1 \pagebreak 2 3 \hypertarget{Dominio-de-frecuencia}{% 4 \section{Dominio de frecuencia}\label{dominio-de-frecuencia}} 5 6 En esta sección se analizan las mismas señales de audio que en la 7 sección anterior, correspondientes a los archivos cancion1.wav y cancion2.wav, pero en el dominio de la frecuencia. Para esto se calcula la 8 transformada discreta de fourier (DFT) de las mismas mediante un script de 9 Python (que internamente utiliza el algoritmo FFT). El resultado se muestra en 10 los figuras \ref{cancion1_fft} y \ref{cancion2_fft} para la señal de audio de 11 las canciones 1 y 2 respectivamente. 12 13 Se puede ver en la figura \ref{cancion1_fft} correspondiente a la primer canción 14 picos angostos en frecuencias determinadas, en cambio para la segunda canción en 15 la figura \ref{cancion2_fft}, se puede ver que la energía se distribuye en mas 16 frecuencias ya que los picos no están tan definidos. Esto puede deberse a que en 17 la primer canción se hallaban porciones periódicas de la señal en el dominio 18 temporal mientras que para la segunda canción había mayor presencia de señales 19 no periódicas. 20 21 \begin{figure}[H] 22 \centering 23 \includegraphics{plot/cancion1_fft.png} 24 \caption{Espectro de `cancion1.wav'} 25 \label{cancion1_fft} 26 \end{figure} 27 28 \begin{figure}[H] 29 \centering 30 \includegraphics{plot/cancion2_fft.png} 31 \caption{Espectro de `cancion2.wav'} 32 \label{cancion2_fft} 33 \end{figure} 34 35 \hypertarget{filtrado}{% 36 \subsection{Filtrado en frecuencia}\label{filtrado}} 37 38 A continuación se utilizaron las señales filtradas obtenidas en la primera parte para las muestras de los archivos `cancion1.wav' y `cancion2.wav' y se graficaron sus espectros en frecuencia, como se puede observar en las figuras \ref{cancion1_filter1_output_fft}, \ref{cancion1_filter2_output_fft}, \ref{cancion2_filter1_output_fft} y \ref{cancion2_filter2_output_fft}. Los gráficos \ref{filter1_h_fft} y \ref{filter2_h_fft} corresponden a las transformadas de Fourier de los filtros utilizados anteriormente. 39 40 \begin{figure}[H] 41 \centering 42 \includegraphics{plot/filter1_h_fft.png} 43 \caption{Transformada de Fourier del primer filtro} 44 \label{filter1_h_fft} 45 \end{figure} 46 47 \begin{figure}[H] 48 \centering 49 \includegraphics{plot/filter2_h_fft.png} 50 \caption{Transformada de Fourier del segundo filtro} 51 \label{filter2_h_fft} 52 \end{figure} 53 54 Como era de esperarse y como se anticipó en la primera parte, el primer filtro corresponde a un filtro pasa altos mientras que el segundo es un filtro pasa bajos. En el caso del primero deja pasar por completo las frecuencias mayores a 800Hz aproximadamente y atenúa en mayor o menor medida las frecuencias restantes, mientras que el segundo deja pasar las frecuencias menores a 4600Hz aproximadamente, atenúa por completo las frecuencias mayores a 5600Hz aproximadamente y atenúa en mayor o menor medida las que están en el medio. 55 56 \begin{figure}[H] 57 \centering 58 \includegraphics{plot/cancion1_filter1_output_fft.png} 59 \caption{Espectro de `cancion1.wav' con filtro 1 aplicado} 60 \label{cancion1_filter1_output_fft} 61 \end{figure} 62 63 \begin{figure}[H] 64 \centering 65 \includegraphics{plot/cancion1_filter2_output_fft.png} 66 \caption{Espectro de `cancion1.wav' con filtro 2 aplicado} 67 \label{cancion1_filter2_output_fft} 68 \end{figure} 69 70 \begin{figure}[H] 71 \centering 72 \includegraphics{plot/cancion2_filter1_output_fft.png} 73 \caption{Espectro de `cancion2.wav' con filtro 1 aplicado} 74 \label{cancion2_filter1_output_fft} 75 \end{figure} 76 77 \begin{figure}[H] 78 \centering 79 \includegraphics{plot/cancion2_filter2_output_fft.png} 80 \caption{Espectro de `cancion2.wav' con filtro 2 aplicado} 81 \label{cancion2_filter2_output_fft} 82 \end{figure} 83 84 Una de las formas de verificar si el sistema es