Algoritmo de Portamento em Tempo Real Unifica Quaisquer Dois Sinais de Áudio Perfeitamente

Músicos usam um efeito chamado 'portamento' para transicionar entre notas. É uma técnica de deslizar de uma nota para outra sem realmente definir as notas intermediárias.

Músicos usam portamento há mais de 200 anos. No entanto, tipos limitados de instrumentos conseguem realizar este efeito. São os instrumentos que podem variar continuamente em tom como violino ou voz humana.

Recentemente, um estudante do MIT — Trevor Henderson — desenvolveu um algoritmo que gera o efeito de portamento entre quaisquer dois sinais de áudio em tempo real. Demonstrou a capacidade do algoritmo fundindo diferentes clipes de áudio, como uma música se fundindo em outra, e uma nota de piano deslizando para uma voz humana.

Como o Algoritmo Funciona?

O algoritmo é baseado em uma estrutura geométrica centenária conhecida como 'transporte ótimo'. A estrutura determina maneiras ótimas de mover pontos de dados entre múltiplas configurações de origem e destino. Foi aplicada a modelagem 3D, alinhamento de imagem, dinâmica de fluidos e gráficos por computador.

Henderson usou esta estrutura para interpolar sinais de áudio. O algoritmo funciona dividindo o sinal de áudio em pequenos segmentos (de cerca de 50 milissegundos). Então, determina a maneira mais eficiente de mover os tons em segmentos individuais para tons no outro sinal de áudio.

Desta forma, o algoritmo gera um deslizamento suave do efeito de portamento. Também preserva a fidelidade do áudio conforme o sinal transiciona.

Tipicamente, efeitos de fade são usados para suavizar a transição entre dois sinais de áudio. Este é o método tradicional no qual o volume de um sinal é reduzido enquanto o volume do outro sinal sobe.

O novo algoritmo, por outro lado, funde perfeitamente segmentos de frequência de um sinal de áudio em outro, sem aumentar/diminuir o volume dos sinais.

Esta técnica estende o portamento a vários instrumentos, incluindo polifônicos. De fato, pode ser usado para transicionar entre diferentes conjuntos de instrumentos ou qualquer outro par de sinais de áudio. Gera resultados musicais claros em tempo real.

O 'parâmetro de interpolação' pode ser controlado por um componente deslizante como um crossfader na mesa de mixagem de DJ. Conforme você desliza o crossfader, o parâmetro muda, produzindo o efeito de portamento.

Para eliminar distorções, Henderson usou 'reatribuição de frequência', uma aplicação de técnica de processamento de sinal. Permite que notas individuais transicionem facilmente entre sinais. Também desenvolveu um novo método para sintetizar novas fases para cada sinal enquanto funde os pequenos segmentos de áudio, para que segmentos adjacentes não interfiram uns com os outros.

No próximo estudo, Henderson tentará realimentar a saída do portamento de volta à sua entrada. Isso pode produzir outro efeito chamado legato, que representa movimento fluido e contínuo entre diferentes notas.