de los armónicos de un espectro de tono detectado en una forma de onda compleja, el método está caracterizado porque comprende: la aplicación de una función de modificación de amplitud a cada armónico del espectro de tono detectado, seleccionado por el rango armónico, donde la frecuencia de cada función de modificación de amplitud es continuamente ajustada a la frecuencia correspondiente al rango armónico, conforme las frecuencias del espectro de tono detectado, que contienen los armónicos seleccionados, cambian con el tiempo.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las funciones de modificación de amplitud son ajustables con respecto al menos a una de la frecuencia y amplitud.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la asignación de un rango armónico a cada función de ^£sgjg¡^ modificación de amplitud y de ajuste de la frecuencia de la función de modificación de amplitud, a la frecuencia del armónico de ese rango conforme cambia la frecuencia del armónico.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque incluye la asignación de un cambio de amplitud a cada función de modificación de amplitud.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las funciones de modificación de amplitud son ajustadas a las frecuencias fijas; la aplicación de la función de modificación de amplitud a un armónico seleccionado cuando la frecuencia de la función de amplificación de amplitud y el armónico corresponden; y el ajuste de la modificación de amplitud de la función de modificación de amplitud, como una función del rango seleccionado de los armónicos.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el uso de los métodos de Fundamental de Encuentro Rápido, para determinar los rangos de las frecuencias armónicas del espectro de tono detectado.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la determinación de cuáles parciales son armónicos de un espectro de tono armónico y sus rangos armónicos utilizando los métodos del Fundamental de Encuentro Rápido.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la función de modificación de amplitud varía en frecuencia y amplitud con el tiempo.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la función de modificación de amplitud incluye el ajuste de la amplitud de los rangos seleccionados de los armónicos, por un valor predeterminado .

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la comparación de una primera amplitud del armónico seleccionado, a una segunda amplitud del armónico seleccionado, dentro del mismo espectro de tonos y ajustando la primera amplitud del armónico con relación a la segunda amplitud del armónico seleccionado, con base en la comparación y en el rango.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el uso de la función de modificación de amplitud para sintetizar (16) los armónicos de los rangos armónicos seleccionados, y agregando las frecuencias armónicas sintetizadas, a la forma de onda.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los armónicos son sintetizados utilizando una función de modelación n x S og2n, donde S es una constante mayor de 1 y n es el rango del armónico.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el uso de la función de modificación de amplitud para sintetizar las inarmonicidades seleccionadas y la adición de las inarmonicidades sintetizadas a la forma de onda.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la función de modificación de amplitud incluye la modificación de los parciales detectados de la forma de onda compleja por frecuencia, amplitud, y localización en el tiempo, y por rango armónico para asemejarse a una segunda forma de onda compleja, de la fuente.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la función de modificación de amplitud incluye la síntesis de los parciales seleccionados de la forma de onda compleja, por frecuencia, amplitud, y localización en el tiempo y por el armónico, para asemejarse a una segunda forma de onda compleja de la fuente.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el ajuste de dos o más parámetros basados en frecuencia; la selección de una sección de interpolación; y el ajuste de las amplitudes de los armónicos, con base en los parámetros basados en frecuencia y la función de interpolación.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye: la determinación de un umbral de energía dinámica como una función de la frecuencia a partir de la energía detectada de los parciales; el ajuste de un umbral de piso de ruido como una función de la frecuencia; el determinar continuamente con una función escalar, una modificación de amplitud para cada parcial con relación a los umbrales; y la aplicación de la modificación determinada a los parciales, con las funciones de modificación de amplitud.

18. Un método para modificar las amplitudes de los parciales en una forma de onda compleja, el método está caracterizado porque comprende: la determinación de un umbral de energía dinámica como una función de la frecuencia a partir de la energía detectada de los parciales; el ajuste de un umbral de piso de ruido como una función de la frecuencia; determinar continuamente con una función escalar, una modificación de amplitud para cada parcial con relación a los umbrales; y la aplicación de la modificación determinada a los parciales, con las funciones de modificación de amplitud.

19. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el ajuste del umbral de piso de ruido como una función de la frecuencia, es realizado continuamente.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el umbral de piso de ruido es ajustado como una función del tiempo.

21. El método de conformidad con las reivindicaciones 1, 17 y 18, caracterizado porque las funciones de modificación de amplitud son procesadas utilizando modelos matemáticos, algoritmos o funciones.

22. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la modificación de amplitud de los parciales cambia con la frecuencia de los parciales conforme la frecuencia de los parciales cambia con el tiempo.

23. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la frecuencia de cada función de modificación de amplitud (14, 24) es continuamente ajustada a la frecuencia correspondiente a la frecuencia de los parciales, conforme la frecuencia del parcial cambia con el tiempo.

24. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el umbral de energía dinámica es determinado a partir de la energía detectada de los parciales adyacentes.

25. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el umbral de energía dinámica es determinado a partir de la energía del parcial detectado y de la frecuencia dentro de un periodo de tiempo.

26. El método de conformidad con la reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el umbral de energía dinámica es determinado como un promedio de la energía detectada de todos los parciales.

27. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el umbral de energía dinámica es determinado para cada parcial de la energía del parcial dentro de una banda de frecuencia de ese parcial dentro de un periodo de tiempo.

28. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la modificación de amplitud del parcial es determinada por la amplitud de ese parcial sobre el tiempo, y su relación a los umbrales durante ese periodo de tiempo.

29. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque un parcial cuya energía está por arriba del umbral de energía dinámica, es ajustado utilizando la función escalar.

30. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque un parcial cuya energía está por debajo del umbral de la energía dinámica es ajustado utilizando la función escalar.

31. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque incluye la determinación de un segundo umbral de energía dinámica como una función de la frecuencia a partir de la energía detectada de los parciales.

32. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque incluye el ajuste de un umbral de corte máximo.

33. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque las funciones escalares son escaladas cuando los niveles de umbral cambian.

34. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque incluye el no ajustar la amplitud de los parciales que tienen una amplitud menor que el umbral de piso de ruido.

35. El método de conformidad con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la energía del parcial debe encontrar los umbrales de amplitud para una duración de tiempo establecida antes de que los parciales sean ajustados en la amplitud.

36. El método de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la duración del tiempo puede variar.

37. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque incluye la modificación de las amplitudes de los armónicos de un espectro de tono detectado en la forma de onda compleja, mediante la aplicación de una función de modificación de amplitud a cada armónico seleccionado por el rango armónico, donde la frecuencia de cada función de modificación de la amplitud es continuamente ajustada a la frecuencia correspondiente al rango armónico conforme la frecuencia del espectro de tono detectado que contiene el armónico seleccionado, cambia con el tiempo.

38. El método de conformidad con las reivindicaciones 1, 17 y 18, caracterizado porque la función de modificación de la amplitud del parcial es lograda utilizando los métodos de filtración digitales, ajustables en frecuencia y amplitud.

39. El método de conformidad con las 5 reivindicaciones 1, 17 y 18, caracterizado porque la función de modificación de la amplitud del parcial es lograda utilizando los métodos de procesamiento de filtros de amplitud variable, de frecuencia fija.

40. El método de conformidad con cualquiera de 10 las reivindicaciones 1 a 39, caracterizado porque incluye el almacenamiento del método como instrucciones en un procesador de señales digitales.

41. El método de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque incluye el paso del 15 espectro de tono detectado a través de una memoria intermedia de retardo.

42. El método de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque incluye el paso inicialmente de la forma de onda compleja a través de un 20 convertidor A/D.

43. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 39, caracterizado porque incluye el almacenamiento de la forma de onda compleja; y la determinación sobre el tiempo de los espectros de tono y 25 sus frecuencias armónicas, amplitudes, y rangos armónicos. ,.» ojütaatWji- .