%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% SYN – Témata 7. cvičení:
%       LPC syntéza
%       5. listopadu 2025
%       Roman Čmejla
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Skript vyžaduje soubory:
%   banjo.wav
%   organ.wav
%   tambourine.wav
%   vowel.wav
%   why11.wav
%   pet1.txt   (fs = 8 kHz)
%   piano.txt  (fs = 8 kHz)
%
%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.1: Zvukový signál a jeho FFT spektrum
% Prozkoumejte časový průběh a frekvenční charakteristiky různých zvuků pomocí FFT.
% Zobrazte hustotu spektrální výkonové hustoty (PSD) a diskutujte složky ve spektru.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.2: AR spektra pro zvukové signály
% Porovnejte spektrální zobrazení pomocí autoregresních (AR) modelů různých řádů.
% Ukažte, že AR model někdy odhalí detaily, které prosté FFT „vyhladí“ nebo potlačí.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.3: Chybový (reziduální) signál predikce
% Získejte reziduální signál z AR modelu pro různé zvuky.
% Vyhodnoťte, jak dobře AR model předpovídá původní signál; zobrazte i spektrum chyby.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.4: Odhad řádu AR modelu
% Najděte vhodný řád AR modelu pro různé signály pomocí kritéria MDL.
% Ukažte kompromis mezi složitostí modelu a přesností predikce.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.5: AR model – odhad výšky tónu a formantů
% Odhadněte základní frekvenci (F0) a první čtyři formanty samohlásky z AR modelu.
% Formanty reprezentují rezonanční frekvence vokálního traktu.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.6: AR/LPC modelování hudebních nástrojů z odezvy na impuls
% Syntetizujte zvuk klavíru a tamburíny s použitím LPC koeficientů odhadnutých z
% odezvy na jednotkový impuls (případně z bílého šumu). Ukažte podobnost barvy.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.7: Posun výšky tónu pomocí přerovnání vzorků (resamplingu)
% Syntetizujte tóny klavíru s posunem výšky nahoru/dolů resamplingem
% a sledujte, že se zachová barva (timbre) původního zvuku.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.8: LPC vokodér – různé typy buzení
% Porovnejte syntézu s různými excitačními signály: bílý šum, impuls a
% reziduum (chybový signál). Každý typ dává jinou barvu výsledného zvuku.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.9: LPC vokodér – časové a frekvenční transformace
% Aplikujte časové roztažení/zkrácení a posun výšky tónu v LPC rámci.
% Ukažte nezávislé řízení trvání (coef1) a výšky (coef2), včetně spektrogramů.

%% -----------------------------------------------------------
% PŘÍKLAD 7.10: Vokodování / křížová syntéza (cross-synthesis)
% Vytvořte efekt, kdy řeč řídí spektrální obálku a hudební zvuk slouží jako buzení.
% Proveďte LPC analýzu obou signálů a syntézu „řeč-hrající varhany“.