LTI es con la siguiente relación: 85 86 \[ 87 y(t) = (h * x)(t) = \int_{-\infty}^{\infty} h(\tau)\, x(t - \tau)\, d\tau 88 \] 89 90 ya que la salida $y(t)$ está dada por la convolución entre la señal de entrada $x(t)$ y la respuesta al impulso del sistema $h(t)$, al aplicar la transformada de Fourier a ambos lados de la ecuación, y utilizando la propiedad de que la convolución en el dominio del tiempo se convierte en una multiplicación en el dominio de la frecuencia, se obtiene: 91 92 \[ 93 Y(\omega) = H(\omega) \cdot X(\omega) 94 \] 95 96 donde $X(\omega)$, $Y(\omega)$ y $H(\omega)$ son las transformadas de Fourier de $x(t)$, $y(t)$ y $h(t)$, respectivamente. Por lo tanto, si existe una función $H(\omega)$ tal que para una señal arbitraria $x(t)$ se cumple: 97 98 \[ 99 Y(\omega) = H(\omega)\, X(\omega), 100 \] 101 102 entonces el sistema puede describirse completamente mediante su respuesta al impulso $h(t)$, y se concluye que es un sistema \textbf{lineal e invariante en el tiempo (LTI)}. 103 104 En cambio, si la relación entre $X(\omega)$ e $Y(\omega)$ no puede expresarse como una multiplicación por una función fija $H(\omega)$, esto indica que el sistema no es LTI, ya sea porque es no lineal o porque su comportamiento varía en el tiempo. 105 106 Por lo tanto, de forma manual se tomaron valores a una determinada frecuencia para ver si cumplen con esta relación. 107 108 109 \hypertarget{espectogramas}{% 110 \subsection{Espectrogramas}\label{espectogramas}} 111 112 Un espectrograma es una representación de la transformada de Fourier en el tiempo, esto es una representación en tres dimensiones, pero en un plano con colores, en el eje X se representa el tiempo, en el eje Y se representa la frecuencia y el que seria el eje Z, saliente de la pantalla, en este caso representado por el color del pixel, se representa la magnitud del armónico. 113 114 Se tomaran diferentes longitudes de ventana, esto es la cantidad de muestras temporales que se toman de la señal para computar la DFT, un mayor numero implica mayor resolución en frecuencia pero menor resolución temporal, esto se manifiesta en el espectrograma por lineas o puntos bien definidos en el eje Y, pero difusos en las transiciones en el eje X, por el contrario un menor numero de puntos implica mayor resolución temporal pero menor resolución en frecuencia, esto es lineas o puntos cortantes en las transiciones en el eje X pero difusas en el eje Y. 115 116 \hypertarget{espectograma-ventana-rectangular}{% 117 \subsubsection{Espectrograma con ventana rectangular}\label{espectograma-ventana-rectangular}} 118 119 En las figuras \ref{cancion1_espectograma_boxcar_0512}, \ref{cancion1_espectograma_boxcar_1024} y \ref{cancion1_espectograma_boxcar_2048} se gráfica el espectrograma de la primer canción, utilizando una ventana rectangular en todos los casos, tomando 512, 1024 y 2048 puntos respectivamente. 120 121 \begin{figure}[H] 122 \centering 123 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_boxcar_0512.png} 124 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana rectangular de 512 puntos} 125 \label{cancion1_espectograma_boxcar_0512} 126 \end{figure} 127 128 \begin{figure}[H] 129 \centering 130 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_boxcar_1024.png} 131 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana rectangular de 1024 puntos} 132 \label{cancion1_espectograma_boxcar_1024} 133 \end{figure} 134 135 \begin{figure}[H] 136 \centering 137 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_boxcar_2048.png} 138 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana rectangular de 2048 puntos} 139 \label{cancion1_espectograma_boxcar_2048} 140 \end{figure} 141 142 De manera análoga, en las figuras \ref{cancion2_espectograma_boxcar_0512}, \ref{cancion2_espectograma_boxcar_1024} y \ref{cancion2_espectograma_boxcar_2048} se gráfica el espectrograma de la segunda canción, utilizando una ventana rectangular en todos los casos, tomando 512, 1024 y 2048 puntos respectivamente. 