%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% SYN – Témata 8. cvičení:
% Modulační syntéza
% 12. listopadu 2025
% Roman Čmejla
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Potřebné soubory:
% jaro.wav
% violin.wav

--------------------------------------------
% Příklad 8.1: Amplitudová modulace
% Parametry:
% fs = 8000; % vzorkovací frekvence
% Tmax = 1.0; % délka signálu [s]
% Úlohy:
% a) Součet dvou sinů
% b) Kruhová modulace (Ring Modulation)
% c) Amplitudová modulace (AM)
% d) AM s lineárně rostoucí hloubkou modulace (0 → 1)
% e) AM s různými frekvencemi nosné/modulátoru
% f) AM tlumená exponenciálou

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.2: Dva tóny
% Parametry:
% fs = 44100; % vzorkovací frekvence
% duration = 4; % délka signálu [s]
% Frekvence:
% a) f1 = 220 Hz; f2 = 221 Hz
% b) f1 = 220 Hz; f2 = 225 Hz
% c) f1 = 220 Hz; f2 = 270 Hz
% Úloha: Poslech součtu dvou sinusovek o různých frekvencích

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.3: Kruhová modulace (RM) audia
% Parametry:
% Fc = 440 Hz; % frekvence nosného ssignálu
% Úloha: Modulace zvuku sinem – „robotický“ efekt.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.4: Tremolo
% Parametry:
% Fc = 5 Hz; % modulační (LFO) frekvence
% alpha = 0.5; % hloubka modulace
% Úloha: Aplikace tremola (nízkofrekvenční AM).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.5: Tremolo s kruhovou modulaci
% Parametry:
% Fc = 5 Hz; % frekvence trojúhelníkového LFO
% Úloha: Vytvoření tremola pomocí RM s trojúhelníkem.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.6: Frekvenční modulace (FM)
% Parametry:
% duration = 2 s; fs = 8000 Hz; 
% fc = 500 Hz
% fm (harmonické): 2.5, 5, 10, 25, 50, 100, 250 Hz
% fm (neharmonické): 4.05, 8.09, 16.2, 40.5, 80.9, 162, 405 Hz
% Úloha: Porovnání spekter harmonických a neharmonických FM.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.7: Syntetické zvony 1
% Parametry:
% fc = [110, 220, 110, 110] Hz
% fm = [220, 440, 220, 220] Hz
% Io = [10, 5, 10, 10]
% tau = [2, 2, 12, 0.3] s
% duration = [6, 6, 10, 3] s
% Úloha: Syntéza zvonu - pozorování spektra.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.8: Jednoduché syntetické FM nástroje – Zvon 2
% Parametry:
% duration = 15 s; fs = 8000 Hz
% fc = 200 Hz; fm = 280 Hz; H = 1.4
% Imax = 10; Imin = 0
% Úloha: Syntéza zvonu - pozorování spektra.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.9: Jednoduché syntetické FM nástroje – Marimba
% Parametry:
% duration = 0.2 s; fs = 8000 Hz
% fc = 610 Hz; fm = 2440 Hz; H = 2.4
% Imax = 0.2; Imin = 0
% Úloha: Marimba s menší počáteční šířkou pásma.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.10: Jednoduché syntetické FM nástroje – „Dřevěné údery“
% Parametry:
% duration = 0.2 s; fs = 8000 Hz
% fc = 80 Hz; fm = 55 Hz; H = 0.688
% Imax = 25; Imin = 0
% Úloha: Perkusní „wood hit“ s vysokým počátečním indexem.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.11: Jednoduché syntetické FM nástroje – Klarinet
% Parametry:
% duration = 0.5 s; fs = 8000 Hz
% fc = 900 Hz; fm = 600 Hz; H = 0.667
% Imax = 4; Imin = 2
% Úloha: Klarinet (převaha lichých parciál).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.12: Jednoduché syntetické FM nástroje – Fagot
% Parametry:
% duration = 0.5 s; fs = 44100 Hz
% fc = 400 Hz; fm = 80 Hz; H = 0.2
% Imax = 1.5; Imin = 0
% Úloha: Fagot s výraznými harmonickými složkami.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.13: Jednoduché syntetické FM nástroje – Dechy/žestě
% Parametry:
% duration = 0.6 s; fs = 8000 Hz
% fc = 440 Hz; fm = 440 Hz; H = 1.0
% Imax = 5; Imin = 0
% Úloha: Žesťový zvuk (sudé i liché harmonické).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.14: FM se dvěma nosiči – přidání dalšího formantu
% Parametry:
% duration = 1 s; fs = 8000 Hz
% f0 = 440 Hz; fc1 = 440 Hz; fc2 ≈ 1500 Hz
% Imax = 5
% Úloha: Přidání formant pomocí druhé nosné.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.15: Alarmy
% Parametry:
% fc = [1500 …]; fm = [1.25, 2.5, 5, 10, 25] Hz
% Io = [400, 200, 100, 50, 20]; duration = 5× 2.5 s
% Úloha: Hlasité FM alarmy (spektrogram + poslech).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.16: Vibrato
% Parametry:
% fs = 22050 Hz; f0 = 440 Hz; fm = 5 Hz
% alfa = [1000, 300, 0.1, 0.1, 0.1, 3, 0.5, 1, 4]
% duration = 5 s
% Úloha: Vibrato jako FM každé harmonické (additivní syntéza).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.17: Syntetické kapky vody
% Parametry:
% fs = 44100 Hz; duration1 = 0.02 s; duration2 = 0.18 s
% fc1 ≈ 700 Hz (náhodně); fc2 ≈ 1500 Hz (náhodně)
% Úloha: Krátký náraz + doznívání, více kapek za sebou.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.18: Syntetický vítr
% Parametry:
% fmin = 261.6 Hz; fmax = 523.3 Hz; fm = 0.8 Hz
% Úloha: Součet mnoha FM zdrojů v jedné oktávě (šumově-větrný charakter).

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.19: Gong
% Parametry:
% fs = 8000 Hz; tmax = 3 s
% fc = 100 Hz; fm1 = 300 Hz; fm2 = 160 Hz
% tau_amp = 0.75
% Úloha: Gong se dvěma modulátory a exponenciálními obálkami.

%% -----------------------------------------------------------
% Příklad 8.20: Hasiči (siréna)
% Parametry:
% fs = 44100 Hz; T ≈ 0.6 s
% fc (spodní tón) ~ 800–4800 Hz (více parciál)
% fm (spodní tón) ~ 412–320 Hz
% fc2 ≈ 1000 Hz a odpovídající fm2 pro vyšší tón
% Úloha: Siréna kombinuje harmonické tóny s modulací, periodicky střídá výšku.