Gitárhang fizikai alapú szintézise

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

Az utóbbi egy-két évtizedben a hangszerek fizikai modellezésén alapuló hangszintézis rohamos fejlődésnek indult. A diplomaterv az akusztikus gitár fizikai modellezésével foglalkozik, ami lehetőséget ad a gitár hangjának szintetizálására. A dolgozatban először ismertetem a gitár felépítését és a hang keletkezésének módját. Ezek után felvázolom a gitár fizikai modelljét, aminek fő részei a húrmodell, a testmodell és a sugárzásmodell. Ismertetem a húr modellezéséhez használatos technikákat, majd leírom a véges differenciák módszerén alapuló megoldást, ami eltér a megszokott megoldástól, mivel a húr diszkretizációja térben nem egyenletes. Vizsgálom a módszer numerikus diszperzióját és stabilitását. A modell paramétereinek meghatározásához méréseket végzek a húrokon: megállapítom a húrok merevségi és csillapítási együtthatóit. Ismertetem a gitáron alkalmazható játéktechnikákat, és ezek megvalósítását a modellben. A dolgozatot a gitár fedlapjának modellezési módszerével folytatom, ami a Kirchhoff-Love-féle lemezelméleten alapszik. Az elmélet központi eleme a lemez differenciálegyenlete, amit kibővítek további tagokkal, hogy a csillapítást modellezni tudjam. Ismertetem az egyenlet megoldását a véges differenciák módszerével, és a peremfeltételek kezelési módját. Bemutatom, hogy hogyan lehet tetszőleges alakú a modellezett lemez, és hogyan lehet a fedlapon található erősítő bordázatot kezelni. Összevetem az irodalomból származó eredményeket a szimuláció eredményével, hogy megbizonyodhassak a szimuláció helyességéről. A dolgozat következő részében a fedlap egyszerű sugárzásmodelljét mutatom be, amit a beépített dugattyú modelljéből vezetek le. Admittancia- és hangnyomásméréseket végzek egy gitáron, és összehasonlítom az eredményt a szimulált gitár vonatkozó jellemzőivel. A dolgozatot a továbbfejlesztési lehetőségek leírásával, és a modell által kibocsátott hang minőségének elemzésével zárom.

A fizikai gitármodellen alapuló szintetizátor szoftvert C++ nyelven valósítottam meg, ami a fizikai paraméterek leírásából és egy kottából hangfájlt készít. A szoftver a modell bonyolultsága miatt nem valós időben működik, de tartalmaz egy egyszerűsített modellt is, ami valós időben tudja kiszámolni a keletkezett hangot.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.