143 144 \begin{figure}[H] 145 \centering 146 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_boxcar_0512.png} 147 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana rectangular de 512 puntos} 148 \label{cancion2_espectograma_boxcar_0512} 149 \end{figure} 150 151 \begin{figure}[H] 152 \centering 153 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_boxcar_1024.png} 154 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana rectangular de 1024 puntos} 155 \label{cancion2_espectograma_boxcar_1024} 156 \end{figure} 157 158 \begin{figure}[H] 159 \centering 160 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_boxcar_2048.png} 161 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana rectangular de 2048 puntos} 162 \label{cancion2_espectograma_boxcar_2048} 163 \end{figure} 164 165 \hypertarget{espectograma-ventana-triangular}{% 166 \subsubsection{Espectrograma con ventana triangular}\label{espectograma-ventana-triangular}} 167 168 \iffalse 169 A continuación se vuelve a graficar los espectrogramas de las canciones 1 y 2 tomando la misma cantidad de puntos, 512, 1024 y 2048, pero la diferencia siendo que se utiliza una ventana triangular. La diferencia entre ambas ventanas en la practica es que la ventana rectangular tiene mejor resolución en frecuencia ya que su DFT es una función sinc (con la función sinc definida como $sin(\pi\cdot x)/\pi\cdot x$) pero mayor fuga espectral, ya que los lóbulos secundarios de las sinc son mas fuertes que la DFT de la función triangular, que es una sinc pero al cuadrado, lo que hace que los lóbulos secundarios disminuyan. Para la primer muestra las figuras resultantes son \ref{cancion1_espectograma_bartlett_0512}, \ref{cancion1_espectograma_bartlett_1024} y \ref{cancion1_espectograma_bartlett_2048}, para el espectrograma utilizando ventana triangular y tomando 512, 1024 y 2048 puntos respectivamente. Para la segunda muestra, las figuras resultantes son \ref{cancion2_espectograma_bartlett_0512}, \ref{cancion2_espectograma_bartlett_1024} y \ref{cancion2_espectograma_bartlett_2048} para el espectrograma utilizando ventana triangular y tomando 512, 1024 y 2048 puntos respectivamente. 170 \fi 171 172 En la figura \ref{cancion1_espectograma_bartlett_2048} se muestra el espectrogramas de las canciones 1 tomando 2048 de puntos, pero utilizando una ventana triangular. La diferencia entre utilizar una ventana triangular y una rectangular en la practica es que la ventana rectangular tiene mejor resolución en frecuencia ya que su espectro es una función sinc (con la función sinc definida como $sin(\pi\cdot x)/\pi\cdot x$) pero mayor fuga espectral, ya que los lóbulos secundarios de las sinc son mas fuertes que la del espectro de la función triangular, que es una sinc pero al cuadrado, lo que hace que los lóbulos secundarios disminuyan. 173 174 \begin{figure}[H] 175 \centering 176 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_bartlett_2048.png} 177 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana triangular de 2048 puntos} 178 \label{cancion1_espectograma_bartlett_2048} 179 \end{figure} 180 181 \iffalse 182 \begin{figure}[H] 183 \centering 184 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_bartlett_1024.png} 185 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana triangular de 1024 puntos} 186 \label{cancion1_espectograma_bartlett_1024} 187 \end{figure} 188 189 \begin{figure}[H] 190 \centering 191 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_bartlett_0512.png} 192 \caption{Espectrograma primer muestra de ventana triangular de 512 puntos} 193 \label{cancion1_espectograma_bartlett_0512} 194 \end{figure} 195 196 \begin{figure}[H] 197 \centering 198 