Loudness and timbre issues in plucked stringed instruments : analysis, synthesis, and design

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Penttinen, Henri
dc.date.accessioned 2012-02-17T07:54:34Z
dc.date.available 2012-02-17T07:54:34Z
dc.date.issued 2006-10-06
dc.identifier.isbn 951-22-8389-1
dc.identifier.issn 1456-6303
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2735
dc.description.abstract This thesis explores acoustical properties of plucked stringed instruments and proposes sound synthesis methods for plucked stringed instruments. In this thesis the investigations of the kantele, the acoustic guitar, the harpsichord, and the guqin provide analysis results, a control algorithm, and two model-based sound synthesis methods in the following way. For a modified design of the kantele, acoustical measurements and formal listening tests support the assumption of increased loudness. The investigation also provides design rules to make a plucked stringed instrument louder. An automatic plucking-point estimation algorithm is proposed for acoustic guitars with an under-saddle pickup. The automatic plucking-point estimation can be used for controlling synthesis algorithms or sound effects. Model-based sound synthesis algorithms are proposed for the harpsichord and the guqin. It was found that the harpsichord exhibits dynamic behavior, albeit limited, when the tangent is pressed down with different speeds. Moreover, the string vibrations and the body response show changes according to the playing level. Hence, the proposed synthesis algorithm is dynamic. The analysis of the guqin reveals the existence of phantom partials in the tones, differences in tones according to the termination technique, and extensive use of flageolet tones and sliding of tones. The model-based sound synthesis algorithm takes these features into account. en
dc.description.abstract Tämä väitöskirja käsittelee näppäiltävien kielisoittimien akustiikkaa ja esittää äänisynteesimenetelmiä näppäiltäville kielisoittimille. Väitöskirjassa esitellään suunnittelusäännöt äänekkäälle kanteleelle, automaattinen menetelmä kitaran näppäilykohdan arviointiin, virtuaalinen cembalo ja äänisynteesimalli kiinalaiselle soittimelle. Suunnittelusäännöt kanteleen äänekkyyden parantamiseksi on kehitetty yhteistyössä soitinrakentaja Jyrki Pölkin kanssa. Sääntöjen pätevyys osoitetaan laskennallisesti, akustisin mittauksin ja kuuntelukokein. Akustiselle kitaralle kehitetty automaattinen näppäyskohdan arviointimenetelmä toimii soittimessa, jossa kontaktimikrofoni on sijoitettu tallan alle. Tätä automaattista menetelmää voidaan käyttää ohjaamaan esimerkiksi äänisynteesiä tai ääniefektiä. Lisäksi väitöstyö esittelee mallipohjaiset äänisynteesimenetelmät cembalolle ja historialliselle kiinalaiselle kielisoittimelle, jonka nimi on guqin. Tutkimus osoittaa, että cembalossa esiintyy dynaamista vaihtelua, kun kosketinta painetaan eri nopeuksilla. Lisäksi kielien värähtelyssä ja kaikukopan vasteessa esiintyy eroja soittotason suhteen. Tästä johtuen kehitetty äänisynteesimalli on dynaaminen, jonka lisäksi mallilla voidaan tuottaa cembalomusiikkia, jossa on suuremmat äänenvoimakkuusvaihtelut kuin todellisuudessa. Guqinille analyysitulokset osoittavat, että soittimessa esiintyy haamuääneksiä, eroja äänessä kielen sormitustavasta riippuen ja laaja-alaista huilu- sekä liu'utusäänten käyttöä. Esitetty synteesimalli ottaa nämä ominaisuudet huomioon. fi
dc.format.extent 60, [73]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries Report / Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal Processing en
dc.relation.ispartofseries Raportti / Teknillinen korkeakoulu, akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio fi
dc.relation.ispartofseries 79 en
dc.relation.haspart Penttinen, H., Erkut, C., Pölkki, J., Välimäki, V., and Karjalainen, M., Design and analysis of a modified kantele with increased loudness, Acta Acustica united with Acustica, vol. 91, pp. 261-268, 2005. Special issue on Musical Acoustics. [article1.pdf] © 2005 S. Hirzel Verlag. By permission.
dc.relation.haspart Penttinen, H., and Välimäki, V., A time-domain approach to estimating the plucking point of guitar tones obtained with an under-saddle pickup, Applied Acoustics, vol. 65, no. 12, pp. 1207-1220, December 2004. [article2.pdf] © 2004 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Penttinen, H., Siiskonen, J., and Välimäki, V., Acoustic guitar plucking point estimation in real time, in Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. 3, pp. 209-212, Philadelphia, PA, USA, March 19-23, 2005. [article3.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart Välimäki, V., Penttinen, H., Knif, J., Laurson, M., and Erkut, C., Sound synthesis of the harpsichord using a computationally efficient physical model, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol. 2004, no. 7, pp. 934-948, 15 June 2004. Special Issue on Model-Based Sound Synthesis.
dc.relation.haspart Penttinen, H., On the dynamics of the harpsichord and its synthesis, in Proceedings of the 9th International Conference on Digital Audio Effects (DAFx 2006), Montreal, Canada, September 18-20, 2006, accepted for publication. [article5.pdf] © 2006 by author.
dc.relation.haspart Penttinen, H., Pakarinen, J., Välimäki, V., Laurson, M., Li, H., and Leman, M., Model-based sound synthesis of the guqin, Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal Processing, Report 78, September 2006, Journal of the Acoustical Society of America, submitted for publication on May the 5th 2006. [article6.pdf] © 2006 by authors.
dc.subject.other Electrical engineering en
dc.title Loudness and timbre issues in plucked stringed instruments : analysis, synthesis, and design en
dc.title Äänekkyys- ja äänenvärikysymyksiä näppäiltävissä kielisoittimissa – analyysi, synteesi ja suunnittelu fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Electrical and Communications Engineering en
dc.contributor.department Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto fi
dc.subject.keyword digital signal processing en
dc.subject.keyword musical acoustics en
dc.subject.keyword model-based sound synthesis en
dc.subject.keyword computer music en
dc.subject.keyword digitaalinen signaalinkäsittely fi
dc.subject.keyword musiikkiakustiikka fi
dc.subject.keyword mallipohjainen äänisynteesi fi
dc.subject.keyword tietokonemusiikki fi
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-007423
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Acoustics and audio signal processing en
dc.programme.major Akustiikka ja äänenkäsittelytekniikka fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.contributor.supervisor Välimäki, Vesa; Prof.
dc.opn Cook, Perry; Prof.
dc.contributor.lab Laboratory of Acoustics and Audio Signal Processing en
dc.contributor.lab Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account