Granular models for audio signals: theoretical and experimental contributions
Modèles granulaires pour les signaux sonores : contributions théoriques et expérimentales
Résumé
Current sound synthesis techniques are capable of reproducing a great variety
of sounds from a small set of variable control parameters. On the other hand,
analysis of audio signals is commonly achieved by decomposing the former as
a linear combination of a great many objects, typically of sinusoid-like shape,
plus optional transient and noise components. Our concern is in replacing
these sinusod-shaped objetcs with objects computed using a mathematical
function that implements a sound synthesis method.
This thesis is devoted to the study of a so-called "granular" model for
audio signals. The general characteristics of this model are introduced and
discussed in detail, and an example of a practical method for the computation
of the model is given. In the rst class of models, which draws upon
WaveTable synthesis methods, objects are rst selected amongst a dictionnary
of complex wave-shapes, then distorted. The second class of models,
referred to as TS, rely on a dictionnary of reference Power Spectral Densities
proles coupled to a parametrised distortion of the phase spectrum.
The present work provides a contribution to the elds of signal analysis
and classication techniques, as well as an original solution to the ecient
signal-representation problem, of which audio compression is a direct application.
Technical implementation details and the results of an evaluation
conducted on real-world audio signals are provided to facilitate further evaluation
of the model.
This work investigates the possibilities of including elements of musical
synthesis into audio signal modelling, and our hope is that it sparks new
developments in both domains.
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Les techniques de synthese sonore actuelles permettent de reproduire une
grande variete de sons a partir de quelques parametres. Du point de vue
l'analyse, les signaux audio sont generalement representes par une combinaison
d'objets de forme sinusodale, en grand nombre, auquel on adjoint
eventuellement une partie transitoire et/ou bruit. Qu'advient-il si remplace
ces objets derives d'une famille de fonctions typiquement sinusodale, par des
objets obtenus a partir d'une fonction de synthese sonore ?
Cette these est consacree a l'etude d'un modele dit granulaire, et apporte
un element de reponse a la question ci-dessus. Les caracteristiques generales
de ce modele sont presentees et discutees, et on propose un exemple de methode
de calcul pratique du modele. La premiere classe de modeles etudiee est
derivee de la synthese par Table d'Ondes et les objets y sont selectionnes
parmi un dictionnaire de formes d'ondes complexes puis soumis a plusieurs
deformations. Le second type de modele, appele TS, exploite un dictionnaire
de prols de Densites Spectrales de Puissance de reference couple a une fonction
parametrique de deformation du spectre de phase.
Les travaux presentes apportent une contribution au niveau du formalisme
et des algorithmes de classication, et proposent une approche originale au
probleme de la representation ecace de signaux, dont la compression audio
est une application naturelle.
Les details techniques de l'implementation et les resultats des evaluations,
menees sur un ensemble de signaux sonore reels, gurent egalement dans ce
document, ceci an de faciliter l'evaluation des performances du modele.
Ce travail explore donc les possibilites d'incorporer des elements issus
du domaine de la synthese sonore dans la modelisation du signal, et nous esp
erons que cette tentative de rapprocher les deux domaines sera accompagnee
par de nouveaux developpements aussi bien theoriques que pratiques.
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