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_bartlett_0512.png} 199 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana triangular de 512 puntos} 200 \label{cancion2_espectograma_bartlett_0512} 201 \end{figure} 202 203 \begin{figure}[H] 204 \centering 205 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_bartlett_1024.png} 206 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana triangular de 1024 puntos} 207 \label{cancion2_espectograma_bartlett_1024} 208 \end{figure} 209 210 \begin{figure}[H] 211 \centering 212 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_bartlett_2048.png} 213 \caption{Espectrograma segunda muestra de ventana triangular de 2048 puntos} 214 \label{cancion2_espectograma_bartlett_2048} 215 \end{figure} 216 \fi 217 218 \hypertarget{espectograma-ventana-hann}{% 219 \subsubsection{Espectrograma con ventana de Hann}\label{espectograma-ventana-hann}} 220 221 La ventana de Hann es una función que en el dominio temporal tiene una forma 222 suave, no como la ventana rectangular o triangular que tiene puntos con derivada 223 discontinua, la forma es parecida a medio ciclo de un seno. En el dominio de 224 frecuencia, la ventana de Hann tiene una forma parecida a la de la ventana 225 rectangular con un lóbulo principal, pero este mas ancho que el de la 226 rectangular, esto implica menor resolución en frecuencia; además el espectro de 227 la ventana de Hann tiene lóbulos laterales menores, lo que reduce aum mas la fuga espectral. 228 229 \begin{figure}[H] 230 \centering 231 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_hann_2048.png} 232 \caption{Espectrograma primer muestra con ventana Hann de 2048 puntos} 233 \label{cancion1_espectograma_hann_2048} 234 \end{figure} 235 236 \iffalse 237 \begin{figure}[H] 238 \centering 239 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_hann_0512.png} 240 \caption{Espectrograma primer muestra con ventana Hann de 512 puntos} 241 \label{cancion1_espectograma_hann_0512} 242 \end{figure} 243 244 \begin{figure}[H] 245 \centering 246 \includegraphics{plot/cancion1_espectograma_hann_1024.png} 247 \caption{Espectrograma primer muestra con ventana Hann de 1024 puntos} 248 \label{cancion1_espectograma_hann_1024} 249 \end{figure} 250 251 \begin{figure}[H] 252 \centering 253 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_hann_0512.png} 254 \caption{Espectrograma segunda muestra con ventana Hann de 512 puntos} 255 \label{cancion2_espectograma_hann_0512} 256 \end{figure} 257 258 \begin{figure}[H] 259 \centering 260 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_hann_1024.png} 261 \caption{Espectrograma segunda muestra con ventana Hann de 1024 puntos} 262 \label{cancion2_espectograma_hann_1024} 263 \end{figure} 264 265 \begin{figure}[H] 266 \centering 267 \includegraphics{plot/cancion2_espectograma_hann_2048.png} 268 \caption{Espectrograma segunda muestra con ventana Hann de 2048 puntos} 269 \label{cancion2_espectograma_hann_2048} 270 \end{figure} 271 \fi 272 273 Analizando el espectrograma de la primer canción, en particular el de la figura \ref{cancion1_espectograma_bartlett_2048}, en el cual se toman 2048 puntos y se utiliza una ventana triangular, se observa claramente las notas que componen la melodía, y ademas en que tiempo ocurre cada una de ellas. Ademas se observa que no es muy clara la resolución temporal pero de todas maneras se tiene una aproximación general de en que tiempo ocurre cada nota, para mayor resolución se puede analizar en detalle la figura \ref{cancion1_espectograma_boxcar_0512} en la cual se toman menos puntos de ventana (y se utiliza una ventana rectangular) por lo tanto se tiene mayor resolución temporal. 