%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% SYN – Témata pro 6. cvičení: Formantová syntéza
% 29. října 2025
% Roman Čmejla

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Vyžadovaný soubor pro skript: banjo.wav

%% -----------------------------------------------------------
Příklad 6.1: Dvoupólové filtry – rezonátory
Cíl: navrhnout banku rezonátorů a použít ji k analýze harmonických struktur.
Úkoly:
   a) Zobrazte nuly a póly navržených filtrů v rovině z.
   b) Vykreslete normalizované amplitudové charakteristiky jednotlivých filtrů.
   c) Zobrazte kombinovanou charakteristiku celé banky.
   d) Použijte rezonátory k analýze harmonicých. 

%% -----------------------------------------------------------
Příklad 6.2: Syntéza filtrem buzeným šumem
Cíl: syntetizovat zvuky pomocí filtru buzeného šumem.
Úkoly:
   a) Výstřel – krátký ostrý šumový impuls.
   b) Činel – kovový, doznívající zvuk.
   c) Hodiny – krátké periodické pulzy.
   d) Rotační stroj (vlak, letadlo) – opakující se šumové vzory.
   Výstupy: graf nul a pólů, frekvenční odezva, obálka a průběh signálu.

%% -----------------------------------------------------------
% Example 6.3: Synthesis with Time-Varying Filters
Příklad 6.3: Syntéza s časově proměnnými filtry
Cíl: vytvořit environmentální zvuky modulací parametrů filtru.
   a) Vítr: bílý šum + rezonátor s proměnnou rezonanční frekvencí (pevné BW).
      - Silný vítr: úseky 0,2–0,5 s, v intervalu 800–900 Hz.
      - Lehčí vítr: úseky 2–3 s, v intervalu 100–200 Hz.
   b) Vlny: modulujte frekvenci i BW; šířka pásma odpovídá „velikosti“ vln.
   c) Voda (Déšť): Pilovitý průběh (složený ze tří frekvencí f1, f2, f3) převeďte přes časově proměnný rezonátor; 
      frekvenci moduluje sample-and-hold se zádrží 1 ms; poté HP filtr odstraní nízké složky. 


%% -----------------------------------------------------------
Příklad 6.4: Formantová syntéza řeči (samohlásky)
Cíl: generovat samohlásky pomocí impulsního nebo šumového buzení a kaskády filtrů.

%  ----------------------------------------------------------
% | V |  F1  |  F2  |  F3  |  F4  | BW1 |  BW2 |  BW3 | BW4  |
%  ----------------------------------------------------------
% | A |  700 | 1100 | 2700 | 3500 |  90 |  110 |  170 |  250 |
% | E |  400 | 1750 | 2500 | 3400 |  90 |  110 |  170 |  250 |
% | I |  250 | 2000 | 2900 | 3300 |  90 |  110 |  170 |  250 |
% | O |  500 |  700 | 2700 | 3800 |  90 |  110 |  170 |  250 |
% | U |  300 |  500 | 2550 | 3350 |  90 |  110 |  170 |  250 |
%  ----------------------------------------------------------

%% -----------------------------------------------------------
Příklad 6.5: Formantová syntéza hudebních nástrojů
Cíl: modelovat nástroje pomocí formantů a zadaných základních frekvencí.
%
% a) Housle
%   - G: f0 = 196 Hz
%   - D: f0 = 294 Hz
%   - A: f0 = 440 Hz
%   - E: f0 = 659 Hz
%   - F = [500, 1500, 3000, 4000]
%   - BW = [300, 200, 700, 1500]
%
% b) Cello:
%   - C: f0 = 131 Hz
%   - G: f0 = 196 Hz
%   - D: f0 = 294 Hz
%   - A: f0 = 440 Hz
%   - F = [991, 2003]
%   - BW = [449, 562]
%
% c) Clarinet:
%   - fr = 900 Hz
%   - BW = 1200 Hz

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
Ke každému zvuku zobrazte póly/nuly, frekvenční odezvu, obálku a časový průběh.
Experimentujte s typem buzení (impuls/šum/pila…) a sledujte vliv parametrů na barvu.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%