Fizikai alapú dobszintetizátor megvalósítása beágyazott környezetben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bank Balázs Lajos
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Az elektronikus hangszerek hangja egyre meghatározóbb a modern zenében, akár új zenei stílusok alapját is képezheti. A dolgozatom során egy elektronikus dobhang keltésére alkalmas eszközt terveztem és valósítottam meg beágyazott környezetben.

A ma kapható dobszintetizátrok működése többnyire előre felvett hangminta visszajátszáson alapul. A minta lejátszását az ütőfelületre szerelt szenzorok jele alapján generált triggeresemények indítják, amelynek nagy hátránya, hogy a hangszeres játék finomságai eltűnnek a generált jelből.

Erre megoldást jelenthet egy olyan fizikai alapú dobmodell megalkotása, ahol a hangszintézist nem triggeresemény indítja, hanem a szenzor jelét a dobmodell erőbemeneteként használjuk. Ennek köszönhetően nem csak az ütés erőssége, hanem a jellege is megjelenik a szintetizált jelben.

A dolgozatomban egy olyan dobszintetizátort valósítottam meg, mely képes egy akusztikus ütőhangszerre szerelt piezokristály kimeneti jele alapján olyan dobhangzást szintetizálni, amiben benne maradnak a hangszeres játék részletei. Akusztikus ütőhangszernek az afroperui eredetű, egyre népszerűbb cajont választottam.

A munkám részeként megvizsgáltam több eltérő technológián alapuló szenzort, hogy eldöntsem melyik a legalkalmasabb a fizikai alapú dobmodell gerjesztésére. Megvizsgáltam különböző tulajdonságokkal rendelkező piezo kristályokat, egy erőérzékeny ellenállást és tanulmányoztam a MEMS mikrofont és gyorsulásmérőt.

A szintézis alapegységeit először Matlabban valósítottam meg. A cajon jellegéből fakadóan egy mélyebb és egy magasabb ütés megszólaltatására alkalmas, ennek megfelelően egy lábdob- és egy pergőmodellt hoztam létre. A fizikai dobmodell a kör alakú membránra felírt mozgásegyenlet modális megoldásán alapul.

A modelleket saját építésű cajon-ba szerelt szenzorok jeleivel teszteltem. Ez alapján kidolgoztam egy előfeldolgozási lépést, mely a beérkező jelek frekvenciatartománybeli elemzése alapján eldönti, hogy a beérkező jel melyik modelleket gerjessze.

A modellező környezetben szerzett tapasztalatok alapján az Analog Devices SHARC ADSP-21489 lebegőpontos architektúrájú jelprocesszorát választottam a beágyazott környezetben való megvalósításra, valamint egy érintőképernyő-alapú vezérlő teszi lehetővé a szintézis paraméterek módosítását valósidőben.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.