274 275 276 277 278 279 280 % PUNTO 5 281 \hypertarget{serie-de-fourier-tomando-uno-y-varios-periodos 282 }{% 283 \subsection{Serie de Fourier tomando uno y varios periodos}\label{serie-de-fourier-tomando-uno-y-varios-periodos 284 }} 285 286 Para señales musicales de la nota A4 generados generadas en la sección \ref{sonido-de-diferentes-instrumentos} para diferentes instrumentos, mediante un script de python, se analiza el espectro de cada una y se remueven altas frecuencias, intentando preservar el sonido generado pero utilizando menor información para obtener dicho sonido. 287 288 En primer lugar, se obtiene la serie de Fourier de cada una de las notas generada por los diferentes instrumentos, utilizando uno y mas periodos, para la generada por el clarinete, se muestra la serie de Fourier utilizando 1, 4 y 8 periodos en la figura \ref{a4_clarinete_fseries_comparison}, para la nota generada por la flauta la serie de Fourier se observar en la figura \ref{a4_flauta_fseries_comparison}, finalmente en la figura \ref{a4_violin_fseries_comparison} ser observa la serie de Fourier para la nota A4 generada por el violín. Se puede ver en todos los casos que tomando mas periodos de la señal se tiene más resolución espectral, y tiene sentido ya que al tomar mas periodos se tiene mas información de la señal. 289 290 291 \begin{figure}[H] 292 \centering 293 \includegraphics{plot/a4_clarinete_fseries_comparison.png} 294 \caption{Serie de Fourier tomando 1, 4 y 8 periodos nota A4 clarinete} 295 \label{a4_clarinete_fseries_comparison} 296 \end{figure} 297 298 \begin{figure}[H] 299 \centering 300 \includegraphics{plot/a4_flauta_fseries_comparison.png} 301 \caption{Serie de Fourier tomando 1, 4 y 8 periodos nota A4 flauta} 302 \label{a4_flauta_fseries_comparison} 303 \end{figure} 304 305 \begin{figure}[H] 306 \centering 307 \includegraphics{plot/a4_violin_fseries_comparison.png} 308 \caption{Serie de Fourier tomando 1, 4 y 8 periodos nota A4 violín} 309 \label{a4_violin_fseries_comparison} 310 \end{figure} 311 312 \hypertarget{filtrado-de-muestras}{% 313 \subsection{Filtrado de muestras}\label{filtrado-de-muestras}} 314 315 Para realizar el filtrado, se eliminan frecuencias mayores a un numero de frecuencia arbitrario, esto es análogo a aplicar un filtro pasa-bajos en la practica, pero mediante procesamiento digital. El numero arbitrario que define que frecuencias se deben eliminar queda determinado por como suena la señal luego de eliminar esas frecuencias mayores. En particular se ha detectado que para la flauta por tener un menor numero de armónicos, como se puede ver en la figura \ref{a4_flauta_fseries_comparison} de su serie de Fourier, este numero arbitrario puede ser tan bajo como 1000 Hz, sin modificar demasiado el sonido de la nota. En el otro extremo se tiene el violín, el cual se ve en su serie de Fourier (figura \ref{a4_violin_fseries_comparison}) que posee un gran numero de armónicos, esto hace que si se eliminan frecuencias bajas se modifica mucho el sonido de la nota. En todos los casos se observa que no se puede `comprimir' demasiado la señal puesto que no poseen armónicos de alta frecuencia, ya de por si son muestras `limpias' que ya poseen un procesamiento digital previo realizado por el programa generador. 316 317 Una comparación entre las señal temporal resultante de las notas musicales filtradas y la señal original se muestran en las figuras \ref{a4_violin_cutoff_time_comparison}, \ref{a4_clarinete_cutoff_time_comparison} y \ref{a4_flauta_cutoff_time_comparison}, para la nota filtrada del violín, del clarinete y de la flauta, respectivamente. 318 319 \begin{figure}[H] 320 \centering 321 \includegraphics{plot/a4_violin_cutoff_time_comparison.png} 322 \caption{Comparación entre señal original y filtrada en tiempo nota A4 vioin} 323 \label{a4_violin_cutoff_time_comparison} 324 \end{figure} 325 326 \begin{figure}[H] 327 \centering 328 \includegraphics{plot/a4_clarinete_cutoff_time_comparison.png} 329 \caption{Comparación entre señal original y filtrada en tiempo nota A4 clarinete} 330 \label{a4_clarinete_cutoff_time_comparison} 331 \end{figure} 332 333 \begin{figure}[H] 334 \centering 335 \includegraphics{plot/a4_flauta_cutoff_time_comparison.png} 336 \caption{Comparación entre señal original y filtrada en tiempo nota A4 flauta} 337 \label{a4_flauta_cutoff_time_comparison} 338 \end{figure} 339 340 341 342 \hypertarget{Efectos-musicales-en-términos-de-sistemas}{% 343 \subsection{Efectos musicales en términos de sistemas}\label{Efectos-musicales-en-términos-de-sistemas}} 344 345 En esta sección se analizan distintos efectos interpretándolos como sistemas que procesan la señal de entrada $x(t)$ dando en la salida una señal $y(t)$. 346 347 % Se trabaja con una señal senoidal pura de 440Hz, implementando los efectos de manera digital mediante código. En cada caso se grafican los espectros resultantes de aplicar los distintos efectos a la señal original. 348 349 \subsubsection{Delay} 350 351 El efecto \textit{delay} consiste en sumar a la señal original una copia de sí misma con un factor de retroalimentación que genera repeticiones. Puede modelarse como: 352 353 \[ 354 y[n] = x[n] + \alpha\, y[n - D] 355 \] 356 357 donde $D$ representa el retardo en muestras y $\alpha$ es el coeficiente de retroalimentación. 358 359 Analizando las propiedades de este sistema, se observa que es un sistema \textbf{lineal}, que posee \textbf{memoria} ya que depende de muestras pasadas, y es \textbf{invariante en el tiempo} debido a que el retardo no cambia a lo largo del tiempo. 360 361 \begin{figure}[H] 362 \centering 363 \includegraphics[width=1\linewidth]{plot/delay_100ms.png} 364 \caption{Delay de 100ms} 365 \label{delay} 366 \end{figure} 367 368 Como se puede observar en la figura \ref{delay}, se tomó un fragmento de una canción para poder ver un delay de unos 100ms. En particular se tomaron los últimos segundos de la señal para que se pueda reconocer cuando termina la original y ver como se repiten los últimos 100ms. 369 370 \subsubsection{Distorsión} 371 372 La distorsión consiste en aplicar una función no lineal sobre la amplitud de la señal, como puede ser un recorte (clipping). En este caso se utiliza la función tangente hiperbólica: 373 374 \[ 375 y[n] = tanh(Gx[n]) 376 \] 377 378 Este sistema no es lineal ya que su salida no es proporcional a la entrada, es invariante en el tiempo ya que no cambia en el tiempo, y es sin memoria porque cada muestra depende solo de la muestra actual. 379 Se observa la aparición de armónicos múltiples de la frecuencia fundamental, dando un tono mas brillante y enriquecido. 380 381 \begin{figure}[H] 382 \centering 383 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/dist_tiempo.png} 384 \caption{Distorsión en el dominio del tiempo} 385 \label{dist_tiempo} 386 \end{figure} 387 388 \begin{figure}[H] 389 \centering 390 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/dist_frec.png} 391 \caption{Distorsión en el dominio de la frecuencia} 392 \label{dist_frec} 393 \end{figure} 394 395 En la figura \ref{dist_tiempo} se puede observar la función de prueba utilizada, la cual corresponde a un seno de frecuencia 5Hz y en línea punteada el efecto delay en el tiempo, mientras que en la figura \ref{dist_frec} se puede ver el efecto en el dominio de la frecuencia, el cual agrega pequeñas componentes en otras frecuencias. 396 397 \subsubsection{Trémolo} 398 399 Consiste en la modulación de la amplitud de la señal, es decir, en variar su volumen en forma periódica mediante un oscilador. Se implementa mediante 400 401 \[ 402 y[n] = \left( 1 - d \, \sin\left( \frac{2\pi f_m n}{f_s} \right) \right) x[n] 403 \] 404 405 donde $d$ es la profundidad de modulación y $f_m$ la frecuencia de modulación. 406 407 El sistema implementado es \textbf{lineal}, \textbf{invariante en el tiempo} (si la frecuencia de modulación es constante) y \textbf{tiene memoria}, ya que depende de una función periódica externa. 408 409 En el espectro de la señal se pueden observar \textit{bandas laterales} que rodean la frecuencia fundamental, producidas por la modulación en amplitud. 410 411 \begin{figure} 412 \centering 413 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/tremolo.png} 414 \caption{Señal de prueba} 415 \label{tremolo} 416 \end{figure} 417 418 \begin{figure} 419 \centering 420 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/tremolo_frec.png} 421 \caption{Efecto tremolo} 422 \label{tremolo_frec} 423 \end{figure} 424 425 Para este caso se utilizó una señal de prueba correspondiente a un seno de frecuencia 440Hz, como se puede observar en la figura \ref{tremolo}, mientras en la figura \ref{tremolo_frec} ésta misma con el efecto aplicado. Las frecuencias correspondientes a las \textit{bandas laterales} en este caso están en 435Hz y 445Hz. 426 427 \subsubsection{Vibrato} 428 429 Produce una modulación en frecuencia, alterando la frecuencia instantánea de la señal. Se lo puede expresar como un retardo variable en el tiempo: 430 431 \[ 432 y[n] = x\!\left[n + d \, \sin\!\left( \frac{2\pi f_m n}{f_s} \right)\right] 433 \] 434 435 Se observa que este sistema \textbf{no es lineal}, ya que el desplazamiento depende de la señal moduladora. 436 Es \textbf{invariante en el tiempo} (si el modulador es constante) y \textbf{tiene memoria}, ya que utiliza muestras pasadas. 437 438 En el espectro se puede apreciar un \textit{ensanchamiento} en la frecuencia fundamental con variaciones periódicas alrededor de la misma, lo que refleja la modulación del tono. 439 440 \begin{figure} 441 \centering 442 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/vibrato_frec.png} 443 \caption{Vibrato de la señal de prueba} 444 \label{vibrato_frec} 445 \end{figure} 446 447 Para este caso se volvió a utilizar la señal de prueba de la figura \ref{tremolo}, y como se mencionó se puede observar en la figura \ref{vibrato_frec} que aparecen nuevas frecuencias en múltiplos de la frecuencia de las \textit{bandas laterales}. 448 449 \subsubsection{Chorus} 450 451 Combina múltiples copias de la señal, cada una con un retardo distinto. 452 Simula varios instrumentos sonando al mismo tiempo. 453 Se lo puede modelar como la suma de varios vibratos: 454 455 \[ 456 y[n] = \frac{1}{N} \sum_{k=1}^{N} x\!\left[n + d_k \sin\!\left( \frac{2\pi f_{m_k} n}{f_s} \right)\right] 457 \] 458 459 Es un sistema \textbf{no lineal} debido a la interpolación variable, 460 \textbf{invariante en el tiempo} (si los parámetros son constantes) y \textbf{tiene memoria} debido al retardo de cada instrumento. 461 462 En el espectro se observa un \textit{ensanchamiento} alrededor de la frecuencia fundamental 463 y una estructura densa debido a la suma de fuentes sonoras. 464 465 Cada efecto puede interpretarse como un sistema que transforma una señal de entrada aplicando operaciones de retardo, modulación o no linealidad. Los efectos que se caracterizaron como lineales e invariantes en el tiempo (delay y trembolo) modifican el espectro de manera predecible. Mientras que los no lineales introducen componentes que afectan la estructura armónica que se tenía en la señal original 466 467 \begin{figure} 468 \centering 469 \includegraphics[width=\linewidth]{plot/chorus_frec.png} 470 \caption{Efecto chorus de la señal de prueba} 471 \label{chorus_frec} 472 \end{figure} 473 474 En la figura \ref{chorus_frec} se puede observar el espectro en frecuencia de la señal de prueba de la figura \ref{tremolo}, pero con el efecto chorus aplicado. 475 476 \iffalse 477 % commentado 478 479 \hypertarget{Gráfico-temporal-y-espectrograma-de-una-melodía-musical}{% 480 \subsubsection{Gráfico temporal y espectrograma de una melodía musical}\label{Gráfico-temporal-y-espectrograma-de-una-melodía-musical}} 481 482 \fi
